Pengertian Interferensi Cahaya, Celah Ganda, Minimum, Maksimum, Lapisan Tipis, Cincin Newton, Sifat Gelombang, Rumus, Pola Soal, Jawaban

Pengertian Interferensi Cahaya, Celah Ganda, Minimum, Maksimum, Lapisan Tipis, Cincin Newton, Sifat Gelombang, Rumus, Contoh Soal, Jawaban.

1. Pengertian Interferensi Cahaya

Interferensi ialah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Interferensi terjadi kalau terpenuhi dua syarat berikut ini.

a. Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus mempunyai beda fase yang selalu tetap, oleh alasannya ialah itu keduanya harus mempunyai frekuensi yang sama.

b. Kedua gelombang cahaya harus mempunyai amplitudo yang hampir sama.

2. Interferensi Celah Ganda

Fenomena interferensi cahaya ditunjukkan oleh percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young. Berkas cahaya yang melalui celah S₁ dan S₂ berasal dari celah sempit S₀, tampak pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram percobaan celah ganda Young.

Jika berkas cahaya melalui S₁ dan S₂, maka celah tersebut (S₁ dan S₂) akan berfungsi sebagai sumber cahaya gres dan berbagi sinarnya ke segala arah. Apabila cahaya dari celah S₁ dan S₂ berinterferensi, maka akan terbentuk suatu pola interferensi. Pola interferensi tersebut sanggup ditangkap pada layar berupa pola garis jelas dan gelap. Interferensi sanggup terjadi lantaran adanya beda lintasan berkas cahaya dari S₁ dan S₂. Jika jarak antara kedua celah (d), jauh lebih kecil daripada jarak celah terhadap layar, l (d << l ), maka beda lintasan pada titik sembarang P adalah S₂P – S₁P = d sin θ .

2.1. Interferensi Maksimum

Apabila dua gelombang bertemu, dan saling menguatkan, maka akan terjadi interferensi maksimum dan terbentuk pola garis terang. Pada celah ganda, interferensi ini akan terjadi apabila kedua gelombang mempunyai fase yang sama (sefase), yaitu apabila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada daerah yang sama selama osilasi pada ketika yang sama.

Gambar 2. Sudut θ sangat kecil sehingga sin θ = θ = p / l.

Jarak garis jelas ke-n dari sentra jelas dinyatakan dengan persamaan:

n.λ = d.sin θ ......................................................... (1)

Karena l >> d, maka sudut θ sangat kecil, sehingga berlaku pendekatan sinθ = tanθ = p / l

Jadi, persamaan (1) sanggup dituliskan menjadi:

n. λ = d (p / l)

n. λ = pd / l ............................................................. (2)

dengan:

p = jarak garis jelas dari sentra terang

d = jarak kedua sumber

l = jarak layar ke sumber cahaya

λ = panjang gelombang

n = orde atau nomor jelas (n = 0, 1, 2, ... .)

2.2. Interferensi Minimum

Interferensi maksimum terjadi kalau dua gelombang bertemu dan saling menguatkan. Namun, kalau dua gelombang tidak bertemu, dan akan saling meniadakan maka terjadi interferensi minimum, sehingga terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Jarak garis gelap ke-n dari sentra jelas adalah:

(n-(1/2)) λ = d.sin θ ................................................ (3)

Bilangan n menyatakan orde atau nomor gelap, yang besarnya n = 1, 2, 3, ... . Untuk n = 1 disebut minimum orde ke-1.

Mengingat sinθ = p / l 

maka persamaan (3) menjadi:

(n-(1/2)) λ = d. (p / l) .................................................... (4)

dengan p ialah jarak gelap ke-n dari sentra terang. Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis jelas yang berurutan sama dengan jarak dua garis gelap yang berurutan. Dengan mengunakan persamaan (2) diperoleh:

(Δpd / l) = Δnλ ................................................... (5)

Untuk dua garis jelas mapun dua garis gelap berurutan sanggup dikatakan ikatakan nilai Δn =1, sehingga jarak antara dua garis jelas maupun jarak antara dua garis gelap berurutan sanggup diperoleh dengan persamaan:

(Δpd / l) = λ ................................................................ (6)

3. Interferensi pada Lapisan Tipis

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat fenomena yang ditimbulkan oleh interferensi cahaya. Sebagai pola timbulnya garis-garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di permukaan air, warna-warni yang terlihat pada gelembung sabun yang menerima sinar matahari, serta timbulnya warna-warni pada cakram padat (compact disc).

Gambar 3. Timbulnya warna-warni pada compact disk menawarkan adanya interferensi.

Pola interferensi pada lapisan tipis dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu panjang lintasan optik dan perubahan fase sinar pantul.

Gambar 4. Interferensi cahaya pada lapisan tipis.

Dari Gambar 4, sinar AB merupakan sinar monokromatik yang tiba pada permukaan pelat tipis. Sebagian sinar AB dipantulkan oleh permukaan bidang batas udara dan pelat (sinar BE) dan sebagian lagi dibiaskan ke dalam medium pelat (sinar BC). Sinar BC dipantulkan oleh permukaan bidang batas pelat dan udara (sinar CD). Sinar CD dipantulkan oleh permukaan atas dan sebagian lagi dibiaskan keluar film (sinar DF). Sinar BE dan DF tiba bersamaan di mata kita.

Sinar tiba dengan sudut tiba i pada lapisan tipis dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga sinar mengalami pemantulan dan pembiasan dengan sudut bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di atas, sanggup ditentukan syarat-syarat terjadinya interferensi berikut ini.

1. Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang)

2n.d.cos r = (m – 1/2) λ ; m = 1, 2, 3, ............ (7)

2. Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap)

2n.d.cos r = mλ ; m = 0, 1, 2, ....................... (8)

4. Cincin Newton

Cincin Newton ialah pola interferensi yang terbentuk oleh sebuah lensa yang sedikit cembung yang diletakkan di atas sebuah keping gelas datar. Bila cahaya monokromatik dipantulkan oleh kedua permukaan yang berdekatan ke mata pengamat dengan sudut tertentu, titik singgung lensa akan terlihat sebagai sebuah bulat gelap dikelilingi sederet cincin jelas dan gelap.

Gambar 5. Cincin Newton untuk Memperagakan Interferensi.

Pola interferensi cincin Newton ini terjadi kalau cahaya dengan panjang gelombang λ, tiba dari atas dengan arah tegak lurus. Jika R ialah jari-jari kelengkungan lensa dan r ialah jari-jari kelengkungan gelap dan jelas hasil interferensi, maka akan terjadi hal-hal berikut ini.

Gambar 6. Pola Interferensi Cincin Newton terjadi kalau cahaya tiba dari atas dengan arah tegak lurus.

1. Interferensi maksimum (lingkaran terang), jika:

r_t² = (n – 1/2) λ .R; n = 1, 2, 3, ...................... (9)

dengan rt ialah jari-jari bulat jelas ke-n.

2. Interferensi minimum (lingkaran gelap), jika:

r_g² = n. λ .R; n = 0, 1, 2, ................................ (10)

dengan rg ialah jari-jari bulat gelap ke-n.

Contoh Soal 1 :

Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 × 10^-7 m. Garis gelap jelas sanggup diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Hitunglah jarak antara gelap ketiga dan jelas pusat, serta jarak antara jelas kedua dengan garis jelas keempat!

Penyelesaian:

Diketahui: 

d = 1 mm = 10^-3 m

λ = 6,5 × 10^-7 m

l = 1 m

Ditanya: a. p = ... ?

b. Δp = ... ?

Pembahasan :

Anda kini sudah mengetahui Interferensi Cahaya. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

Referensi Lainnya :
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Newton's_rings

Share this post