GELOMBANG CAHAYA

(1)

GELOMBANG CAHAYA

Cahaya memang menarik untuk dipelajari. Sejak berabad-abad yang Cahaya memang menarik untuk dipelajari. Sejak berabad-abad yang lalu banyak ahli yang tertarik untuk meneliti cahaya. Sebagai contoh lalu banyak ahli yang tertarik untuk meneliti cahaya. Sebagai contoh adalah Newton dan Maxwell. Teori Newton tentang cahaya terkenal adalah Newton dan Maxwell. Teori Newton tentang cahaya terkenal dengan teori partikel cahaya sedangkan teori Maxwell terkenal

dengan teori partikel cahaya sedangkan teori Maxwell terkenal dengandengan gelo

gelombanmbang g elekelektromtromagneagnetik. tik. FisikFisikawan awan lain lain yang yang juga juga terttertarik arik akanakan cahay

cahaya a adaadalah lah HuygHuygens, ens, ThomThomas as YoungYoung, , dan dan FresFresnellnell. . TokoTokoh-tokh-tokohoh ffiissiikka a iinni i ccuukkuup p bbaannyyaak k mmeemmbbeerriikkaan n ssuummbbaannggaan n tteerrhhaaddaapp per

perkemkembanbangagan n teoteori ri tententatang ng cahcahayaaya. . CahCahaya aya memeruprupakakan an radradiaiasisi gel

gelomombanbang g eleelektrktromomagagnetnetik ik yayang ng dapdapat at diddideteeteksi ksi matmata a mamanusnusiaia.. Karena itu, cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum Karena itu, cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifat-sifat gelombang elektromagneti

sifat gelombang elektromagnetik, yaitu k, yaitu dapat merambat melalui ruangdapat merambat melalui ruang hampa.

hampa. Ad

Ada a dua dua jenjenis is cahcahayaaya, , yaiyaitu tu cahcahayaya a popoliklikroromatmatik ik dan dan cahcahayaaya monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Contoh cahaya polikromatik banyak warna dan panjang gelombang. Contoh cahaya polikromatik adal

adalah ah cahacahaya ya putiputih. h. AdapAdapun un cahacahaya ya monomonokromkromatik atik adaadalah lah cahacahayaya yan

yang g hanhanya ya teterdrdiri iri ataatas s satsatu u wawarna rna dan dan satsatu u panpanjanjang g gegelolombambang.ng. Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya merah dan ungu.

Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya merah dan ungu.

Dispersi Cahaya (Disperse Light Wave)

Pernahkah kamu mengamati pelangi? Mengapa pelangi terjadi Pernahkah kamu mengamati pelangi? Mengapa pelangi terjadi pa

pada da sasaat at gegeririmimis s atatau au sesetetelalah h huhujajan n tutururun n dadan n mamatatahahari ri tetetatapp ber

bersinsinarar? ? PerPerististiwa iwa terterjadjadinyinya a pelpelangangi i memeruprupakaakan n gegejaljala a disdispepersirsi cahaya. Gejala

cahaya. Gejala dispersi cahayadispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putihadalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik).

(polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Di

Di dedepapan n tetelalah h didisisingnggugung ng babahwhwa a cacahahaya ya puputitih h memerurupapakakann cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma maka dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma maka

(2)

cahaya putih akan terurai menjadi

cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau,cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Indeks bias cahaya tersebut adalah ungu > nila > biru

biasnya. Indeks bias cahaya tersebut adalah ungu > nila > biru > hijau> hijau > kuning > jingga > merah. Perhatikan di samping! Seberkas cahaya > kuning > jingga > merah. Perhatikan di samping! Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila,

menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-dan ungu. Tiap-tiap cahaya

tiap cahaya mempmempunyai sudut unyai sudut devideviasi asi yang berbedyang berbeda. a. SeliSelisih sih antaantarara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut

Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan: Keterangan:

Interferensi Cahaya (Interferensi Light Wave)

Cah

Cahaya aya mermerupaupakan kan gelgelomombanbang g yayaitu itu gegelomlombabang ng eleelektrktromomagnagnetietik.k. Inter

Interfereferensi nsi adaladalah ah padpaduan uan dua dua gelogelombanmbang g atau lebih atau lebih menjmenjadi adi satusatu gelo

gelombanmbang g barbaru. u. InterInterfereferensi nsi cahacahaya ya bisa terjadi jika bisa terjadi jika ada dua ada dua atauatau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas si

sinanar r mamaka ka ininteterfrfererenensisinynya a susulilit t didiamamatati. i. InInteterfrfererenensi si teterjrjadadi i jijikaka terpenuhi dua syarat berikut ini:

terpenuhi dua syarat berikut ini: 1.

1. KeduKedua geloma gelombang cahbang cahaya haraya harus koherus koheren, dalaen, dalam arti bahwm arti bahwaa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus

tetap, oleh sebab itu keduanya harus memilikmemiliki frekuensi yang samai frekuensi yang sama 2.

2. Kedua gelKedua gelombang ombang cahaya harcahaya harus memilius memiliki amplki amplitude yang itude yang hampirhampir sama.

sama.

Interferensi Celah Ganda (Interferensi by Two Tight Apertures) Interferensi Celah Ganda (Interferensi by Two Tight Apertures)

(3)

Pada tahun 1804 seorang fisikawan bernama

Pada tahun 1804 seorang fisikawan bernama Thomas YoungThomas Young (1773- (1773-18

182929) ) dadapapat t memendndememononststrarasisikakan n inteinterfrfererenensi si cacahahayaya. . YoYounungg mel

melewewatkatkan an cahcahayaya a kokoherheren en (si(sinarnar-si-sinarnarnya nya sefsefase ase dadan n frefrekuekuensinsi sama) melalui dua celah sempit yang dikenal dengan celah ganda. sama) melalui dua celah sempit yang dikenal dengan celah ganda. Perhatikan

Perhatikan Gambar (a)Gambar (a), dua berkas cahaya koheren dilewatkan pada, dua berkas cahaya koheren dilewatkan pada celah ganda kemudian dapat mengenai layar. Pada layar itulah tampak celah ganda kemudian dapat mengenai layar. Pada layar itulah tampak pola garisgaris terang seperti pada

pola garisgaris terang seperti pada Gambar(b)Gambar(b). Pola garisgaris terang. Pola garisgaris terang dan gelap inilah bukti bahwa cahaya dapat berinterferensi.

dan gelap inilah bukti bahwa cahaya dapat berinterferensi. Interferensi cahaya terjadi karena adanya beda fase

Interferensi cahaya terjadi karena adanya beda fase cahaya dari keduacahaya dari kedua celah tersebut. Berkas cahaya dari S1 dan S2 yang sampai pada layar celah tersebut. Berkas cahaya dari S1 dan S2 yang sampai pada layar terlihat berbeda lintasan sebesar ΔS = d sin θ. Perbedaan panjang terlihat berbeda lintasan sebesar ΔS = d sin θ. Perbedaan panjang lintasan inilah yang dapat menimbulkan fase antara dua berkas cahaya lintasan inilah yang dapat menimbulkan fase antara dua berkas cahaya terse

tersebut but berbberbeda. eda. InterInterfereferensi nsi akan akan salisaling ng mengmenguatkuatkan an jika berkasjika berkas cahaya sefase dan saling melemahkan jika berlawanan fase. Sefase cahaya sefase dan saling melemahkan jika berlawanan fase. Sefase berarti berbeda sudut fase Δθ = 0, 2π, 4π, ... Sedangkan berlawanan berarti berbeda sudut fase Δθ = 0, 2π, 4π, ... Sedangkan berlawanan fase berarti berbeda sudut fase Δθ = π, 3π, 5π, ... . Syarat ini dapat fase berarti berbeda sudut fase Δθ = π, 3π, 5π, ... . Syarat ini dapat dituliskan dengan beda lintasan seperti persamaan berikut:

dituliskan dengan beda lintasan seperti persamaan berikut: Interferensi maksimum (garis terang) : d sin θ = n λ Interferensi maksimum (garis terang) : d sin θ = n λ

Interferensi minimum (garis gelap) : d sin θ = (n −1 /2 ) λ Interferensi minimum (garis gelap) : d sin θ = (n −1 /2 ) λ

Keterangan : Keterangan :

d = jarak antar celah (m), d = jarak antar celah (m),

θ = sudut yang dibentuk berkas cahaya dengan garis mendatar θ = sudut yang dibentuk berkas cahaya dengan garis mendatar

n = pola interferensi (orde), garis terang n = 0, 1,2,3,....; garis gelap n n = pola interferensi (orde), garis terang n = 0, 1,2,3,....; garis gelap n = 1,2,3,....

= 1,2,3,....

λ = panjang gelombang cahaya yang berinterferensi (m) λ = panjang gelombang cahaya yang berinterferensi (m)

(4)

Perhatikan kembali Gambar

Perhatikan kembali Gambar (a)(a). Untuk sudut θ kecil ( θ ≤ 12o) akan. Untuk sudut θ kecil ( θ ≤ 12o) akan berlaku: sin θ ≈ tg θ berarti selisih lintasannya memenuhi hubungan berlaku: sin θ ≈ tg θ berarti selisih lintasannya memenuhi hubungan berikut:

berikut: lpdd

lpdd =θsin=θsin

Interferensi pada Lapisan Tipis Interferensi pada Lapisan Tipis Ka

Kalilian an tetentntu u pepernrnah ah mamain in aiair r sasabubun n yayang ng didititiup up sesehihingngga ga teterjrjadadii ge

gelelembmbunung. g. KeKemumudidian an sasaat at teterkrkenena a sisinanar r mamatatahahari ri akakan an teterlrlihihatat wa

warnrna-a-wawarnrni. i. CaCahahaya ya wawarnrna-a-wawarnrni i ininililah ah bubuktkti i adadananya ya pepeririststiwiwaa interferensi cahaya pada lapisan tipis air sabun. Interferensi ini terjadi interferensi cahaya pada lapisan tipis air sabun. Interferensi ini terjadi pad

pada a sinsinar ar yayang ng didipanpantultulkan kan lalangsngsung ung dan dan sinsinar ar yanyang g didipanpantultulkankan setelah dibiaskan. Syarat terjadinya interferensi memenuhi persamaan setelah dibiaskan. Syarat terjadinya interferensi memenuhi persamaan berikut: berikut: Interferensi maksimum : 2nd = (m + ) λ Interferensi maksimum : 2nd = (m + ) λ 2121 Interferensi minimum : 2nd = m . λ Interferensi minimum : 2nd = m . λ Keterangan : Keterangan :

n = indeks bias lapisan n = indeks bias lapisan d = tebal lapisan (m) d = tebal lapisan (m)

λ = panjang gelombang cahaya (m) λ = panjang gelombang cahaya (m) m = 0, 1, 2,3, 4, ...

m = 0, 1, 2,3, 4, ...

Difraksi cahaya (Light Diffraction) Difraksi cahaya (Light Diffraction)

Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi ji

jika ka cacahayhaya a melmelalualui i celcelah ah yanyang g sansangagat t semsempipit. t. KitKita a dapdapat at melmelihaihatt gejala ini dengan mudah pada cahaya yang

gejala ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yangmelewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, mis

misalnalnya ya lamlampu pu neoneon. n. AtAtau au dendengagan n memelihlihat at memelallalui ui kiskisi i tentenun un kaikainn yang terkena sinar lampu yang cukup jauh.

yang terkena sinar lampu yang cukup jauh. Difraksi Celah Tunggal

Difraksi Celah Tunggal

Gambar di samping memperlihatkan gelombang cahaya yang datang Gambar di samping memperlihatkan gelombang cahaya yang datang pada sebuah celah yang sangat sempit. Pola interferensi pada difraksi pada sebuah celah yang sangat sempit. Pola interferensi pada difraksi

(5)

celah tunggal

celah tunggal ini ini terlterlihat ihat adanadanya ya garigaris-gars-garis is gelagelap. p. SedSedangkangkan an polpolaa terangnya lebar. Terang pusat akan melebar setengah bagian lebih terangnya lebar. Terang pusat akan melebar setengah bagian lebih lebar pada kedua sisi. Dari kejadian ini dapat dituliskan syarat-syarat lebar pada kedua sisi. Dari kejadian ini dapat dituliskan syarat-syarat interferensi sebagai berikut:

interferensi sebagai berikut:

Difraksi maksimum : d sin θ = (m Difraksi maksimum : d sin θ = (m +)λ

+)λ 2121

Difraksi minimum : d sin θ = m λ Difraksi minimum : d sin θ = m λ Keterangan :

Keterangan :

d = lebar celah (m) d = lebar celah (m) θ

θ = = susududut t beberkrkas as sisinanar r dedengngan an ararahah tegak lurus (derajat)

tegak lurus (derajat)

λ = panjang gelombang cahaya (m) λ = panjang gelombang cahaya (m) m = 1, 2, 3, 4, ....

m = 1, 2, 3, 4, ....

Difraksi Celah Ganda (Kisi Difraksi) Difraksi Celah Ganda (Kisi Difraksi)

Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkan spektrum dengan Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkan spektrum dengan men

menggggunaunakakan n difdifraraksi ksi dadan n intintererferferensensi, i, yayang ng tertersussusun un ololeh eh celcelahah sejaj

sejajar ar daldalam am jumljumlah ah sangsangat at banybanyak ak dan memilikdan memiliki i jarajarak k yang samayang sama (biasanya dalam orde 1.000 per mm). Dengan menggunakan banyak (biasanya dalam orde 1.000 per mm). Dengan menggunakan banyak celah, garis-garis terang dan

celah, garis-garis terang dan gelap yang dihasilkan pada layar menjadigelap yang dihasilkan pada layar menjadi lebih tajam. Bila

lebih tajam. Bila banyaknya garis (celah) per satuan panjang, misalnyabanyaknya garis (celah) per satuan panjang, misalnya cm adalah

cm adalah NN, maka tetapan kisi, maka tetapan kisi d d adalah:adalah: d = 1 / N

d = 1 / N

Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar, maka pada Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar, maka pada layar akan ter

layar akan terjadi hal-hal bjadi hal-hal berikut ini: erikut ini: Garis terang (Garis terang (maksimum), bimaksimum), bila:la: d.

d.sin θ =sin θ = n.n. λ ;λ ; nn = 0, 1, 2, ...= 0, 1, 2, ... Garis gelap (minimum), bila: Garis gelap (minimum), bila: d.

d.sin θ = (sin θ = (n+n+2121 ) ) λ;λ; nn = 1, 2, 3, ...= 1, 2, 3, ...

POLARISASI CAHAYA (Polarization of Light) POLARISASI CAHAYA (Polarization of Light)

(6)

Pa

Pada da pepembmbahahasasan an sesebebelulumnmnya ya tetelalah h didisesebubutktkan an babahwhwa a cacahahayaya ter

termamasuk suk gelgelomombanbang g tratranvenversarsal. l. Hal Hal ini ini didibukbuktiktikan an ololeh eh perperististiwaiwa pola

polarisrisasi asi cahcahayaaya. . PoPolalaririsasasi si cacahahaya ya adadalalah ah pepembmbatatasasan an atatauau pengutuban dua arah getar menjadi satu arah getar.

pengutuban dua arah getar menjadi satu arah getar.

Polarisasi cahaya dapat terjadi karena beberapa hal berikut: Polarisasi cahaya dapat terjadi karena beberapa hal berikut:

a

a.. pepemmaannttuullaan n ((RReefflleeccttiioonn)) b

b.. ppeemmbbiiaassaan n ((RReeffllaaccttiioonn c

c.. aabbssoorrppssi i sseelleekkttiif f ( ( SSeelleeccttiivvee Absorption)

Absorption) d