Materi
:
Perbedaan
antara interferensi dan difraksi
Interferensi
celah ganda
Modulus
young serta pengertiannya
Materi
menjelaskan interfernsi gelombang cahaya dan riak air
1.
Interferensi
Gelombang Cahaya
Ada
dua jenis cahaya, yaitu cahaya polikromatik dan cahaya monokromatik. Cahaya
polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang
gelombang. Contoh cahaya polikromatik adalah cahaya putih. Adapun cahaya
monokromatik adalah cahaya yang hanya terdiri atas satu warna dan satu panjang
gelombang. Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya merah dan ungu.
Dispersi Cahaya (Disperse Light
Wave)
Pernahkah
kamu mengamati pelangi? Mengapa pelangi terjadi pada saat gerimis atau setelah
hujan turun dan matahari tetap bersinar? Peristiwa terjadinya pelangi merupakan
gejala dispersi cahaya. Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya
putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik).
Di
depan telah disinggung bahwa cahaya putih merupakan cahaya polikromatik,
artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika
cahaya putih diarahkan ke prisma maka
cahaya
putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan
ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang
gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya
semakin besar indeks biasnya. Indeks bias cahaya tersebut adalah ungu > nila
> biru > hijau > kuning > jingga > merah. Perhatikan di samping!
Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian
terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Tiap- tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut
deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut
dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:
Interferensi Cahaya (Interferensi
Light Wave)
Cahaya merupakan gelombang yaitu
gelombang elektromagnetik. Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih
menjadi satu gelombang baru. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua atau
lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar
maka interferensinya sulit diamati. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua
syarat berikut ini:
1. Kedua gelombang cahaya harus
koheren, dalam arti bahwa
kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu
tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama
2. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir
sama.
kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu
tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama
2. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir
sama.
INTERFERENSI CELAH GANDA (
INTERFERENSI BY TWO TIGHT APERTURES )
Pada
tahun 1804 seorang fisikawan bernama Thomas Young (1773- 1829) dapat
mendemonstrasikan interferensi cahaya. Young melewatkan cahaya koheren
(sinar-sinarnya sefase dan frekuensi sama) melalui dua celah sempit yang
dikenal dengan celah ganda. Perhatikan Gambar (a), dua berkas cahaya koheren
dilewatkan pada celah ganda kemudian dapat mengenai layar. Pada layar itulah
tampak pola garisgaris terang seperti padaGa mba r(b). Pola garisgaris terang
dan gelap inilah bukti bahwa cahaya dapat berinterferensi.
Interferensi cahaya terjadi karena
adanya beda fase cahaya dari kedua celah tersebut. Berkas cahaya dari S1 dan S2
yang sampai pada layar terlihat berbeda lintasan sebesar ΔS = d sin θ.
Perbedaan panjang lintasan inilah yang dapat menimbulkan fase antara dua berkas
cahaya tersebut berbeda. Interferensi akan saling menguatkan jika berkas cahaya
sefase dan saling melemahkan jika berlawanan fase. Sefase berarti berbeda sudut
fase Δθ = 0, 2π, 4π,..... Sedangkan berlawanan fase berarti berbeda sudut fase
Δθ = π, 3π, 5π, ... . Syarat ini dapat dituliskan dengan beda lintasan seperti
persamaan berikut:
Interferensi maksimum (garis terang)
: d sin θ = n λ
Interferensi minimum (garis gelap) :
d sin θ = (n −1 /2 ) λ
Keterangan :
d = jarak antar celah (m),
θ = sudut yang dibentuk berkas
cahaya dengan garis mendatar
n = pola interferensi (orde), garis
terang n = 0, 1,2,3,....; garis gelap n
= 1,2,3,....
λ = panjang gelombang cahaya yang
berinterferensi (m )
Perhatikan kembali Gambar(a ). Untuk
sudut θ kecil ( θ ≤ 12o) akan berlaku: sin θ ≈ tg θ berarti selisih lintasannya
memenuhi hubungan berikut:
lpdd=θsin
Interferensi pada Lapisan Tipis
Kalian tentu pernah main air sabun
yang ditiup sehingga terjadi gelembung. Kemudian saat terkena sinar matahari
akan terlihat warna-warni. Cahaya warna-warni inilah bukti adanya peristiwa
interferensi cahaya pada lapisan tipis air sabun. Interferensi ini terjadi pada
sinar yang dipantulkan langsung dan sinar yang dipantulkan setelah dibiaskan.
Syarat terjadinya interferensi memenuhi persamaan berikut:
Interferensi maksimum : 2nd = (m + )
λ21
Interferensi minimum : 2nd = m . λ
Keterangan :
Interferensi minimum : 2nd = m . λ
Keterangan :
n = indeks bias lapisan
d = tebal lapisan (m)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
m = 0, 1, 2,3, 4,......
d = tebal lapisan (m)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
m = 0, 1, 2,3, 4,......
2. Interferensi
gelombang riak air
FGE 13
Tangki Riak FGE 13 adalah hasil pengembangan dari
jenis sebelumnya FGE 12. Tangki riak ini mempunyai keunggulan lebih, yaitu
mampu menampilkan tayangan gelombang yang tidak bergerak pada layar translusen,
sehingga bayangan gelombang dapat diamati lebih mudah. Bayangan gelombang dapat
dibuat diam atau berjalan dengan mengatur tombol pengatur pada stroboskop.
Frekuensi dapat langsung diketahui dari tampilan indikator pada stroboskop.
Unit Stroboskop Digital (PWM 145) dilengkapi dengan lampu halogen 12 V / 25 watt yang menyebabkan bayangan pada layar dapat terlihat dengan sangat jelas. Piringan dapat berputar dan diatur kecepatannya, sehingga pada mode sinkron, frekuensi strobo dan gelombang permukaan air di-sinkron-kan, karena itu gelombang akan tampak diam. Sedangkan pada mode tidak sinkron, gelombang akan tampak bergerak. Unit stroboskop dilengkapi juga dengan fungsi pemicu manual untuk menghasilkan gelpmbang satu per satu.
Unit Stroboskop Digital (PWM 145) dilengkapi dengan lampu halogen 12 V / 25 watt yang menyebabkan bayangan pada layar dapat terlihat dengan sangat jelas. Piringan dapat berputar dan diatur kecepatannya, sehingga pada mode sinkron, frekuensi strobo dan gelombang permukaan air di-sinkron-kan, karena itu gelombang akan tampak diam. Sedangkan pada mode tidak sinkron, gelombang akan tampak bergerak. Unit stroboskop dilengkapi juga dengan fungsi pemicu manual untuk menghasilkan gelpmbang satu per satu.
FGE 12
Set alat Tangki Riak adalah peralatan yang
digunakan untuk demonstrasi atau percobaan mengenai sifat-sifat dasar
gelombang, seperti: pemantulan, pembiasan, difraksi dan interferensi, dengan
mensimulasinya menggunakan gelombang permukaan air. Air ditempatkan pada sebuah
wadah plastik berukuran 500 x 320 x 50 mm yang mempunyai dasar kaca. Rangka
besi penyangga tangki setinggi 300 mm dapat dibongkar-pasang.
Dengan memantulkan cahaya melalui cermin pada
sebuah layar translusen, maka bayangan dan bentuk gelombang dapat
diamati.
Riak atau gelombang ditimbulkan dengan menggunakan
Pembangkit Riak (FGE 12 11) yang menghasilkan gelombang udara pada
Pembangkit Gelombang Datar (FGE 12 13) atau Pipa Pembangkit Gelombang Lingkaran
(FGE 12 17).
3.
PERCOBAAN
YOUNG
Modulus
Young dapat didefinisikan secara sederhana sebagai hubungan besaran tegangan
tarik dan regangan tarik. Atau dengan kata lain perbandingan antara tegangan
tarik dan regangan tarik. Dengan mengetahui modulus Young sebuah benda kita
dapat menentukan nilai keelastisan suatu benda.
Interferensi adalah kerja sama
antara dua gelombang cahaya atau lebih pada suatu
titik atau daerah tertentu pada
suatu waktu tertentu pula. Peralatan yang digunakan
untuk menunjukkan adanya
interferensi cahaya disebut interferometer. Salah satu
percobaan yang menunjukkan adanya
umbai- umbai interferensi (interference fringe)
adalah percobaan Young (Young
experiment). Percobaan Young ini berdasarkan pada
interferometer pemisah muka
gelombang (wave front splitting interferometer)
dilukiskan sebagai berikut :
S1, S2,
dan S3 adalah
celah sempit yang dilalui oleh cahaya dengan panjang
gelombang ë. Gelombang cahaya yang
memancar dari S1 akan
mengenai celah S2 dan
S3
dan menurut teori Huygens dari S2 dan S3
akan memancar gelombang-gelombang
cahaya yang koheren.
4.
Perbedaan interferensi dan difraksi
Interferensi Gelombang
Jika
pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat
tersebut sama dengan jumlah dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di
sebut sebagai prinsip superposisi linear. Gelombang-gelombang
yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh
gelombang-gelombang yang terpadu tersebut disebut interferensi gelombang.
Ketika
mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara
gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda
dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut, kedua gelombang
saling memperkuat (interferensi konstruktif), dan
dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali amplitudo semuala. Sedangkan
pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua gelombang saling
memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif),
dan dihasilkan amplitudo nol.
Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium yang sama,
gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke
seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila
pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah
yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah
tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa
celah dinamakan difraksi gelombang.
Jika penghalang celah yang diberikan
oleh lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat.
Lenturan gelombang yang disebabkan
oleh adanya penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang.
Jadi perbedaanya, jika
interferensi adalah superposisi dua buah gelombang atau lebih. Sedangkan
Difraksi adalah devisi
dari perambatan cahaya atau pembelokan arah rambat cahaya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar