Optika Fisis

37
OPTIKA FISIS Created by Jamari, S.Pd. aguspurnomosite.blogspot.com Drs. Agus Purnomo

Transcript of Optika Fisis

OPTIKA FISIS

Created by Jamari, S.Pd. aguspurnomosite.blogspot.com

Drs. Agus Purnomo

OPTIKA FISIS

OPTIKA FISIS

D.POLARISASIC. DIFRAKSIB. INTERFERENSIA. DISFERSI

Peristiwa

peruraian

cahaya

polikromatik

(putih) menjadi

spektrum

cahaya

monokromatik

Perpaduan dua

gelombang

yang memiliki

beda fase

konstan

(koheren)

Gejala

pelenturan

gelombang

pada celah

sempit

Gejala

pengkutuban

gelombang

hingga hanya

memiliki satu

atah getar saja

1. Sudut

deviasi

2. Sudut

dispersi

3. Warna

benda

1. Interferensi

celah ganda

2. Interferensi

pada selaput

tipis

3. Cincin

Newton

1. Difraksi

pada celah

tunggal

2. Difraksi

pada celah

majemuk

3. Difraksi dan

alat optik

1. Polarisasi

akibat

penyerapan

2. Polarisasi

akibat

pemantulan

3. Polarisasi

akibat bias

kembar

Teori Partikel

Isaac Newton (1675) bahwa cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernya.

Teori ini dapat digunakan untuk menerangkan pemantulan cahaya, tetapi ketika menerangkan pembiasancahaya ia menghadapi batu sandungan, karena cahaya harus dianggap menjadi lebih cepat ketika memasuki medium yang padat karena daya tarik gravitasi lebih kuat.

Teori Gelombang

Pandangan ini menggantikan teori partikel halus. Hal

ini karena gelombang tidak diganggu oleh gravitasi,

dan gelombang menjadi lebih lambat ketika

memasuki medium yang lebih padat.

Kelemahan teori ini adalah gelombang cahaya

seperti gelombang bunyi, memerlukan medium untuk

dihantar. (Lalu apa medium perambatan cahaya?)

Suatu hipotesis yang disebut luminiferous aether

telah diusulkan, tetapi hipotesis itu tidak disetujui.

Christiaan Huygens (1678) menyatakan bahwa cahaya dipancarkan ke semua arah sebagai muka-muka gelombang.

Teori

Elektromagnetik

James Clerk Maxwell pada

akhir abad ke-19, menyebut

bahwa gelombang cahaya

adalah gelombang

elektromagnet, ia tidak

memerlukan medium untuk

merambat.

Teori Kuantum

Teori ini di mulai pada abad ke-

19 oleh Max Planck, yang

menyatakan bahwa cahaya terdiri

dari paket (kuanta) energi yang

dikenal sebagai Foton.

Teori

Dualitas Partikel-Gelombang

Teori ini menggabungkan tiga teori yang

sebelumnya, dan menyatakan bahwa cahaya

adalah partikel dan gelombang. Pertamakali

di jelaskan oleh albert Einstein pada awal

abad 20, berdasarkan karya tulisnya tentang

efek fotolistrik, dan hasil penlitian Planck.

Lebih general lagi, teori tersebut menjelaskan

bahwa semua benda mempunyai sifat partikel

dan gelombang.

1. DISPERSI CAHAYA

Bila seberkas sinar putih

(Polikromatik) mengenai batas antara

dua media bening yang mempunyai

indeks bias berbeda, maka selain

dibiaskan, berkas sinar inipun akan

diuraikan menjadi berbagai warna, hal

ini secara sederhana dapat digunakan

prisma sebagai media bening.

Kebergantungan laju gelombang dan indeks refraksi

terhadap panjang gelombang dinamakan dispersi.

A. DISFERSI Cahaya polikromatik

Spekrum cahaya-

cahaya monokromatik

(MEJIKUHIBINIU)

Sudut deviasi (D)

Di1r2

Besar sudut penyimpangan arah sinar datang dan kelaur dari prisma,

21

riD Jik

a 21

ri

terjadi deviasi

minimum

)(

2sin

2sin

n

Jika sudut pembiasa prisma <15oberlaku : 1 n

Dari merah ke

ungu

Sudut deviasi

Indeks bias

frekuensi

Semaki

n besar

n=indeks bias

prisma

nudara =1 nprisma=n

Kesimpulan :

Sudut deviasi dipengaruhi

oleh :

1. Indeks bias prisma (n)

2. Sudut pembias prisma )(

Indeks bias prisma tergantung

pada :

1. Jenis bahan prisma

2. Jenis sinar yang datang pada prisma

Pada peristiwa dispersi

:1. Sinar ungu terdeviasi paling besar karena indeks biasnya terbesar

2. Sinar merah terdeviasi paling kecil karena indeks biasnya terkecil

Selisih sudut deviasi antara dua warna cahaya disebut sudut dispersi

DmDu

muDD

mu

Untuk sinar yang mengalami deviasi minimum :

Kesimpulan :

Sudut deviasi dipengaruhi

oleh :

1. Indeks bias prisma (n)

2. Sudut pembias prisma )(

Indeks bias prisma tergantung

pada :

1. Jenis bahan prisma

2. Jenis sinar yang datang pada prisma

Pada peristiwa dispersi

:1. Sinar ungu terdeviasi paling besar karena indeks biasnya terbesar

2. Sinar merah terdeviasi paling kecil karena indeks biasnya terkecil

Selisih sudut deviasi antara dua warna cahaya disebut sudut dispersi

DmDu

muDD

mu

Untuk sinar yang mengalami deviasi minimum :

Tetesan air - dari air hujan - adalah

salah contoh benda yang tersedia di

alam yang bisa menguraikan cahaya

putih. Ketika seberkas cahaya putih

mengenai setetes air, tetesan air ini

berprilaku seperti prisma. Dia

menguraikan sinar putih tadi

sehingga terciptalah warna-warna

pelangi. Terciptalah pelangi.

Cahaya matahari datang dari belakang pengamat, direfraksikan

ke dalam sebuah tetes air, kemudian ia akan dirfleksikan dari

permukaan belakang tetesan air, selanjutnya direfraksikan

kembali ke udara. Dalam semua prosesnya cahaya mengalami

dispersi, maka terurailah cahaya putih menjadi pelangi.

Refleksi, Refraksi, Dispersi dan

Pelangi

DAFTAR PANJANG GELOMBANG YANG DIPANCARKAN

OLEH MATAHARI

Langit hanya berwarna biru di siang hari. Bumi diselubungi lapisan udara yang disebut atmosfer udara yang terdiri atas partikel-partikel kecil. Cahaya dari matahari dihamburkan oleh partikel-partikel kecil tersebut.

Tetapi kita tahu, cahaya dari matahari terdiri dari paduan semua warna, dari merah, kuning, hijau, biru, hingga ungu. Warna-warna itu memiliki frekuensi yang berbeda. (Merah < kuning < hijau < biru < ungu).

Semakin besar frekuensi cahaya, semakin kuat cahaya itu dihamburkan.

Warna langit adalah sebagian cahaya matahari yang dihamburkan. Karena yang paling banyak dihamburkan adalah warna berfrekuensi tinggi (hijau, biru, dan ungu), maka langit memiliki campuran warna-warna itu, yang kalau dipadukan menjadi biru terang.

LANGIT BERWARNA MERAHDI SORE HARI

Pada sore hari, sering matahari berubah warna menjadi merah. Pada saat itu, sinar matahari

yang sudah miring menempuh jarak lebih jauh untuk mencapai mata kita, sehingga semakin banyak cahaya yang dihamburkan. Sehingga yang banyak tersisa adalah cahaya frekuensi

rendah, yaitu merah. Di bulan dan di planet yang tidak memiliki atmosfir, cahaya matahari tidak

dihamburkan, sehingga langit selalu berwarna hitam, walaupun di siang hari.

2. Interferensi Celah GandaPertama kali ditunjukkan oleh Thomas Young pada

tahun 1801Ketika dua gelombang yang koheren menyinari/melalui

dua celah sempit, maka akan teramati pola interferensi terang dan gelap pada layar.

Interferensi Maksimum : gelombang saling memperkuat/konstruktif, menghasilkan garis terang

Interferensi Minimum : gelombang saling memperlemah/destruktif, menghasilkan garis gelap

Paduan Gelombang

Syarat terjadinya interferensi

Sumber harus bisa mempertahankan suatu

beda fasa yang tetap (sumber koheren).

Sumber harus monokromatis dan menghasilkan

cahaya dengan panjang gelombang sama.

POLa Interferensi Celah Ganda

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

Interferensi maksimum

Interferensi maksimum disebut juga interferensi konstruktif, akan menghasilkan garis terang pada layar

d sin θ = n λ; n = 0, 1, 2 ……….

Bilangan n disebut orde terang . Untuk n = 0 disebut terang pusat, n = 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 :

pd/l = nλ

Dengan p adalah jarak terang ke-n ke pusat terang.

Interferensi minimum

Interferensi minimum akan menghasilkan garis gelap pada layar

d sin θ = (n – ½ )λ; n = 1, 2, 3 …………

Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke 0. Untuk n = 1 disebut gelap ke-1 dst.

Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka

pd/l = (n – ½ )λ

Dengan p adalah jarak gelap ke-n ke pusat terang.

Contoh Soal:

Pada percobaan young digunakan dua celah sempit yang berjarak 0,3 mm satu dengan yang lainnya. Jika jarak layar dengan celah 1 m dan jarak garis terang pertama dari terang pusat 1,5 mm, maka panjang gelombangnya adalah……

3. INTERFERENSI PADA LAPISAN SABUN(Wedge Shaped Film)

Ketika cahaya dipantulkan dari buih sabun atau dari layartipis dari minyak yang mengambang dalam air terlihatbermacam-macam warna.

Hal ini akibat pengaruh inteferensi antara dua gelombangcahaya yang dipantulkan pada permukaan yangberlawanan dari lapisan tipis larutan sabun atau minyak

Sinar 1 dan sinar 2 akan sefase,

interferensi maksimum jika:

, m = 0, 1, 2,….

nmd

)(2

2

1

Jika sinar 1 dan sinar 2 berlawanan fase,

terjadi interferensi minimum pada :

, m = 0, 1, 2, ……

nmd

2

Difraksi.Peristiwa pembelokan arah sinar jika sinar tersebut mendapat

halangan.

Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu

celah sempit.

Difraksi cdlah tunggal

d sin θ = n λ , n = 1,2,3, … ( minimum garis gelap )

d sin θ = ( n - 1 )λ/2 , n = 0,1,2,… ( maksimum garis terang )

Difraksi kisi (celah banyak) Kisi adalah kepingan kaca yang digores, menurut

garis sejajar sehingga dapat bekerja sebagai celah yang banyak jumlahnya.

Jika N menyatakan banyak garis per satuan panjang (misal cm)maka tetapan kisi adalah kebalikan dari N.

d = 1/N

d sin θ = n λ , n = 1,2,3, … ( MAKSIMUM garis terang)

d sin θ = ( n - 1 ) λ/2 , n = 0,1,2,… ( MINIMUM garis gelap)

Polarisasi Pengkutuban daripada arah getar dari gelombang

transversal. (Dengan demikian tidak terjadi polarisasi pada gelombang longitudinal

Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal, dan tidak terjadi pada gelombang longitudinal.

Gelombang cahaya dapat terpolarisasi karena gelombang cahaya adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi tidak dapat terpolarisasi karena gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal

Polarisasi

Model Cahaya tak terpolarisasi

akibat pembiasan dan pemantulan

n1

n2

i rp

rb

90o

Cahaya pantul terpolarisasi sempurna jika sudut datang imengakibatkan sudut bias rb dgn sudut pantul rp saling tegak lurus

pri

o

bprr 90

p

o

brr 90

1

2

sin

sin

n

n

r

i

b

1

2

90sin

sin

n

n

r

r

p

o

p

1

2

cos

sin

n

n

r

r

p

p

1

2tan

n

nr

p

dan

Hukum Snellius :

Sudut datang ini disebut sudut polarisai atau sudut Brewster

Hukum Bwester

Akibat absorpsi (cara lebih umum)Menyerap semua gelombang yang tak diinginkan dan meloloskan gelombang yang arah getar medan listriknya tertentu

Io oII

2

11

2

12cosII

2

02cos

2

1II

Vektor medan E membentuk sudut

Ey

Ex

E

dengan sumbu transisi sehingga E terdiri

dari komponen Ex dan Ey

Komponen Ex diserap oleh polaroid

dan Ey diteruskan

cosEEy

2

yyEI

2cos

oyEI karena

Polarisator

Analisator

Jika sumbu transisi

polarisator dan analisator

sejajarSinar

terang

tegak lurusSinar

redup

Rumus Malus

Perputaran arah polarisator dapat dilakukan dengan melewatkansinar terpolarisasi melalui suatu zat (larutan gula, kristal kwarsa)yang disebut zat optik aktif

Polarisator

Cahaya terpolarisasi

Analisator

L

Berisi zat optik aktif

Besarnya sudut perubahan arah polarisasi cahaya ( ) tergantung kepada :

1. Panjang larutan (L)2. Konsentrasi larutan (C)3. Sudut putar jenis larutan ( )

CL

aguspurnomosite.blogspot.com

Kinematika GerakOptika Fisis