INTERFERENSI CAHAYA PADA SELAPUT TIPIS

Interferensi dapat terjadi pada lapisan tipis seperti lapisan sabun dan lapisan minyak. Jika seberkas cahaya mengenai lapisan tipis sabun atau minyak, sebagian berkas cahaya dipantulkan dan sebagian lagi dibiaskan kemudian dipantulkan lagi. Gabungan berkas pantulan langsung dan berkas pantulan setelah dibiaskan ini membentul pola interferensi.

Menurut Tipler ( 1996 : 539 – 540 ) Peristiwa yang terjadi yakni pita berwarna yang terdapat pada gelembung tersebut diakibatkan oleh interferensi cahaya yang dipantulkan dari permukaan atas dan bawah lapisan tersebut. Warna yang berbeda muncul karena keanekaragaman dalam tebal film, yang menyebabkan interferensi untuk panjang gelombang yang berbeda pada titik yang berbeda. Pada lapisan tipis air ( bagian kecil gelembung sabun ) dengan tebal yang sama ketika dipandang pada sudut kecil terhadap normal, sebagian cahaya dipantulkan dari bagian atas permukaan udara air. Karena cahaya merambat lebih lambat di air daripada di udara, terdapat perubahan fase 180o pada cahaya yang dipantulkan ini.Sebagian cahaya memasuki film dan sebagian dipantulkan oleh permukaan bagian bawah air-udara.Tidak terdapat perubahan fase pada cahaya yang dipantulkan ini.

Menurut Kamajaya (1984:197) Cahaya mengenai lapisan tipis dengan sudut datang i, sebagian cahaya dibiaskan dan sebagian langsung dipantulkan, yang dibiaskan akan dipantulkan kembali kepermukaan, dan dilewatkan pada sebuah lensa positif sehingga difokuskan di P (mata kita). Jadi berkas cahaya di P merupakan hasil interferensi berkas cahaya (1) dan (2).

(1)   Berkas cahaya yang dipantulkan langsung(2)   Berkas cahaya yang mengalami pembiasan dulu, kemudian baru dipantulkan

Seberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i. Sebagian berkas langsung dipantulkan oleh permukaan lapisan tipis (sinar a), sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu ke dalam lapisan tipis dengan sudut bias r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara (sinar b).

Sinar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang indeks biasnya lebih tinggi akan mengalami pembalikan fase (fasenya berubah 180o), sedangkan sinar pantul dari medium yang indeks biasnya lebih kecil tidak mengalami perubahan fase. Jadi, sinar a mengalami perubahan fase  180o, sedangkan sinar b tidak mengalami perubahan fase. Selisih lintasan antara a dan b adalah 2d cos r.

Oleh karena sinar b mengalami pembalikan fase, interferensi konstruktif akan terjadi jika selisih lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ).

Selisih lintasan yang ditempuh oleh sinar datang hingga menjadi sinar pantul ke-1 dan sinar pantul ke-2 adalah

ΔS = S2 – S1 = n(AB + BC) – AD = n(2AB) – AD ...........................2.8

dengan n adalah indeks bias lapisan tipis.

Jika tebal lapisan adalah d, diperoleh d = AB cos r sehingga AB = d/cos r dan AD = AC sin i, dengan AC = 2d tan r.  Dengan demikian, persamaan (2.8) menjadi:

Sesuai dengan hukum Snellius, n sin r = sin I, selisih jarak tempuh kedua sinar menjadi:

ΔS = 2nd cos r ..............................................2.9

Supaya terjadi interferensi maksimum, ΔS harus merupakan kelipatan dari panjang gelombang

(λ), tetapi karena sinar pantul di B mengalami perubahan fase , ΔS menjadi

..........................................2.10

Jadi, interferensi maksimum sinar pantul pada lapisan tipis akan memenuhi persamaan berikut.

=  2.11

 

dengan n = indeks bias lapisan tipis

d = tebal lapisan

r = sudut bias

m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, …)

λ = panjang gelombang sinar