Interferensi Young dan Lapisan Tipis

Interferensi Young dan Lapisan Tipis - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang salah satu sifat cahaya, yaitu dispersi. Nah, pada topik ini kalian masih akan belajar tentang sifat gelombang, yaitu interferensi.

Interferensi Young dan Lapisan Tipis

Interferensi adalah peristiwa penjumlahan atau superposisi dua buah gelombang atau lebih membentuk gelombang baru. Interferensi akan terjadi jika memenuhi syarat berikut.

1. Gelombang yang bersuperposisi harus koheren. Artinya, beda fase keduanya bersifat tetap.
2. Amplitudo gelombangnya sama.

Interferensi yang umum dikenal ada dua jenis, yaitu interferensi celah ganda dan interferensi lapisan tipis.

A. Interferensi Celah Ganda/ Interferensi Young

Interferensi celah ganda ini dikenalkan oleh Ilmuwan asal Inggris, yaitu Thomas Young(1773-1829), sehingga sering disebut interferensi Young. Berikut ini merupakan skema interferensi Young.

        Mula-mula, seberkas cahaya memasuki celah S0. Kemudian berkas cahaya tersebut menyebar ke celah S1 dan S2 dan menjadi sumber cahaya baru. Cahaya yang berasal dari S1 dan S2 akan mengalami interferensi membentuk pola gelap dan terang. Interferensi dapat terbentuk karena ada beda lintasan yang dilalui cahaya selama menyebar ke celah S1 dan S2. Beda lintasan tersebut dinyatakan sebagai besaran dsinθ. Lalu, mengapa interferensi menghasilkan pola gelap dan terang? Temukan jawabannya, pada pembahasan berikut.

1. Interferensi maksimum

Interferensi maksimum terjadi jika gelombang yang bersuperposisi memiiliki fase yang sama, sehingga kedua berkas akan saling menguatkan. Akibatnya, terbentuklah pola terang. Titik acuan pengukuran pola gelap dan terang adalah terang pusat. Untuk pola terang ke-n dari terang pusat, dirumuskan sebagai berikut.

nλ=dsinθ $n\lambda =d\sin \theta$

Perhatikan kembali skema interferensi Young. Kalian akan melihat bahwa sudut θ bernilai sangat kecil, sehingga nilai sin θ = tan θ =pl$\frac{p}{l}$. Dengan demikian, persamaan di atas, dapat diubah seperti berikut.

nλ=dpl $n\lambda =d\frac{p}{l}$

Keterangan:
n = orde terang;
λ = panjang gelombang cahaya (m);
d = jarak celah (m);
l = jarak antara celah ke layar (m); dan
p = jarak antara terang ke-n ke terang pusat.

2. Interferensi minimum

Interferensi minimum terjadi jika kedua gelombang tidak saling bertemu, sehingga bersifat melemahkan. Akibatnya, terbentuk pola gelap. Secara matematis, jarak antara orde ke-n ke terang pusat untuk interferensi minimum dirumuskan sebagai berikut.

(n−12)λ=dsinθ $\left(n-\frac{1}{2}\right)\lambda =d\sin \theta$

(n−12)λ=dpl $\left(n-\frac{1}{2}\right)\lambda =d\frac{p}{l}$

Keterangan:
n = orde gelap;
λ = panjang gelombang cahaya (m);
d = jarak celah (m);
l = jarak antara celah ke layar (m); dan
p = jarak antara gelap ke-n ke terang pusat.

B. Interferensi Lapisan Tipis

Di awal topik ini, kalian telah dikenalkan dengan peristiwa interferensi yang terjadi pada CD (compact disc). Tahukah kalian bahwa interferensi yang terjadi pada CD tergolong dalam interferensi lapisan tipis. Seperti apa sih interferensi lapisan tipis, simak ilustrasi berikut.

        Ilustrasi di atas menunjukkan bahwa mula-mula sinar datang dari udara (AB) mengenai lapisan tipis/ suatu selaput yang memiliki indeks bias berbeda dengan udara. Akibatnya, sebagian sinar tersebut dipantulkan (sinar BE) dan sebagian dibiaskan (sinar BC). Sinar BC yang dibiaskan, kembali memantul mengenai permukaaan selaput (sinar CD) dan sebagian kembali dibiaskan ke udara (sinar BF). Dalam peristiwa ini, interferensi terjadi antara sinar pantul BE dan sinar bias BF. Kemudian, kedua sinar tersebut sampai ke mata pengamat membentuk warna pelangi.
        Seperti pada celah ganda, pada lapisan tipis ini juga menghasilkan dua jenis interferensi, yaitu interferensi maksimum dan minimum. Syarat terjadinya interferensi maksimum dan minimum adalah sebagai berikut.

1. Interferensi maksimum (pola terang)

2ndcos(r) = (m-12$\frac{1}{2}$)λ

2. Interferensi minimum (pola gelap)

2ndcos(r)= mλ

Contoh Soal

Seberkas sinar merah dilewatkan pada celah yang berukuran 2 mm. Sinar tersebut memiliki panjang gelombang 650 nm. Jika jarak antara celah ke layar 3 mm, maka berapakah jarak antara terang ke-3 dari terang pusat?
Penyelesaian
Diketahui:
d = 2 mm = 2 x 10-3 m
λ = 650 nm = 6,5 x 10-7 m
l = 3 mm = 3 x 10-3 m
n = 3
Ditanyakan: p3 ?
Jawab:

nλ=dpl $n\lambda =d\frac{p}{l}$

p=nλld $p=\frac{n\lambda l}{d}$

p=(3)(6,5×10−7)(3×10−3)2×10−3 $p=\frac{\left(3\right)\left(6,5\times {10}^{-7}\right)\left(3\times {10}^{-3}\right)}{2\times {10}^{-3}}$

p=29,25×10−7 $p=29,25\times {10}^{-7}$m

p=2,925×10−3 $p=2,925\times {10}^{-3}$mm

Jadi, jarak antara terang ke-3 dari terang pusat adalah 2,925 x 10-3 mm.

Share this post