Interferensi Cahaya
Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya.
Agar interferensi cahaya dapat teramati
dengan jelas, maka kedua gelombang cahaya itu harus bersifat koheren. Dua
gelombang cahaya dikatakan koheren apabila kedua gelombang cahaya tersebut
mempunyai amplitudo, frekuensi yang sama dan pada fasenya tetap. Ada dua
hasil interferensi cahaya yang dapat
teramati dengan jelas jika kedua gelombang tersebut berinterferensi. Apabila
kedua gelombang cahaya berinteferensi saling memperkuat (bersifat konstruktif),
maka akan menghasilkan garis terang yang teramati pada layar. Apabila kedua
gelombang cahaya berinterferensi saling memperlemah (bersifat destruktif), maka
akan menghasilkan garis gelap yang teramati pada layar. Marilah sekarang kita
mempelajari peristiwa interferensi
cahaya yang telah dilakukan percobaan/eksperimen oleh
para ilmuwan terdahulu, seperti halnya Thomas Young dan Fresnell.
Percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young dan Fresnel pada
dasarnya adalah sama, yang membedakan adalah dalam hal mendapatkan dua
gelombang cahaya yang koheren. Thomas Young mendapatkan dua gelombang cahaya
yang koheren dengan menjatuhkan cahaya dari sumber cahaya pada dua buah celah
sempit yang saling berdekatan, sehingga sinar cahaya yang keluar dari celah
tersebut merupakan cahaya yang koheren. Sebaliknya Fresnel mendapatkan dua
gelombang cahaya yang koheren dengan memantulkan cahaya dari suatu sumber ke
arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut 180o, sehingga
akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. Sinar yang dipantulkan oleh cermin I
dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang cahaya yang koheren.
Skema percobaan Young
Untuk
menunjukkan hasil interferensi cahaya, di depan celah tersebut diletakkan layar
pada jarak L maka akan terlihat pada layar berupa garis gelap dan terang. Garis
terang merupakan hasil interferensi yang saling memperkuat dan garis gelap
adalah hasil interferensi yang saling memperlemah.
Hasil interferensi
bergantung pada selisih jarak tempuh/lintasan cahaya dari celah ke layar. Akan
terjadi garis terang jika selisih lintasan merupakan kelipatan bilangan genap
kali atau kelipatan bilangan bulat kali λ atau (nλ).
Sebaliknya akan terjadi garis gelap jika selisih lintasan merupakan kelipatan
bilangan ganjil kali 1/2 λ atau (2 n -1) 1/2 λ. Misalkan
jarak antara dua celah d, jarak layar ke celah L, di titik O pada layar akan
terjadi garis terang yang disebut garis terang pusat, karena jarak S1O dan S2O
adalah sama sehingga gelombang cahaya sampai di O akan terjadi interferensi
maksimum. Di titik P yang berjarak p dari terang pusat akan terjadi
interferensi maksimum atau minimum tergantung pada selisih lintasan S2P – S1P.
Di P terjadi interferensi maksimum jika :
S2P – S1P = d sin θ = n λ
Perhatikan segitiga S1QS2 dan segitiga POR , untuk nilai θ < berlaku sin θ = tg θ = 
, sehingga : 
atau 
dengan :
d = jarak antara dua celah (m)
p = jarak garis terang ke terang pusat (m)
L = jarak celah ke layar
λ = panjang gelombang cahaya
n = orde interferensi ( n = 0, 1, 2, 3, …)
p = jarak garis terang ke terang pusat (m)
L = jarak celah ke layar
λ = panjang gelombang cahaya
n = orde interferensi ( n = 0, 1, 2, 3, …)
Di P akan terjadi interferensi minimum/garis gelap jika :
dengan :
d = jarak antara dua celah (m)
p = jarak garis gelap ke terang pusat (m)
L = jarak celah ke layar (m)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
n = orde interferensi (n = 1, 2, 3, …)
p = jarak garis gelap ke terang pusat (m)
L = jarak celah ke layar (m)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
n = orde interferensi (n = 1, 2, 3, …)
Soal dan Pembahasan
Soal
pada percobaan young (celah ganda), jika jarak antara dua celahnya dijadikan dua kali semula, maka jarak antara 2 garis gelap yang berurutan menjadi
(A) 4 kali semula (C) 1/4 kali semula (E) Tetap
(B) 2 kali semula (E) 1/2 kali semula
Pembahasan
pembahasan
berdasarkan persamaan
kita bisa menyimpulkan jika antara d dan ∆y berbanding terbalik dengan n=1(gelap terdekat), sehingga didapati persamaan :
jadi jawabnya 1/2 kali semula
Soal
Diagram di bawah menggambarkan percobaan Young. Jika d adalah jarak antara 2 celah, L adalah jarak celah ke layar dan P2 adalah jarak garis terang ke 2 dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan (1 Å = 10-10m) adalah…
A. 3.000 Å
B. 4.000 Å
C. 5.000 Å
D. 5.500 Å
E. 6.000 Å
(Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.23)
Pembahasan
Pembahasan
Jarak antara kedua celah dihitung menggunakan rumus Interferensi konstruktif dengan beranggapan jarak antara dua garis gelap yang berurutan sama dengan jarak antara dua garis terang berurutan.
Diketahui :
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Panjang gelombang yang digunakan (λ) = 6000 Å = 6000 x 10-10 meter = 6 x 10-7 meter
Jarak antara terang pusat ke garis terang pertama (P) = 0,2 mm = 0,2 x 10-3meter = 2 x 10-4 meter
Orde garis terang pertama (n) = 1
Ditanya : Jarak antara kedua celah (d)
Jawab :
Rumus interferensi konstruktif :
d = m λ / sin θ
jadi jawabnya 1/2 kali semula
Soal
Diagram di bawah menggambarkan percobaan Young. Jika d adalah jarak antara 2 celah, L adalah jarak celah ke layar dan P2 adalah jarak garis terang ke 2 dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan (1 Å = 10-10m) adalah…
B. 4.000 Å
C. 5.000 Å
D. 5.500 Å
E. 6.000 Å
(Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.23)
Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara dua celah (d) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Jarak garis terang ke 2 dari terang pusat (P) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Orde terang (m) = 2
ditanya :
Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah…
jawab :
Jarak antara dua celah (d) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Jarak garis terang ke 2 dari terang pusat (P) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Orde terang (m) = 2
ditanya :
Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah…
jawab :
λ = 0,5 x 10-6 meter = 5 x 10-7 meter
λ = 5000 x 10-10 meter
λ = 5000 Å
Jawaban yang benar adalah C.
Soal
Pada suatu percobaan interferensi celah ganda, dihasilkan data seperti gambar di samping. Maka nilai panjang gelombang yang digunakan adalah… (1 m = 1010 Å)
A. 4500 Å
B. 5000 Å
C. 6000 Å
D. 6500 Å
E. 7000 Å
B. 5000 Å
C. 6000 Å
D. 6500 Å
E. 7000 Å
(Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.23)
Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara dua celah (d) = 0,8 mm = 8 x 10-4 meter
Jarak celah ke layar (l) = 1 meter
Jarak garis terang ke 4 dari terang pusat (y) = 3 mm = 3 x 10-3 meter
Orde (m) = 4
Ditanya :
Jarak celah ke layar (l) = 1 meter
Jarak garis terang ke 4 dari terang pusat (y) = 3 mm = 3 x 10-3 meter
Orde (m) = 4
Ditanya :
Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah…
Jawab :
Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :
d sin θ = m λ
sin θ ≈ tan θ = y/ L = (3 x 10-3) / 1 = 3 x 10-3 meter
Panjang gelombang cahaya :
λ = d sin θ / m
λ = (8 x 10-4)(3 x 10-3) / 4 = (24 x 10-7) / 4
λ = 6 x 10-7 meter = 6000 x 10-10 meter
λ = 6000 Å
Jawaban yang benar adalah C.
Jawab :
Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :
d sin θ = m λ
sin θ ≈ tan θ = y/ L = (3 x 10-3) / 1 = 3 x 10-3 meter
Panjang gelombang cahaya :
λ = d sin θ / m
λ = (8 x 10-4)(3 x 10-3) / 4 = (24 x 10-7) / 4
λ = 6 x 10-7 meter = 6000 x 10-10 meter
λ = 6000 Å
Jawaban yang benar adalah C.
Soal
Gambar di samping merupakan sketsa lintasan sinar pada peristiwa interferensi celah ganda S1 dan S2, titik A dan B adalah dua garis gelap yang berurutan dan panjang gelombang yang digunakan 6000 Å (1 Å = 10-10 m). Jarak antara kedua celah adalah…
A. 0,015 mm
B. 0,2 mm
C. 1,5 mm
D. 1,6 mm
E. 1,8 mm
C. 1,5 mm
D. 1,6 mm
E. 1,8 mm
Pembahasan
Jarak antara kedua celah dihitung menggunakan rumus Interferensi konstruktif dengan beranggapan jarak antara dua garis gelap yang berurutan sama dengan jarak antara dua garis terang berurutan.
Diketahui :
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Panjang gelombang yang digunakan (λ) = 6000 Å = 6000 x 10-10 meter = 6 x 10-7 meter
Jarak antara terang pusat ke garis terang pertama (P) = 0,2 mm = 0,2 x 10-3meter = 2 x 10-4 meter
Orde garis terang pertama (n) = 1
Ditanya : Jarak antara kedua celah (d)
Jawab :
Rumus interferensi konstruktif :
d = m λ / sin θ
sin θ ≈ tan θ = y / l = (2 x 10-4) / 1 = 2 x 10-4 meter
Jarak antara kedua celah :
d = n λ / sin θ = (1)(6 x 10-7) / (2 x 10-4)
d = (6 x 10-7) / (2 x 10-4) = (3 x 10-3)
d = 0,003 meter
d = 3 mm
Jarak antara kedua celah :
d = n λ / sin θ = (1)(6 x 10-7) / (2 x 10-4)
d = (6 x 10-7) / (2 x 10-4) = (3 x 10-3)
d = 0,003 meter
d = 3 mm
LATIHAN
1. Kerjakan latihan pada LKS Tambahan hal 23 no 8, 9, 10, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 23, 25.
2. Kerjakan secara kelompok maksimal 4 orang , dikirim ke email: suginopiji48@gmail.com pada hari Rabu 30 Agustus 2017.
1. Kerjakan latihan pada LKS Tambahan hal 23 no 8, 9, 10, 14, 16, 17, 18, 20, 22, 23, 25.
2. Kerjakan secara kelompok maksimal 4 orang , dikirim ke email: suginopiji48@gmail.com pada hari Rabu 30 Agustus 2017.
