GELOMBANG CAHAYA

GELOMBANG CAHAYA

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik dengan spektrum yang terbatas (spektrum optik atau spektrum tampak), dimana pada spektrum tertentu tersebut gelombang elektromagnetik dapat terlihat yang kemudian kita sebut sebagai cahaya. Tidak ada batasan yang eksak mengenai spektrum optik tersebut, akan tetapi mata normal manusia dapat menerima/merasakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 400 sampai 700 nm (yang kita sebut sebagai cahaya tampak).

A.   Dispersi Cahaya

Dispersi merupakan pembiasan cahaya putih (cahaya polikromatik) menjadi komponennya yaitu cahaya monokromatik. Dispersi akan terjadi saat cahaya putih melewati medan pembias.

Kita dapat mengamati sifat cahaya ini dengan menggunakan prisma sebagai medan pembias. Pada prisma, cahaya yang masuk akan mengalami pembiasa dua kali, yakni saat masuk ke prisma dan saat keluar ke prisma.

Pelangi merupakan salah satu contoh dispersi cahaya yang dapat kita amati secara alami. Air hujan membiaskan cahaya matahari sehingga cahaya terdispersi menjadi berbagai cahaya tampak yang kita sebut sebagai pelangi.

Interferensi Cahaya

Interferensi cahaya merupakan penjumlahan superposisi dua gelombang cahaya atau lebih yang dapat menimbulkan terbentuknya gelombang lain.

Interferensi cahaya pada celah ganda terjadi karena adanya beda fase cahaya dari cahaya yang melalui kedua celah tersebut. Ketika sebuah sumber cahaya yang sama persis frekeuensi dan panjang gelombangnya melewati dua buah celah, maka akan terjadi superposisi yang menyebabkan munculnya garis-garis gelap dan terang pada layar.

Karena superposisi gelombangnya memiliki sudut interferensi, persamaannya dapat ditulis sebagai:

Perhatikan gambar diatas, jika sudut nya sangat kecil () sehingga nilai  sebesar y/l, maka persamaannya menjadi:

Untuk pita terang:

Untuk pita gelap:

Di mana:

d = jarak antar celah (m)
θ = sudut interferensi
m = orde (0,1,2,…)
𝜆 = panjang gelombang (m)
y = jarak pita orde-m ke terang pusat (m)
l = jarak celah ke layar (m)

B.   Difraksi Cahaya

Difraksi merupakan pelenturan cahaya saat cahaya melalui celah sehingga cahaya akan terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat cahaya yang baru.

C.   Difraksi Celah Tunggal:

Saat cahaya melalui celah yang sangat kecil maka dapat terjadi peristiwa terbentuknya pita gelap dan terang yang disebut sebagai difraksi celah tunggal. Setelah cahaya melalui celah tersebut, terbentuklah cahaya baru (dengan menganggap celah sebagai sumber cahaya baru) yang menyebar ke segala arah.

Pada difraksi celah tunggal, pita terang akan menutup satu orde-m. Maka persamaannya menjadi:

Untuk pita terang:

D.   Difraksi pada kisi (Celah Banyak)

Jika sebuah cahaya monokromatis dilewatkan pada lempeng kisi atau celah banyak, maka akan terbentuk pola difraksi berupa pola gelap dan terang pada layar. Kisi adalah susunan celah yang sejajar dan memiliki ukuran yang sama, dan dapat dibuat dengan cara membuat goresan-goresan pada lempeng kaca atau logam menggunakan ujung intan.

Hubungan antara banyaknya celah dengan jarak antar celah dirumuskan sebagai:

Di mana: N = konstanta kisi (garis/m)

Pada difraksi celah banyak, pola terang dan gelang sama dengan Interferensi.

Untuk pita terang.

Contoh Soal Gelombang Cahaya dan Pembahasan

Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm tegak lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 400 garis tiap cm sudut deviasi sinar 30⁰, maka banyaknya garis terang pada layar adalah…

A. 24
B. 25
C. 26
D. 50
E. 51

Pembahasan:

Dari soal, diketahui:

Pertama, tentukan hubungan antara banyaknya celah dengan jarak antar celah:

Lalu, kita bisa dapatkan orde m-nya:

Jadi, banyaknya garis terang pada layar adalah 25 pada bagian atas, 25 pada bagian bawah, dan 1 pada pusatnya di tengah. Sehingga total banyaknya garis terang yang terbentuk adalah:

m = 25 + 25 + 1

m = 51

Jadi, jawaban yang benar adalah E

Catatan : Jika ada yang tidak jelas, Klik "KUNJUNGI" dibawah !

                                                          KUNJUNGI