Belajar Membuat Jurnal

 

Efek Doppler

Seperti gelombang-gelombang anggota spectrum elektromagnetik lainnya, diruang hampa (vakum) cahaya merambat dengan laju c yang dirumuskan dengan

dengan μ₀ adalah permeabilitas vakum = 4π × 10^-7 Wb/A.m dan ε₀ adalah permitivitas vakum = 8,85418 × 10^-12 C²/N.m², diperoleh nilai laju cahaya adalah c = 2,99792 × 10⁸ m/s ≈ 3 × 10⁸ m/s.

Sebagai gelombang, cahaya juga mengalami efek Doppler, yaitu pergeseran frekuensi akibat gerak relatif antara sumber cahaya dan pengamat. 

Kita dapat menganalisa efek Doppler cahaya dengan memandang sumber cahaya sebagai lonceng berdetik kali persekon dan memancarkan cahaya pada setiap detik. Ada beberapa persamaan efek doppler untuk cahaya , yaitu :

 

   1. Pengamat menjauhi sumber cahaya
Pengamat menempuh jarak vt menjauhi sumber antara dua titik. Hal ini berati cahaya dari suatu titik tertentu mengambil waktu vt/c lebih panjang untuk sampai kepadanya dibandingkan sebelumnya. Jadi total waktu antara kedatangan gelombang yang berurutan adalah

 

2. Pengamat mendekati sumber cahaya
Dengan cara yang sama pada langkah 2 adalah

 

sumber :

https://atophysics.files.wordpress.com/2008/11/materi-19.pdf 

https://fisikamemangasyik.wordpress.com/fisika-3/optik-fisis/b-efek-doppler-pada-cahaya/

 

Polarisasi

Polarisasi cahaya adalah pembatasan atau pengutuban arah getaran gelombang transversal menjadi satu arah getar tertentu.

Cahaya Terpolarisasi dapat ditimbulkan karena:

1.      Polarisasi karena refleksi

Pemantulan akan menghasilkan cahaya terpolarisasi jika sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut 90^o. Arah getar sinar pantul yang terpolarisasi akan sejajar dengan bidang pantul. Oleh karena itu sinar pantul tegak lurus sinar bias, berlaku  i_p + r = 90° atau r = 90° – i_p  . Dengan demikian, berlaku pula

Jadi, diperoleh persamaan

Dengan n₂ adalah indeks bias medium tempat cahaya datang n₁ adalah medium tempat cahaya terbiaskan, sedangkan i_p adalah sudut pantul yang merupakan sudut terpolarisasi. Persamaan di atas merupakan bentuk matematis dari Hukum Brewster.

Gambar 1 . Polarisasi reflektif

 

 

 

 

 

2. Polarisasi karena absorbsi selektif
 

Gambar 2. Skema polarisasi selektif menggunakan filter polaroid. Hanya cahaya dengan orientasi sejajar sumbu polarisasi polaroid yang diteruskan.

 

 Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. Bahan polaroid bersifat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dengan arah getar yang lain. Cahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid.

Gambar 3. Dua buah polaroid, polaroid pertama disebut polarisator dan polaroid kedua disebut analisator dengan sumbu transmisi membentuk sudut θ

Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator. Di sini cahaya dipolarisasi secara vertikal yaitu hanya komponen medan listrik E yang sejajar sumbu transmisi. Selanjutnya cahaya terpolarisasi menuju analisator. Di analisator, semua komponen E yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E yang sejajar sumbu analisator diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan analisator menjadi:

E₂ = E cos θ

Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama (polarisator) memiliki intensitas I₀, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah:

I₁ = ½ I₀

Cahaya dengan intensitas I₁ ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitas menjadi:

I₂ = I₁ cos²θ = ½ I₀ cos²θ


3. Polarisasi karena pembiasan ganda 
Jika berkas kaca dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke segala arah. Hal ini karena kaca bersifat homogen, indeks biasnya hanya memiliki satu nilai. Namun, pada bahan-bahan kristal tertentu misalnya kalsit dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahan-bahan itu memiliki dua nilai indeks bias (birefringence). 

Cahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam dua arah yang berbeda. Sebagian berkas akan memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar biasa), sedangkan sebagian yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar istimewa).

PERHATIKAN ANIMASI DIBAWAH INI !

 

 4. Polarisasi karena hamburan

Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium, partikel-partikel medium akan menyerap dan memancarkan kembali sebagian cahaya itu. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel medium ini dikenal sebagai fenomena hamburan.

Pada peristiwa hamburan, cahaya yang panjang gelombangnya lebih pendek cenderung mengalami hamburan dengan intensitas yang besar. Hamburan ini dapat diamati pada warna biru yang ada di langit kita.

Gambar 5. Warna biru langit akibat fenomena polarisasi karena hamburan

 

 

 Sebelum sampai ke bumi, cahaya matahari telah melalui partikel-partikel udara di atmosfer sehingga mengalami hamburan oleh partikel-partikel di atmosfer itu. Oleh karena cahaya biru memiliki panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah, maka cahaya itulah yang lebih banyak dihamburkan dan warna itulah yang sampai ke mata kita.

Sumber :

Kanginan, Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: 2007

Supiyanto. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Phibeta, 2006

https://fisikamemangasyik.wordpress.com/fisika-3/optik-fisis/a-polarisasi-cahaya/

Anderson dkk, "Jacaranda Fisika 3 jilid Kedua" Ganesca Exact,Jakarta,2008

 

Peristiwa Difraksi

Difraksi adalah peristiwa pelenturan muka gelombang ketika melewati celah sempit. Pola difraksi gelombang cahaya dapat diamati dengan eksperimen menggunakan difraksi celah tunggal dan kisi difraksi.

A. Difraksi Celah Tunggal

Difraksi celah tunggal adalah pelenturan gelombang ketika melewati celah sempit. Difraksi juga akan menyebabkan munculnya pola terang dan gelap pada layar.

Setiap titik pada celah tunggal dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder. Selisih antara kedua berkas yang terpisah sejauh d adalah d sin θ. 

Sumber : justitian-fst08.web.unair.ac.id

Analogi dengan pola interferensi celah ganda Young, pola terang difraksi celah tunggal diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n = 0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah lebar celah.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n = 1, 2, 3, …

 B. Difraksi Celah Ganda

Difraksi celah ganda adalah pelenturan gelombang ketika melewati kisi

Apa itu kisi ?

kisi adalah penampang yang memiliki banyak celah. suatu kisi biasanya memilki celah sebanyak N . Dengan N adalah jumlah celah per satuan panjang . Jika N diketahui,maka jarak antar celah (d) dapat dituliskan dengan 

 

keterangan : D dalam centimeter,karena N-nya tiap persatuan garis per centimeter.

Macam-macam kisi

1. Kisi Difraksi adalah alat yang terdiri atas sejumlah besar celah dan digunakan untuk menghasilkan spektrum,kisi difraksi tidak hanya terdiri atas dua celah sempit,melainkan ribuan celah sempit.

2.Kisi Transmisi adalah suatu kisi dengan celah yang memungkinkan cahaya dapat melewatinya.

3.Kisi Refleksi adalah suatu kisi dengan celah yang memantulkan cahaya. Kisi umumumnya mempunyai goresan mencapai 5000 goresan per centimeter. Sehingga jarak antara dua celah sangat kecil yaitu sekitar d=1/5000=200000 cm

Sumber : fisikamemangasyik.wordpress.com

Pola terang oleh kisi difraksi diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah konstanta kisi dan θ adalah sudut difraksi.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Dalam optika dikenal difraksi Fresnel dan difraksi Fraunhofer. Difraksi Fresnel terjadi jika gelombang cahaya melalui celah dan terdifraksi pada daerah yang relatif dekat, menyebabkan setiap pola difraksi yang teramati berbeda-beda bentuk dan ukurannnya, relatif terhadap jarak. Difraksi Fresnel juga disebut difraksi medan dekat.

Difraksi Fraunhofer terjadi jika gelombang medan melalui celah atau kisi, menyebabkan perubahan hanya pada ukuran pola yang teramati pada daerah yang jauh. Gelombang-gelombang cahaya yang keluar dari celah atau kisi pada difraksi Fraunhofer hampir sejajar. Difraksi fraunhofer juga disebut difraksi medan jauh.

Kanginan, Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: 2007

Supiyanto. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Phibeta, 2006

http://fisikaoptik.blogspot.co.id/2013/05/difraksi-cahaya-adalah-peristiwa.html

Peristiwa Interferensi

Interferensi Cahaya
 Interferensi cahaya adalah perpaduan atau interaksi dua atau lebih gelombang cahaya dapat dapat menghasilkan suatu pola interferensi yaitu pola yang teratur terang dan gelap.Perpaduan dua gelombang tersebut haruslah koheren sehingga membentuk pola interferensi ..
Apa itu koheren ?
Koheren  adalah dua berkas cahaya yang memilki fase tetap.

Interferensi memilki dua sifat yaitu interferensi yang sifatnya saling menguatkan/konstruktif (interferensi maksimum) yang akan membuat pola terang dan ada pula interferensi yang sifatnya saling melemahkan/destruktif (interferensi minimum) yang akan membuat pola gelap.

Syarat Terjadinya interferensi
1. Sumber harus bisa mempertahankan suatu beda fase yang tetap (sumber koheren)
2. Sumber harus monokromatis dan menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang sama.

Interferensi Celah Ganda
Pertama kali ditunjukan oleh Thomas Young pada tahun 1801

Sumber : commons.wikimedia.org

 Animasi di bawah ini mungkin akan membantu kita semua untuk memahami interferensi celah ganda yang ditunjukan oleh Thomas Young (klik animasi dibawah ini) 

Inteferensi maksimum (konstruktif) yang ditandai pola terang akan terjadi jika kedua berkas gelombang fasenya sama. Ingat kembali bentuk sinusoidal fungsi gelombang berjalan pada grafik simpangan (y) versus jarak tempuh (x). Dua gelombang sama fasenya jika selisih jarak kedua gelombang adalah nol atau kelipatan bulat dari panjang gelombangnya.

Sumber : fisikamemangasyik.wordpress.com

Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas S₁dan d sin θ, dengan d adalah jarak antara dua celah.

Jadi interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang. Diperoleh,

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n = 1 untuk terang garis gelap pertama, n = 2 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Tidak ada nilai n = 0 untuk perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas.

Interferensi Pada Lapisan Tipis

Interferensi dapat terjadi pada lapisan tipis seperti lapisan sabun dan lapisan minyak. Jika seberkas cahaya mengenai lapisan tipis sabun atau minyak, sebagian berkas cahaya dipantulkan dan sebagian lagi dibiaskan kemudian dipantulkan lagi. Gabungan berkas pantulan langsung dan berkas pantulan setelah dibiaskan ini membentuk pola interferensi.

Sumber : nenysmadda.ucoz.org

 

Seberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i. Sebagian berkas langsung dipantulkan oleh permukaan lapisan tipis (sinar a), sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu ke dalam lapisan tipis dengan sudut bias r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara (sinar b).

Sinar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang indeks biasnya lebih tinggi akan mengalami pembalikan fase (fasenya berubah 180^o), sedangkan sinar pantul dari medium yang indeks biasnya lebih kecil tidak mengalami perubahan fase. Jadi, sinar a mengalami perubahan fase  180^o, sedangkan sinar b tidak mengalami perubahan fase. Selisih lintasan antara a dan b adalah 2d cos r.

Oleh karena sinar b mengalami pembalikan fase, interferensi konstruktif akan terjadi jika selisih lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ). Panjang gelombang yang dimaksud di sini adalah panjang gelombang cahay pada lapisan tipis, bukan panjang gelombang cahaya pada lapisan tipis dapat ditentukan dengan rumus:

λ = λ₀/n.

Jadi, interferensi konstruktif (pola terang) akan terjadi jika

2d cos r = (m – ½ ) λ ; m = 1, 2, 3, …

dengan m = orde interferensi.

interferensi destruktif (pola gelap) terjadi jika

2d cos r = m λ ; m = 0, 1, 2, 3, …

Cincin Newton

Fenomena cincin Newton merupakan pola interferensi yang disebabkan oleh pemantulan cahaya di antara dua permukaan, yaitu permukaan lengkung (lensa cembung) dan permukaan datar yang berdekatan. Ketika diamati menggunakan sinar monokromatis akan terlihat rangkaian pola konsentris (sepusat) berselang-seling antara pola terang dan pola gelap.

Jika diamati dengan cahaya putih (polikromatis), terbentuk pola cincin dengan warna-warni pelangi karena cahaya dengan berbagai panjang gelombang berinterferensi pada ketebalan lapisan yang berbeda. Cincin terang terjadi akibat interferensi destruktif.

Sumber : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton_ring.png

Cincin di bagian luar lebih rapat dibandingkan di bagian dalam. Dengan R adalah jari-jari kelengkungan lensa, dan panjang gelombang cahaya dalam kaca adalah λ, radius cincin terang ke-n, yaitu r_n dapat dihitung dengan rumus

dengan m = 1, 2, 3, … adalah nomor urut cincin terang.

Sedangkan radius cincin gelap ke-n, yaitu  r_n dapat dihitung dengan rumus

dengan m = 1, 2, 3, … adalah nomor urut cincin gelap.

Perlu diingat bahwa panjang gelombang λ pada persamaan di atas adalah panjang gelombang cahaya dalam kaca (lensa) yang dapat dinyatakan dengan: λ = λ₀/r, di mana λ₀ adalah panjang gelombang cahaya di udara dan n adalah indeks bias kaca (lensa).

Kanginan, Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: 2007

Supiyanto. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Phibeta, 2006