Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
-
Upload
rizqi-pandu-sudarmawan -
Category
Documents
-
view
983 -
download
52
Transcript of Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
1/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 1
Nama : Rizqi Pandu Sudarmawan
NPM : 0906557045
Bab : Superposisi Gelombang, Interferensi Gelombang Cahaya, Difraksi Gelombang Cahaya
1. Sebuah gelombang berdiri dihasilkan pada seutas tali pada frekuensi 438 Hz. Jarak antara dua simpulyang terbentuk adalah 45 cm.
a. Hitunglah panjang gelombang pada tali.b. Jika tegangan tali 85 N, hitunglah massa tali per satuan panjang.c. Jika diameter tali 0,28 mm hitunglah massa jenis material tali.Jawab:
a. Jarak antara dua simpul sama dengan setengah panjang gelombang. Jadi panjanggelombang adalah
b. Untuk menghitung massa tali per satuan panjang, kita tentukan dahulu kecepatangelombang.
c. Luas penampang kawat:
Dalam 1 m kawat:
2. a)Berapakah frekuensi resonansi yang diharapkan ketika meniup udara di atas tutup botol soda
kosong yang memiliki kedalaman 15 cm?b) Berapakah frekuensinya jika botol tersebut berisi soda sepertiganya? Kecepatan gelombang di
udara adalah 340 m/s.
Jawab:
Botol soda berperan sebagai pipa organa tertutup. Panjang gelombang alamiah dalam pipa organa
tertutup adalah.
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
2/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 2
3. Sebuah pipa organa memiliki panjang 112 cm. Berapa frekuensi nada dasar dan tiga nada atas yangbisa didengar jika pipa organa tersebut (a) tertutup? (b) terbuka? Laju perambatan gelombang di
udara 340 m/s.
Jawab:
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
3/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 3
4. Suatu persamaan simpangan gelombang yang merambat dinyatakan dengan y = 2 sin ( (x-2t))dengan y dan x dalam meter dan t dalam detik. Tentukan:
a.Amplitudo, frekuensi sudut, dan cepat rambat gelombang tersebut.b.Fungsi gelombang identik yang merambat dalam arah berlawanan.c.Besar tegangan tali jika gelombang tersebut merambat pada tali yang rapat massanya 0,4 kg/m.d.Fungsi gelombang berdirinya.
Jawab:
a. Fungsi umum gelombang yang merambat ke arah x positif adalah:
y = 2 sin ((x-2t))
b. Jika gelombang merambat dalam arah berlawanan maka tanda negatif dalam faktor sinusdiganti dengan tanda positif. Fungsi gelombang tersebut adalah
c. Laju perambatan gelombang tali memenuhi
d. Gelombang berdiri merupakan superposisi dua gelombang yang bergerak dalam arahberlawanan
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
4/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 4
5. Dua buah gelombang harmonik bergerak pada sumbu x positif, dengan beda fase selalu tetap sebesar
Jika amplitudo (6 cm), frekuensi (100 Hz), dan panjang gelombang (20 cm) kedua gelombangtersebut sama, tentukan
a)Amplitudo gelombang resultan bila b)Nilai-nilai
yang menyebabkan amplitudo gelombang resultan maksimum.
Jawab:
a)Untuk gelombang yang merambat ke arah x positif,
6. Dua buah gelombang masing-masing:
Tentukan superposisi dua gelombang tersebut.
Jawab:
7. Sebuah tali yang panjang, salah satu ujungnya digetarkan terus-menerus dengan amplitudo 10 cm,
periode 2 s, sedangkan ujung yang lain dibuat bebas. Jika cepat rambat gelombang pada tali tersebut
18 cm/s dan pada tali terjadi gelombang berdiri, tentukanlah :
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
5/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 5
a.Amplitudo gelombang berdiri pada titik P yang berjarak 12 cm dari ujung bebas.b.Letak simpul ke-2 dan perut ke-3 dari ujung bebas.Jawab:
8. Sepotong tali yang panjangnya 5 meter, salah satu ujungnya terikat kuat sedangkan ujung yang
lainnya digerakkan secara kontinu dengan amplitudo 10 cm dan frekuensi 4 Hz. Jika cepat rambat
gelombang pada tali itu 8 m/s, tentukanlah:
a. Amplitudo titik P yang terletak 1,5 m dari ujung terikat.b. Letak simpul ke-3 dari ujung terikat.Jawab:
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
6/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 6
9. Sebuah gelombang merupakan superposisi dari tiga buah gelombang yang masing-masing
mempunyai persamaan sebagai berikut.
Tentukan persamaan dari gelombang tersebut.Jawab:
10. Dua gelombang identik yang bergerak searah, memiliki perbedaan fasa sebesar . Berapaamplitudo gelombang resultan dinyatakan dalam amplitudo ymdari masing-masing gelombang?
Jawab:
11. Melalui dua celah sempit yang jaraknya 0,2 mm dilewatkan berkas sinar monokromatis, sehinggapada layar terjadi pola interferensi. Jika garis terang kedua berjarak 4 mm dari terang pusat, dan
layar berada 1 m dari kedua celah, maka hitung panjang gelombang cahaya yang digunakan.
Jawab:
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
7/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 7
12. Gelembung sabun tampak berwarna hijau ( = 540 nm) ketika diamati dari depan. Berapa ketebalanminimum lapisan sabun? Indeks bias lapisan sabun adalah n2= 1,35.
Jawab:
Terjadi interferensi konstruktif untuk cahaya hijau. Ketebalan minimum lapisan sabun
memenuhi
13. Seberkas sinar dari interferometer melewati suatu wadah kaca kecil dengan panjang 1,155 cm.Ketika suatu gas perlahan-lahan memenuhi wadah, terdapat 176 pita gelap melewati garis referensi.
Cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 632,8 nm. Hitung indeks refraksi gas tersebut
dengan asumsi bahwa interferometer terletak pada ruang vakum.
Jawab:
14. Jika lapisan sabun memiliki ketebalan 120 nm warna apa yang muncul jika selaput tersebut disinaridengan cahaya putih dalam arah normal? Indeks bias selaput sabun adalah 1,34.
Jawab:
Warna yang tampak adalah warna yang mengalami interferensi konstrusktif. Untuk cahaya
yang datang dari arah normal, interferensi konstruktif terjadi jika terpenuhi
Dengan demikian panjang gelombang yang mengalami interferensi destruktif adalah
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
8/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 8
15. Berapa ketebalan minimum lapisan sabun (n = 1,42) agar tampak gelap ketika disinari dengangelombang 480 nm? Anggaplah pada dua sisi lapisan sabun adalah udara.
Jawab:
Interferensi destruktif terjadi jika terpenuhi
Ketebalan minimum lapisan sabun agar terjadi interferensi destruktif pada panjang
gelombang 480 nm adalah
16. Cahaya dengan panjang gelombang 680 nm jatuh pada dua celah sempit dan menghasilkan polainterferensi orde ke 4 pada jarak 48 nm dari pusat layar. Bila jarak layar ke celah 1,5 m, berapakah
jarak pisah kedua celah?
Jawab:
17. Sebuah susunan celah ganda menghasilkan pita interferensi untuk cahaya yang memiliki panjanggelombang = 589 nm, dengan sudut pisah 0,0035 radian. Berapakah panjang gelombang yang
diperlukan untuk menghasilkan sudut pisah 10% lebih besar?
Jawab:
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
9/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 9
18. Sel surya sering dilapisi dengan lapisan tipis transparan seperti SiO (n = 1,45) untukmeminimumkan kehilangan cahaya akibat pemantulan. Bila sel surya yang digunakan silikon
(n = 3,5), tentukan tebal minimum lapisan SiO yang menghasilkan interferensi minimum untuk
= 5500 angstrom.
Jawab:
Panjang lintasan optik sinar (2) selama di dalam SiO adalah
Perubahan fase sinar (1) akibat pemantulan pada permukaan SiO (medium yang kurang
rapat ke medium yang lebih rapat) adalah
Perubahan fase sinar (2) akibat pemantulan pada batas SiO dan silikon (medium yang
kurang rapat ke medium yang lebih rapat) dan akibat pertambahan lintasan optik adalah
Beda fase sinar (2) dan sinar (1)
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
10/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 10
19. Cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 6500 angstrom dilewatkan secara tegak luruspada empat celah sempit. Jarak antar celah adalah 2 mm. Pola interferensi diamati pada layar yang
berjarak 1 m dari celah tersebut.
a) Gambarkan kurva pola intensitas terhadap (beda fasa antara dua gelombang berurutan).b)Tentukan jarak antar maksimum sekunder yang berurutan.Jawab:
ii) Sinar dari celah pertama dan ketiga serta sinar dari celah kedua dan keempat
berinterferensi destruktif. Ini dipenuhi oleh
iii) selain maksimum utama pada keadaan = 0, 2, 4, 6, ..., antara dua minimum
terdapat maksimum sekunder
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
11/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 11
b) Maksimum sekunder pertama terjadi pada lokasi yang memenuhi
Maksimum sekunder kedua terjadi pada lokasi yang memenuhi
Jarak antara dua maksimum sekunder adalah
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
12/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 12
20. Hitung panjang gelombang cahaya yang masuk ke interferometer Michelson, bila terdapat 384 pitaterang ketika cermin digeser sejauh 0,125 mm.
Jawab:
21. Cahaya dengan panjang gelombang 750 nm melewati sebuah celah yang lebarnya 1,0 10 -3mm.Berapa lebar maksimum utama? (a) dalam derajat dan (b) dalam sentimeter pada layar yang
berjarak 20 cm dari celah.
Jawab:
Lebar maksimum utama adalah
22. Diameter bukaan cermin teleskop Hubble adalah 2,4 m.(a) Hitunglah daya resolusi cahaya hijau yang memiliki panjang gelombang 5,2 x 10-7m.
(b) Ketika teleskop tersebut berada pada jarak terdekat dengan planet Mars sejauh 7,83 1010m,
berapakah jarak terdekat dua benda kecil di permukaan Mars sehingga bayangan yang dibentuk
oleh teleskop dapat dipisahkan?
Jawab:
b) Jika jarak terdekat dua benda kecil di permukaan Mars yang bisa dipisahkan oleh
teleskop adalah y maka
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
13/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 13
23. Jika cahaya 520 nm jatuh pada celah yang lebarnya 0,04 mm, berapakah lebar sudut yang
mencakup puncak difraksi pusat?
Jawab:
Dengan demikian, sudut yang mencakup terang pusat adalah
24.Celah tunggal selebar 0,20 mm disinari berkas cahaya sejajar dengan = 8000A. Pola difraksiyang terjadi ditangkap oleh layar pada jarak 60 cm dari celah. Tentukan jarak antara pita gelap
ketiga dengan titik terang pusat.
Jawab:
Karena y jauh lebih kecil daripada L, maka sudut adalah sudut yang sangat kecil,sehingga sin , maka
25. Jika mata diperbesar sampai diameter bukaan 10 mm, dan diketahui panjang gelombang cahaya500 nm dan indeks bias = 1,33. Berapakah jarak minimum antara dua sumber titik yang masih
dapat dibedakan oleh mata pada jarak 50 cm di depan mata (daya urai mata) ?
Jawab:
Panjang gelombang ketika memasuki mata
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
14/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 14
Daya urai mata:
26. Pada suatu malam di jalan raya, sebuah mobil melaju menjauhi sopir truk yang tengah berada didepan truknya. Pada kondisi ini, pupil supir tersebut memiliki diameter 8,0 mm. Kedua lampu
mobil dipisahkan dengan jarak sejauh 1,25 m dan memancarkan sinar merah ( = 700 nm dalam
vakum). Indeks bias = 1,36. Tentukanlah jauh jarak mobil itu dari sopir tersebut ketika kedua
lampu belakangnya tampak menyatu menjadi sebuah bintik tunggal cahaya akibat difraksi?
Jawab:
27. Seberkas cahaya yang panjang gelombangnya 6000 dijatuhkan tegak lurus pada sebuah celahtunggal yang lebarnya 0,2 mm. Sebuah layar diletakkan 1 meter di belakang celah, tentukan
jarak garis terang orde ke-2 dari terang pusat!
Jawab:
28. Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 5 x 10 -7m datang tegak lurus padakisi difraksi. Jika spektrum orde kedua membuat sudut 30o dengan garis normal pada kisi,
tentukan jumlah goresan per cm kisi.
Jawab:
Puncak interferensi kisi memenuhi hubungan
-
7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012
15/15
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 15
Dengan demikian, spektrum orde kedua memenuhi
29. Difraksi Bragg orde pertama diamati pada sudut 26,8o terhadap permukaan kristal yang jarakantar atomnya 0,24 nm.
a. Pada sudut berapakah terjadi difraksi orde kedua?b. Hitung panjang gelombang yang digunakan.Jawab:
a. Sudut difraksi orde dua adalah
b. Panjang gelombang yang digunakan adalah
30. Cahaya dengan panjang gelombang 750 nm melewati celah dengan lebar 1 m dan pola difraksicelah tunggal terbentuk secara vertikal pada layar yang berjarak 25 cm. Tentukan perbandingan
antara intensitas cahaya I pada jarak 15 cm di atas terang pusat dengan intensitas cahaya pada
terang pusat Io.
Jawab: