PERTEMUAN 3 _ OPTIKA FISIS

KELOMPOK 14

1. ADOLFINA GALLA’ A 241 11 0592. MOH. FADLI A 241 11 0753. FAJRIA A 241 11 1104. NURHAYATI A 241 11 093

OPTIKA FISIS

• Ilmu yang mempelajari tentang

difraksi, interferensi, dan polarisasi

cahaya

Gelombang elektromagnetik

• Gelombang tranversal

• Gangguannya berupa medan listrik E dan

medan magnetik saling tegak lurus

• Dapat mengalami polarisasi

• Dapat merambat dalam vakum

Cepat rambat gelombang elektromagnetik menurut Maxwell

Sifat Cahaya saat bertemu Bahan

1. Cahaya Dapat Diteruskan oleh bahan

2. Cahaya Dipantulkan bahan

3. Cahaya Diserap oleh bahan

Sifat-sifat cahaya sebagai gelombang

• PolarisasiTerserapnya sebagian arah getar cahaya

• Difraksicahaya yang melewati sebuah celah sempit yang seukuran dengan panjang gelombang

• Interferensipengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang yang berpadu

Polarisasi cahaya

• peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.

• Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar:

lanjutan

• Hanya terjadi pada gelombang tranversalDua polaroid yang disilangkan

Polarisasi cahaya dapat disebabkan oleh empat cara

• absorbsi (penyerapan),

• refleksi (pemantulan),

• refraksi (pembiasan) ganda, dan

• hamburan.

a. Polarisasi dengan penyerapan selektif

Dalam polisator terdapat 2 buah polaroid

• Polarisator, berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi,

• Analisator, untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar :

b. Polarisasi dengan pemantulan

• Dengan sudut 57o sinar

akan mengalami polarisasi pada cermin, artinya setelah Pemantulan sinar hanya mempunyai satu arah getar.

• Sinar wajar mempunyai dua arah getar yaitu vertikal dan horizontal, adapun sinar Terpolarisasi linear hanya mempunyai sebuah arah getar.

c. Polarisasi dengan pembiasan ganda• Cahaya yang melalui

bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam dua arah yang berbeda.

• Sebagian berkas akan memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar biasa), sedangkan

• sebagian yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar istimewa).

lanjutan

Pada peristiwa ini • Sinar 1 tidak dibiaskan sinar

istimewaSinar ini mengalami dispersi linear

• Sinar 2 mengikuti hukum pembiasan sinar Biasa, sinar ini mengalami polarisasi sebagian

d. Polarisasi dengan hamburan

• Hamburan : penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel (seperti gas)

Efek Doppler pada gelombang elektromagnetik

• Bertambah besarnya frekuensi

gelombang elektromagnetik

yang diterima pengamat ketika

sumber gelombang dan

pengamat bergerak relatif saling

mendekati dan bertambah kecil

ketika saling menjauhi

Kegunaan efek Doppler

• Radar pengukur kelajuan kendaraan

• Menghitung kecepatan rotasi matahari, planet-planet atau bulan

• Menghitung kecepatan gerak bintang atau galaksi terhadap bumi

B.DIFRAKSI CAHAYA

Apa itu difraksi ?

• Difraksi adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan

terjadi jika cahaya melalui celah yang sangat sempit.

Kita juga dapat melihat gejala ini dengan mudah pada

cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan

kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang

jauh, misalnya lampu neon.

Melihat difraksi cahaya melalui celah dari dua jari anda yang didekatkan

Difraksi Celah Tunggal

Difraksi cahaya pada celah tunggal dengan lebar d. Tiap bagian dari celah berlaku sebagai suatu titik sumber gelombang. Beda lintasan antara sinar 1 dan 3 atau antara

sinar 2 dan 4 sama dengan (d/2)sinθ

(a) Jika cahaya melalui celah tanpa difraksi,hanya daerah pada layar yang langsung berhadapan dengan celah yang diterangi

(b) Difraksi menyebabkan cahaya melentur disekitar pinggiran celah,membentuk suatu pola bergantian pita-pita terang dan gelap pada layar

Daya urai suatu lensa mata

Beberapa Kemungkinan Difraksi Cahaya

Alat Optik ( Retina mata )

(a) bayangan berimpit dari dua sumber

cahaya/duabenda

(b) hampir dapat dipisahkan dari

bayangan dari dua sumber cahaya/dua

benda

(c) bayangan dari dua sumber

cahaya/dua benda tepat dipisahkan

Daya urai lensa�Adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan.Kriteria Rayleigh berbunyi : Dua benda titik tepat dapat dipisahkan jika pusat dari pola difraksi benda pertama berimpit dengan minimum pertama dari difraksi benda kedua.

Beberapa Persamaan yang didapat dari Gambar daya urai

� sin θ = 1,22 λ/D,sin θ = d/l

d = 1,22 λ. l/Dλ = Panjang gelombang,

d= daya urai= jarak antara dua sumber cahaya

l = jarak antara dua sumber cahaya sampai layar/retina mata

D = lubang pupil/diafragma mata

C. Interferensi Cahaya Interferensi cahaya sangatlah sukar untuk diamati karena :

1. Panjang gelombang cahaya sangat pendek

2. Setiap sumber cahaya alamiah memancarkan gelombang cahaya yang fasenya sembarang (random) sehingga interferensi yang terjadi hanya dalam waktu singkat.

Mengapa interferensi cahaya sulit diamati dalam keseharian?

Syarat utama agar interferensi terjadi adalah kedua smber harus koheren artinya kedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (tidak harus nol). Sedangkan syarat tambahannya adalah kedua amplitudo harus memilki amplitudo yang hampir sama

Cahaya alamiah tidaklah koheren sehingga sangat susah mengamati interfensi cahaya.

Ada 3 cara untuk menghasilkan pasangan sumber cahaya koheren sehingga dapat menghasilkan pola interferensi :

1. Sinari dua/lebih celah sempit dengan cahaya yang berasal dari celah tungga/satu celah.

2. Dapatkan sumber-sumber koheren maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan saja atau pemantulan dan pembiasan.

3. Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren

1. Interferensi Celah Ganda

a.Analisis Kuantitatif Interferensi Celah Ganda Young

• Interferensi maksimum (pita terang) terjadi jika kedua gelombang yang berpadu memiliki fase sama (sefase)

• Interferensi minimum (pita gelap) terjadi jika kedua gelombang berlawanan fase

b. Jarak Pita Terang atau Pita Gelap ke-n dari Terang Pusat

Untuk Pita Terang

Untuk Pita Gelap

c. Jarak antara Pita Terang dan Pita Gelap yang Berdekatan (Δy)

Jika jarak antara pita terang dan pita gelap yang berdekatan diberi simbol Δy, maka berlaku :

Interferensi lapisan tipis• Cahaya monokromatik yang dikenakan pada

suatu permukaan lapisan tipis dapat menunjukkan fenomena interferensi. Hal ini terjadi karena ada beda fasa antara berkas cahaya yang langsung dipantulkan (berkas 1) dengan cahaya yang mengalami pembiasan lebih dulu (berkas 2).

Interferensi lapisan tipisa. interferensi lapisan tipis cahaya dari n ke

n’ dimana n < n’• Perbedaan fasa antara berkas 1 dan 2 disebabkan adanya beda panjang

lintasan dan juga karena pembalikan fasa saat gelombang dipantulkan oleh medium yang lebih rapat.

• Analoginya seperti gelombang tali :

Interferensi lapisan tipis• Gelombang yang menjalar

dari suatu medium menuju medium yang lebih rapat akan mengalami pemantulan oleh medium yang lebih rapat dan mengalami perubahan fasa sebesar 180O. Sedangkan gelombang yang menjalar dari suatu medium menuju medium yang kurang rapat tidak mengalami perubahan fasa d

• Jadi syarat agar pada suatu lapisan tipis terjadi interverensi konstruktif adalah

• ’ adalah panjang gelombang cahaya dalam lapisan tipis

Syarat interferensikonstruktif lapisan tipis

Kisi difraksi• Kisi difraksi adalah alat yang

berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya

• Kisi difraksi terdiri atas banyak celah dengan lebar yang sama. Lebar tiap celah pada kisi difraksi disebut konstanta kisi dan dilambangkan dengan d.

• Jika dalam sebuah kisi sepanjang 1 cm terdapat N celah konstanta kisinya adalah:

• Kegunaanya untuk mengukur panjang gelombang dengan teliti.

• Didapat pola-pola pita yang lebih

tajam.

• Pandangan samping dari sebuah kisi difraksi. Jarak pisah antar celah adlah d, dan beda lintasan antar dua celah adalahyang berdekatan adalah d sin Ө

• Garis terang kisi difraksi

∆s = d sin Ө = n ; n = 0, 1, 2...