Gelombang Cahaya – Media Masyarakat

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik dgn spektrum yg terbatas (spektrum optik atau spektrum terlihat ), dimana pada spektrum tertentu tersebut gelombang elektromagnetik mampu terlihat yg kemudian kita sebut sebagai cahaya. Tidak ada batasan yg eksak perihal spektrum optik tersebut, akan namun mata normal insan dapat menerima/merasakan gelombang elektromagnetik dgn panjang gelombang antara 400 sampai 700 nm (yang kita sebut selaku cahaya terlihat ).

gelombang cahaya tampak

Selain cahaya ialah gelombang, cahaya pula dapat dibilang terdiri dr partikel yg disebut foton. Arah getar cahaya tegak lurus terhadap arah rambatnya, jadi gelombang cahaya dikategorikan selaku gelombang transversal.

Lihat pula bahan Wargamasyarakat.org lainnya:

Hukum Bernoulli

Teori Relativitas

Daftar Isi

Sifat Gelombang Cahaya

Gelombang cahaya mempunyai empat karakteristik utama, yaitu:

Dispersi Cahaya

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

Kita dapat memperhatikan sifat cahaya ini dgn menggunakan prisma sebagai medan pembias. Pada prisma, cahaya yg masuk akan mengalami pembiasa dua kali, yakni saat masuk ke prisma & saat keluar ke prisma.

dispersi cahaya

Pelangi merupakan salah satu acuan dispersi cahaya yg dapat kita amati dengan-cara alami. Air hujan membiaskan cahaya matahari sehingga cahaya terdispersi menjadi banyak sekali cahaya tampak yg kita sebut selaku pelangi.

Interferensi Cahaya

Interferensi cahaya merupakan penjumlahan superposisi dua gelombang cahaya atau lebih yg mampu menjadikan terbentuknya gelombang lain.

Pesawat Sederhana

Interferensi cahaya pada celah ganda terjadi alasannya adalah adanya beda fase cahaya dr cahaya yg lewat kedua celah tersebut. Tatkala suatu sumber cahaya yg sama persis frekeuensi & panjang gelombangnya melewati dua buah celah, maka akan terjadi superposisi yg menimbulkan hadirnya garis-garis gelap & terang pada layar.

interferensi cahaya

Karena superposisi gelombangnya memiliki sudut interferensi, persamaannya mampu ditulis selaku :

$d \cdot \sin \theta = m \cdot \lambda$

Perhatikan gambar diatas, kalau sudut nya sangat kecil ( $\sin \theta \approx \tan \theta$ ) sehingga nilai $\sin \theta$ sebesar y/l, maka persamaannya menjadi:

Untuk pita terang:

$d \frac y l = m \cdot \lambda$

Untuk pita gelap:

$d \frac y l = (m - \frac 1 2 ) \cdot \lambda$

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 sentra (m)

l = jarak celah ke layar (m)

Difraksi Cahaya

Difraksi merupakan pelenturan cahaya saat cahaya melalui celah sehingga cahaya akan terpecah-pecah menjadi pecahan-bagian yg lebih kecil & mempunyai sifat cahaya yg gres.

Difraksi Celah Tunggal:

Saat cahaya melalui celah yg sangat kecil maka dapat terjadi kejadian terbentuknya pita gelap & jelas yg disebut sebagai difraksi celah tunggal. Setelah cahaya melalui celah tersebut, terbentuklah cahaya gres (dengan menilai celah sebagai sumber cahaya baru) yg menyebar ke segala arah.

difraksi cahaya celah tunggal

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

Untuk pita jelas:

$d \frac y l = (m + \frac 1 2 ) \cdot \lambda$

Untuk pita gelap:

$d \frac y l = m \cdot \lambda$

Difraksi pada kisi (Celah Banyak)

Jika sebuah cahaya monokromatis dilewatkan pada lempeng kisi atau celah banyak, maka akan terbentuk pola difraksi berupa pola gelap & terperinci pada layar. Kisi ialah susunan celah yg sejajar & mempunyai ukuran yg sama, & dapat dibuat dgn cara menciptakan gesekan-ukiran pada lempeng beling atau logam memakai ujung intan.

Hubungan antara banyaknya celah dgn jarak antar celah dirumuskan selaku :

Sebuah lensa berjarak fokus 5 cm digunakan sebagai lup

$d = \frac 1 N$

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

Pada difraksi celah banyak, pola terperinci & gelang sama dgn Interferensi.

Untuk pita terang:

$d \frac y l = m \cdot \lambda$

Untuk pita gelap:

$d \frac y l = (m - \frac 1 2 ) \cdot \lambda$

Polarisasi Cahaya

Polarisasi cahaya merupakan berkurangnya intensitas cahaya yg diakibatkan oleh berkurangnya komponen pada gelombang cahaya. Polarisasi hanya dapat terjadi pada gelombang transversal. Polarisasi cahaya mampu terjadi akhir pemantulan, pembiasan, peresapan & hamburan.

Polarisasi akibat pembiasan:

Jika sinar pantul tegak lurus dgn sinar biasnya, maka sinar pantul akan terpolarisasi. Besarnya sudut polarisasi mampu dijumlah dgn persamaan:

$\tan i_p = \frac n_2 n_1$

Di mana:

i_p = sudut polarisasi

n₂ = indeks bias tujuan

n₁ = indeks bias asal

Polarisasi akibat penyerapan:

Jika intensitas cahaya terpolarisasi, maka setelah melalui polarisator pertama, maka persamaan intensitas cahaya menjadi:

$I_1 = \frac 1 2 I_0$

Di mana:

I₁ = intensitas cahaya sesudah melalui polarisator (cd)

I₀ = intensitas sumber cahaya (cd)

Contoh Soal Gelombang Cahaya & Pembahasan

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

A. 24

B. 25

C. 26

D. 50

E. 51

Pembahasan:

Dari soal, diketahui:

$\theta = 30^ \circ$

$\lambda = 500 nm = 5 \times 10^ -7 m$

$N = 400 \frac garis cm = 4 \times 10^ 4 \frac garis m$

Pertama, pastikan relasi antara banyaknya celah dgn jarak antar celah:

$d = \frac 1 N$

$d = \frac 1 4 \times 10^4 m$

Lalu, kita bisa peroleh orde m-nya:

$d \cdot \sin \theta = m \cdot \lambda$

$\frac 1 4 \times 10^4 \cdot \sin 30^ \circ = m \cdot 5 \times 10^ -7$

$m = 25$

Makara, banyaknya garis terperinci pada layar yaitu 25 pada serpihan atas, 25 pada belahan bawah, & 1 pada pusatnya di tengah. Sehingga total banyaknya garis terang yg terbentuk yakni:

m = 25 + 25 + 1

m = 51

Kaprikornus, jawaban yg benar yakni E

Kontributor: Ibadurrahman

S2 Teknik Mesin FT UI

Materi Wargamasyarakat.org lainnya:

Energi Potensial & Energi Kinetik

Hukum Ohm

Listrik Statis