Sifat Dasar Perambatan Cahaya
-
Upload
girinda-bayu -
Category
Documents
-
view
272 -
download
0
Transcript of Sifat Dasar Perambatan Cahaya
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
1/39
Sifat Dasar dan Perambatan Cahaya
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
2/39
TUJUAN PEMBELAJARAN Menjelaskan konsep cahaya dan
menghubungkannya dengan gelombangpermukaan.
Menjelaskan hukum refleksi dan refraksi
ca aya. Menjelaskan kondisi yang menghasilkan
refleksi total pada bidang batas.
Menjelaskan terbentuknya cahaya terpolarisasi
dari cahaya biasa.
Menggunakan prinsip Huygens dalam
menganalisa refleksi dan refraksi.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
3/39
BAB YANG AKAN DIPELAJARI
Sifat Dasar Cahaya
Kecepatan Rambat Cahaya
Pengukuran Kecepatan Rambat Cahaya
Ka an Gelomban Caha a dian a seba ai
Berkas Cahaya
Refleksi dan Refraksi
Refleksi Internal Total
Hamburan Cahaya Prinsip Huygens
Prinsip Fermat
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
4/39
PENDAHULUAN Pada bab ini kita akan mempelajari bagaimana
sifat-sifat dasar cahaya dan rambatannya dalammedium tertentu. Karena cahaya merupakangelombang elektromagnetik maka cahaya dapatmerambat melalui ruang hampa.
a aya mem s a -s a ge om ang seper apadipantulkan, mengalami pembiasan, dan lainsebagainya.
Cahaya bukanlah fenomena asing bagi kita. Setiaphari kita selalu bersinggungan dengan cahaya.Fakta bahwa untuk dapat melihat suatu bendaharus ada seberkas cahaya yang dipantulkan daribenda ke mata kita makin mempertegas betapapentingnya peran cahaya dalam kehidupan kita.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
5/39
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
6/39
Sebuah pensil yang dimasukkan ke dalam
gelas yang diisi air dari sudut pandang tertentu,sendok tersebut terlihat seolah-olah patah.
Efek pensil patah disebabkan karena cahaya
men a ar pa a ua me um yang er e a ya tudari udara kemudian ke air. Peristiwa semacam
itu disebabkan karena cahaya mengalami
refraksi.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
7/39
Berkas-berkas cahaya
warna-warni yang lazimdisebut pelangi itu
ternyata adalah hasil
matahari oleh butiran-
butiran air hujan.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
8/39
KECEPATAN CAHAYA Galileo menggunakan cara tradisional untuk
melakukan pengukuran kecepatan cahaya.
Dengan bantuan temannya yang ia minta untuk
berdiri di atas puncak sebuah bukit, Galileo
era a pa a u t a nnya yang er ara se tar3 km, Galileo berusaha mengukur seberapa
lama waktu yang digunakan cahaya untuk
merambat.
Reomer menggunakan metode astronomi untukmenghitung kecepatan cahaya berdasarkan
data pengamatan terhadap pergerakan planet
Jupiter.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
9/39
Percobaan lainnya dilakukan oleh Hippolyte
Fizeau pada tahun 1849. Fizeau menggunakaninstrumen seperti tampak pada gambar berikut
ini:
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
10/39
Dari metode yang dilakukan oleh Hippolyte
Fizeau kecepatan cahaya ditentukan denganpersamaan:
vD2
lc=
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
11/39
CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG
ELEKTROMAGNETIK
Suatu gelombang elektromagnetik menjalar
dalam arah tertentu dimana medan listrik dan
medan magnet bergetar pada arah yang tegak
lurus dengan arah rambat gelombang tersebut.
Secara umum, gelombang elektromagnetikmemiliki bentuk persamaan cos (kz t).
Gelombang elektromagnetik memiliki
karakteristik yang sama dengan gelombang
berdiri.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
12/39
Walaupun tidak sama persis dengan pola perut
dan simpul pada gelombang berdiri (pada tali),namun pola-pola tersebut dapat digambarkan
sebagai berikut:
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
13/39
Bagian yang membentuk perut gelombang,
pada segmen dimana amplitude medan magnetdan medan listrik kedua-duanya maksimum,
dapat dianggap sebagai muka gelombang.
ar persamaanz=
=
c, apat eta ubahwa gelombang elektromagnetik tersebut
dapat dianggap sebagai rambatan muka-muka
gelombang pada arah zdimana jarak yang
ditempuh selama tmerepresentasikan jarakyang ditempuh pada arah z.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
14/39
Refleksi dan Refraksi
Refleksi atau pemantulan
Refleksi dan refraksi merupakan dua sifatcahaya.
Refleksi, yang dalam bahasa Indonesia diartikan
se aga pan u an, merupa an proses mana
berkas cahaya yang mengenai suatu permukaan
dibelokkan sedemikian rupa sehingga arah
rambatannya berubah dimana sudut datang
cahaya tersebut sama dengan sudut pantulnya
diukur relatif terhadap normal bidang.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
15/39
Refleksi atau pemantulan
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
16/39
Refraksi atau pembiasan
Pensil yang dimasukkan dalam gelas yang berisiair akan terlihat seolah-olah patah. Efek pensil
patah ini disebabkan oleh refraksi atau
.
Pembiasan cahaya sebenarnya adalah pristiwa
pembelokan arah rambat cahaya karena cahaya
masuk ke medium dimana indeksi bias medium
tersebut berbeda dengan indeks bias medium
dimana cahaya merambat sebelumnya.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
17/39
Refraksi atau pembiasan
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
18/39
Refraksi atau pembiasan
Apa itu indeks bias? Dalam percobaan yangdilakukannya, Fizeau berhasil mengamati bahwa
kecepatan cahaya di udara dan di medium
.
Jika cmenyatakan kecepatan cahaya di ruang
hampa dan vmenyatakan kecepatan cahaya di
medium maka indeks bias merupakan
perbandingan dari dua kecepatan tersebut.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
19/39
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
20/39
Refraksi atau pembiasan
Hubungan antara sudut datang dan sudut biaspada proses pembiasan diberikan oleh
persamaan Snellius:
Jika n1> n2maka cahaya akan dibiaskan
menjauhi garis normal.
Hal ini sama artinya dengan sudut bias lebihbesar dibanding sudut cahaya datang.
2211 sinsin nn =
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
21/39
Perhatikan grafik hubungan antara sudut datang
dengan sudut bias!
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
22/39
REFLEKSI INTERNAL TOTAL DAN
DISPERSI Refleksi internal total
Peristiwa pembiasan biasanya selalu disertai denganperistiwa pemantulan atau refleksi. Perbedaan antara
refleksi dan refraksi adalah refleksi terjadi pada
medium yang sama sedangkan pembiasan terjadi
pada medium yang berbeda. Pada suatu nilai sudut tertentu, cahaya datang tidak
ada yang dibiaskan, seluruh cahaya dipantulkan.
Peristiwa semacam itu disebut dengan pemantulan
sempurna.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
23/39
Refleksi internal total
Perhatikan ilustrasi berikut ini:
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
24/39
Refleksi internal total
Dari sudut pandang pembiasan cahaya, kitadapat menganggap bahwa pada saat cahaya
datang dengan sudut 3, cahaya dibiaskan0
.
1
2
321
1
2
3
0'
3
'
3231
sin
dansin
90sinsin
n
n
nnn
n
nn
k
k
=
=
==
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
25/39
Refleksi internal total
Perhatikan bahwa pemantulan internal totalhanya dapat terjadi jika cahaya merambat dari
medium yang memiliki indeks bias besar menuju
,
n2> n1.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
26/39
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
27/39
Dispersi cahaya
Fenomena yang kita lihat pada saat kitamelewatkan cahaya ke sebuah prisma adalah
salah satu contoh dari peristiwa dispersi.
pemisahan cahaya.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
28/39
Terlihat tiga buah
sumber cahayamonokromatik(Merah, Hijau, danBiru)
a e ga sum ercahaya tersebutdipertemukan terlihatsuatu daerah dengancahaya berwarna
putih. Cahaya warnaputih ini merupakansalah satu contohdari cahayapolikromatik
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
29/39
Dispersi cahaya
Berdasarkan jumlah komposisinya cahayadibedakan menjadi dua cahaya monokromatik
dan polikromatik.
er s wa spers se a an arena se ap
cahaya yang memiliki panjang gelombangberbeda akan dibiaskan dengan sudut yang
berbeda pula
1 2
1 2
2 1 1 2
1 2
1 2
sin sin
sin sin
variabel selalu konstan/sama
sin sin
c c
v v
v v v f
f
=
= =
=
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
30/39
Dispersi cahaya
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
31/39
Dispersi cahaya oleh butiran air hujan (pelangi)
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
32/39
Dispersi cahaya oleh butiran air hujan (pelangi)
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
33/39
PRINSIP HUYGEN Huygens melakukan investigasi
tentang perilaku cahaya padatahun 1690. Huygens bertolakpada pemikiran bahwa cahayamerupakan gelombang.
a gam ar, asums an
bahwa cahaya membentukgelombang bidang. SegmengelombangAA merupakanmuka gelombang. Setelah
bergerak selama tmaka mukagelombang tersebutmenghasilkan muka gelombangbaru yaitu BB dimana setiapmuka gelombang memiliki jari-
jari sebesarct.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
34/39
Bukan hanya gelombang datar saja, prinsip
Huygens dapat juga diterapkan untuk berbagaijenis gelombang misalnya gelombang bola
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
35/39
PRINSIP FERMAT Prinsip Fermat
menyatakan bahwacahaya selalu
menempuh lintasan
ter endek.
Prinsip Fermat dapatkita gunakan untuk
menurunkan
persamaan Snellius.
Prinsip Fermat dapatditerapkan pada
proses refleksi dan
refraksi.
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
36/39
Perhatikan ilustrasi berikut!
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
37/39
Waktu yang digunakan untuk menempuh
lintasanAB kita misalkan tAB maka: tAB= tAO+tOB
Perhatikan bahwa waktu yang digunakan untuk
menempu ntasan an apat
dituliskan dengan:
( )
+++= 22
2
22
1
1sadnsdn
ctAO
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
38/39
Agar waktu yang digunakan untuk menempuh
lintasanABminimum maka:
0ABdt =
( )
( )
21
2 2 22
2210
AB n a sdt n s
ds c d s d a s
= + = + +
-
7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya
39/39
Sehingga persamaan menjadi
( )212 2 22
n s an s
d s d a s
=
+ +
( )( )
1 22 2 22
1 1 2 2
sin & sin
sin sin Hukum Snellius
s asKarenad s d a s
n n
= =+ +
=