BAHAN MATERI INTERFERENSI CAHAYA

http://nashir.tk/interferensi-cahaya.html

Interferensi Cahaya

28/05/2010 Berikan komentar Go to comments

Interferensi cahaya merupakan interaksi dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan suatu intensitas radiasi yang menyimpang dari jumlah masing-masing komponen radiasi gelombangnya. Interferensi menghasilkan suatu pola interferensi terang-gelap-terang-gelap. Secara prinsip interferensi merupakan proses superposisi gelombang / cahaya. Intensitas medan di suatu titik merupakan jumlah medan-medan yang bersuperposisi.

Interferensi cahaya merupakan perpaduan atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap (interferensi minimum).syarat terjadinya interferensi cahaya adalah cahaya yang koheren.

Gambar 1 gelombang dari dua sumber bersuperposisi (Hecht, 2002)

Ketika kedua gelombang yang berpadu sefase (beda fase= 0, 2π, 4π,… atau beda lintasan = 0, λ, 2λ, 3λ, …) terjadi interferensi konstruktif (saling menguatkan).gelombang resultan memiliki amplitude maksimum.ketika kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase (beda fase = π, 3π, 5π, … atau beda lintasan = 1/2λ, 3/2λ, 5/2λ,….) terjadi inetrferensi destruktif (saling melemahkan).gelombang resultan memiliki amplitude napatkan garis nol. Interferensi yang menguatkan akan menghasilkan pola terang dan interferensi saling melemahkan akan menghasilkan pola gelap. Pada interferensi maksimum pada layar didapatkan garis terang apabila beda jalan cahaya antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang gelombang, sedangakan interferensi minimum pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang.

Gambar 2 interferensi konstruktif dan destruktif

Interferensi dari Amplitudo

Interferensi ini terjadi karena gelombang cahaya atau sinar terefleksi dan terefraksi pada batas antara 2 media yang berbeda indeks biasnya. Sinar datang terefleksi dan terrefraksi komponennya dari pemisahan gelombang dan melalui perbedaan lintasan optik. Gelombang-gelombang tersebut berinterferensi ketika berkombinasi (superposisi).

Pertama kita mempertimbangkan efek interferensi yang dihasilkan dari pembagian amplitudo. Pada gambar 2.4 sebuah sinar monokromatik dengan panjang gelombang λ di udara datang dengan sudut i pada bidang paralel lempengan suatu material dengan tebal t dan indeks bias n > 1. sinar tersebut mengalami pantulan parsial dan pembiasan pada bagian atas permukaan. Sebagian pembiasan cahaya dipantulkan dari bagian permukaan bawah dan muncul paralel ke pemantulan pertama dengan beda fase ditemukan dari perbedaan panjang lintasan optis yang dilalui pada material. Sinar paralel ini bertemu dan berinterferensi pada keadaan tak terbatas tetapi mereka mungkin dibawa menuju fokus dengan lensa. Perbedaan panjang lintasan optik gelombang-gelombang ini ditunjukkan sebagai berikut

Karena sin i = n sin Θ

Gambar 3

Frinji interferensi dihasilkan pada kondisi tak terbatas dari pembagian amplitudo ketika tebal material konstan. Frinji orde ke-m adalah lingkaran terpusat dari sumber S dan (m + 1/2) λ. konstan pada 2nt cos Θ =terjadi untuk Θ

Ketika ketebalan t tidak konstan dan muka lempengan, gambar 2.6 a dan b, sinar interferensi tidak paralel namun bertemu pada titik (nyata atau maya) dekat dengan baji.Resultan interferensi frinji terbentuk dekat dengan baji dan hampir paralel dengan lapisan tipis bagian akhir dari baji. Ketika observasi  dibuat  pada  normal dari baji   cos q ~ 1 dan berubah perlahan pada daerah ini sehingga      2nt cos q » 2nt.   Kondisi    ini  untuk pola frinji terang lalu perumusannya menjadi:

2nt = (m + 1/2) λ                          [1]

Dan setiap frinji meletakkan nilai khusus dari ketebalan t dan ini memberikan pola frinji. Seperti nilai m berubah menjadi m+1, ketebalan berubah dengan kelipatan λ/2n dan frinji memungkinkan pengukuran panjang gelombang dari cahaya.(Pain, 2005)

http://masteropik.blogspot.com/2010/05/interferensi-cahaya.html

Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya. Agar interferensi cahaya dapat teramati dengan jelas, maka kedua gelombang cahaya itu harus bersifat koheren. Dua gelombang cahaya dikatakan koheren apabila kedua gelombang cahaya tersebut mempunyai amplitudo, frekuensi yang sama dan pada fasenya tetap.  

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. Marilah sekarang kita mempelajari peristiwa interferensi cahaya yang telah dilakukan percobaan/eksperimen oleh para ilmuwan terdahulu, seperti halnya Thomas Young dan Fresnell.  

1. Interferensi Cahaya pada Celah Ganda Percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young dan Fresnel pada dasarnya adalah sama, yang membedakan adalah dalam hal mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren. Thomas Young mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan menjatuhkan cahaya dari sumber cahaya pada dua buah celah sempit yang saling berdekatan, sehingga sinar cahaya yang keluar dari celah tersebut merupakan cahaya yang koheren.  

Sebaliknya Fresnel mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan memantulkan cahaya dari suatu sumber ke arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut 180o, sehingga akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. 

Sinar yang dipantulkan oleh cermin I dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang cahaya yang koheren.  Untuk menunjukkan hasil interferensi cahaya, di depan celah tersebut diletakkan layar pada jarak L maka akan terlihat pada layar berupa garis gelap dan terang. 

Garis terang merupakan hasil interferensi yang saling memperkuat dan garis gelap adalah hasil interferensi yang saling memperlemah. Hasil interferensi bergantung pada selisih jarak tempuh/ lintasan cahaya dari celah ke layar.  

2. Interferensi pada Selaput Tipis Dalam kehidupan sehari-hari sering kita melihat adanya warna-warna pelangi yang terjadi pada gelembung air sabun atau adanya lapisan minyak di permukaan air jika terkena cahaya matahari. Hal ini menunjukkan adanya interferensi cahaya matahari pada selaput tipis air sabun atau selaput tipis minyak di atas permukaan air.

Interferensi cahaya terjadi dari cahaya yang dipantulkan oleh lapisan permukaan atas dan bawah dari selaput tipis tersebut.  Gambar tersebut melukiskan seberkas sinar monokromatik jatuh pada selaput tipis setebal d, pada lapisan atas selaput cahaya dipantulkan (menempuh lintasan AE) dan sebagian dibiaskan yang kemudian dipantulkan lagi oleh lapisan bawah menempuh lintasan ABC. Antara sinar yang menempuh lintasan AE dan ABC akan saling berinterferensi di titik P tergantung pada selisih jarak lintasan optik.  

3. 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 planparalel dan lensa plan-konveks yang disinari cahaya sejajar monokromatik secara tegak lurus dari atas kaca plan-paralel. 

Cincin Newton ini terjadi karena interferensi cahaya yang dipantulkan oleh permukaan cembung lensa dengan sinar yang telah menembus lapisan udara, yang kemudian dipantulkan oleh permukaan bagian atas kaca plan-paralel.

http://www.crayonpedia.org/mw/G._Sifat_%E2%80%93_Sifat_Gelombang_12.1#c._Interferensi_Gelombang

. Interferensi Gelombang

                                                                                 Keterangan:         (a) Dua Gelombang Sefase        (b) Dua gelombang berlawanan fase

                  Dua gelombang disebut .sefase. jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama dan pada setiap saat yang sama memiliki arah simpangan yang sama pula. Adapun dua gelombang disebut berlawanan fase, jika kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi sama, dan pada setiap seal yang sama memiliki arah simpangan

yang berlawanan.                  Untuk mengamati interterensi dari dua buah gelombang dapat digunakan sebuah tangki rink (ripple tank). Pertemuan kedua gelombang akan mengalami inter¬ferensi..lika pertemunan kedua gelombang saling menguatkan, disebut interf reusi maksimum atau interferensi konstruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombang sefase. Akan tetapi, jika pertemuan gelombang saling melemahkan, disebut interferensi minimum atau interferensi destruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik pertemuan tersebut kedua gelombangnya berlawanan fase.

                Jika dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase mengalami interferensi, akan didapatkan seperti gambar dibawah ini:

'

'

Keterangan:(a) Interferensi maksimum dua gelombang sefase(b) Interferensi minimum dua gelombang berlawanan fase

www.tofi.or.id/download_file/ INTERFERENSI .doc

Interferensi Cahaya

Adalah perpaduan dari 2 gelombang cahaya. Agar hasil interferensinya mempunyai pola yang teratur, kedua gelombang cahaya harus koheren, yaitu memiliki frekuensi dan amplitudo yg sama serta selisih fase tetap. Pola hasil interferensi ini dapat ditangkap pada layar, yaitu

Garis terang, merupakan hasil interferensi maksimum (saling memperkuat atau konstruktif)

Garis gelap, merupakan hasil interferensi minimum (saling memperlemah atau destruktif)

Paduan Gelombang Saling menguatkan Saling

Melemahkan

Beda LintasanJarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan (beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi.

Kondisi Interferensi

Syarat interferensi maksimum :Interferensi maksimum terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yg sama (sefase), yaitu jika selisih lintasannya sama dgn nol atau bilangan bulat kali panjang gelombang λ.

Bilangan m disebut orde terang. Untuk m=0 disebut terang pusat, m=1 disebut terang ke-1, dst. Karena jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari jarak kedua celah d (l >>

d), maka sudut θ sangat kecil, sehingga sin θ = tan θ = p/l, dengan demikian

Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang

Syarat interferensi minimumInterferensi minimum terjadi jika beda fase kedua gel 180o, yaitu jika selisih lintasannya sama dgn bilangan ganjil kali setengah λ.

Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke nol. Untuk m=1 disebut gelap ke-1, dst. Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka

Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang.Jarak antara dua garis terang yg berurutan sama dgn jarak dua garis gelap berurutan. Jika jarak itu disebut Δp, maka :

Interferensi Celah Ganda : Pertama kali ditunjukkan oleh Thomas Young pada tahun

1801.

Ketika dua gelombang cahaya yang koheren menyinari dua celah sempit, maka akan teramati pola interferensi terang dan gelap pada layar.

Interferensi optik dapat terjadi jika dua gelombang (cahaya) secara simultan hadir dalam daerah yang sama.

1kr2kr

r

Interferensi konstruktif terjadi jika:

Interferensi destruktif terjadi jika:

Penentuan panjang gelombang Dari gambar diperoleh:

l

m

1m

2m

l

Contoh Soal:1. Celah ganda yang berjarak 0,100 mm berada 1,20

m dari layar tampilan. Cahaya dengan panjang gelombang l=500 nm jatuh pada celah dari sumber yang jauh. Berapa jarak antar interferensi terang pertama dan kedua pada layar?

Penyelesaian :Interferensi terang (konstruktif orde pertama m=1)

Ini merupakan sudut kecil, sehingga :

Dengan demikian orde pertama akan muncul pada jarak:

Interferensi terang (konstruktif orde n=2)

P2

P1

Jadi, jarak antara pusat maksimum interferensi terang adalah : (p2 - p1) = 6,00 mm

2. Dalam suatu eksperimen untuk mengukur panjang gelombang cahaya digunakan percobaan Young. Diperoleh bahwa jarak layar ke celah ganda adalah 180 cm dan jarak dua celah 0,09 mm. Jika jarak antara 7 gelap adalah 7,2 cm, hitunglah panjang gelombang cahaya tersebut!

Penyelesaian :Jarak 7 gelap = 7,2 cm artinya jarak antara dua gelap berturut-turut adalah :

3. Pada percobaan Young digunakan sumber cahaya dengan panjang gelombang 5000 A. Pola interferensi diamati pada

layar yang berada 100 cm di belakang celah rangkap. Ternyata 20 pita menduduki 11 mm. Tentukan jarak celah!

Penyelesaian:Ada 20 pita dalam 11 mm berarti jarak antara dua pita adalah:

Lokasi pita terang ke-m dicari dengan rumus :

Jarak dua pita terang berturut-turut dicari dengan mengambil pita terang ke-m dan pita ke-(m+1):