asmitagari

4 out of 5 dentists recommend this WordPress.com site

Tugas Fisika “Cahaya”

TUGAS FISIKA

DISUSUN OLEH :
NAMA : NUR ASMITA PURNAMASARI
NIM: G1D 011 025

PROGRAM STUDI MATEMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MATARAM
2012
1. Jelaskan tentang:
a. Interferensi gelombang air
b. Interferensi gelombang cahaya
c. Percobaan Young dan analisis matematikanya
d. Interferensi celah banyak

a. Interferensi gelombang air

Interferensi terjadi jika dua gelombang permukaan air berpadu di suatu tempat. Interferensi gelombang permukaan air dapat diamati dengan jelas pada tangki riak. Syarat terjadinya interferensi pada gelombang permukaan air adalah kedua sumber getaran harus bergetar serentak (memiliki fase yang sama) dengan amplitudo dan frekuensi yang sama. Dua sumber getar yang memiliki fase, amplitudo dan frekuensi yang sama dinamakan dua sumber koheren. Dua sumber kohern hanya dapat dihasilkan dari satu sumber getar. Pada tangki riak, dua sumber koheren adalah dua pembangkit gelombang berbentuk bola yang digetarkan oleh salah satu batang penggetar. Muka gelombang yang dihasilkan pembangkit bola berbentuk lingkaran.
Akibat interferensi antara dua gelombang permukaan air, tampak pola gelombang. Ada alur-alur di permukaan air yang tampak bergelombang, tetapi ada juga alur-alur yang tenang. Seolah-olah gelombang tidak pernah melaluinya. Pola ini adalah interferensi antara dua gelombang.
Alur-alur yang tenang ditandai oleh garis tipis D. D disini, kedua gelombang berlawanan fase. Puncak satu gelombang bertemu dnegan lembah gelombang lainnya menghasilkan simpangan resultan nol. Peristiwa ini disebut interferensi destruktif (saling meniadakan), karena sepanjang garis tipis D. Kedua gelombang saling meniadakan.
Alur-alur yang bergelombang dengan amplitudo paling besar ditandai oleh garis tebal C. Disini, kedua gelombang memiliki fase sama. Puncak satu gelombang bertemu dengan puncak gelombang lainnya, menghasilkan simpangan paling besar yang mungkin dicapai. Peristiwa ini disebut interferesi konstruktif (saling menguatkan).

b. 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.
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.
c. Difraksi celah ganda (percobaan Young)

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

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.
Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksimal. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan gelombang dan menjadi minimal. 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
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. Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.
d. Difraksi celah banyak atau majemuk

Difraksi celah ganda 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 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 maksimal:

Dimana:
adalah urutan maksimal
adalah panjang gelombang
adalah jarak antar celah
adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif
Dan persamaan minimal:
.

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.

2. Apa yang anda ketahui tentang difraksi? jelaskan!
Difraksi ialah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Berdasarkan prinsip Huygens, gelombang yang melewati celah terdiri dari banyak sumber. Pada gambar dibawah terlihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit tersebut saling berinterferensi satu sama lain.

3. Apa yang dimaksud dengan polarisasi? Jelaskan!

Jenis polarisasi melingkar dari gelombang cahaya, dengan medan E (hijau) dan medan H (merah), dan arah rambatan ke atas. Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.
Polarisasi Gelombang menunjukkan arah medan listrik pada suatu titik yang dilewati oleh gelombang tersebut. Jenis polarisasi antena dapat dikategorikan berdasarkan polanya pada Bidang yang Tegak lurus atau normal dengan sumbu propagasi.
► Gelombang yang dapat mengalami polarisasi hanyalah gelombang tranversal yang mempunyai arah getaran tegak lurus dengan arah perambatannya
► Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar berikut :

Simbol Cahaya alami, yang bukan sinar terpolarisasi adalah gambar sbb:

atau

4. Bagaimana cara membuat gelombang terpolarisasi?
1. Polarisasi Karena Pemantulan
Berkas sinar alami (sinar yang belum terpolarisasi) dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca (cermin datar). Dengan sudut datang i = 57o, maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:

2. Polarisasi Karena Pemantulan dan Pembiasan
Berkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut 90, seperti pada gambar brikut :

Dari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh Rumus Brewster, Sbb :
ip + r = 9o, r = 90 -ip
n2/n1 = sin ip/sin r = sin ip/sin (90-ip) = sin ip/cos ip = tg ip
n2/n1 = tg ip
3. Polarisasi karena penyerapan selektif
Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi, sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar berikut

5. Jelaskan tentang prinsip Huygens!
Prinsip Huygens menerangkan bahwa setiap muka gelombang dapat dianggap memproduksi wavelet atau gelombang-gelombang baru dengan panjang gelombang yang sama dengan panjang gelombang sebelumnya. Wavelet bisa diumpamakan gelombang yang ditimbulkan oleh batu yang dijatuhkan ke dalam air.
Prinsip Huygens bisa dipakai untuk menerangkan terjadinya difraksi cahaya pada celah kecil. Pada saat melewati celah kecil, muka gelombang akan menimbulkan wavelet baru yang jumlahnya tak terhingga sehingga gelombang tidak mengalir lurus saja, tetapi menyebar.

6. Jelaskan tentang efek dopler !
Efek Doppler dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Andreas Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.
Efek Doppler total, f, dapat merupakan hasil superposisi dari gerakan sumber dan/atau gerakan pengamat, sesuai dengan rumusan berikut:

di mana
adalah kecepatan gelombang dalam medium
adalah kecepatan sumber gelombang relatif terhadap medium; positif jika pengamat mendekati sumber gelombang/suara.
adalah kecepatan pengamat (receiver) relatif terhadap medium; positif jika sumber menjauhi pengamat.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: