RAY OPTICS - fatih.sch.idfatih.sch.id/wp-content/uploads/2017/10/12-Graders-3.-Ray-Optics.pdf•...

RAY OPTICSP H Y S I C S F O R 1 2 T H G R A D E R S

Chapter Overview

Nature of Light

Newton vs Huygens

Sources of Electromagnetic Spectrum

Electromagnetic Spectrum in life

Diffraction of Light (Single Slit Experiment)

Interference Pattern (Youngs Double Slit Experiment)

Polarization

Theory of Light

WAVEPARTICLESir Isaac Newton Christian Huygens

De Broglie

Light have both particle and wave characteristic

Maxwell

Light is known as one form of electromagnetic

wave which is transverse and can propagate in

vacuum environment

Electromagnetic Spectrum

G R U V I Rada Tele RaSho

Electromagnetic Spectrumin our daily life

Gamma Rays (1020 1025 Hz) dimanfaatkan dunia kedokteran untuk terapi kanker dan

membunuh sel kanker

mensterilisasi peralatan rumah sakit atau makanan sehingga

makanan tahan lebih lama

membuat varietas tanaman unggul tahan penyakit dengan

produktivitas tinggi

mengurangi populasi hama tanaman (serangga)

medeteksi keretakan atau cacat pada logam

sistem perunut aliran suatu fluida (misalnya aliran PDAM),

mendeteksi kebocoran

mengontrol ketebalan dua sisi suatu logam


X Rays (1016 1020 Hz) mendiagnosis adanya gejala penyakit dalam tubuh, seperti

kedudukan tulang-tulang dalam tubuh dan penyakit paru-paru dan

memotret organ-organ dalam tubuh (tulang), jantung, paru-paru,

melihat organ dalam tanpa pembedahan (foto Rontgen)

menganalisis struktur atom dari kristal

mengidentifikasi bahan atau alat pendeteksi keamanan

memeriksa barang-barang di bandara udara atau pelabuhan


Ultraviolet Rays (1015 1018 Hz) untuk proses fotosintesis pada tumbuhan

membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia

dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh

kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit

berikut instrumen-instrumen pembedahan

memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank, keaslian uang

kertas, dll

banyak digunakan dalam pembuatan integrated circuit (IC)

***Dapat membuat kulit kehitaman dan juga kanker kulit bila terpapar

terlalu lama


Visible Light (1015 Hz) Membantu penglihatan mata manusia

Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser

dalam serat optik pada bidang telekomunikasi


Infrared (1011 - 1014 Hz) terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok (physical

therapy)

fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang

tumbuh di bumi dengan detail

fotografi diagnosa penyakit

remote control berbagai peralatan elektronik

mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif

pada bidang militer,dibuat teleskop inframerah yang digunakan

melihat di tempat yang gelap atau berkabut dan satelit untuk

memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau

awan

sistem alarm maling


Radar and Shortwave pemanas microwave

komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging)

mengukur kedalaman laut

digunakan pada rangkaian televisi

gelombang RADAR diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek,

memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di

kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut,

serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.


Television and Radio alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat

ketempat lain

Electromagnetic SpectrumExample 1

Dibawah ini merupakan penerapan gelombang elektromagnetik.

(1) Sebagai remote control

(2) Mengontrol ketebalan kertas

(3) Proses pengeringan dalam pengecatan mobil

(4) Memanaskan makanan dalam oven

(5) Sistem keamanan

Yang merupakan penerapan sinar infrared adalah

A. (1), (2), dan (3)

B. (2), (3), dan (4)

C. (3), (4), dan (5)

D. (1), (3), dan (5)

E. (2), (4), dan (5)


Gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk membunuh

bakteri dan virus adalah ....

A. Sinar X

B. Sinar gamma

C. Sinar ultraviolet

D. Gelombang radio

E. Gelombang mikro


Berikut ini merupakan manfaat sinar X, ....

A. Analisis struktur bahan

B. Memasak makanan dengan cepat

C. Memotret tulang-tulang dalam tubuh

D. Melihat bagian dalam benda tanpa membukanya

E. Mendeteksi cacat pada logam


Gelombang elektromagnetik yang tepat untuk menentukan jejak

pesawat udara di tempat yang jauh adalah ....

A. Gelombang radio

B. Sinar gamma

C. Sinar X

D. Gelombang mikro

E. Inframerah


Perhatikan jenis-jenis gelombang di bawah ini:

(1) Sinar X

(2) Ultraviolet

(3) Sinar gamma

(4) Inframerah

(5) Radio

Urutan yang benar dari jenis-jenis gelombang di atas dari energi yang

paling rendah ke energi yang paling tinggi adalah ....

A. (1)-(2)-(3)-(4)-(5)

B. (2)-(4)-(5)-(1)-(3)

C. (5)-(3)-(1)-(4)-(2)

D. (4)-(5)-(1)-(3)-(2)

E. (5)-(4)-(2)-(1)-(3)

Diffraction of Light

(Single Slit Experiment)

Diffraction of Light Single Slit Experiment

An appearance of many colors on the surface of

a compact disc (CD) is one example of diffraction

phenomenon, where each track on the CD is act

as diffraction grating.

The bending of a light around the

edges of an opening or an

obstacle.

Diffraction

d


Dark area on

the screen

Bright area on

the screen

d


Dark area on the screen

Bright area on the screen

sin =

sin =

*where m = 0, 1, 2, 3,

sin =

1

2

sin = 1

2

*where n = 1, 2, 3,


sin = In most cases, the

angle is quite

small, therefore

sin =

First bright order, m = 1

Second bright order, m = 2

Third bright order, m =3

First dark order, m =0.5

Second dark order, m = 1.5

Third dark order, m =2.5

Diffraction of Light Example 1

A monochromatic light passes though a narrow single slit, it generates a fifth

bright order with an elevation angle of 30o. If the wavelength of the light is

6000 , what is the thickness of the slit?

:

= 30

= 6000

= 6 107

= ?

:

= 5

sin =

sin 30 = 5 (6 107 )

=30 107

0.5

= 60 107

= 6 106 = 6

Diffraction of Light Diffraction Grating

Number of Grating (N)

=1

sin =

First-order maxima, m = 1

Second-order maxima, m = 2

Third-order maxima, m =3


A monochromatic light striking perpendicularly to the diffraction grating

which has 4000 slits per cm. If the second order of the bright spectrum is

forming 30o angle to the normal line, calculate the lights wavelength in

angstrom unit.

:

= 30

= 2

= ?

:

= 4000 /

=1

=

1

4000

sin =

sin 30 = 2 1

4000

=1

4000 2 2

=

=

1

16000

=1 108

16000


Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5.000 goresan

tiap cm. Sudut deviasi orde keempat adalah 30. Panjang gelombang cahaya

yang digunakan adalah ....

:

= 30

= 4

= ?

:

= 5000 /


A monochromatic ray with wavelength of 5000 ( 1 = 10-10 m) pass

through a single slit and produces first bright order as shown in the figure.

What is the width of the slit?


Kisi dengan jumlah goresan 1.000 setiap cm dikenai sinar mokromatis

dengan arah tegak lurus. Panjang gelombang sinar yang dipakai sebesar 500

nm. Sudut deviasi pada orde 10 sebesar ....

A. 0

B. 15

C. 30

D. 45

E. 60


Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm tegak

lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 400 garis tiap cm dan sudut deviasi

sinar 30, maka banyaknya garis terang yang terjadi pada layar adalah ....

A. 24

B. 25

C. 26

D. 50

E. 51

Interference Pattern

(Youngs Double Slit Experiment)

Interference PatternDouble Slit Experiment

sin =

First-order bright, m = 1

Second-order bright, m = 2

seventh-order bright, m =7

First-order dark, m = 0.5

Second-order dark, m = 1.5

ninth-order dark, m = 8.5


a) When both waves of light travel the same distance, they arrive at the screen

in phase and interfere constructively

b) The waves still interfere constructively.

b) The waves still interfere destructively.


sin =

sin =

=

Youngs ExperimentExample 1

Gambar berikut merupakan sketsa lintasan sinar oleh difraksi pada celah ganda:

Jika A adalah titik terang orde ke-3 dan panjang gelombang cahaya yang

digunakan adalah 500 nm, maka jarak A dari terang pusat adalah ....

:

= 2

= 3

= 5 107

= ?

:

= 6 105

=

(6 105 )

(2 )= (3) (5 107 )

= 5 102

Midterm Pointers

PointersMidterm 2017/2018

1. To judge a trend of a quantity in simple harmonic motion related with

another quantity

2. To calculate period of spring-mass pendulum

3. To explain a reason of damped oscillation

4. To identify correct statement about waves

5. To observe node and antinode in standing wave

6. To name correct properties of wave from picture

7. To calculate wavelength from traveling wave equation

8. To observe wavelength in open-end pipe

9. To determine a spectrum that satisfy a statement concerning dispersion of

light

10. To calculate period of simple harmonic motion from position equation


11. To calculate the spring constant

12. To predict the stretch of spring

13. To discern electromagnetic wave and mechanical wave

14. To identify two types of mechanical waves according to the motion of

particle and wave

15. To calculate period if frequency is given

16. To calculate wavelength of electromagnetic wave

17. To calculate wavelength of waves

18. To predict the frequency of n harmonic in string

19. To calculate sound intensity level

20. To calculate sound intensity of sound


21. To explain Doppler effect

22. To observe harmonic pattern in closed end pipe

23. To calculate fundamental frequency in open pipe

24. To observe change in a quantity in interference of light related with other

quantity

25. To observe change in a quantity in interference of light related with other

quantity

26. To calculate wavelength in interference by diffraction grating

27. To calculate speed of plane by Doppler effect

28. To calculate separation between slits in youngs double slits experiment

29. To calculate sound intensity when the distance is changed

30. To calculate single constant spring from parallel springs

RAY OPTICS - fatih.sch.idfatih.sch.id/wp-content/uploads/2017/10/12-Graders-3.-Ray-Optics.pdf•...

Documents

Transcript of RAY OPTICS - fatih.sch.idfatih.sch.id/wp-content/uploads/2017/10/12-Graders-3.-Ray-Optics.pdf•...