Optika Fisis
-
Upload
smpn-3-taman-sidoarjo -
Category
Education
-
view
4.923 -
download
8
Transcript of 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
PERKEMBANGAN TEORI TENTANG
CAHAYATeori abad ke-10
Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham /Alhazen
(965–sekitar 1040), menganggap
bahwa sinar cahaya adalah kumpulan
partikel kecil yang bergerak pada
kecepatan tertentu.
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
HAMBURAN CAHAYA
Cahaya yang kita lihat dari matahari adalah cahaya
yang telah mengalami penyerapan kemudian
diradiasikan kembali oleh molekul-molekul di
atmosfer. Peristiwa molekul menyerap dan kemudian meradiasikan kembali
suatu cahaya dinamakan sebagai HAMBURAN CAHAYA.
Peristiwa inilah yang menjadi “dalang”
dibalik rahasia mengapa langit berwarna
biru ketika siang hari, dan berwarna merah
ketika pagi atau sore hari.
Bisakah anda jelaskan detailnya ???
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.
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……
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
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