Gelombang elektromagnetik

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

 

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak

ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa

karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang/wavelength, frekuensi,

amplitude/amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang

gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang

melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan

merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan

(kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin

panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu

gelombang semakin tinggi frekuensinya.

Energi elektromagnetik dipancarkan, atau dilepaskan, oleh semua masa di alam

semesta pada level yang berbedabeda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber

energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi

frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan

energi elektromagnetik.

Ciri-ciri gelombang elektromagnetik :

Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkan beberapa ciri gelombang elektromagnetik

adalah sebagai berikut:

1.      Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan,

sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang

sama dan pada tempat yang sama.

2.      Arah medan listrik dan medan magnetik saling tegak lurus dan keduanya tegak lurus

terhadap arah rambat gelombang.

3.      Dari ciri no 2 diperoleh bahwa gelombang elektromagnetik merupakan gelombang

transversal.

4.      Seperti halnya gelombang pada umumnya, gelombang elektromagnetik mengalami

peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami

peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal.

5.      Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik

dan magnetik medium yang ditempuhnya.

Cahaya yang tampak oleh mata bukan semata jenis yang memungkinkan radiasi

elektromagnetik. Pendapat James Clerk Maxwell menunjukkan bahwa gelombang

elektromagnetik lain, berbeda dengan cahaya yang tampak oleh mata dalam dia punya

panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoritis ini secara

mengagumkan diperkuat oleh Heinrich Hertz, yang sanggup menghasilkan dan menemui

kedua gelombang yang tampak oleh mata yang diramalkan oleh Maxwell itu. Beberapa

tahun kemudian Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang yang tak terlihat

mata itu dapat digunakan buat komunikasi tanpa kawat sehingga menjelmalah apa yang

namanya radio itu. Kini, kita gunakan juga buat televisi, sinar X, sinar gamma, sinar infra,

sinar ultraviolet adalah contoh-contoh dari radiasi elektromagnetik. Semuanya bisa dipelajari

lewat hasil pemikiran Maxwell.

 

 

 SUMBER GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Osilasi listrik.2. Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.3. Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.4. Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan

sinar X (digunakan untuk rontgen).

Inti atom yang tidak stabil  menghasilkan sinar gamma.

 

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan

frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di

bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup

kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah,

seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang

rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

 

Contoh spektrum elektromagnetik

 

Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika

panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi

gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar

frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat

melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika

yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena

pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan

mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

  

Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi

yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul

efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka

makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang

dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan

ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging)

RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan

gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena

cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang

waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

 

Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang

gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh

sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum

ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat

dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena

benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah

sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 

 

Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat

didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi

oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari

panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk

cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik

pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

Sinar ultraviolet 

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam

daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul

dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet

dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi

menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan

kehidupan makluk hidup di bumi.

Sinar X 

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat

pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya

tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat

aluminium setebal 1 cm.    

 

Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang

antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang

serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 

 

Contoh penerapan gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari :

i.   a. Radio

Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan

kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu

meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar

angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca,

badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan,

pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang

gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.

i.   a. Microwave

Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm.

Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman

informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem

PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya

diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah

Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang

mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum

elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur

penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.

i.   a. Infrared

Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran

inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan

untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi

inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri

tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan

alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar

inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat

dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan

menggunakan remote control.

 

d.      Ultraviolet

 

Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-

kuman penyakit kulit.

 

e.      Sinar X

 

Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret

kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang

patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel

manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.

   

 

          III.      KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa begitu besar peranan gelombang

elektromagnetik yang bermanfaat dalam kehidupan kita sehari-hari, tanpa kita sadari

keberadaannya.

Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi elektromagnetik yang mungkin.

Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam panjang gelombang, frekuensi, atau

tenaga per foton. Spektrum ini secara langsung berkaitan :

    * Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi ialah kecepatan cahaya: 300 Mm/s,

yaitu 300 MmHz

    * Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1µeV/GHz

    * Panjang gelombang dikalikan dengan energy per foton adalah 1.24 µeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang dari sinar

gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang mikro dan gelombang

radio dengan panjang gelombang sangat panjang. Pembagian ini sebenarnya tidak begitu

tegas dan tumbuh dari penggunaan praktis yang secara historis berasal dari berbagai

macam metode deteksi. Biasanya dalam mendeskripsikan energi spektrum elektromagnetik

dinyatakan dalam elektronvolt untuk foton berenergi tinggi (di atas 100 eV), dalam panjang

gelombang untuk energi menengah, dan dalam frekuensi untuk energi rendah (? = 0,5 mm).

Istilah “spektrum optik” juga masih digunakan secara luas dalam merujuk spektrum

elektromagnetik, walaupun sebenarnya hanya mencakup sebagian rentang panjang

gelombang saja (320 – 700 nm)[1].

Dan beberapa contoh spektrum elektromagnetik seperti :

Radar

(Radio Detection And Ranging),digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang.

Infra Merah

Dihasilkan dari getaran atom dalam bahan dan dimanfaatkan untuk mempelajari struktur

molekul

Sinar tampak

mempunyai panjang gelombang 3990 Aº – 7800 Aº.

Ultra ungu

dimanfaatkan untuk pengenalan unsur suatu bahan dengan teknik spektroskopi.

Sumber : http://brigittalala.wordpress.com/pesan-dan-kesan-mengikuti-pree-test-fisika/gelombang-elektromagnetik/

Cahaya

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.[1] Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. [2][3]

Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern. Cahaya mempunyai 4 besaran dalam optika klasik:

* Intensitas* Frekuensi atau panjang gelombang* Polarisasi* Fasa

dengan sifat optik geometris:

* Refleksi* Refraksi

dan sifat optik fisis:

* Interferensi* Difraksi* Dispersi* Polarisasi

Optika klasikLight propagates through space as a wave with amplitude, wavelength, frequency, and speed that depend on how it was emitted and on the medium through which it travels.

Pada era sebelum optika kuantum-mekanik, cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang tercipta dari medan magnet dan osilasi medan listrik. Kedua medan ini secara kontinu saling menciptakan seiring gelombang cahaya yang merambat menembus ruang dan bergetar dalam waktu.[4]

Frekuensi gelombang cahaya ditentukan oleh periode osilasi yang merupakan panjang gelombang tersebut, seyogyanya tidak berubah saat merambat melalui berbagai medium, hanya kecepatan gelombang yang bergantung pada jenis mediumnya. Persamaan yang digunakan:

v=\lambda\,f

dimana:

* v adalah kecepatan gelombang* λ adalah panjang gelombang* f adalah frekuensi

Pada frekuensi yang konstan, perubahan kecepatan gelombang cahaya akan berpengaruh pada panjang gelombangnya.[5]

Rasio antara kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa dan kecepatan gelombang cahaya pada suatu medium disebut index of refraction dengan persamaan:

n=\frac {c} {v}

di mana:

* c adalah kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa berupa konstanta fisika bernilai 299,792,458 meter/detik.[6]* v adalah kecepatan gelombang cahaya pada medium tertentu* n adalah index of refraction atau indeks bias, bernilai n=1 dalam ruang hampa dan n>1 di dalam medium. Medium yang lebih padat seperti kaca dan air mempunyai indeks bias sekitar 1,3 hingga 1,5. Indeks bias berlian berkisar antara 2,4

Sumber : http://cahya-teknologikita.blogspot.com/2009/12/1-di-dalam-medium.html

Hukum Pemantulan Cahaya

Pada akhir kegiatan, diharapkan Anda dapat : menyebutkan sifat cahaya yang memungkinkan manusia normal dapat melihat benda-benda, mendefinisikan pemantulan baur dengan benar,mendefinisikan pemantulan teratur dengan benar,menyebutkan akibat pemantulan baur bagi penglihatan,menyebutkan akibat pemantulan teratur bagi penglihatan,menyebutkan Hukum Pemantulan dengan benar dan menentukan besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan sinar pantul bila sudut datang sinar pada permukaan cermin diketahui.

Uraian

Pernahkah Anda bertanya, mengapa kita dapat melihat benda-benda? Ya, jawabnya karena ada cahaya dari benda ke mata kita, entah cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Jadi, gejala melihat erat kaitannya dengan keberadaan cahaya atau sinar.

Sumber : http://ajis-fisika.blogspot.com/2010/07/hukum-pemantulan-cahaya.html

Pada akhir kegiatan, diharapkan Anda dapat : menyebutkan sifat cahaya yang memungkinkan manusia normal dapat melihat benda-benda, mendefinisikan pemantulan baur dengan benar,mendefinisikan pemantulan teratur dengan benar,menyebutkan akibat pemantulan baur bagi penglihatan,menyebutkan akibat pemantulan teratur bagi penglihatan,menyebutkan Hukum Pemantulan dengan benar dan menentukan besar sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan sinar pantul bila sudut datang sinar pada permukaan cermin diketahui.

Uraian

Pernahkah Anda bertanya, mengapa kita dapat melihat benda-benda? Ya, jawabnya karena ada cahaya dari benda ke mata kita, entah cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Jadi, gejala melihat erat kaitannya dengan keberadaan cahaya atau sinar.

Sumber : http://ajis-fisika.blogspot.com/2010/07/hukum-pemantulan-cahaya.html

Interferensi dan difraksi

Difraksi dan Interferensi

Difraksi

Prinsip Huygens.

Difraksi

Difraksi cahaya diterangkangkan oleh prinsip Huygens.

Difraksi pada dua celah berjarak d. Fraksi gelombang putih terjadi pada perpotongan antara garis-garis putih. Fraksi gelombang hitam terjadi pada perpotongan garis-garis berwarna hitam. Fraksi-fraksi gelombang terpisah sejauh sudut θ dan dirunut dengan urutan n.

Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Pada animasi pada gambar sebelah kanan atas terlihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit

tersebut saling berinterferensi satu sama lain.Untuk menganalisa atau mensimulasikan pola-pola tersebut, dapat digunakan Transformasi Fourier atau disebut juga dengan Fourier Optik.Difraksi cahaya berturut-turut dipelajari antara lain oleh:

Isaac Newton dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang sekarang dikenal sebagai cincin Newton.[1]

Francesco Maria Grimaldi pada tahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang cahaya ke arah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambil bahasa Latin diffringere yang berarti to break into pieces.[2][3][4]

James Gregory pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung[5]

yang kemudian didefinisikan sebagai diffraction grating.[6]

Thomas Young pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan,[7] Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda daripada partikel (en:corpuscles).[8]

Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815[9] dan tahun 1818[10], dan menghasilkan perhitungan matematis yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens [11] pada tahun 1690 hingga teori partikel Newton mendapatkan banyak sanggahan. Fresnel mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah ganda Young sebagai interferensi gelombang [12] dengan persamaan:

mλ = dsinθdimana d adalah jarak antara dua sumber muka gelombang, θ adalah sudut yang dibentuk antara fraksi muka gelombang urutan ke-m dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-mula yang mempunyai urutan maksimum m = 0.[13]. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai near-field diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai m relatif kecil.

Richard C. MacLaurin pada tahun 1909, dalam monographnya yang berjudul Light[14], menjelaskan proses perambatan gelombang cahaya yang terjadi pada difraksi Fresnel jika celah difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh.

Joseph von Fraunhofer dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran akibat jauhnya bidang pengamatan.[15][16] Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction.

Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan pendekatan matematis Fresnel [17] . Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang gelombang sinar insiden, sejumlah area yang disebut zona Fresnel (en:Fresnel zone) atau half-period elements dapat dihitung.

Daftar isi

Difraksi Fresnel

Geometri difraksi dengan sistem koordinat antara celah pada bidang halangan dan citra pada bidang pengamatan.

Difraksi Fresnel adalah pola gelombang pada titik (x,y,z) dengan persamaan:

dimana:

, dan

is the satuan imajiner.

Difraksi FraunhoferDalam teori difraksi skalar (en:scalar diffraction theory), Difraksi Fraunhofer adalah pola gelombang yang terjadi pada jarak jauh (en:far field) menurut persamaan integral difraksi Fresnel sebagai berikut:

[18]

Persamaan di atas menunjukkan bahwa pola gelombang pada difraksi Fresnel yang skalar menjadi planar pada difraksi Fraunhofer akibat jauhnya bidang pengamatan dari bidang halangan.

Difraksi celah tunggal

Pendekatan numerik dari pola difraksi pada sebuah celah dengan lebar empat kali panjang gelombang planar insidennya.

Grafik dan citra dari sebuah difraksi celah tunggal

Sebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinar cahaya insiden menjadi deretan gelombang circular, dan muka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform.

Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik dengan panjang gelombang &lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x′-y′, difraksi yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:

dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x′ akan bernilai dari

hingga , dan y′ dari 0 hingga .Jarak r dari celah berupa:

Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fasa relatif dari interferensi ini bervariasi lebih dari 2π, maka akan terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut. Maksima dan minima adalah hasil interferensi gelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal.Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara dua sumber titik tersebut adalah λ / 2. Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara tiap sumber titik destruktif adalah:

Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah:

Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan integral difraksi Fraunhofer menjadi:

dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x ? 0, and sinc(0) = 1.

Difraksi celah ganda

Sketsa interferensi Thomas Young pada difraksi celah ganda yang diamati pada gelombang air.[19]

Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan dari cahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, pada bidang pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.[20][21]

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang (en:crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:

dimana

λ adalah panjang gelombang cahaya

a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan

n is the order of maximum observed (central maximum is n = 0),

x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance)

pada bidang pengamatan

L adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatan

Persamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu.[22] Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.

Difraksi celah majemuk

Difraksi celah ganda (atas) dan difraksi celah 5 dari sinar laser

Difraksi sinar laser pada celah majemuk

Pola difraksi dari sinar laser dengan panjang gelombang 633 nm laser melalui 150 celah

Diagram dari difraksi dengan jarak antar celah setara setengah panjang gelombang yang menyebabkan interferensi destruktif

Difraksi celah majemuk (en:Diffraction grating) secara matematis dapat dilihat sebagai interferensi banyak titik sumber cahaya, pada kondisi yang paling sederhana, yaitu yang terjadi pada dua celah dengan pendekatan Fraunhofer, perbedaan jarak antara dua celah dapat dilihat pada bidang pengamatan sebagai berikut:

Dengan perhitungan maksima:

dimana

adalah urutan maksima

adalah panjang gelombang

adalah jarak antar celah

and adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif

Dan persamaan minima:

.

Pada sinar insiden yang membentuk sudut θi terhadap bidang halangan, perhitungan maksima menjadi:

Cahaya yang terdifraksi dari celah majemuk dapat dihitung dengan penjumlahan difraksi yang terjadi pada setiap celah berupa konvolusi dari pola difraksi dan interferensi.

Diposkan oleh rizki aryadi di 03:47

Sumber : http://rizkiaryadi.blogspot.com/2010/12/difraksi-dan-interferensi.html

Spektrometer

Spektroskopi merupakan alat analisis cahaya yang dihasilkan suatu objek yang sangat berguna dalam bidang fisika.Spektroskopi menggunakan prinsip difraksi dan interferensi untuk memisahkan cahaya yang dihasilkan suatu objek menjadi garis-garis warna berbeda yang dikenal dengan Spektrum .Alat ukur yang digunakan disebut Spektrometer.Spektrometer adalah suatu alat optik yang digunakan untuk mengukur cahaya secara spesifik pada spektrum elektromagnetik .Dengan mengukur panjang gelombang spektrum secara tepat dapat dipelajari sifat alamiah dari sumber cahaya..Saat ini Spektrometer yang ada dalam dunia pendidikan canggih namun rumit penggunaannya dan mahal harganya.Untuk mengatasi hal tersebut dirancang spektrometer sederhana namun memiliki prinsip kerja tidak jauh berbeda dengan spektrometer yang ada saat ini.( memiliki prinsip kerja yang sama dengan spektrometer yang ada saat ini).

Sumber: http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-kahfisabar-34473

Gambar 1

Cahaya dipantulkan oleh benda ke segala arah. Kita dapat melihat seekor kucing karena sebagian cahaya yang dipantulkan oleh kucing mengenai mata. (gambar boleh dimodifikasi, tambah mata dan wajah)

Ada pendapat yang mengatakan, terdapat perbedaan antara cahaya dan sinar. Cahaya berkaitan dengan gejala melihat (cahaya tampak), sedangkan istilah sinar meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak seperti sinar X dan sinar gamma. Dalam uraian ini, keduanya dapat digunakan untuk menyatakan maksud yang sama, yaitu meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak.

Apakah Cahaya itu?

Cahaya menurut Newton (1642-1727) terdiri dari partikel-partilkel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens (1629-1695), cahaya adalah gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuewensi dan panjang gelombang saja.

Dua pendapat di atas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau kedua-duanya salah, yang pasti masing-masing pendapat di atas memiliki kelebihan dan kekurangan.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

Dalam dunia ilmu pengetahuan kebenaran akan sangat di tentukan oleh uji eksperimen. Pendapat yang tidak tahan uji eksperimen akan ditolak oleh para ilmuwan sebagai teori yang benar. Sebaiknya pendapat yang didukung oleh hasil-hasil eksperimen dan meramalkan gejala-gejala alam.

Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foulcoult (1819-1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton denganteori emisi partikelnya meramalkan kebaikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik

dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusun dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elekromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang di sangkakan keberadaan oleh Huygen dan Maxwell.

Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya menjadi partikel tiba-tiba menjadi polpuler kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel Max Plack (1858-1947) dan Albert Einstein mengemukan teori mereka tentang foton

Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-bentuk partikel kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elekton dari permukaan logam karena lagam tersebut di sinari cahaya.

Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini di sebut sebagai dualisme cahaya. Apa yang di ceritakan diatas akan anda pelajari lebih jauh dalam modul - modul pembelajaran fisika selanjutnya khususnya bila Anda mengambil jurusan IPA.

Optika geometrik

Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaiamana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifat cahaya dikenal dengan nama Optika . Dari sini kita kemudian mengenal kata optik yang berkaitan dengan kacamata sebagai alat bantu penglihatan. Optika dibedakan atas optika geometri dan optika fisik .

Pada optika geometri – seperti telah dikatakan pada pendahuluan modul ini – dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya. Sedangkan pada optika fisik cahaya dipelajari dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif sama atau lebih kecil dibanding panjang gelombang cahaya sendiri. Modul ini hanya membahas optika geometri sebab optika fisik baru akan dipelajari di kelas tiga jurusan IPA.

Berkas cahaya

Di kelas satu telah dijelaskan bahwa cahaya adalah gelombang, tepatnya gelombang

elektromagnetik. Ciri utama dari gelombang adalah bahwa ia tak pernah diam, sebaliknya cahaya selalu bergerak. Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan filamen lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri. Begitu juga cahaya lilin atau cahaya pada layar televisi yang dibangkitkan oleh tumbukan antara elektron berkecepatan tinggi dengan zat yang dapat berfluoresensi (berpendar) yang terdapat pada layar televisi. Mereka merupakan sumber cahaya. Benda seperti bulan bukanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya dapat dipantulkan.

Gambar 2

Benda-benda di dalam sebuah ruangan. Manakah benda yang merupakan sumber cahaya dan manakah benda yang merupakan pemantul cahaya?

Cahaya merambat lurus seperti yang dapat kita lihat pada cahaya yang keluar dari sebuah lampu teater di ruangan yang gelap atau Laser yang melintasi asap atau debu. Oleh karenanya cahaya yang merambat digambarkan sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya , sedangkan berkas cahaya terdiri dari beberapa garis berarah seperti pada Gambar 3. Berkas cahaya bisa paralel, divergen (menyebar) atau konvergen (mengumpul).

Gambar 3

Cahaya merambat dalam garis lurus yang disebut sinar cahaya sedangkan berkas cahaya digambarkan dengan beberapa garis berarah

Pemantulan Biasa dan Pemantulan Baur

Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa .

Gambar 4 Pemantulan biasa pada cermin membentuk bayangan benda

Pemantulan Baur

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Gambar 5 memperlihatkan bagaimana sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu dipantulkan ke berbagai arah sehingga kita dapat melihat kayu ini pada posisi A, B dan C. Perhatikan bahwa sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu merupakan sinar-sinar yang sejajar, namun sinar-sinar pantulnya tidak. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur .

Gambar 5Pemantulan baur pada permukaan bidang yang tidak rata

Akibat pemantulan baur ini kita dapat melihat benda dari berbagai arah. Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam ruang gelap kita dapat melihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagai arah. Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang berperan dalam

mengurangi kesilauan sinar matahari.

Gambar 6Pemantulan cahaya lampu mobil di malam hari (a) jalanan kering dan kasar (b)

jalanan basah karena hujan.

Pemantulan baur juga sangat membantu pengemudi mobil saat malam hari yang gelap. Pada saat jalanan kering di malam yang gelap sinar lampu mobil akan dipantulkan ke segala arah oleh permukaan jalanan yang tidak rata ke segala arah termasuk ke mata pengemudi sehingga jalanan terlihat terang (Gambar 6.a). Namun saat jalanan basah karena hujan, permukaan jalanan menjadi rata sehingga sinar lampu mobil hanya dipantulkan ke arah tentu saja, yakni ke arah depan jalanan sehingga pengemudi mengalami kesulitan karena tidak dapat melihat jalanan di depannya dengan baik seperti diperlihatkan Gambar 6.b.

Hukum Pemantulan Cahaya

Pada saat sinar mendatangi permukaan cermin datar, cahaya akan dipantulkan seperti pada Gambar 7. Garis yang tegak lurus bidang pantul disebut garis normal . Pengukuran sudut datang dan sudut pantul dimulai dari garis ini. Sudut datang (i) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar datang (2), sedangkan sudut pantul (r) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3).

Gambar 7Pemantulan cahaya: Sudut datang sama dengan sudut pantul.

Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan bahwa:

sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; danbesar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r).Dua pernyataan di atas dikenal sebagai hukum pemantulan cahaya .

Contoh:Pada gambar di bawah sudut manakah yang merupakan sudut datang dan yang manakah sudut pantul?

Penyelesaian:

Garis (2) pada gambar di atas melukiskan sinar datang ke permukaan cermin sedangkan garis (1) adalah garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal. Jadi sudut datang adalah c, sedangkan sudut pantul dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3) dan besarnya sama dengan sudut datang. Pada gambar sudut pantul adalah b.

Contoh lain dan uraian lebih mendalam tentang pemantulan cahaya ini akan dibahas pada kegiatan selanjutnya. Sekadar untuk mendapat gambaran awal tentang peristiwa pemantulan cahaya, uraian di atas dirasa cukup memadai.

Hal yang perlu Anda pahami adalah pertama, proses melihat pada manusia erat

kaitannya dengan gejala pemantulan cahaya.

Kedua, ada dua jenis pantulan cahaya yaitu pemantulan baur dan pemantulan biasa. Pemantulan baur dihasilkan oleh permukaan pantul yang tidak rata (kasar), pemantulan baur memungkinkan kita melihat benda yang disinari dari berbagai arah, sementara pemantulan biasa menyebabkan terbentuknya bayangan benda yang hanya dapat dilihat pada arah tertentu saja. Pemantulan teratur terjadi pada permukaan yang rata seperti pada cermin.

Ketiga, pada peristiwa pemantulan biasa sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang yang sama serta sudut datang sama dengan sudut pantul.

Diposkan oleh AZIZ FISIKA di 04:40

Interferensi dan difraksi

Difraksi dan Interferensi

Difraksi

Prinsip Huygens.

Difraksi

Difraksi cahaya diterangkangkan oleh prinsip Huygens.

Difraksi pada dua celah berjarak d. Fraksi gelombang putih terjadi pada perpotongan antara garis-garis putih. Fraksi gelombang hitam terjadi pada perpotongan garis-garis berwarna hitam. Fraksi-fraksi gelombang terpisah sejauh sudut θ dan dirunut dengan urutan n.

Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Pada animasi pada gambar sebelah kanan atas terlihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit tersebut saling

berinterferensi satu sama lain.Untuk menganalisa atau mensimulasikan pola-pola tersebut, dapat digunakan Transformasi Fourier atau disebut juga dengan Fourier Optik.Difraksi cahaya berturut-turut dipelajari antara lain oleh:

Isaac Newton dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang sekarang dikenal sebagai cincin Newton.[1]

Francesco Maria Grimaldi pada tahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang cahaya ke arah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambil bahasa Latin diffringere yang berarti to break into pieces.[2][3][4]

James Gregory pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung[5] yang kemudian didefinisikan sebagai diffraction grating.[6]

Thomas Young pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan,[7] Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda daripada partikel (en:corpuscles).[8]

Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815[9] dan tahun 1818[10], dan menghasilkan perhitungan matematis yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens [11] pada tahun 1690 hingga teori partikel Newton mendapatkan banyak sanggahan. Fresnel mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah ganda Young sebagai interferensi gelombang [12] dengan persamaan:

mλ = dsinθdimana d adalah jarak antara dua sumber muka gelombang, θ adalah sudut yang dibentuk antara fraksi muka gelombang urutan ke-m dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-mula yang mempunyai urutan maksimum m = 0.[13]. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai near-field diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai m relatif kecil.

Richard C. MacLaurin pada tahun 1909, dalam monographnya yang berjudul Light[14], menjelaskan proses perambatan gelombang cahaya yang terjadi pada difraksi Fresnel jika celah difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh.

Joseph von Fraunhofer dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran akibat jauhnya bidang pengamatan.[15][16] Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction.

Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan pendekatan matematis Fresnel [17] . Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang gelombang sinar insiden, sejumlah area yang disebut zona Fresnel (en:Fresnel zone) atau half-period elements dapat dihitung.

Daftar isi

Difraksi Fresnel

Geometri difraksi dengan sistem koordinat antara celah pada bidang halangan dan citra pada bidang pengamatan.

Difraksi Fresnel adalah pola gelombang pada titik (x,y,z) dengan persamaan:

dimana:

, dan

is the satuan imajiner.

Difraksi FraunhoferDalam teori difraksi skalar (en:scalar diffraction theory), Difraksi Fraunhofer adalah pola gelombang yang terjadi pada jarak jauh (en:far field) menurut persamaan integral difraksi Fresnel sebagai berikut:

[18]

Persamaan di atas menunjukkan bahwa pola gelombang pada difraksi Fresnel yang skalar menjadi planar pada difraksi Fraunhofer akibat jauhnya bidang pengamatan dari bidang halangan.

Difraksi celah tunggal

Pendekatan numerik dari pola difraksi pada sebuah celah dengan lebar empat kali panjang gelombang planar insidennya.

Grafik dan citra dari sebuah difraksi celah tunggal

Sebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinar cahaya insiden menjadi deretan gelombang circular, dan muka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform.

Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik dengan panjang gelombang &lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x′-y′, difraksi yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:

dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x′ akan bernilai dari

hingga , dan y′ dari 0 hingga .Jarak r dari celah berupa:

Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fasa relatif dari interferensi ini bervariasi lebih dari 2π, maka akan terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut. Maksima dan minima adalah hasil interferensi gelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal.Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara dua sumber titik tersebut adalah λ / 2. Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara tiap sumber titik destruktif adalah:

Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah:

Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan integral difraksi Fraunhofer menjadi:

dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x ? 0, and sinc(0) = 1.

Difraksi celah ganda

Sketsa interferensi Thomas Young pada difraksi celah ganda yang diamati pada gelombang air.[19]

Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan dari cahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, pada bidang pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.[20][21]

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang (en:crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:

dimana

λ adalah panjang gelombang cahaya

a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan

n is the order of maximum observed (central maximum is n = 0),

x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance) pada bidang pengamatan

L adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatan

Persamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu.[22] Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.

Difraksi celah majemuk

Difraksi celah ganda (atas) dan difraksi celah 5 dari sinar laser

Difraksi sinar laser pada celah majemuk

Pola difraksi dari sinar laser dengan panjang gelombang 633 nm laser melalui 150 celah

Diagram dari difraksi dengan jarak antar celah setara setengah panjang gelombang yang menyebabkan interferensi destruktif

Difraksi celah majemuk (en:Diffraction grating) secara matematis dapat dilihat sebagai interferensi banyak titik sumber cahaya, pada kondisi yang paling sederhana, yaitu yang terjadi pada dua celah dengan pendekatan Fraunhofer, perbedaan jarak antara dua celah dapat dilihat pada bidang pengamatan sebagai berikut:

Dengan perhitungan maksima:

dimana

adalah urutan maksima

adalah panjang gelombang

adalah jarak antar celah

and adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif

Dan persamaan minima:

.

Pada sinar insiden yang membentuk sudut θi terhadap bidang halangan, perhitungan maksima menjadi:

Cahaya yang terdifraksi dari celah majemuk dapat dihitung dengan penjumlahan difraksi yang terjadi pada setiap celah berupa konvolusi dari pola difraksi dan interferensi.

Diposkan oleh rizki aryadi di 03:47

Sumber : http://rizkiaryadi.blogspot.com/2010/12/difraksi-dan-interferensi.html

Spektrometer

Spektroskopi merupakan alat analisis cahaya yang dihasilkan suatu objek yang sangat berguna dalam bidang fisika.Spektroskopi menggunakan prinsip difraksi dan interferensi untuk memisahkan cahaya yang dihasilkan suatu objek menjadi garis-garis warna berbeda yang dikenal dengan Spektrum .Alat ukur yang digunakan disebut Spektrometer.Spektrometer adalah suatu alat optik yang digunakan untuk mengukur

cahaya secara spesifik pada spektrum elektromagnetik .Dengan mengukur panjang gelombang spektrum secara tepat dapat dipelajari sifat alamiah dari sumber cahaya..Saat ini Spektrometer yang ada dalam dunia pendidikan canggih namun rumit penggunaannya dan mahal harganya.Untuk mengatasi hal tersebut dirancang spektrometer sederhana namun memiliki prinsip kerja tidak jauh berbeda dengan spektrometer yang ada saat ini.( memiliki prinsip kerja yang sama dengan spektrometer yang ada saat ini).

Sumber: http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-kahfisabar-34473

Gambar 1

Cahaya dipantulkan oleh benda ke segala arah. Kita dapat melihat seekor kucing karena sebagian cahaya yang dipantulkan oleh kucing mengenai mata. (gambar boleh dimodifikasi, tambah mata dan wajah)

Ada pendapat yang mengatakan, terdapat perbedaan antara cahaya dan sinar. Cahaya berkaitan dengan gejala melihat (cahaya tampak), sedangkan istilah sinar meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak seperti sinar X dan sinar gamma. Dalam uraian ini, keduanya dapat digunakan untuk menyatakan maksud yang sama, yaitu meliputi cahaya tampak dan cahaya tak tampak.

Apakah Cahaya itu?

Cahaya menurut Newton (1642-1727) terdiri dari partikel-partilkel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens (1629-1695), cahaya adalah gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuewensi dan panjang gelombang saja.

Dua pendapat di atas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau kedua-duanya salah,

yang pasti masing-masing pendapat di atas memiliki kelebihan dan kekurangan.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

Dalam dunia ilmu pengetahuan kebenaran akan sangat di tentukan oleh uji eksperimen. Pendapat yang tidak tahan uji eksperimen akan ditolak oleh para ilmuwan sebagai teori yang benar. Sebaiknya pendapat yang didukung oleh hasil-hasil eksperimen dan meramalkan gejala-gejala alam.

Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foulcoult (1819-1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton denganteori emisi partikelnya meramalkan kebaikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusun dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elekromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang di sangkakan keberadaan oleh Huygen dan Maxwell.

Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya menjadi partikel tiba-tiba menjadi polpuler kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel Max Plack (1858-1947) dan Albert Einstein mengemukan teori mereka tentang foton

Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-bentuk partikel kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan

peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elekton dari permukaan logam karena lagam tersebut di sinari cahaya.

Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini di sebut sebagai dualisme cahaya. Apa yang di ceritakan diatas akan anda pelajari lebih jauh dalam modul - modul pembelajaran fisika selanjutnya khususnya bila Anda mengambil jurusan IPA.

Optika geometrik

Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaiamana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifat cahaya dikenal dengan nama Optika . Dari sini kita kemudian mengenal kata optik yang berkaitan dengan kacamata sebagai alat bantu penglihatan. Optika dibedakan atas optika geometri dan optika fisik .

Pada optika geometri – seperti telah dikatakan pada pendahuluan modul ini – dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya. Sedangkan pada optika fisik cahaya dipelajari dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif sama atau lebih kecil dibanding panjang gelombang cahaya sendiri. Modul ini hanya membahas optika geometri sebab optika fisik baru akan dipelajari di kelas tiga jurusan IPA.

Berkas cahaya

Di kelas satu telah dijelaskan bahwa cahaya adalah gelombang, tepatnya gelombang elektromagnetik. Ciri utama dari gelombang adalah bahwa ia tak pernah diam, sebaliknya cahaya selalu bergerak. Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan filamen lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri. Begitu juga cahaya lilin atau cahaya pada layar televisi yang dibangkitkan oleh tumbukan antara elektron berkecepatan tinggi dengan zat yang dapat berfluoresensi (berpendar) yang terdapat pada layar televisi. Mereka merupakan sumber cahaya. Benda seperti bulan bukanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya dapat dipantulkan.

Gambar 2

Benda-benda di dalam sebuah ruangan. Manakah benda yang merupakan sumber cahaya

dan manakah benda yang merupakan pemantul cahaya?

Cahaya merambat lurus seperti yang dapat kita lihat pada cahaya yang keluar dari sebuah lampu teater di ruangan yang gelap atau Laser yang melintasi asap atau debu. Oleh karenanya cahaya yang merambat digambarkan sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya , sedangkan berkas cahaya terdiri dari beberapa garis berarah seperti pada Gambar 3. Berkas cahaya bisa paralel, divergen (menyebar) atau konvergen (mengumpul).

Gambar 3

Cahaya merambat dalam garis lurus yang disebut sinar cahaya sedangkan berkas cahaya digambarkan dengan beberapa garis berarah

Pemantulan Biasa dan Pemantulan Baur

Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa .

Gambar 4 Pemantulan biasa pada cermin membentuk bayangan benda

Pemantulan Baur

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Gambar 5 memperlihatkan bagaimana sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu dipantulkan ke berbagai arah sehingga kita dapat melihat kayu ini pada posisi A, B dan C. Perhatikan bahwa sinar-sinar yang datang ke permukaan kayu merupakan sinar-sinar yang sejajar, namun sinar-sinar pantulnya tidak. Pemantulan seperti ini disebut pemantulan baur .

Gambar 5Pemantulan baur pada permukaan bidang yang tidak rata

Akibat pemantulan baur ini kita dapat melihat benda dari berbagai arah. Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam ruang gelap kita dapat melihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagai arah. Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang berperan dalam mengurangi kesilauan sinar matahari.

Gambar 6Pemantulan cahaya lampu mobil di malam hari (a) jalanan kering dan kasar (b)

jalanan basah karena hujan.

Pemantulan baur juga sangat membantu pengemudi mobil saat malam hari yang gelap. Pada saat jalanan kering di malam yang gelap sinar lampu mobil akan dipantulkan ke segala arah oleh permukaan jalanan yang tidak rata ke segala arah termasuk ke mata pengemudi sehingga jalanan terlihat terang (Gambar 6.a). Namun saat jalanan basah

karena hujan, permukaan jalanan menjadi rata sehingga sinar lampu mobil hanya dipantulkan ke arah tentu saja, yakni ke arah depan jalanan sehingga pengemudi mengalami kesulitan karena tidak dapat melihat jalanan di depannya dengan baik seperti diperlihatkan Gambar 6.b.

Hukum Pemantulan Cahaya

Pada saat sinar mendatangi permukaan cermin datar, cahaya akan dipantulkan seperti pada Gambar 7. Garis yang tegak lurus bidang pantul disebut garis normal . Pengukuran sudut datang dan sudut pantul dimulai dari garis ini. Sudut datang (i) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar datang (2), sedangkan sudut pantul (r) adalah sudut yang dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3).

Gambar 7Pemantulan cahaya: Sudut datang sama dengan sudut pantul.

Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan bahwa:

sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; danbesar sudut datang (i) sama dengan besar sudut pantul (r).Dua pernyataan di atas dikenal sebagai hukum pemantulan cahaya .

Contoh:Pada gambar di bawah sudut manakah yang merupakan sudut datang dan yang manakah sudut pantul?

Penyelesaian:

Garis (2) pada gambar di atas melukiskan sinar datang ke permukaan cermin sedangkan garis (1) adalah garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal. Jadi sudut datang adalah c, sedangkan sudut pantul dibentuk oleh garis normal (1) dan sinar pantul (3) dan besarnya sama dengan sudut datang. Pada gambar sudut pantul adalah b.

Contoh lain dan uraian lebih mendalam tentang pemantulan cahaya ini akan dibahas pada kegiatan selanjutnya. Sekadar untuk mendapat gambaran awal tentang peristiwa pemantulan cahaya, uraian di atas dirasa cukup memadai.

Hal yang perlu Anda pahami adalah pertama, proses melihat pada manusia erat kaitannya dengan gejala pemantulan cahaya.

Kedua, ada dua jenis pantulan cahaya yaitu pemantulan baur dan pemantulan biasa. Pemantulan baur dihasilkan oleh permukaan pantul yang tidak rata (kasar), pemantulan baur memungkinkan kita melihat benda yang disinari dari berbagai arah, sementara pemantulan biasa menyebabkan terbentuknya bayangan benda yang hanya dapat dilihat pada arah tertentu saja. Pemantulan teratur terjadi pada permukaan yang rata seperti pada cermin.

Ketiga, pada peristiwa pemantulan biasa sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang yang sama serta sudut datang sama dengan sudut pantul.

Diposkan oleh AZIZ FISIKA di 04:40

Praktikum Spektrometer (Mengukur panjang gelombang dari sumber   cahaya)

Posted by blogfisikaku pada Juni 15, 2011

Tujuan :Menentukan panjang gelombang dari sumber cahaya yaitu gas argon

Alat & Bahan :1. Spectrometer2. Sumber cahaya dari Argon (Lampu Argon)3. Kisi

Langkah Kerja :1. Menyusun alat kerja sebagai berikut :

2. Mengatur posisi teleskop sehingga sinar yang keluar dari kolimator (celah) dapat diamati dengan jelas dan terletak pada garis lurus vertikal kemudian menyalakan lampu argon3. Mengatur skala busur tepat pada 0 derajat4. Meletakkan kisi diantara teleskop dan kolimator5. Melihat warna sinar yang tampak dari teleskop6. Menentukan warna tepat pada garis vertikal yang terlihat pada teleskop dengan cara menggeser-geserkan teleskop7. Menghitung sudut pada skala sebagai untuk cahaya pada orde pertama (n=1)8. Mengetahui langkah 7-8 untuk warna cahaya berikutnya

Download :

Hasil Praktikum Spektrometer (Mengukur panjang gelombang dari sumber cahaya)

Share this:

Twitter Facebook More

PRAKTIKUM FISIKA SPEKTROMETER PRISMA

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

PERCOBAAN P10

(SPEKTROMETER PRISMA )

OLEH

RAFLY

NIM.1007121485

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2011

Percobaan P10

Spektrometer Prisma

I. Pendahuluan

Dalam ruang hampa (vakum), kecepatan cahaya c adalah sama untuk setiap panjang gelombang atau warna cahaya, artinya kecepatan cahaya biru sama dengan kecepatan cahaya infra merah. Akan tetapi, jika sebuah berkas cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian melewati prisma tersebut, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau di despersikan menjadi spectrum warna. Fenomena ini membuat newton percaya bahwa cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Dispersi atau penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang.

Spectrometer adalah alat optic yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunaka hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan.

II. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan kita mampu :

1. Menerangkan tentang disperse cahaya dalam medium dispersif

2. Menggambarkan pengoperasian spectrometer

3. Menjelaskan bagaimana menentukan indeks bias sebuah prisma

III. Alat-alat yang diperlukan

1. Spectrometer prisma

2. Sumber cahaya dan pemegangnya

3. Sebuah prisma

IV. Teori

Ilmuwan Newton telah menjelaskan adanya sifat pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang percobaannya pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens dengan percobaannya, menjelaskan bahwa cahay seperti halnya charakter, dimana cahaya yang dilewatkan pada celah sempit , maka pada celah tersebut seolah olah akan bertindak sebagai sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip Huygens. Tahun 1803, Thomas Young memperlihatkan adanya peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini mendukung adanya sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang. Perkembangan teori ini mencapai puncaknya setelah Maxwell menemukan teory Unified tentang penjalaran gelombang elektromagnetik. .

Cahaya memancarkan sinarnya berasal dari sumber titik. Dari sumber ini cahaya memancar ke segala arah dengan muka gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu muka gelombang.

Untuk cahaya yang diteruskan ke medium kedua, akan mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini disebut pembiasan atau refraksi

Jika kita melihat benda yang berada didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini karena peristiwa pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan jalr cahaya di udara dan di medium lain, misalkan air, kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan menggunakan prinsip Huygens. Karena kecepatan jalar cahaya di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama jarak antara muka gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada kedua medium akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka dalam waktu t adalah V1 t, sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t. Hukum pembiasan Snellius dapat diperoleh langsung dari prinsip Huygens.

Perhatikan kedua segitiga (ΔADC dan ΔADB).

Dari kedua segi tiga ini diperoleh :

Sin θ1 = V1 t / AD,

dan Sin θ2 = V2 t / AD,

dimana V1 t = BD dan V2 t = AC.

Sehingga

karena V1 = c/n1 da V2 = c/n2, maka diperoleh : n1 Sin θ1 = n2 Sin θ2.

Gambar P10.1. Penjalaran cahaya pada medium yang berbeda.

Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain, maka frekwuensinya tidak berubah., tetapi panjang gelombangnya berubah. Hal ini nampak pada gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T = λ1, dan V2 T = λ2.

Salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang yang lain, cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini terlihat dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika cahaya didatangkan pada penghalang, yangmempunyai dua celah kecil, maka kedua celah ini akan bertindak sebagai sumber gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini akan berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan saling melemahkan. Interferensi yang menguatkan menghasilkan pola terang, sedangkan interferensi yang melemahkan akan menghasilkan pola gelap.

Interferensi menguatkan diperoleh jika terdapat berbedaan antara lintasan optik dari kedua sumber

Untuk interferensi maksimum atau menguatkan :

d = ( 2 n ) x . 1/2 λ bilangan genap x 1/2 λ

Untuk interferensi minimum atau melemahkan :

d = (2 n +1 ) 1/2 λ bilangan ganjil x 1/2 λ

Gambar : P10.2 Interferensi dua celah.

Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti kasus diatas. Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara, diantaranya terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton.. Cincin Newton terjadi jika cahaya datang pada sistem lensa cembung yang ditempatkan mendatar, dengan bagian kelengkungannya menghadap ke bawah seperti nampah pada gambar P10.3.

Gambar P10.3. peristiwa interferensi Cincin Newton

Kedua sinart yang sejajar, menuju mata atau detektor dapat menimbulkan pola gelap- terang-gelap-terang. Hal ini disebabkan oleh beda jarak tempuh lintasan optis dari kedua sinar tersebut.

Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal sebagai peristiwa dispersi. Spektrum dispersinya nampak pada gambar P10.4.

Gambar P10.4. Spektrum Dispersi.

Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.

Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari berada di sebelah barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan barat kita, maka akan nampak pelangi di langit bagian timur kita.

Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.

Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

θ=λ md Sin

dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis molekul tertentu pada specimen lanoratorium dimana analisa kimia tidak dapat dipakai.

Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami polarisasi. Hal ini telah diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya sebagai gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl meramalkan bahwa peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan arah getar yang diambil sebagai vektor medan listrik.

Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena hanya komponen cahaya yang paralel dengan sumbu yang ditransmisikan disebut Polaroid.

Fungsi lain dari polaroid dalah dapat dipakai untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi, apa bidang polarisasinya,

Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan. Ketika cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang sudut (asal tidak tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah terpolarisasi lebih dahulu pada bidang yang sejajar permukaan. Ini berarti komponen yang tegak lurus bidang permukaan telah diserap atau ditransmisikan.

Besarnya polarisasi pada berkas pantulan bergantung pada sudut datang cahaya. Sudut ini yang disebut sudut polarisasi, yang nilainya memenuhi persamaan :

Sudut ini etrjadi jika θp + θr = 90o.

dimana n1 adalah indeks bias materi dimana cahaya datang, dan n2 adalah indeks bias diluar materi.

Jika indeks bias diluar materi n = 1, (untuk udara), maka

tan θ = n1

Sudut poalrisasi θP disebut sudut Brewster dan persamaan diatas disebut hukum Brewster.

Laporan Praktikum Fisika Dasar II

Semester Genap 2010/2011

Lembaran Data

1. Pengukuran Sudut Prisma A

Pembacaan Skala Untuk Masing-Masing Bayangan :

A. Tanpa prisma

Arah Pembacaan Pembacaan

Kanan 312

Kiri 133

B. Dengan prisma

Arah Pembacaan Pembacaan

Kanan 322

Kiri 143

Perhitungan 2A : 20

Sudut Prisma A : 10

2. Pengukuran Sudut Deviasi Minimum

Spectrum (urutan) dari warna Pembacaan Sudut Deviasi

Merah 319 309

Kuning 317 307

Hijau 316 306

Biru 315 305

Ungu 313 313

Indeks Bias Untuk Cahaya n

Merah -5,741

Kuning -5.712

Hijau -5,689

Biru -5,655

Ungu -5,574

PERHITUNGAN

1. Pengukuran Sudut Prisma A

A. Tanpa prisma

Arah Pembacaan Pembacaan

Kanan 312

Kiri 133

B. Dengan prisma

Arah Pembacaan Pembacaan

Kanan 322

Kiri 143

Perhitungan 2A:

Sudut Prisma A :

2. Pengukuran Sudut Deviasi Minimum

Spectrum (urutan) dari warna PembacaanSudut Deviasi ( )

Merah 319

Kuning 317

Hijau 316

Biru 315

Ungu 313

Indeks Bias Cahaya

ANALISA DAN PERTANYAAN

Percobaan P10

1. Buktikan bahwa sudut antara dua posisi teleskop untuk bayangan celah yang dipantulkan adalah 2A (langkah 3-5)?

Jawab:

Karena tidak menggunakan langkah seperti yang telah dijelaskan pada soal, sehingga jawaban dari pertanyaan nomor 1 ini tidak dapat di isi sebab dtanya tidak ada.

2. Berapa kecepatan cahaya kuning berdasarkan hasil percobaan tersebut?

Jawab:

3. Barapakah jangkauan (batas) indeks bias dari prisma yang anda gunakan untuk panjang gelombang cahaya tampak (dari merah sampai ungu)?

Jawab:

Jangkauan (batas) indeks bias dari prisma yang kita gunakan untuk panjang gelombang cahaya

tampak (dari merah sampai ungu) yaitu sebesar

Laporan Praktikum Fisika Dasar II

Semester Genap 2010/2011

KESIMPULAN DARI PERCOBAAN ( Sertakan kesimpulan anda tentang percobaan tersebut dan nyatakan yang anda hadapi dalam melakukan percobaan).

Setelah melakukan percobaan Spektrometer Prisma, Saya dapat menyimpulkan bahwa:

1. Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.

2. Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.

3. Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal sebagai peristiwa dispersi. Spektrum dispersinya nampak pada gambar P10.4.

Gambar P10.4. Spektrum Dispersi.

KESULITAN :

- Sulit membaca skala pada Spektometer Prisma.

- Banyaknya gangguan bayangan, sehingga sulit menetapkan titik warna.

REFERENSI :

Anonim. 2010. BAB 24. CAHAYA : OPTIK GEOMETRIK. http://ftpitp09.blogdetik.com/files/2010/03/24_sifat-gel-cahaya.pdf. Diakses pada 30 Maret 2011 pukul 15:27 WIB.

Penuntun Praktikum Fisika Dasar II, Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika-FMIPA Universitas Riau 2011.