MAKALAH FISIKA “GELOMBANG CAHAYA” UNTUK KELAS XII IPA “SMA NEGERI 1 TENGA” KELOMPOK 1 • Fingken Sagai • Yosia Liow • Natasya Porajow • Alda Pojoh • Karla Kodangan • Reyner Tanor • Jeksen Manurip • Yeremia Senduk • Angelika Legi • Meiny Dotulong • Imanuel Umboh • Julianty Mawuntu • Tiarny Solung • Arini Kojong • Raydi Karundeng
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” i KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Kuasa karena rahmat dan kasih sayangNya kepada kita (Kelompok 1) sehingga makalah yang berisi materi Fisika tentang gelombang cahaya ini bisa selesai dengan baik. Makalah ini berisi tentang materi fisika yang berkaitan dengan optika atau ilmu yang mempelajari tentang cahaya, dalam hal ini Optika Fisis. Optika fisis ini berkaitan dengan cahaya sebagai gelombang atau condong kepada sifat-sifat dari gelombang cahaya seperti Refleksi, Refraksi, Dispersi, Polarisasi, Difraksi dan Interferensi Cahaya. Dalam makalah ini juga dilengkapi dengan percobaan-percobaan yang berkaitan dengan materi yakni gelombang cahaya. Selain itu juga, dilengkapi dengan soal-soal dan pembahasannya, penerapan-penerapan gelombang cahaya dalam kehidupan sehari-hari, dan lain sebagainya yang mewarnai isi dari makalah ini. Kami dari kelompok 1 (dalam hal ini: Fingken Sagai, Yosia Liow, Natasya Porajow, Alda Pojoh, Karla Kodongan, Reiner Tanor, Jeksen Manurip, Yeremia Senduk, Angelika Legi, Meiny Dotulong, Imannuel Umboh, Julianty Mawuntu, Tiarny Solung, Arini Kojong, dan Raydi Karundeng) menyadari bahwa makalah ini masih perlu di tingkatkan lagi mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami perlukan demi kelangsungan makalah ini apalagi mengingat Tiada Gading Yang Tak Retak. Penulis, November 2016 Kelompok I
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” ii DAFTAR ISI Cover Kata Pengantar _______________________________________________________________________________ 1 Daftar Isi______________________________________________________________________________________ 2 Bab 1 : Pendahuluan Latar Belakang _________________________________________________________________________ 3 Rumusan Masalah _____________________________________________________________________ 4 Prasyarat _______________________________________________________________________________ 4 Bab 2 : Pembahasan Teori Tentang Cahaya _________________________________________________________________ 9 Cahaya dan Gelombang Elektromagnetik____________________________________________11 - Teori Maxwell______________________________________________________________________12 - Hubungan Kuat Medan Listrik dan Medan Magnetik ___________________________13 Sifat-Sifat Gelombang Cahaya_________________________________________________________15 - Dispersi Cahaya____________________________________________________________________15 - Polarisasi Cahaya __________________________________________________________________20 - Interferensi Cahaya________________________________________________________________25 - Difraksi Cahaya ____________________________________________________________________ 35 Penerapan atau Aplikasi Sifat Gelombang Cahaya __________________________________44 - Dispersi Cahaya____________________________________________________________________45 - Polarisasi Cahaya __________________________________________________________________49 - Interferensi Cahaya________________________________________________________________52 - Difraksi Cahaya ____________________________________________________________________ 53 Bab 3 : Penutup Kesimpulan_____________________________________________________________________________54 Saran____________________________________________________________________________________54 Daftar Pustaka________________________________________________________________________________ 55 Lampiran _____________________________________________________________________________________56
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 3 BAB 1 : PENDAHULUAN 1.1. LatarBelakang Optika adalah ilmu atau bagian dari fisika yang mempelajari segala sesuatu yang berkaitan/berhubungan dengan cahaya. Optika dibagi menjadi dua studi yaitu optika geometri dan optika fisis. Optika geometri adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat cahaya seperti pemantulan, pembiasan, dan jalannya sinar lurus pada alat-alat optic. Optika fisis adalah ilmu yang mempelajari tingkah laku cahaya sebagai gelombang yaitu dispersi, difraksi, polarisasi, interferensi, dan pembahasan tentang cahaya bahkan semua yang berkaitan dengan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik. Cahaya adalah suatu bentuk energi dan bisa dikatakan sejenis radisasi. Cahaya dihasilkan setiap kali suatu benda menjadi sangat panas, contohnya nyala lilin, atau filament lampu pijar listrik. Terdapat juga sumber cahaya yang dingin, seperti tabung pendarfluor atau kunang-kunang. Sumber utama energi di Bumi adalah cahaya dari Matahari. Tanpa cahaya, tidak ada bentuk kehidupan yang dapat bertahan lama. Ini karena sinar matahari memberikan energi untuk fotosintesis, proses karbon dioksida dan air menjadi oksigen dan makanan seperti gula oleh tumbuhan. Oleh karena itu, jika tidak ada sinar matahari maka tidak akan ada tumbuhan maupun hewan. Cahaya adalah benda tercepat di alam semesta, dan tidak ada satu pun yang bisa bergerak lebih cepat. Para fisikawan dan astronomiwan membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk mengukur kelajuan cahaya. Kelajuan ini sungguh luar biasa cepatnya, yaitu 300.000km/s. Selain itu juga, cahaya memiliki peran penting atau kegunaan dalam kehidupan sehari-hari di berbagai bidang yakni bidang teknologi, bidang kesehatan, bidang pertanian, bidang penelitian, bidang sains, dan lain sebagainya. Salah satu contoh yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari yang melibatkan proses disperse cahaya yaitu pelangi. Cahaya merupakan suatu bentuk energi yang sangat penting yang dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup yang ada di bumi. Tanpa adanya cahaya kehidupan di bumi pun dipastikan tidak dapat berjalan sempurna. Semua makhluk hidup menggantungkan hidupnya baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap keberadaan cahaya. Tumbuh-tumbuhan memanfaatkan cahaya untuk proses fotosintesis yang dapat menghasilkan karbohidrat yang bisa dimanfaatkan untuk kehidupan manusia. Binatang juga memanfaatkan cahaya untuk memperoleh informasi tentang keberadan lingkungannya. Bahkan ada juga binatang yang benar-benar bergantung pada cahaya seperti arthopoda dan kordata. Tanpa dipungkiri, manusia juga sangat bergantung terhadap keberadaan cahaya. Tanpa cahaya kita tidak akan bisa apa-apa, sebagai contohnya proses melihat meskipun mata kita
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 4 normal tapi jika tidak ada cahaya maka kita tidak akan bisa melihat. Begitu pentingnya peranan cahaya bagi makhluk hidup, oleh karena itu dalam makalah ini akan dibahas cahaya secara fisika dan aplikasinya. 1.2. Rumusan Masalah a. Bagaimana teori-teori yang dikemukakan oleh ilmuan-ilmuan tentang cahaya? b. Apa itu gelombang elektromagnetik yang dalam hal ini melibatkan cahaya, atau secara sederhananya disebut gelombang cahaya? c. Apa dan bagaimanakah sifat-sifat dari cahaya yang berperan sebagai gelombang? d. Bagaimana dan apa saja penerapan-penerapan gelombang cahaya ini dalam hidup sehari-hari? 1.3 Prasyarat I. Gejala Gelombang Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, maka akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi, inilah yang disebut gelombang. Jadi, yang menjadi kesimpulannya adalah Gelombang = Gejala rambatan dari suatu getaran. II. Macam-Macam Gelombang a) Berdasarkan Mediumnya Gelombang dibagi dua, yaitu : 1. Gelombang Mekanik Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar. 2. Gelombang Elektromagnetik Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (zat perantara). Artinya gelombang ini bisa merambat dalam keadaan bagaimanapun tanpa memerlukan medium. Contohnya adalah gelombang cahaya yang terus ada dan tidak memerlukan zat perantara.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 5 b) Berdasarkan Arah Getar dan Arah Rambatnya, Gelombang dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Gelombang Transversal Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatannya. Bentuk Getarannya berupa lembah dan bukit (dapat dilihat pada gambar di bawah). Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan bahwa : Arah rambat gelombang di atas adalah ke kiri dan ke kanan, sedangkan arah getarnya adalah ke atas dan ke bawah. Jadi itulah yang dimaksud arah rambat tegak lurus dengan arah getarnya. 2. Gelombang Longitudinal Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarannya. Bentuk getarannya berupa rapatan dan renggangan (Dapat dilihat pada gambar di bawah). Berdasarkan gambar kita ketahui bahwa : Arah rambat gelombangnya ke kiri dan ke kanan, dan arah getarnya ke kiri dan ke kanan pula. Oleh karena itu gelombang ini adalah gelombang longitudinal yang arah getar dan arah rambatnya sejajar. Contoh gelombang ini adalah Gelombang bunyi, di udara yang dirambati gelombang ini akan terjadi rapatan dan renggangan pada molekul-molekulnya, dan saat ada rambatan molekul-molekul ini juga bergetar. Akan tetapi getaranya hanya sebatas gerak maju mundur dan tetap di titik keseimbang, sehingga tidak membentuk bukit dan lembah.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 6 c) Berdasarkan Amplitudonya(simpangan terjauh) Gelombang juga dibagi menjadi dua: 1. Gelombang Berjalan Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, misalnya gelombang pada tali. 2. Gelombang diam Gelombang diam adalah gelombang yang amplitudonya berubah, misalnya gelombang pada senar gitar yang dipetik. III. Besaran-Besaran Gelombang Dalam konsep gelombang ada besaran, besaran fisika , yaitu: 1. Simpangan(y) : jarak titik/posisi pada gelombang dihitung dari titik keseimbangan pada saat tertentu.(satuan SI meter) 2. Amplitudo (A): simpangan maksimum getaran yang dihitung dari titik kesetimbangan( satuan SI meter) 3. Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk menempuh untuk satu gelombang penuh. (satuan SI sekon) 4. Frekuensi (f): jumlah gelombang yang melewati suatu titik tiap detik.(satuan SI adalah persekon atau Hertz). Hubungan T dan f adalah: 5. Panjang gelombang (l): jarak yang ditempuh untuk satu gelombang (satuan SI meter) 6. Cepat rambat gelombang (v): jarak yang ditempuh gelombang per satuan waktu. Hubungan cepat rambat (v), frekwensi (f) dan panjang gelombang (l) adalah :
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 7 IV. Sifat-Sifat Gelombang a. Dipantulkan (Refleksi) Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum pemantulan gelombang, yaitu : Besar sudut datangnya gelombang sama dengan sudut pantul gelombang. Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar. b. Dibiaskan (refraksi) Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah rambat gelombang karena melalui medium yang berbeda kerapatannya. Gelombang yang datang dari medium 1 ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di mana A1 merambat sejauh l1 = v1t, terlihat bahwa A2 merambat sejauh l2 = v2t. Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga: c. Dipadukan (interferensi) Perpaduan gelombang terjadi apabila terdapat gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling bertemu. Hasil interferensi gelombang akan ada 2, yaitu konstruktif (saling menguatkan) dan destruktif (saling melemahkan). Interferensi Konstruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang sama, sedangkan interferensi destruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang berlawanan.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 8 d. Dibelokkan/disebarkan (Difraksi) Difraksi gelombang adalah pembelokkan/penyebaran gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila celah yang dilewati semakin sempit. e. Dispersi Gelombang Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium. Dispersi tidak akan terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau ruang hampa. Medium yang dapat mempertahankan bentuk gelombang tersebut disebut medium nondispersi.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 9 f. Dispolarisasi (diserap arah getarnya) Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah saja. Polarisasi hanya akan terjadi pada gelombang transversal, karena arah gelombang sesuai dengan arah polarisasi, dan sebaliknya, akan terserap jika arah gelombang tidak sesuai dengan arah polarisasi celah tersebut.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 10 BAB II : PEMBAHASAN A. Teori tentang Cahaya Pendapat para ahli mengenai cahaya diawali dengan teori penglihatan. Pada zaman Yunani kuno Pythagoras dan Democritos berpendapat bahwa kita dapat melihat benda karena benda itu mengeluarkan butir-butir yang masuk ke dalam mata. Kemudian ilmuwan lain seperti Empedocks, Plato dan Euclides mengemukakan bahwa kita dapat melihat karena dari mata kita keluar sesuatu yang menumbuk butirbutir yang dikeluarkan benda yang dilihat. Seorang ilmuwan Arab, Alhazan berpendapat bahwa kita dapat melihat karena ada cahaya yang dipantulkan oleh benda tersebut. Berasal dari pendapat-pendapat tersebut, akhirnya para ahli mengembangkan teori tentang cahaya. 1) Sir Isaac Newton (1642-1727) Pada akhir tahun 1600-an Issac Newton beranggapan bahwa cahaya mungkin terbuat dari partikel atau gelombang dan ia tidak ingin salah satunya diabaikan. Akan tetapi, sejak teori partikel terbukti cocok dengan sebagian besar gejala dan fakta yang ada, teori itu menjadi popular di kalangan pengikut-pengikut Newton. Selain itu, ia juga mengemukakan teori emisi bahwa sumber cahaya memancarkan partikel-partikel yang sangat kecil ke segala arah dengan kecepatan yang sangat besar. 2) Christian Huygens (1629-1695) Pada tahun 1690, Christian Huygens tidak yakin dengan teori partikel tersebut. Ia mengajukan alasan bahwa cahaya berjalan dalam wujud gelombang-gelombang. Bukti yang diajukan itu kuat, tetapi setelah lebih dari 100 tahun baru dilakukan sebuah percobaan yang mendukung teori gelombang. Pada awal tahun 1900-an bermunculanlah temuan-temuan lebih jauh mengenai hakihat cahaya. Temuantemuan itu menunjukan bahwa dalam beberapa hal, pengikut-pengikut Newton dan Huygens benar. Di dalam bukunya yang berjudul Traite de La Lumie re, yang diterbitkan pada tahun 1690, Huygens menolak teori partikel cahaya yang diajukan oleh Sir Issac Newton. Ia menyimpulkan bahwa karena cahaya bergerak begitu cepat, tentu cahaya itu lebih tepat dikatakan terdiri atas gelombang, bukan partikel. Huygens mengemukakan bahwa gelombang cahaya dibawa oleh unsur “eter”. Eter adalah unsur kimia yang tidak terlihat, tidak mempunyai berat, dan ada di mana-mana. Dalam prinsip Huygens, ia menunjukan bahwa setiap titik yang ada pada gelombang dapat dianggap menghasilkan gelombang-gelombang kecil yang bergabung bersama untuk membentuk sebuah garis batas gelombang.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 11 3) Thomas Young (1773-1829) dan Augustin Jean Fresnel (1788-1827) Dalam percobaannya mereka menyatakan bahwa cahaya dapat dilenturkan dan berinterferensi, dan peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh teori emisi. Berdasarkan eksperimennya, Young dapat mengukur panjang gelombang dari cahaya dan Fresnel dapat menunjukan bahwa cahaya merambat dalam garis lurus dan juga terdapat efek difraksi yang diamati oleh Grimaldi dan oleh beberapa ahli 4) Jean Beon Faucault (1819-1869) Menunjukan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih kecil jika dibandingkan dengan cepat rambat cahaya di udara. 5) James Clerk Maxwell (1831-1879) Kemajuan besar dalam teori cahaya selanjutnya adalah hasil karya seorang sarjana Skotlandia yang bernama James Clerk Maxwell. Pada tahun 1873 James Maxwell membuktikan bahwa sirkuit listrik yang berisolasi dapat memancarkan gelombang elektromagnetik. Kecepatan rambat gelombang tersebut dapat dihitung berdasarkan ukuran kelistrikan dan kemagnetan, yang mendekati 3 x 108 m/s. Dalam batas ketidaktepatan eksperimen, kecepatan gelombang elektromagnetik ini sama dengan kecepatan rambat cahaya yang diperoleh dari hasil pengukuran. Bukti bahwa cahaya terjadi dari gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sangat pendek tampaknya tidak dapat disangkal lagi. Pendapat Maxwell tersebut mendapat dukungan dari beberapa ahli sebagai berikut.. - Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894), mengemukakan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal sehingga dapat menunjukan gejala polarisasi. - Pieter Zeeman (1852-1934) mengemukakan bahwa cahaya sangat dipengaruhi oleh medan magnet. - Johannes Stark (1874-1957) mengemukakan bahwa medan listrik juga sangat berpengaruh terhadap cahaya meskipun Stark masih masih berpendapat bahwa gelombang elektromagnetik merambat melalui eter. - Albert Abraham Michelson (1852-1931) dan Edward Williams Morley (1852- 1923) berhasil membuktikan bahwa eter (merupakan medium merambatnya cahaya) tidak ada. Apabila eter ada akibat gerak translasi bumi akan menimbulkan angin eter yang dapat memengaruhi berkas cahaya. - Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), mengemukakan cahaya merupakan paket-paket kecil yang disebut kuanta. Paket kecil ini membawa energi yang dinamakan foton. Teori ini dikenal dengan teori kuantum cahaya. - Albert Einstein (1879-1955) menjelaskan bahwa cahaya memiliki sifat sebagai partikel dan sekaligus sebagai gelombang. Teori ini dijelaskan dengan teori efek fotolistrik. Jadi, dari penjelasan Einstein, cahaya mempunyai sifat dualisme.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 12 B. Cahaya dan Gelombang Elektromagnetik Cahaya dikategorikan sebagai gelombang elektromagnetik, karena cahaya tidak membutuhkan medium atau perantara untuk melakukan perambatan. Atau dengan kata lain, cahaya dapat melakukan perambatan melalui ruang hampa. Cahaya mempunyai kemampuan perambatan cahaya dengan sangat cepat, yakni dengan kecepatan 3 x 108 m/s, yang akhirnya dijadikan sebagai standar internasional kecepatan cahaya. Berikut ini merupakan beberapa hal yang membuktikan bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik: 1. Cahaya dapat merambat lurus pada medium homogen, contohnya yaitu penyinaran pada udara sebagai medium homogen 2. Cahaya dapat memantul maupun membias pada suatu bidang yang menjadi pembatas antara dua medium 3. Cahaya dapat melentur saat melalui celah sempit 4. Cahaya dapat mengalami dispersi, difraksi, interferensi dan polarisasi antar gelombang Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat. Sehingga cahaya dapat merambat tanpa memerlukan medium. Oleh karena itu, cahaya matahari dapat sampai ke bumi dan memberi kehidupan di dalamnya. Cahaya merambat dengan sangat cepat, yaitu dengan kecepatan 3 × 108 m/s, artinya dalam waktu satu sekon cahaya dapat menempuh jarak 300.000.000 m atau 300.000 km. Gambar berikut ini menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 13 Ada beberapa fakta seputar gelombang cahaya yang wajib diketahui, antara lain: 1. Gelombang cahaya dikelompokkan sebagai gelombang elektromagnetik sebab ia mampu merambat meski tidak ada mediumnya. Pernah memperhatikan cahaya matahari yang jatuh ke bumi? Tanpa perantara sekalipun, sinar tersebut bisa kita rasakan dan ambil manfaatnya. Mengapa tak perlu medium? Sebab usikan yang ada di gelombang cahaya hakekatnya berupa medan listrik juga medan magnetik, saling tegak lurus dan menghasilkan rambatan gelombang yang juga tegak lurus atas usikan tersebut. Perlu diketahui, medan magnetik dan juga medan listrik mampu merambat tanpa medium sekalipun. 2. Gelombang cahaya dikenal juga sebagai gelombang longitudinal. Mengapa? Sebab ia memiliki arah getaran yang paralel atau searah dengan rambatan. 3. Gelombang cahaya juga dimasukkan ke dalam contoh gelombang transversal. Mengapa? Sebab ia merupakan jenis gelombang yang memiliki arah getar dari setiap partikel dan tegak lurus bersama dengan arah perambatan gelombang itu sendiri. 4. Cahaya putih atau polikromatik (cahaya matahari) yang melewati sebuah prisma akan keluar dari prisma tersebut dalam bentuk spekturm cahaya yang tervisualisasi dalam beragam warna antara lain merah, jingga, kuning, hijau, ungu, dan nilai. 5. Kajian mengenai cahaya muncul seiring dengan maraknya studi optik klasik. Studi ini mempelajari pokok-pokok semacam frekuensi, panjang gelombang, intensitas, fase cahaya serta polarisasi. 6. Kajian gelombang cahaya dalam studi optik klasik ini memicu lahirnya pemikiran baru dan revolusioner semacam sinar katode oleh Michael Faraday, Teori Radiasi Massa Hitam yang dikemukakan oleh Gustav Kirchhoff, Teori Kuantum oleh Max Planck dan masih banyak lagi lainnya. 7. Einstein mendapatkan salah satu nobelnya karena mengkaji gelombang cahaya di tahun 1926. Ia menyusun postulat yang didasarkan pada efek fotolistrik, dengan asumsi bahwa cahaya tersusun dari berbagai kuanta yang kemudian dikenal dengan nama foton. Foton ini diketahui memiliki sifat dualisme yang justru sama. Teori Maxwell Percobaan yang dilakukan oleh Hans Christian Oersted (1777 - 1851), menunjukkan bahwa arus listrik dapat membuat jarum kompas berubah arah. Hal ini membuktikan bahwa di sekitar arus listrik terdapat medan magnet. Kemudian, ilmuwan Prancis Andre Marie Ampere (1775 - 1836), menemukan bahwa dua kawat yang bermuatan arus listrik dapat dibuat tarik-menarik atau tolak-menolak, persis seperti magnet. Pada tahun 1865, ilmuwan Skotlandia, James Clerk Maxwell (1831 - 1879), menyatakan bahwa medan listrik dan medan magnet berhubungan erat. Maxwell menyadari bahwa jika suatu arus listrik dialirkan maju-mundur, arus itu dapat menimbulkan gelombang elektromagnetik yang berubah-ubah yang memancar
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 14 keluar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Perhitungan-perhitungannya menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik itu memancar pada kecepatan cahaya. Berdasarkan hal ini, Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya itu sendiri adalah bentuk gelombang elektromagnetik. Medan listrik dan medan magnetik selalu saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Jadi, gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal. Cepat rambat gelombang elektromagnetik tergantung pada permeabilitas vakum ( μ0 ) dan permitivitas vakum ( ε0 ) sesuai dengan hubungan. ………………………………… 2.1 Permeabilitas vakum diketahui sebesar 4 π × 10-7 Wb/A.m dan permitivitas vakum adalah 8,85 × 10-12 C/Nm2, sehingga diperoleh nilai c = 3 × 108 m/s. Hubungan Kuat Medan Listrik dan Medan Magnetik Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal yang terdiri dari osilasi medan listrik, medan magnetik, yang satu sama lain saling tegak lurus dan berubah secara periodik, seperti pada Gambar 2.2. Arah perambatan gelombang elektromagnetik dalam sumbu x positif, sedangkan sumbu y menunjukkan arah rambat medan listrik E, dan sumbu z merupakan arah perambatan medan magnet B. Berdasarkan persamaan Maxwell, diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang sinusoida dengan medan listrik E dan medan magnet B berubah terhadap jarak x dan waktu t menurut persamaan: E = Em cos(kx – ω t) ................................................ (2.2) B = Bm cos(kx – ω t) ................................................ (2.3) Em dan Bm adalah nilai maksimum amplitudo medan listrik dan medan magnetik. Konstanta k disebut bilangan gelombang (wave number), yang nilainya setara dengan 2π/λ , dengan λ adalah panjang gelombang. Adapun ω = 2πf , dengan f adalah frekuensi getaran. Sehingga diperoleh: ω = 2π = λ . f = c ................................................................................................................... 2.4 2π/λ Turunan parsial E dari persamaan (2.2), berarti t dianggap bilangan tetap, dan turunan x parsial B dari persamaan (2.3), berarti x dianggap tetap, sehingga: E = Em cos(kx – ω t) ϲ = √.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 15 E xE x= Em [-k sin(kx – ω t)] = -kEm sin(kx – ω t).....................................(2.5) B = Bm cos(kx – ω t B = Bm [ω sin(kx – ω t)] − B = - ω Bm sin(kx – ω t)...............................................(2.6) Persamaan gelombang elektromagnetik seperti persamaan (2.2) dan (2.3) harus memenuhi hubungan: E = - B Dari persamaan (2.5) dan (2.6), maka: -k Em sin(kx – ω t) = ω Bm sin(kx – ω t) K Em = ω Bm Em = ω Bm k ω Karen a = c, dari persamaan (2.4) maka: k = = c........................................................ (2.7) Dapat disimpulkan bahwa setiap saat, nilai perbandingan antara amplitudo medan listrik dengan amplitudo medan magnetik dari suatu gelombang elektromagnetik adalah sama dengan cepat rambat cahaya.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 16 C. Sifat-Sifat Gelombang Cahaya Berdasarkan zat perantara, gelombang dibedakan menjadi dua, gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Cahaya merupakan salah satu contoh dari gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium (zat perantara). Cahaya memiliki beberapa sifat dalam perannya sebagai gelombang yaitu dispersi, polarisasi, difraksi, dan interferensi cahaya. a) Dispersi Cahaya (Disperse Light Wave) Dispersi gelombang merupakan perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat pada suatu medium. Medium nyata yang gelombangnya merambat dapat disebut sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang mempertahankan bentuknya. Contoh medium non disperse adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi. Gelombang-gelombang cahaya yang terdapat dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna. Cahaya putih (polikromatik) yang dirambatkan pada prisma kaca mengalami dispersi sehingga membentuk spektrum warnawarna pelangi. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahayacahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Dispersi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya selain itu juga kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya. Dispersi cahaya adalah penguraian cahaya putih atas komponen - komponen warna pelangi. Dalam percobaan di laboratorium, penguraian cahaya tersebut menggunakan sebuah kotak sinar dan sebuah prisma kaca. Jika sebuah sinar yang keluar dari kotak diarahkan ke salah satu bidang pembias prisma, maka sinar yang keluar dari bidang prisma lainnya akan terpisah menjadi 7 warna pelangi. Dalam kehidupan sehari hari , contoh penerapan dispersi adalah pembentukan pelangi Gambar. Dispersi Cahaya pada Prisma Proses Terjadinya Pembiasan Cahaya Pada Prisma. Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I,
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 17 sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Dan berikut akan mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya. 1. Sudut Deviasi Prisma adalah benda bening (transparan) terbuat dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu yang berfungsi menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β). Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu saat memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar datang mulamula dan sinar bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi. Jadi, sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula- mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau pemantul. Gambar 2. menunjukkan sudut deviasi pada pembiasan prisma. Pada segiempat ABCE berlaku hubungan: β + ∠ABC = 180o Pada segitiga ABC berlaku hubungan: r1 + i2 +∠ABC = 180o sehingga diperoleh hubungan: β + ∠ABC = r1 + i2 +∠ABC β = r1 + i2.................................................................................(1) dengan: β = sudut pembias prisma i2 = sudut datang pada permukaan 2 r1 = sudut bias pada permukaan 1
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 18 Pada segitiga ACD, ∠ADC + ∠CAD + ∠ACD = 180o dengan ∠CAD = i1 – r1 dan ∠ACD = r2 – i2, sehingga berlaku hubungan: ∠ADC + (i1 – r1) + (r2 – i2) = 180o ∠ADC = 180o + (r1 + i2) – (i1 + r2) Jadi, sudut deviasi ( δ ) adalah: δ = 180o – ∠ADC δ = 180o – [180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)] δ = (i1 + r2) – (r1 + i2) Diketahui β = r1 + i2 (persamaan (1), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah: δ = (i1 + r2) – β.....................................................(2) dengan: δ = sudut deviasi i1 = sudut datang mulamula r2 = sudut bias kedua β = sudut pembias Sudut deviasi berharga minimum (δ = 0) jika sudut datang pertama (i1) sama dengan sudut bias kedua (r2). Secara matematis dapat dituliskan syarat terjadinya deviasi minimum (δm) adalah i1 = r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan (2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk: δm = (i1 + i1) – β δm = 2i1 – β (δ + β) i1 = 2 ...............................................................(3) Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2, maka dari persaman (1) diperoleh: β = r1 + r1 = 2r1 r1 = 1 β ...........................................................................(4)
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 19 Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh: n1.sin i1 = n2.sin r1 sin 1 = 2 sin 1 1 Masukkan i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga: Jika n1 = udara, maka n1 = 1, sehingga persamaan di atas menjadi: δm = (n2 − n1) β, atau δm = (n − 1) β......................................................(7) dengan: n1 = indeks bias medium n2 = indeks bias prisma β = sudut pembias (puncak) prisma δm = sudut deviasi minimum 2. Sudut Dispersi Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki indeks bias paling besar. Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya matahari dilewatkan pada suatu prisma seperti pada Gambar 2.2.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 20 Sudut dispersi merupakan sudut yang dibentuk antara deviasi sinar satu dengan sinar lain pada peristiwa dispersi (penguraian cahaya). Sudut ini merupakan selisih deviasi antara sinar sinar yang bersangkutan. Jika sinar-sinar polikromatik diarahkan pada prisma, maka akan terjadi penguraian warna (sinar monokromatik) yang masingmasing sinar mempunyai deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut dispersi, φ . Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya warna tersebut disebut spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan merah disebut sudut disperse atau daya disperse yang dirumuskan : Deviasi sinar merah : δm = (nm− 1) β Deviasi sinar ungu : δu = (nu− 1) β Dengan demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar: φ = δu – δm ............................................................................................(8 ) φ =[(nu – 1) β ] – [(nm – 1) β] φ = (nu – nm) β.......................................................(9) dengan: φ = sudut dispersi nu = indeks bias warna ungu nm = indeks bias warna merah β = sudut pembias prisma
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 21 3. Prisma Akromatik Prisma akromatik adalah susunan dua buah prisma yang terbuat dari bahan yang berbeda, disusun secara terbalik yang berfungsi untuk meniadakan sudut deviasi yang terjadi pada prisma tersebut. Misalkan sebuah prisma terbuat dari kaca kerona yang mempunyai indeks bias untuk sinar merah nm, sinar ungu nu dan sudut pembiasnya B disusun dengan prisma yang terbuat dari kaca flinta yang memiliki indeks bias untuk sinar merah nm, sinar ungu nu dan sudut pembiasnya B' maka pada prisma akromatik berlaku bahwa besarnya sudut deviasi pada prisma flinta dan prisma kerona adalah sama. Karena pemasangan yang terbalik, sehingga kedua sudut deviasi saling meniadakan sehingga berkas sinar yang keluar dari susunan prisma tersebut berupa sinar yang sejajar dengan berkas sinar yang masuk ke prisma tersebut. Pada prisma akromatik berlaku : Jadi, hal-hal di atas merupakan fenomena dari gejala gelombang terhadap cahaya yaitu dispersi. Berikut ini adalah daftar Panjang Gelombang dan Indeks Bias Warna Cahaya dalam Kaca Kerona, Flinta dan Kwarsa. (Ingat 1 Å = 10-10 m) Warna Cahaya Panjang Gelomban g (Å) Indeks Bias Kaca Kerona Flinta Kwarsa Merah 6.563 1,5244 1 1,5884 8 1,4564 0 6.439 1,5249 0 1,5889 6 1,4567 4 Kuning 5.890 1,5270 4 1,5914 4 1,4584 5 Hijau 5.338 1,5298 6 1,5946 3 1,4606 7 5.086 1,5314 6 1,5964 4 1,4619 1 Biru 4.861 1,5330 1,5982 1,4631
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 22 3 5 8 Ungu 4.340 1,5379 0 1,6036 7 1,4669 0 3.988 1,5424 5 1,6087 0 1,4703 0 b) Polarisasi Cahaya Polarisasi adalah proses pembatasan gelombang vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah atau sebagai peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Tidak seperti interferensi dan difraksi yang dapat terjadi pada gelombang transversal dan longitudinal, efek polarisasi hanya dialami oleh gelombang transversal. Cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya termasuk gelombang transversal. Pada cahaya tidak terpolarisasi, medan listrik bergetar ke segala arah, tegak lurus arah rambat gelombang. Setelah mengalami pemantulan atau diteruskan melalui bahan tertentu, medan listrik terbatasi pada satu arah. Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan pada cermin datar, absorpsi selektif dari bahan polaroid, dan bias kembar oleh kristal. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar. Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkan gelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut. Sinar alami seperti sinar Matahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. Polarisasi Gelombang menunjukkan arah medan listrik pada suatu titik yang dilewati oleh gelombang tersebut. Jenis polarisasi antena dapat dikategorikan berdasarkan polanya pada BIDANG yang TEGAK LURUS atau normal dengan sumbu propagasi. ► Gelombang yang dapat mengalami polarisasi hanyalah gelombang tranversal yang mempunyai arah getaran tegak lurus dengan arah perambatannya ► Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 23 pada gambar berikut : Sinar tak terpolarisasi dilambangkan sedangkan sinar yang terpolarisasi dilambangkan atau . Cahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan. 1. Polarisasi karena Pemantulan Peristiwa pemantulan oleh bidang batas dua medium mengakibatkan polarisasi. Jika cahaya tak terpolarisasi jatuh pada bidang batas antara 2 medium yang transparan seperti kaca ke udara atau udara ke kaca, berkas cahaya yang dipantulkan dan dibiaskan akan terpolarisasi sebagian. Lalu tingkat Polarisasi tergantung pada sudut datang serta indeks bias medium dan ketika terbentuk sudut sedemikian tersebut sinar-sinar yang dihasilkan oleh pemantulan dan pembiasan akan saling tegak lurus, maka saat itulah cahaya terpolarisasi sempurna atau terjadi saat sinar pantul dan sinar bias membentuk sudut 90 derajat. Cahaya yang datang ke cermin dengan sudut datang sebesar 57o, maka sinar yang terpantul akan merupakan cahaya yang terpolarisasi. Cahaya yang berasal dari cermin I adalah cahaya terpolarisasi akan dipantulkan ke cermin. Apabila cermin II diputar sehingga arah bidang getar antara cermin I dan cermin II saling tegak lurus, maka tidak akan ada cahaya yang dipantulkan oleh cermin II. Peristiwa ini menunjukkan terjadinya peristiwa polarisasi. Cermin I disebut polarisator, sedangkan cermin II disebut analisator. Polarisator akan menyebabkan sinar yang tak terpolarisasi menjadi sinar yang terpolarisasi, sedangkan analisator akan menganalisis sinar tersebut merupakan sinar terpolarisasi atau tidak. 2. Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 24 Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan Fisika menunjukkan bahwa polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut 90o. Di mana cahaya yang dipantulkan merupakan cahaya yang terpolarisasi sempurna, sedangkan sinar bias merupakan sinar terpolarisasi sebagian. Sudut datang sinar yang dapat menimbulkan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan merupakan sinar yang terpolarisasi.Cahaya datang dan mengenai batas medium akan mengalami pemantulan dan pembiasan seperti gambar (a). Perubahan sudut datang akan merubah sudut pantul ip dan sudut bias r. Pada suatu saat sinar pantul dan sinar bias akan saling tegak lurus. Saat terjadi keadaan seperti inilah akan terjadi pembagian intensitas pada kedua sinar itu, I untuk sinar bias dan I untuk sinar pantul sehingga sinarnya mengalami polarisasi, lihat gambar (b). Sudut datang seperti ini dinamakan sudut polarisasi (ip) atau sudut Brewster. Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus (membentuk sudut 90o) akan berlaku ketentuan bahwa : i + r = 90o atau r = 90o – i Persamaan inilah yang dikenal sebagai hukum Brewster sesuai nama ilmuwan yang pertama kali mempelajarinya, Daved Brewter (1781-1868). 3. Polarisasi karena Bias Kembar (Pembiasan Ganda) Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada kristal kalsit. Cahaya yang lurus disebut cahaya biasa, yang memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini tidak terpolarisasi. Sedangkan cahaya yang dibelokkan disebut cahaya istimewa karena tidak
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 25 memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini adalah cahaya yang terpolarisasi. Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa kristal tertentu (terutama kalsit) untuk membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Sinar bias (ordinary ray) mengikuti hukum-hukum pembiasan normal. Sinar bias lain, yang dinamakan sinar luar biasa (extraordinary ray), mengikuti hukum yang berbeda. Kedua sinar tersebut bergerak dengan kelajuan yang sama, di mana cahaya sinar biasa terpolarisasi tegak lurus terhadap cahaya sinar luar biasa. 4. Polarisasi karena Absorbsi Selektif Selektif Polaroid adalah suatu bahan yang dapat menyerap arah bidang getar gelombang cahaya dan hanya melewatkan salah satu bidang getar. Seberkas sinar yang telah melewati polaroid hanya akan memiliki satu bidang getar saja sehingga sinar yang telah melewati polaroid adalah sinar yang terpolarisasi. Peristiwa polarisasi ini disebut polarisasi karena absorbsi selektif. Polaroid banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain untuk pelindung pada kacamata dari sinar matahari (kacamata sun glasses) dan polaroid untuk kamera. Gambar 2. Skema polarisasi selektif menggunakan filter polaroid. Hanya cahaya dengan orientasi sejajar sumbu polarisasi polaroid yang diteruskan. Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. Bahan polaroid bersifat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dengan arah getar yang lain. Cahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid. Pada Gambar, Dua buah polaroid, polaroid pertama disebut polarisator dan polaroid kedua disebut analisator dengan sumbu transmisi membentuk sudut θ Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 26 Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi, sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar berikut Di sini cahaya dipolarisasi secara vertikal yaitu hanya komponen medan listrik E yang sejajar sumbu transmisi. Selanjutnya cahaya terpolarisasi menuju analisator. Di analisator, semua komponen E yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E yang sejajar sumbu analisator diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan analisator menjadi: E2 = E cos θ Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama (polarisator) memiliki intensitas I0, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah: I1 = ½ I0 Cahaya dengan intensitas I1 ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitas menjadi: I2 = I1 cos2θ = ½ I0 cos2θ dengan : I0 = Intensitas cahaya awal I = Intensitas cahaya terpolarisasi I’ = Intensitas cahaya setelah melalui dua bahan polarisator θ = sudut antara kedua polarisator Persamaan inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum Mallus dalam polarisasi cahaya. 5. Polarisasi karena Hamburan Polarisasi cahaya karena peristiwa hamburan dapat terjadi pada peristiwa terhamburnya cahaya matahari oleh partikel-partikel debu di atmosfer yang menyelubungi Bumi. Cahaya matahari yang terhambur oleh partikel debu dapat terpolarisasi. Itulah sebabnya pada hari yang cerah langit kelihatan berwarna biru. Hal itu disebabkan oleh warna cahaya biru dihamburkan paling efektif dibandingkan dengan cahaya-cahaya warna yang lainnya. Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium, partikel-partikel medium akan menyerap dan
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 27 memancarkan kembali sebagian cahaya itu. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel medium ini dikenal sebagai fenomena hamburan. Salah satu gejala polarisasi cahaya akibat hamburan adalah langit yang berwarna biru. Hal ini disebabkan gelombang cahaya warna biru lebih banyak dihamburkan oleh atmosfer. 6. Pemutaran Bidang Polarisasi Seberkas cahaya tak terpolarisasi melewati sebuah polarisator sehingga cahaya yang diteruskan terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi melewati zat optik aktif, misalnya larutan gula pasir, maka arah polarisasinya dapat berputar. Perhatikan gambar diatas, seberkas cahaya tak terpolarisasi melewati sebuah polarisator sehingga cahaya yang diteruskan terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi melewati zat optik aktif, misalnya larutan gula pasir, maka arah polarisasinya dapat berputar. Besarnya sudut perubahan arah polarisasi cahaya θ tergantung pada konsentrasi larutan c, panjang larutan l dan sudut putar larutan β. Hubungan ini dapat ditulis secara matematik sebagai: θ = c.β. l c) Interferensi Cahaya Sekitar abad ke-18, terdapat dua teori tentang cahaya, yaitu teori korpuskuler (cahaya sebagai partikel) dari Sir Isaac Newton dan teori gelombang (cahaya sebagai gelombang) dari Huygens. Kedua teori itu dapat menjelaskan tentang hukum pemantulan secara memuaskan. Akan tetapi, teori korpuskuler Newton tidak dapat menjelaskan peristiwa interferensi cahaya. Peristiwa interferensi cahaya hanya dapat dijelaskan jika cahaya dipandang sebagai gelombang, bukan partikel. Oleh karena itu, ada baiknya untuk mengingat kembali Interferensi gelombang. Interferensi gelombang cahaya mula-mula diperlihatkan oleh Thomas Young dalam tahun 1801. Dalam percobaannya Young menjelaskan bahwa interferensi merupakan gejala penyebaran arah yang dialami oleh seberkas gelombang cahaya ketika melalui suatu celah sempit dibandingkan dengan ukuran panjang gelombangnya. Jika pada interferensi tersebut berkas gelombangnya melewati dua celah sempit maka ketika dua gelombang atau lebih tersebut bertemu atau berpadu dalam ruang maka medan-medan tersebut akan saling menambahkan dengan mengikuti prinsip superposisi. Dengan menggunakan sumber gelombang yang sama (sumber cahayanya sama) dan dengan panjang gelombangnya diketahui juga, maka dapat ditentukan jarak yang sangat pendek serta sifat medium optiknya akan mudah teramati. Interferensi adalah suatu kejadian dimana dua
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 28 gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan. Hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru. Interferensi adalah interaksi antar gelombang di dalam suatu daerah. Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama dengan nol, sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan. Interferensi merupakan perpaduan/interaksi dua atau lebih gelombangcahaya dapat menghasilkan suatu pola yang teratur terang-gelap. Intererensi adalah hasil kerja sama dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik di dalam ruang dan menimbulkan fenomena fisik yang dapat diamati. Ada dua hasil interferensi cahaya yang dapat teramati dengan jelas jika kedua gelombang tersebut berinterferensi. Apabila kedua gelombang cahaya berinteferensi saling memperkuat (bersifat konstruktif), maka akan menghasilkan garis terang yang teramati pada layar. Apabila kedua gelombang cahaya berinterferensi saling memperlemah (bersifat destruktif), maka akan menghasilkan garis gelap yang teramati pada layar. Warna-warni pelangi menunjukkan bahwa sinar matahari adalah gabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Di lain pihak, warna pada gelombang sabun, lapisan minyak, warna bulu burung merah, dan burung kalibri bukan disebabkan oleh pembiasan. Hal ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar, maka interferensinya sulit diamati. Interferensi cahaya sulit diamati karena dua alasan: 1) Panjang gelombang cahaya sangat pendek, kira-kira 1% dari lebar rambut. 2) Setiap sumber alamiah cahaya memancarkan gelombang cahaya yang fasenya sembarang (random) sehingga interferensi yang terjadi hanya dalam waktu sangat singkat. Jadi, interferensi cahaya tidaklah senyata seperti interferensi pada gelombang air atau gelombang bunyi. Agar interferensi yang stabil dan berkelanjutan dari gelombang cahaya dapat diamati,
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 29 tiga kondisi berikut harus dipenuhi: Sumber harus bisa mempertahankan suatu beda fasa yang tetap (sumber koheren). Sumber harus monokromatis dan menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang sama. Terjadi dan tidak terjadinya interferensi dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.3. Gambar 2.3. (a) tidak terjadi interferensi, (b) terjadi interferensi Pola interferensi dua cahaya diselidiki oleh Fresnel dan Young. Fresnel melakukan percobaan interferensi dengan menggunakan rangkaian dua cermin datar untuk menghasilkan dua sumber cahaya kohern dan sebuah sumber cahaya di depan cermin. Young menggunakan celah ganda untuk menghasilkan dua sumber cahaya kohern. Jadi, kedua hal di atas merupakan bagian dari interferensi cahaya yang akan dibahas. Selain kedua hal di atas interferensi juga akan membahas tentang pola interferensi pada lapisan tipis dan pola interferenai Cincin Newton. 1. Percobaan Interferensi oleh Fresnell Untuk mendapatkan dua sumber cahaya koheren, A. J Fresnell dan Thomas Young menggunakan sebuah lampu sebagai sumber cahaya. Dengan menggunakan sebuah sumber cahaya S, Fresnell memperoleh dua sumber cahaya S1 dan S2 yang kohoren dari hasil pemantulan dua cermin. Sinar monokromatis yang dipancarkan oleh sumber S, dipantulkan oleh cermin I dan cermin II yang seolah-olah berfungsi sebagai sumber S1 dan S2. Sesungguhnya, S1 dan S2 merupakan bayangan oleh cermin I dan Cermin II (Gambar 2.4) Gambar 2.4. Percobaan cermin Fresnell Bayangan sumber cahaya monokromatis S0 oleh kedua cermin (S1 dan S2) berlaku sebagai 2 sumber cahaya kohern yang pola interferensinya ditangkap oleh layar. Jadi pada gambar diatas, sumber cahaya
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 30 monokromatis S0 ditempatkan di depan dua cermin datar yang dirangkai membentuk sudut tertentu. Bayangan sumber cahaya S0 oleh kedua cermin, yaitu S1dan S2 berlaku sebagai pasangan cahaya kohern yang berinterferensi. Pola interferensi cahaya S1dan S2 ditangkap oleh layar. Jika terjadi interferensi konstruktif, pada layar akan terlihat pola terang. Jika terjadi interferensi destruktif, pada layar akan terlihat pola gelap. 2. Pola Interferensi Celah Ganda Young Peristiwa interferensi cahaya akan terjadi jika dua berkas cahaya yang monokromatis dan koheren bertemu pada satu titik. Dua berkas cahaya dikatakan koheren jika fasenya sama. Apabila selisih lintasan dua berkas cahaya sama dengan satu panjang gelombang (λ) atau kelipatannya (kλ), kedua berkas itu akan saling memperkuat jika bertemu pada suatu titik. Sebaliknya, apabila selisih lintasannya sama dengan setengah panjang gelombang ( 1/2 λ) atau kelipatannya (k + 1/2) λ, dua berkas cahaya akan saling memperlemah jika bertemu pada satu titik. Sebuah sumber cahaya monokromatik dipancarkan pada layar pertama yang berisi diberi celah S0. Cahaya yang muncul kemudian tiba di layar kedua yang memiliki dua celah paralel S1 dan S2 yang berfungsi sebagai sumber cahaya koheren. Gelombang cahaya yang muncul dari dua celah kemudian bergabung dan membentuk sebuah pola interferensi yang ditampilkan pada layar. Pita terang merupakan hasil gabungan dari dua gelombang yang menghasilkan interferensi maksimum dan pita gelap merupakan hasil dari gabungan dua gelombang yang berinterferensi minimum. Gambar dibawah ini, menggambarkan cara di mana dua gelombang dapat bergabung. Misalnya, sumber gelombang cahaya monokromatik S1 dan S2 mempunyai fase sama (koheren). Perhatikan gambar di atas, jika cahaya dipancarkan bertemu di titik P, akan terjadi interferensi maksimum (terang) apabila selisih lintasannya, ΔS = S1P – S2P = kλ........................................................................(2a) Dan akan terjadi interferensi minimum (gelap) apabila selisih lintasannya, ΔS = S1P – S2P = (k + 1/2) λ........................................................(2b) dengan k = n = 0, 1, 2, 3, 4, … Interferensi cahaya memerlukan gelombang cahaya yang koheren. Untuk
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 31 memperoleh dua sumber gelombang cahaya yang monokromatik dan koheren, dilakukan dengan cara melewatkan satu sumber gelombang monokromatik melalui dua celah sempit. Dengan demikian, kedua celah sempit itu menjadi dua sumber gelombang cahaya monokromatik yang koheren. Hasil Percobaan Young yaitu terdapat serangkaian garis yang terang seperti deretderet cahaya terang. Hasil percobaan tersebut adalah fenomena interferensi gelombang cahaya. Hal ini dengan membayangkan cahaya sebagai gelombang datar dengan panjang gelombang tunggal (disebut monokromatik = eka warna = satu warna) dijatuhkan pada kedua celah sempit yang berdekatan. Akibat difraksi (pelenturan cahaya saat gelombang melewati suatu celah permukaan yang sempit), gelombang yang meninggalkan kedua celah tersebut menyebar sama seperti permukaan air yang tenang lalu dilemparkan batu memunculkan riak- riak gelombang yang menyebar dari titik asal jatuh batu. Kita akan menurunkan persamaan (rumus) interferensi celah ganda atau Young dengan menggunakan geometri jalannya sinar seperti gambar berikut. Percobaan yang dilakukan Thomas Young
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 32 Misalkan jarak antara dua celah d, jarak layar ke celah L, di titik O pada layar akan terjadi garis terang yang disebut garis terang pusat, karena jarak S1O dan S2O adalah sama sehingga gelombang cahaya sampai di O akan terjadi interferensi maksimum. Di titik P yang berjarak p dari terang pusat akan terjadi interferensi maksimum atau minimum tergantung pada selisih lintasan S2P – S1P. Di P terjadi interferensi maksimum jika : S2P – S1P = d sin θ = n λ Jadi, interferensi maksimum akan terjadi jika selisih lintasan gelombang adalah λ. Atau, Apabila dua gelombang bertemu, dan saling menguatkan, maka akan terjadi interferensi maksimum dan terbentuk pola garis terang. Pada celah ganda, interferensi ini akan terjadi apabila kedua gelombang memiliki fase yang sama (sefase), yaitu apabila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi pada saat yang sama. Perhatikan segitiga S1QS2 dan segitiga POR , untuk nilai θ < berlaku sin θ = tg θ =, Sehingg: dengan : . = atau = .. d = jarak antara dua celah (m) θ = sudut deviasi p = jarak garis terang ke terang pusat (m) L = jarak celah ke layar λ = panjang gelombang cahaya n = orde interferensi ( n = 0, 1, 2, 3, …) Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 33 Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang atau Interferensi maksimum terjadi jika dua gelombang bertemu dan saling menguatkan. Namun, jika dua gelombang tidak bertemu, dan akan saling meniadakan maka terjadi interferensi minimum, sehingga terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Jarak garis gelap ke-n dari pusat terang adalah: d sin θ = (2n - 1) 2 Bilangan n menyatakan orde atau nomor gelap, yang besarnya n = 1, 2, 3, ... . Untuk n = 1 disebut minimum orde ke-1. Mengingat bahwa sin θ = , maka persamaan di atas menjadi: dengan : d = jarak antara dua celah (m) θ = sudut deviasi p = jarak garis gelap ke terang pusat (m) L = jarak celah ke layar (m) λ = panjang gelombang cahaya (m) n = orde interferensi (n = 1, 2, 3, …) Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n = 1 untuk terang garis gelap pertama, n = 2 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Tidak ada nilai n = 0 untuk perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas. Persamaan di atas ini, pada sumber lain di tulis: d sin θ = 2+1
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 34 ( 2 ) Tapi, untuk n-nya berbeda dengan yang di atas tapi ujung-ujungnya sama juga. Pada nilai n di mulai dari angka 0 (n = 0, 1, 2, 3, …), jadi n = 0 untuk terang garis gelap pertama, n = 1 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Nilai 0 di sini dipakai, tapi tidak jauh berbeda dengan rumus d sin θ = (2n - 1) . 2 Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis gelap yang berurutan. Dengan menggunakan persamaan pada interferensi maksimum maka diperoleh: Untuk dua garis terang mapun dua garis gelap berurutan dapat dikatakan nilai Δn =1, sehingga jarak antara dua garis terang maupun jarak antara dua garis gelap berurutan dapat diperoleh dengan persamaan: Δ. = Dengan Δ bisa dikatakan sebagai pemisahan antar pola, untuk lebih jelas lagi nanti diamati pada contoh soal. 3. Interferensi Cahaya pada Lapisan Tipis Dalam keseharian Anda sering mengamati garis-garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis bensin atau oli yang tumpah di permukaan air saat matahari menyoroti permukaan oli tersebut.Di samping itu, Anda tentu pernah main air sabun yang ditiup sehingga terjadi gelembung. Kemudian saat terkena sinar matahari akan terlihat warnawarni. Cahaya warna- warni inilah bukti adanya peristiwa interferensi cahaya pada lapisan tipis air sabun. Interferensi ini terjadi pada sinar yang dipantulkan langsung dan sinar yang dipantulkan setelah dibiaskan. Interferensi konstruktif diantara kedua gelombang yang direfleksikan itu (panjang lintasan yang berbeda) terjadi di tempat berbeda untuk panjang gelombang (λ) yang berbeda pula mengakibatkan adanya perbedaan fasa di antara kedua gelombang tersebut. Warna- warni pelangimenunjukkan bahwa sinar matahari adalahgabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Dilain pihak, warna pada gelombang sabun, bukan disebabkan olehpembiasan. Hal ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Pola interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu panjang lintasan optik dan perubahan fase sinar pantul. Interferensi antar gelombang yang dipantulkan oleh
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 35 lapisan atas dan yang dipantulkan oleh lapisan bawah ditunjukkan pada gambar. Peristiwa seperti yang diperlihatkan pada gambar di samping menunjukkan cahaya yang menyinari permukaan atas dari sebuah film tipis yang mempunyai ketebalan sebagian direfleksikan di permukaan bagian atas. Cahaya yang ditransmisikan melalui permukaan atas, sebagian direfleksikan di permukaan bagian bawah. Kedua gelombang yang direfleksikan itu nantinya akan berkumpul di titik P yang berada di retina mata. Kedua gelombang tersebut kemudian dapat berinterferensi secara konstruktif maupun destruktif (tergantung dari fasa yang dimiliki kedua gelombang tersebut). Warna-warna yang berbeda pada pita warna menunjukkan panjang gelombang yang berbeda-beda, sehingga untuk beberapa warna dapat mengalami interferensi konstruktif dan sebagian lagi mengalami interferensi destruktif. Dari Gambar di atas, sinar AB merupakan sinar monokromatik yang datang pada permukaan pelat tipis. Sebagian sinar AB dipantulkan oleh permukaan bidang batas udara dan pelat (sinar BE) dan sebagian lagi dibiaskan ke dalam medium pelat (sinar BC). Sinar BC dipantulkan oleh permukaan bidang batas pelat dan udara (sinar CD). Sinar CD dipantulkan oleh permukaan atas dan sebagian lagi dibiaskan keluar film (sinar DF). Sinar BE dan DF datang bersamaan di mata kita. Sinar datang dengan sudut datang i pada lapisan tipis dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga sinar mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di atas (yang di garis bawahi), dapat ditentukan syarat- syarat terjadinya interferensi berikut ini. Selisih lintasan yang ditempuh oleh sinar datang (AB) hingga menjadi sinar pantul ke-1 dan sinar pantul ke-2 adalah ΔS = S2 – S1 = n(BC + CD) – BE = n(2BC) – BE………3.0 dengan n adalah indeks bias lapisan tipis. Jika tebal lapisan adalah d, diperoleh d = BC cos r sehingga BC = cos dan BE = BD sin i, dengan AC = 2d tan r. Dengan demikian, persamaan (3.0) menjadi: Sesuai dengan hukum Snellius, n sin r = sin I, selisih jarak tempuh kedua sinar menjadi: ΔS = 2nd cos r.................................................(3.1) Supaya terjadi interferensi maksimum, ΔS harus merupakan kelipatan dari
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 36 + panjang gelombang (λ), tetapi karena sinar pantul di C mengalami perubahan fase 1/2, ΔS menjadi .....................(3.2) Jadi, interferensi maksimum sinar pantul pada lapisan tipis akan memenuhi persamaan berikut. Atau menjadi ( Dengan: 1 ) 2 ……………………(3.3) n = indeks bias lapisan tipis d = tebal lapisan r = sudut bias m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, …) λ = panjang gelombang sinar Sedangkan syarat terjadinya interferensi minimum (gelap) adalah: 2.n.d cos r = . ; m = 0, 1, 2, 3,… 4. Interferensi CincinNewton Cincin Newton adalah fenomena terbentuknya cincin pelangi atau goresan-goresan melingkar yang ditimbulkan proses pembiasan cahaya dari suatu lapisan tipis ke medium (kaca, lensa lengkung) yang mengakibatkan perbedaan diameter goresan-goresan sehingga terbentuklah cincin newton. Cincin Newton merupakan pola interferensi pada selaput tipis udara yang berupa lingkaran-lingkaran garis gelap dan terang yang sepusat. Cincin Newton terletak antara permukaan optik. Cincin Newton dapat terjadi pada selaput tipis udara antara kaca plan paralel dan lensa plan-konveks yang disinari cahaya sejajar monokromatik secara tegak lurus dari atas kaca plan-paralel. 2.n.d cos r =
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 37 Bila cahaya dijatuhkan pada susunan lensa plankonveks yang diletakkan diatas kaca, karena diantara lensa dan kaca terdapat lapisan udara yang bertindak sebagai selaput tipis, cahaya tersebut akan mengalami interferensi. Bila cahaya yang dijatuhkan berupa cahaya monokromatik, maka di permukaan datar lensa plankonveks terlihat cincin gelap (minimum) dan terang (maksimum). Tetapi bila yang dijatuhkan sinar polikromatik akan terlihat cincin berwarna. Cincin yang terlihat ini dinamakan cincin Newton. Untuk menentukan gelap dan terang digunakan rumus : Untuk interferensi maksimum/lingkaran terang adalah: Perlu diingat bahwa panjang gelombang λ pada persamaan di atas adalah panjang gelombang cahaya dalam kaca (lensa) yang dapat dinyatakan dengan: λ = 0 , di mana λ adalah panjang gelombang cahaya di udara dan n adalah indeks bias kaca (lensa) 0
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 38 d) Difraksi Cahaya Difraksi adalah pembelokan cahaya bila mengenai suatu penghalang, misalnya tepi celah, kawat atau benda-benda lain yang bertepi tajam. Di sini terlihat perumusan bahwa cahaya berjalan lurus itu gagal. Pengahalang ini hanya dapat meneruskan sebagian kecil dari gelombang yang datang, Manahan sebagian muka gelombang yang dapat melalui lubang celah dapat terus, yang lainnya terhenti atau kembali. Difraksi yang terjadi terutama tergantung pada dua variabel: panjang gelombang dari gelombang dan ukuran pembukaan atau aperture melalui gelombang lulus. (Wavelength didefinisikan sebagai jarak antara dua bagian identik gelombang, seperti dua puncak berturut- turut gelombang. Difraksi adalah lentur gelombang (seperti gelombang cahaya atau gelombang suara) ketika mereka lulus sekitar hambatan atau melalui sebuah lubang. Siapapun yang telah menonton gelombang laut memasuki teluk atau pelabuhan mungkin telah menyaksikan difraksi. Sebagai gelombang menyerang titik pertama dari tanah, mereka mengubah arah. Pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah disebut difraksi gelombang. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama. Celah sempit yang demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar. Cahaya masuk melalui celah yang cukup lebar akan membentuk bayangan geometris pada layar. Bagian yang terang persis sama lebar dengan lebar celah. Di luar bagian yang terang adalah bayangan geometris. Sekarang bila celah dipersempit, maka bagian yang terang pada layar akan melebar ke daerah bayangan geometrinya. Gejala ini hanya dapat diterangkan dengan menggunakan teori gelombang, seperti apa yang mudah dinyatakan pada bab-bab terdahulu bahwa cahaya adalah gelombang. Efek difraksi ini kecil dan harus diperlihatkan dengan sangat teliti, juga karena sumber-sumber cahaya mempunyai daerah yang luas, maka terjadi poladifraksi dari titik-titik yang lain. Selain itu, sumbersumber yang biasa tidak bersifat monokromatik, sehinggapola dari berbagai panjang gelombang akan berimpitan. Difraksi pertama kali ditemukan oleh Francesco M. Grimaldi
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 39 (1618-1663) dan gejala ini juga diketahui oleh Huygens (1620-1695) dan Newton (1642- 1727). Akan tetapi, Newton tidak melihat adanya kebenaran tentang teori gelombang disini, sednagkan Huygens yang percaya pada teori gelombang tidka percaya pada difraksi. Oleh karena itu, dia tetep menyatakan bahwa cahay berjalan lurus. Fresnel (1788-1827) secara tepat menggunakan teori Huygens, yang disebut prinsip HuygensFresnel untuk menerangkan difraksi. Frensel (1788-1827) secara tepat menggunakan teori Huygens yang disebut prinsip Huygens frensel, Berunyi : “ Setiap titik muka gelombang di celah merupakan sumber cahaya titik dari gelombang bola, sehingga muka gelombang neto pada titik-titik diluar celah adalah hasil superposisi gelombang bola yang bersumber dari titik muka gelombang muka dicelah”. Perhatikan Gambar 1. Gambar. Cahaya yang melewati celah sempit Kita dapat melihat gejala difraksi ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon. Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh. Jika pada difraksi digunakan cahaya putih atau cahaya polikromatik, pada layar akan
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 40 tampak spectrum warna, dengan terang pusat berupa warna putih. Cahaya merah dengan panjang gelombang terbesar mengalami lenturan atau pembelokan paling besar. Cahaya ungu mengalami lenturan terkecil karena panjang gelombang cahaya atau ungu terkecil. Setiap orde difraksi menunjukkan spectrum warna. Difraksi cahaya berturut-turut dipelajari antara lain oleh: Isaac Newton dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang sekarang dikenal sebagai cincin Newton. Francesco Maria Grimaldi pada tahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang cahaya ke arah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambil bahasa Latin diffringere yang berarti to break into pieces. James Gregory pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung yang kemudian didefinisikan sebagai diffraction grating. Thomas Young pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan, Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda daripada partikel (en:corpuscles). Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815 dan tahun 1818, dan menghasilkan perhitungan matematis yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens pada tahun 1690 hingga teori partikel Newton mendapatkan banyak sanggahan. Fresnel mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah ganda Young sebagai interferensi gelombang dengan persamaan: d sin θ = mλ ; m = 0, 1, 2, 3, … Dimana d adalah jarak antara dua sumber muka gelombang, θ adalah sudut yang dibentuk antara fraksi muka gelombang urutan ke-m dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-mula yang mempunyai urutan maksimum m = 0.. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai near-field diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai m relatif kecil. Richard C. MacLaurin pada tahun 1909, dalam monograph-nya yang berjudul Light, menjelaskan proses perambatan gelombang cahaya yang terjadi pada difraksi Fresnel jika celah difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh. Joseph von Fraunhofer dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran akibat jauhnya bidang pengamatan. Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction. Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan pendekatan matematis Fresnel. Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang gelombang sinar insiden, sejumlah area yang disebut zona Fresnel atau halfperiod elements dapat dihitung. Perbedaan difraksi dengan Interferensi Cahaya masuk melalui celah yang sempit akan melebarka daerah terangnya pada layar dan pada suatu tempat pada daerah bayangan geometris terdapat daerah yang
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 41 gelap, lebih jauh lagi kita dapati kembali daerah terang. Hal ii seperti yang kita jumpai pada gejala interferensi. Pada layar terdapat distribusi intensitas. Seperti pada interferensi, maka gelombang yang sampai pada celah harus mempunyai fase sama dan titik-titik pada celah merupakan titik sumber baru yang memancarkan gelombang ke segala arah. Di sini terjadi interferensi antara cahaya yang dipancarkan oleh setiap titik pada celah, tetapi perbedaannya sekarang adalah terdapat distribusi intensitas yang benar-benar, yaitu intensitas bagian terangnya makin jauh di bagian daerah bayangan geometris makin kecil.pada interferensi kita menganggap intensitas yang maksimum (terang) sama besar. Jenis-jenis Difraksi (Kind of Diffraction) Difraksi cahaya terdiri atas dua jenis yaitu : 1. Difraksi Fresnel Difraksi Fresnel merupakan jenis difraksi dimana sumber cahaya atau layar terletak pada jarak tertentu (dekat) dari celah difraksi, dan secara umum difraksi yang dibahas merupakan jenis Difraksi Fresnel. Tinjauan teoritis dari difraksi fresnel sangat kompleks. Berikut gambar dari difraksi fresnel: Gambar. Difraksi celah tunggal biasa merupakan jenis Difraksi Fresnel Apabila jarak sumber ke celah dan celah ke layer dekat, berkas tidak perlu sejajar; celah lebar; tidak sempit. Celah adalah lubang yang berbentuk empat persegi panjang yang memiliki lebar kecil sekali bila dibandingkan dengan panjangnya. Topik yang meliputi difraksi frensel sebagai berikut : a. Luang bulat b. Celah persegi c. Penghalang berbentuk Piringan d. Penghalang berbentuk lancip (tajam) 2. Difraksi Fraunhofer Difraksi Fraunhofer merupakan jenis difraksi dimana sumber, kisi, dan layar jauh jaraknya, sehingga semua garis dari sumber ke kisi dapat dianggap sejajar. Berikut adalah suatu eksperimen untuk memperoleh pola difraksi fraunhofer dari suatu celah tunggal ;
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 42 Gambar. Difraksi Fraunhofer Apabila letak sumber cahaya jauh sekali dari celah, artinya berkas yang memasuki celah harus sejajar dan yang keluar dari celah harus sejajar, topic yang meliputi difraksi franhoufer sebagai berikut: a. Celah tunggal (single slit ) b. Lubang bulat (circular aperture ) c. Dua celah sempit d. Kisi (celah banyak ) Pada Difraksi Fraunhofer digunakan lensa cembung yang berfungsi untuk memfokuskan cahaya yang datang dari sumber yang jaraknya sangat jauh. Berkas cahaya tersebut terlebih dahulu difokuskan dengan menggunakan sebuah lensa cembung yang telah diatur agar focus lensa tepat berada pada celah pertama. Dengan demikian, berkas cahaya yan terfokus ini dapat menjadi sumber cahaya baru yang akan didifraksikan. Sebelum melewati celah difraksi, berkas cahaya terlebih dahulu melewati lensa cembung agar cahaya yang tadinya telah terfokus pada titik fukus lensa pertama dapat sejajar kembali dan kemudian berkas sejajar inilah yang akan mengalami difraksi. Perlu diperhatikan bahwa jarak antara lensa cembung kedua dan kisi difraksi haruslah sangat kecil agar berkas cahaya tidak sempat difokuskan oleh lensa cembung kedua pada titik fokusnya. Difraksi dapat digunakan untuk membuktikan bahwa cahaya putih merupakan
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 43 cahaya polikromatik yang terdiri dari berbagai spectrum warna. Dan spectrum warna cahaya bila dipadukan akan menghasilkan warna putih kembali dapat dibuktikan dengan difraksi fraunhofer. Difraksi Cahaya Pada Celah Tunggal Difraksi/lenturan cahaya pada celah tunggal akan menghasilkan garis terang/interferensi maksimum pada layar yang berjarak L dari celah apabila selisih lintasan antara cahaya yang datang dari A dan B adalah (2n + 1) 1 , kemudian akan terjadi garis gelap atau interferensi λ2 minimum jika selisih lintasannya adalah (2n) 1 .λ2 Difraksi Cahaya Pada Celah Tunggal Gambar diatas, menggambarkan sebuah celah sempit yang mempunyai lebar d, disinari dengan cahaya sejajar monokromatik secara tegak lurus pada celah. Apabila di belakang celah ditaruh layar pada jarak L dari celah maka akan tampak pada layar berupa garis terang dan gelap yang berada di sekitar terang pusat. Celah sempit tersebut kita bagi menjadi 2 bagian yang masing-masing lebarnya 1 . Kelompok cahaya dari bagian atas dan bawah akan d2 berinterferensi di titik P yang terletak pada layar tergantung pada selisih lintasannya. Di titik O yang berada pada layar yang juga merupakan titik tengahtengah celah, maka semua cahaya yang berasal dari celah bagian atas dan bagian bawah sampai ke titik O mempunyai jarak lintasan yang sama, sehingga di titik O terjadi interferensi maksimum atau sering juga disebut dengan terang pusat. Sedangkan hasil interferensi di titik P tergantung pada selisih lintasan yang ditempuh oleh cahaya tersebut. Apabila celah kita bagi dua maka cahaya dari tepi celah cahaya 1 dan 5 akan berinterferensi di titik P akan menghasilkan garis gelap jika selisih lintasannya ½ Persamaannya dapat dituliskan : 1 d sin θ = 1 λ atau d sin θ = 1 λ. 2 2 2 Apabila celah dibagi empat, maka garis gelap akan terjadi bila 1/4 d sin θ = 1/2 λ atau d sin θ λ.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 44 = 2λ. Apabila celah dibagi 6, maka garis gelap akan terjadi bila 1 d sin θ = 1 λ atau d sin θ = 3λ. 6 2 Jadi untuk garis gelap ke-n pada layar akan terbentuk jika d sin θ = n λ; n = 1, 2, 3, … dan seterusnya. Untuk sudut θ kecil berlaku bahwa sin , maka dengan : d = lebar celah (m) p = jarak garis gelap ke terang pusat (m) L = jarak layar ke celah (m) λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan (m) n = orde interferensi/ menyatakan garis gelap dari terang pusat Dengan cara yang sama di titik P akan terjadi garis terang jika : Difraksi Cahaya pada Kisi Kisi adalah sebuah penghalang yang terdiri atas banyak celah sempit. Jumlah celah dalam kisi dapat mencapai ribuan pada daerah selebar 1 cm. Kisi difraksi adalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 700 celah setiap 1 mm. Pada kisi, setiap goresan merupakan celah. Sebuah kisi memiliki konstanta yang menyatakan banyaknya goresan tiap satu satuan panjang, yang dilambangkan dengan d, yang juga sering dikatakan menjadi lebar celah. Dalam sebuah kisi, lebar celah dengan jarak antara dua celah sama apabila banyaknya goresan tiap satuan panjang 1 dinyatakan dengan N, maka d = celah kisi tersebut adalah . Misalnya sebuah kisi memiliki 500 garis/mm maka lebar 0,000002
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 45 . Sejumlah besar celah paralel yang berjarak sama disebut kisi difraksi. Walaupun istilah “kisi interferensi” mungkin lebih sesuai. Kisi dapat dibuat dengan mesin presisi berupa garis- garis paralel yang sangat halus dan teliti diatas pelat kaca. Jarak yang tidak tergores diantara garis-garis tersebut berfungsi sebagai celah. Celah diantara goresgoresan adalah transparan terhadap cahaya dan karena itu bertindak sebagai celah-celah yang terpisah (Giancoli:2001). Sebuah kisi dapat memiliki ribuan garis goresan percentimeter. Dari data banyak garis per sentimeter (satuan panjang), kita dapat menetukan jarak antar celah atau disebut tetapan kisi, d. Jika terdapat N garis persatuan panjang, maka tetapan kisi, d, adalah kebalikan dari N. Jika semakin banyak celah pada kisi yang memiliki lebar sama, maka semakin tajam pola difraksi dihasilkan pada layar. Pada sebuah kisi yang disinari cahaya yang sejajar dan tegak lurus kisi, dan di belakang kisi ditempatkan sebuah layar, maka pada layar tersebut akan terdapat garis terang dan gelap, jika cahaya yang dipakai adalah monokromatik. Kemudian akan terbentuk deretan spektrum warna, jika cahaya yang digunakan sinar putih (polikromatik). Garis gelap dan terang atau pembentukan spektrum akan lebih jelas dan tajam jika celabar celahnya semakin sempit atau konstanta kisinya semakin banyak/besar. Garis gelap dan terang dan spektrum tersebut merupakan hasil interferensi dari cahaya yang berasal dari kisi tersebut yang jatuh pada layar titik/tempat tertentu. Difraksi pada kisi Gambar diatas menggambarkan cahaya monokromatik sejajar yang datang tegak lurus bidang kisi, cahaya yang melalui kisi dilenturkan dan memiliki fase yang sama. Semua cahaya yang melalui celah kisi akan dikumpulkan menjadi satu oleh lensa positif dan diproyeksikan pada layar menjadi garis terang dan gelap. Misalkan semua cahaya yang melalui celah kisi dilenturkan/didifraksikan dengan sudut θ dan dikumpulkan pada satu titik P yang berjarak p dari terang pusat (O) pada layar yang berjarak L dari kisi. Hasil interferensi cahaya di titik P tergantung pada selisih lintasan yang ditempuh cahaya dari celah yang berdekatan yaitu d sin θ. Di titik P akan terjadi garis terang jika d sin θ sama dengan kelipatan bilangan bulat kali panjang gelombang atau kelipatan bilangan genap kali setengah gelombang. Sebaliknya akan terjadi garis gelap jika d sin θ sama dengan kelipatan bilangan ganjil kali setengah panjang gelombang. Secara matematik dapat dinyatakan : Di P terjadi garis terang jika : d sin θ = n λ atau
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 46 Di P akan terjadi garis gelap jika : 1 d sin θ = (2n+1) λ atau 2 dengan : d = lebar celah kisi (m) θ = sudut difraksi (derajat) λ = panjang gelombang cahaya (m) n = orde difraksi p = jarak garis gelap/terang ke terang pusat (m) L = jarak layar ke kisi (m) Ukuran kemampuan alat optik untuk membentuk bayangan terpisahkan dari bendabenda rapat atau untuk memisahkan panjang gelombang radiasi yang rapat disebut daya urai. Berikut untuk lebih jelas lagi. Difraksi Terhadap Perbesaran Alat Optik (Difraksi pada celah berlubang) Difraksi yang terjadi jika cahaya dilewatkan melalui lubang sempit berbentuk lingkaran. seperti lubang pupil mata manusia, D = diameter pupil, S1 dan S2 dua sumber cahaya, seperti dua lampu sorot pada mobil.Pola difraksi yang dihasilkan berbentuk lingkaran pada layar atau retina mata . Pada retina mata ada dua bayangan yang berbentuk lingkaran di S1′ dan S2′, Seperti gambar berikut/gambar daya urai suatu lensa mata/daya urai alat optik.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 47 Pada malam hari mobil kita akan menyalakan lampu saat sedang bergerak, pada saat berpapasan dengan mobil lain ayang arahnya berlawan, juga menyalakan lampu, kita akan silau melihat mobil itu. Apa yang terjadi pada mata kita melihat silau/ tidak jelas penglihatan. Terjadinya silau karena pada retina mata bayangan dari dua lampu mobil tidak bisa dipisahkan, seperti pada gambar (a) Beberapa Kemungkinan Difraksi Cahaya Alat Optik ( Retina mata ) Gambar (a) bayangan berimpit dari dua sumber cahaya/dua benda Gambar (b) hampir dapat dipisahkan dari bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda Gambar (c) bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda tepat dipisahkan Daya Urai Lensa (d) Adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Kemampuan lensa untuk membebaskan bayangan dari dua titik benda yang sangat dekat disebut resolusi lensa. Jika dua titik benda sangat dekat, maka pola difraksi bayangan yang terbentuk akan tumpang tindih. Kriteria Rayleigh menyatakan bahwa “dua bayangan dapat diuraikan jika pusat piringan difraksi salah satunya persis di atas minimum pertama pola difraksi yang lainnya”. sin θ= 1,22 λ/D, sin θ= d/l, d= 1,22 λ. l/D λ = Panjang gelombang, d = daya urai = jarak antara dua sumber cahaya l = jarak antara dua sumber cahaya sampai layar/retina mata D = lubang pupil/diafragma mata Bagian-bagian untuk Tahu Pola difraksi: Pola gelombang diamati setelah gelombang telah melewati aperture difraksi (atau membuka). Frekuensi: Jumlah segmen dalam gelombang yang melewati suatu titik tertentu setiap detik. Pola interferensi: Alternating band terang dan gelap yang dihasilkan dari pencampuran dua gelombang. Panjang gelombang: Jarak antara dua bagian identik gelombang, seperti dua puncak berturut-turut gelombang. X-ray difraksi: Sebuah metode yang digunakan untuk mempelajari struktur kristal. Ketika panjang gelombang gelombang jauh lebih kecil daripada aperture yang dilalui dalam perjalanan, difraksi diamati kecil. Seberkas cahaya perjalanan melalui jendela, misalnya, memiliki panjang gelombang banyak triliunan kali lebih kecil dari bukaan jendela. Akan sulit untuk mengamati difraksi dalam situasi ini. Tapi seberkas cahaya yang melewati lubang pin kecil menghasilkan efek yang berbeda. Dalam hal ini, pola difraksi dapat terlihat cukup jelas.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 48 D. Penerapan atau Aplikasi Sifat Gelombang Cahaya 1. Radar Gelombang cahaya yang merupakan gelombang transversal diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada radar, sinar gamma, dan sinar-X yang bermanfaat dalam bidang pengetahuan dan pengobatan. Radar (Radio Detection and Ranging) memancarkan gelombang cahaya dengan prinsip pemantulan cahaya. Radar merupakan suatu sistem alat untuk mendeteksi keberadaan, letak, kecepatan, dan arah gerak bendabenda di kejauhan, seperti pesawat terbang dan kapal, melalui kemampuan bendabenda tersebut untuk memantulkan seberkas radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang beberapa sentimeter. 2. Sinar Gamma Sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi. Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 1020 Hz dengan panjang gelombang antara 10-11 cm sampai 10-8 cm. Daya tembusnya besar sekali, sehingga dapat menembus pelat timbal dan pelat besi yang tebalnya beberapa cm. Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang ilmu pengetahuan dan pengobatan. Dalam bidang pengetahuan, sinar gamma digunakan untuk membantu studi fisika inti dan astronomi. Dalam bidang pengobatan, sinar gamma dimanfaatkan untuk diagnosis dan terapi kanker. Saat ini sedang dikembangkan penerapan sinar gamma untuk penyucihamaan dan pengawetan makanan. 3. Sinar-X Sinar-X ditemukan pada tahun 1895 oleh Wilhelm K Rontgen, disebut juga sinar rontgen. Sinar-X mempunyai frekuensi antara 1016 Hz sampai 1020 Hz. Panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10-9 cm - 10-6 cm. Karena panjang gelombangnya sangat pendek sinar-X mempunyai daya tembus yang kuat. Sinar-X dapat menembus benda-benda lunak seperti daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus bendabenda keras seperti hidung, gigi, dan logam. Karena itu sinar ini sering dimanfaatkan di dalam bidang kedokteran, terutama untuk melihat kondisi dalam tubuh tanpa melakukan pembedahan. Foto sinar-X diambil menggunakan kamera sinar-X. Bagian-bagian tubuh yang keras akan menahan sinar-X sehingga bagian ini memancarkan sinar fluoresens pada film. Selain di bidang kedokteran, sinar-X juga digunakan untuk mendeteksi suatu benda. Di bandara, hotel, dan pusat perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang dibawa oleh pengujung atau penumpang. Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk menguji sebuah benda dan memeriksa
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 49 kerusakan atau cacat pada mesin. Sinar-X juga sering dimanfaatkan untuk memeriksa struktur kristal. Ketiga hal di atas merupakan pengaplikasian gelombang cahaya yang adalah gelombang elektromagnetik. Untuk di tinjau berdasarkan sifat-sifat gelombang cahaya itu sendiri yaitu Dispersi, Polarisasi, Interferensi dan Difraksi, pengaplikasiannya dapat diamati dalam hidup sehari-hari. a) Dispersi Cahaya Salah satu gejala disperse cahaya yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari adalah Pelangi. Pelangi adalah fenomena alam yang berupa optik dan meteorologi yang memiliki warna-warni indah yang sejajar yang ada dilangit. Pelangi terbentuk melewati proses pembelokkan cahaya atau yang di sebut dengan pembiasan, proses pembiasan pada pelangi akan tertata secara struktur dan akan menghasilkan warna-warni indah pada pelangi. Bagaimana proses terbentuknya pelangi ?? Berikut ini tahapannya : Pembelokkan cahaya (pembiasan) Pelangi akan terjadi apabila cahaya mengalami pembiasan ketika cahaya matahari terkena air hujan. Pelangi hanya dapat dilihat pada saat hujan dan disertai cahaya matahari bahkan posisi pengamat juga menentukan yaitu diantara hujan dan sinar matahari lalu sinar matahari ada dibelakang pengamat sehingga akan terjadi garis lurus antara matahari, pengamat, dan busur pelangi dan akan terbentuk lah menjadi pelangi dari hasil proses pembiasan tadi. Berikut ini tahapannya dalam gambar dan penjelasannya: