Rangkuman Materi Cahaya Kelas 11

Interferensi Cahaya

Interferensi maksimum
d sin θ = m λ

Interferensi minimum
d sin θ = (m – ½ ) λ

Keterangan:
d = jarak antar celah (m)
θ = sudut deviasi
m = pola interferensi (orde) (m = 0, 1,2,…)
λ = panjang gelombang yang berinterferensi (m)

jika interferensi terjadi antara jarak terang ke-m menuju terang pusat, rumusan sebagai berikut:

jika interferensi yang terjadi antara jarak gelap ke-m menuju terang pusat, rumusannya sebagai sebagai berikut:

keterangan:
y = jarak terang/gelap ke-n menuju terang pusat (meter)
L = jarak layar dari celah (meter)

Terjadi pada sinar yang dipantulkan langsung dan sinar yang dipantulkan setelah dibiaskan

interferensi maksimum :

interferensi minimum :
2nd = mλ

Keterangan:
n = indeks bias
d = tebal lapisan tipis
m = bilangan bulat (0,1,2,3..)
λ = panjang gelombang cahaya digunakan (m)

Difraksi Cahaya

Difraksi atau pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya melalui celah maka cahaya dapat terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat seperti cahaya baru

1. Celah Tunggal

Untuk garis gelap ke-m terjadi jika:

Jika sudut deviasi θ kecil, sehingga persamaan di atas menjadi

Keterangan:
d = lebar celah (m)
θ = sudut difraksi
m = orde difraksi (m = 1,2,3….)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
y = jarak antara garis gelap dengan terang pusat (m)
L = jarak celah dengan layar (m)

jika cahaya monokromatik dilewatkan ke celah tunggal maka akan terlihat pola garis gelap dan terang secara bergantian letaknya. Jika difraksi yang terjadi akibat adanya lubang kecil yang berbentuk bulat akan menimbulkan pola berupa lingkaran terang dan gelap secara bergantian. Lingkaran gelap pertama dengan sudut θ dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:
D = diameter lubang (m)
θ = sudut resolusi
ym = daya urai

Celah majemuk yaitu celah-celah sempit yang tertata rapi dengan jarak yang cukup dekat disebut kisi difraksi. Hubungan banyaknya celah dengan jarak antar celah

Jika terjadi interferensi maksimum
d sin θ = m λ

Jika terjadi interferensi minimum
d sin θ = (m – 1/2) λ

keterangan:
N = banyaknya celah tiap satuan panjang
d = jarak antara celah (m)
θ = sudut deviasi
m = orde (n= 0,1,2,3…)
λ = panjang gelombang sinar

Polarisasi cahaya

Polarisasi adalah peristiwa pengurangan intensitas karena berkurangnya komponen-komponen gelombangnya. Polarisasi cahaya hanya bisa dialami gelombang transversal. Polarisasi cahaya dapat terjadi akibat adanya pemantulan, pembiasan, absorbsi selektif, dan hamburan.

jika sinar pantul gerak lurus sinar bias, sinar pantul terpolarisasi:

Keterangan:
i_p = sudut polarisasi = sudut datang yang menghasilkan sinar pantul terpolarisasi
n₁ = indeks bias medium asal sinar
n₂ = indeks bias medium yang dituju sinar

I₂= I₁ cos²θ = 1/2 I₀ cos²θ

Dengan θ sebagian sudut antara sumbu analisator dengan sumbu polarisator.

Contoh Soal Cahaya Pembahasan & Jawaban Kelas 11

1. 180 mm
2. 270 mm
3. 360 mm
4. 720 mm
5. 1.800 mm

PEMBAHASAN :
Diketahui
d = 0.01 mm = 1,0 x 10^-5 m
L = 20 = 0,2 m
m = 1
y = 7,2 mm = 7,2 X10^-3m
Menentukan panjang gelombang

Jawaban : C

1. 4 x 10^-6 m
2. 3 x 10^-6 m
3. 2 x 10^-6 m
4. 3 x 10^-7 m
5. 2 x 10^-7 m

PEMBAHASAN :
Diketahui
λ = 5x 10^-7 m,
L = 2m
m = 3
y = 1,5 m
Menentukan konstanta kisi (d)

Jawaban : C

1. 2 cm
2. 4 cm
3. 8 cm
4. 10 cm
5. 12 cm

PEMBAHASAN :
Diketahui
d = 0.063 nmm = 6,3 X 10^-5m
L = 4 cm
λ = 630 nm = 6,3 x 10^-7 m
m = 1
menentukan jarak antara gelap pertama di kanan dengan gelap pertama di kiri

Jawaban : B

1. 2.000
2. 2.500
3. 3.000
4. 5.000
5. 10.000

PEMBAHASAN :
Diketahui:
m = 2
Ɵ = 30°
λ = 5 x 10^-5 cm = 5 x 10^-7 m
Menentukan d
d sin Ɵ = mλ
d sin 30° = 2(5 x 10^-7)
d(0,5) = 1×10^-6 m
d = 2×10^-6 m
d= 2×10^-4 cm
Menentukan N dari d

Jawaban : D

Pada suatu percobaan interferensi celah ganda dihasilkan data seperti gambar berikut ini. Maka nilai panjang gelombang yang digunakan adalah …

1. 4,0 x 10^-4 mm
2. 4,5 x 10^-4 mm
3. 5,0 x 10^-4 mm
4. 6,0 x 10^-4 mm
5. 7,5 x 10^-4 mm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
d = 0,08 mm = 8 x 10^-5 m
L = 1 m
y = 2,5 cm = 2,5 x 10^-2 m
m = 4
menentukan panjang gelombang yang dihasilkan

Jawaban : C

1. 2.100
2. 1.080
3. 590
4. 490
5. 440

PEMBAHASAN :
Diketahui:
d = 0,1 mm = 10^-4 m
L = 100 cm = 1 m
m = 0,5
y = 2,95 mm = 2,95 × 10^-4 m
menentukan panjang gelombang yang digunakan :

Jawaban : C

1. 400 nm
2. 450 nm
3. 480 nm
4. 560 nm
5. 600 nm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
diketahui
N = 500 garis/cm = 50.000 garis/m
L = 1 m
m = 1
y = 2,4 cm = 2,4 x 10^-2 m
menentukan panjang gelombang yang dihasilkan

Jawaban : C

1. 0%
2. 25%
3. 50%
4. 75%
5. 100%

PEMBAHASAN :
Polarisator pertama menyerap berkas A jadi . Kemudian diketahui polarisator kedua memiliki sumbu tranmisi sama dengan polasirator awal maka q =0^o sehinggamenghasilkan I₂ = I₁. Karena I₂ = I₁ = ½ I_o maka intensintas berkas b setelah lewat berkas kedua tidak berubah sehingga besarnya 0%
Jawaban : A

1. 24
2. 25
3. 26
4. 50
5. 51

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Ɵ = 30°
λ = 500 nm = 5 x 10^-7 m
N = 400 garis/cm = 40.000 garis/m
Menentukan d dari N

banyaknya garis terang pada layar = 25 terang bagian atas + 25 terang bagian bawah + 1 terang pusat = 51 terang.
Jawaban : B

1. 4,0 mm
2. 6,0 mm
3. 8,0 mm
4. 9,0 mm
5. 9,6 mm

PEMBAHASAN :
Diketahui:
cahaya melewati celah ganda dengan keterangan
λ = 640 nm = 6,4 x 10^-7 m
L = 1,5 m
d = 0,24 mm = 0,24 x 10^-3 m
m = 1
menentukan jarak kedua pita terang yang berdekatan

Jawaban : A

Soal No.12 (SMPTN 2008)

1. 100%
2. 50%
3. 25%
4. 12,5%
5. 6,25%

PEMBAHASAN :
Jika intensitas cahaya yang masuk pada polasilator di misalkan I0 maka intensitas cahya yang keluar dari analisator yaitu:

Menentukan perbandingan intensitas cahaya yang keluar dari analisator dengan intensitas cahaya yang masuk polarisator

Jawaban : D

Soal No.13

Seberkas cahaya polikromatik melewati prisma dengan sudut pembiasnya . Jika indeks bias prisma terhadap warna ungu 1,4831 dan indeks bias prisma terhadap warna merah 1,4712. Maka besar sudut dispersinya adalah …

PEMBAHASAN :
Diketahui:
β =


Maka besar sudut dispersi dapat dihitung sebagai berikut:

= (1,4831 – 1,4712)
=
Jawaban : B

Soal No.14 

Seberkas cahaya melalui celah tunggal sempit, menghasilkan interferensi minimum pada orde kedua dengan sudut deviasi . Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan 20.000 Å. Maka lebar celah yang dilalui cahaya adalah …

PEMBAHASAN :
Diketahui:
k = 2
θ =
λ = 20.000 Å
Berlaku rumus:
d . sin θ = k . λ
Maka lebar celah yang dilalui cahaya dapat dihitung sebagai berikut:



= 40.000 Å

Jawaban : B

Soal No.15

1. Deviasi
2. Dispersi
3. Interferensi
4. Difraksi
5. Polarisasi

PEMBAHASAN :
Peristiwa interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya atau lebih. Interferensi dapat terjadi jika cahaya-cahaya yang berinterferensi harus merupakan cahaya yang koheren, yaitu cahaya-cahaya yang memiliki frekuensi, amplitudo, dan beda fase yang tetap.
Jawaban : C