10. cahaya [Compatibility Mode]

19
Fisika Umum (MA 301) Cahaya Topik hari ini (minggu 11) Topik hari ini (minggu 11)

Transcript of 10. cahaya [Compatibility Mode]

Page 1: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Fisika Umum (MA 301)

� Cahaya

Topik hari ini (minggu 11)Topik hari ini (minggu 11)

� Cahaya

Page 2: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Cahaya adalah Cahaya adalah Gelombang ElektromagnetikGelombang Elektromagnetik

Apa itu Gelombang Elektromagnetik!!!

Page 3: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Pendahuluan: Pendahuluan: Persamaan MaxwellPersamaan Maxwell

Listrik dan magnet Listrik dan magnet awalnya dianggap awalnya dianggap sebagai sesuatu yang sebagai sesuatu yang terpisahterpisah

Pada tahun 1865, James Pada tahun 1865, James Clerk Maxwell Clerk Maxwell menyampaikan teori menyampaikan teori matematik yang matematik yang menunjukkan hubungan menunjukkan hubungan antara semua fenomena antara semua fenomena listrik dan magnetlistrik dan magnet

Page 4: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Prediksi MaxwellPrediksi MaxwellGaris Medan listrik berawal dari muatan positif dan berakhir di Garis Medan listrik berawal dari muatan positif dan berakhir di muatan negatif muatan negatif

�� Medan listrik Medan listrik dihasilkan oleh dihasilkan oleh muatanmuatanGaris Medan magnet selalu dalam bentuk loop tertutupGaris Medan magnet selalu dalam bentuk loop tertutup--tidak berawal tidak berawal dan tidak berujung dimanapundan tidak berujung dimanapun

�� Medan magnet Medan magnet dihasilkan oleh arus (dihasilkan oleh arus (muatan yang bergerak)muatan yang bergerak)Perubahan Medan magnet menyebabkan ggl dan medan listrik Perubahan Medan magnet menyebabkan ggl dan medan listrik (Hukum Faraday) (Hukum Faraday) (Hukum Faraday) (Hukum Faraday)

�� Medan listrik Medan listrik juga dihasilkan oleh juga dihasilkan oleh perubahan medan magnetperubahan medan magnet

��Medan magnet Medan magnet juga dihasilkan olehjuga dihasilkan oleh perubahan medan listrikperubahan medan listrik

Pertanyaan:Pertanyaan: apakah ada apakah ada kesimetriankesimetrian antara medan listrik dan antara medan listrik dan medan magnetmedan magnet, misalnya medan magnet dapat dihasilkan oleh , misalnya medan magnet dapat dihasilkan oleh perubahan perubahan medan listrikmedan listrik??? ???

Maxwell: YA!!!

Page 5: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Prediksi Maxwell (lanjutan)Prediksi Maxwell (lanjutan)

Jika medan magnet dapat menghasilkan medan listrik dan sebaliknya, Jika medan magnet dapat menghasilkan medan listrik dan sebaliknya, ada fenomena sangat menarik untuk diamatiada fenomena sangat menarik untuk diamati�� Perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet …Perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet …�� … yang kembali menghasilkan perubahan medan listrik (tapi: energi kekal)… yang kembali menghasilkan perubahan medan listrik (tapi: energi kekal)�� … yang kembali menghasilkan perubahan medan magnet…… yang kembali menghasilkan perubahan medan magnet…

Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya tampak dan semua gelombang Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya tampak dan semua gelombang elektromagnetik lain terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang elektromagnetik lain terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling berfluktiasi, dengan tiap medan mengiduksi medan yang lainsaling berfluktiasi, dengan tiap medan mengiduksi medan yang lain

Maxwell memperoleh nilai kecepatan cahaya yaitu 3x10Maxwell memperoleh nilai kecepatan cahaya yaitu 3x1088 m/sm/s

Page 6: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Catatan: Muatan dan MedanCatatan: Muatan dan Medan

Muatan diam Muatan diam hanya menghasilkanhanya menghasilkan medan listrik medan listrik Muatan yang bergerak GLB Muatan yang bergerak GLB (kecepatan konstan)(kecepatan konstan)menghasilkanmenghasilkan medan listrik medan listrik dandan medan magnet medan magnet Muatan Muatan yangyang dipercepat dipercepat menghasilkanmenghasilkan medan listrik dan medan listrik dan medan magnet serta gelombang elektromagnetik medan magnet serta gelombang elektromagnetik medan magnet serta gelombang elektromagnetik medan magnet serta gelombang elektromagnetik

MedanMedan--medan ini sefasamedan ini sefasa�� Pada tiap titik, kedua medan berharga maksimum atau minimum Pada tiap titik, kedua medan berharga maksimum atau minimum

pada saat yang bersamaanpada saat yang bersamaan

Page 7: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Gelombang ElektromagnetikGelombang ElektromagnetikGelombang EM dapat dihasilkan oleh sebuah antena, kawat yang dihubungkan dengan sumber ac. Sumber ac menghasilkan osolasi muatan positif dan negatif yang menghasilkan medan listrik (karena pemisahan muatan) dan medan magnet ( karena arus dalam kawat).

Catatan: medan listrik dan magnet saling tegak lurus satu sama lain.

Page 8: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Gelombang Elektromagnetik adalah Gelombang Elektromagnetik adalah Gelombang TransversalGelombang Transversal

Medan E dan B Medan E dan B saling saling tegak lurustegak lurus satu sama satu sama lainlainKedua medan tegak Kedua medan tegak Kedua medan tegak Kedua medan tegak lurus dengan arah lurus dengan arah gerak, gerak, Oleh karena itu, Oleh karena itu, gelombang EM adalah gelombang EM adalah gelombang gelombang transversaltransversal

Page 9: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Sifat dari Gelombang EMSifat dari Gelombang EM

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transfersalGelombang elektromagnetik adalah gelombang transfersalGelombang elektromagnet merambat dengan kecepatan cahaya Gelombang elektromagnet merambat dengan kecepatan cahaya

812.99792 10c m s

µ ε= = ×

�� Karena gelombang em merambat dengan kecepatan yang sama Karena gelombang em merambat dengan kecepatan yang sama persis dengan kecepatan cahaya, persis dengan kecepatan cahaya, maka cahaya adalah maka cahaya adalah gelombang elekrtromagnet.gelombang elekrtromagnet.

2.99792 10o o

c m sµ ε

= = ×

Page 10: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Jarak matahari dari bumi sekitar 1.5x10Jarak matahari dari bumi sekitar 1.5x1011 11 m. Berapa waktu yang m. Berapa waktu yang dibutuhkan oleh cahaya untuk sampai ke bumi? dibutuhkan oleh cahaya untuk sampai ke bumi?

PertanyaanPertanyaan

11menit8.3s500

m/s10x3

m10x5.1kecepatan

jarakt

8

11================

Page 11: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Sifat dari Gelombang EM, 2Sifat dari Gelombang EM, 2

Perbandingan besar medan listrik terhadap medan Perbandingan besar medan listrik terhadap medan magnet sama dengan kecepatan cahayamagnet sama dengan kecepatan cahaya

BE

c =

Gelombang elektromagnetik membawa energi ketika Gelombang elektromagnetik membawa energi ketika melintas melewati ruang, dan energi ini dapat ditransfer melintas melewati ruang, dan energi ini dapat ditransfer kepada benda yang berada dalam lintasannyakepada benda yang berada dalam lintasannya

Bc =

Page 12: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Sifat dari Gelombang EM, 3Sifat dari Gelombang EM, 3

Energi yang dibawa oleh gelombang em dibagi rata oleh Energi yang dibawa oleh gelombang em dibagi rata oleh medan listrik dan medan magnetmedan listrik dan medan magnet

luassatuanperdayarataRata ====−−−−

o2

2Bc

co2

2E

o2

BE

luassatuanperdayarataRata

µµµµ====

µµµµ====

µµµµ

====−−−−

maxmaxmaxmax

Page 13: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Sifat dari Gelombang EM, terakhirSifat dari Gelombang EM, terakhir

Gelombang elektromagnetik membawa momentum Gelombang elektromagnetik membawa momentum seperti halnya energiseperti halnya energi

�� Untuk penyerapan sempurna dari energi U, Untuk penyerapan sempurna dari energi U, p=U/cp=U/cp=U/cp=U/c

�� Untuk pemantulan sempurna dari energi U, Untuk pemantulan sempurna dari energi U, p=(2U)/cp=(2U)/c

Tekanan radiasi dapat ditentukan dari eksperimenTekanan radiasi dapat ditentukan dari eksperimen

Page 14: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Spektrum Gelombang EMSpektrum Gelombang EM

Bentuk dari gelombang elektromagnetik dapat dibedakan Bentuk dari gelombang elektromagnetik dapat dibedakan menurut frekuensi dan panjang gelombangnyamenurut frekuensi dan panjang gelombangnya

c = ƒλc = ƒλ

Panjang gelombang untuk cahaya tampak berkisar antara Panjang gelombang untuk cahaya tampak berkisar antara 400 nm sampai 700 nm400 nm sampai 700 nm

Page 15: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Spektrum Spektrum Gelombang Gelombang EMEM

Page 16: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Catatan tentang Spektrum Gelombang EMCatatan tentang Spektrum Gelombang EM

Gelombang RadioGelombang Radio�� Digunakan dalam sistem komunikasi radio dan televisiDigunakan dalam sistem komunikasi radio dan televisi

Gelombang Mikro (Microwaves)Gelombang Mikro (Microwaves)�� Panjang gelombang berkisar antara 1 mm sampai 30 cmPanjang gelombang berkisar antara 1 mm sampai 30 cm�� Cocok digunakan untuk sistem radarCocok digunakan untuk sistem radar�� Cocok digunakan untuk sistem radarCocok digunakan untuk sistem radar�� Oven Microwave adalah salah satu aplikasinyaOven Microwave adalah salah satu aplikasinya

Page 17: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Catatan tentang Spektrum EM, 2 Catatan tentang Spektrum EM, 2

Gelombang infra merahGelombang infra merah�� Tidak tepat dikatakan sebagai gelombang panasTidak tepat dikatakan sebagai gelombang panas�� Dihasilkan oleh bendaDihasilkan oleh benda--benda dan molekul panas benda dan molekul panas

moleculesmoleculesmoleculesmolecules�� Mudah diserap oleh kebanyakan materialMudah diserap oleh kebanyakan material

Cahaya tampakCahaya tampak�� Bagian dari spektrum yang masih bisa dideteksi Bagian dari spektrum yang masih bisa dideteksi

oleh mata manusiaoleh mata manusia�� Lebih sensitif pada sekitar 560 nm (kuningLebih sensitif pada sekitar 560 nm (kuning--hijau)hijau)

Page 18: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Catatan tentang Spektrum EM, 3Catatan tentang Spektrum EM, 3

Cahaya Ultraviolet Cahaya Ultraviolet �� Panjang gelombang berkisar antara 400 nm sampai 0.6 nmPanjang gelombang berkisar antara 400 nm sampai 0.6 nm�� Matahari adalah sumber utama cahaya UVMatahari adalah sumber utama cahaya UV�� Kebanyakan UV dari matahari diserap oleh ozon di lapisan stratosfirKebanyakan UV dari matahari diserap oleh ozon di lapisan stratosfir

SinarSinar--XXSinarSinar--XX�� Sumbernya biasanya adalah elektron yang memiliki energi tinggi karena Sumbernya biasanya adalah elektron yang memiliki energi tinggi karena

dipercepat, menumbuk target logamdipercepat, menumbuk target logam�� Biasa digunakan sebagai alat pengdiagnosa dalam kedokteranBiasa digunakan sebagai alat pengdiagnosa dalam kedokteran

Page 19: 10. cahaya [Compatibility Mode]

Catatan tentang Spektrum EM, terakhirCatatan tentang Spektrum EM, terakhir

Sinar GammaSinar Gamma�� Diemisikan oleh inti radioaktifDiemisikan oleh inti radioaktif�� Daya tembus besar dan menyebabkan kerusakan serius ketika Daya tembus besar dan menyebabkan kerusakan serius ketika

diserap oleh jaringan tubuhdiserap oleh jaringan tubuh