Contoh Soal Difraksi dan Polarisasi Cahaya

Contoh Soal Difraksi dan Polarisasi Cahaya - Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau penyebaran gelombang saat melewati celah sempit, dalam hal ini adalah gelombang cahaya. Lalu apa bedanya dengan interferensi? Interferensi terjadi saat gelombang yang terdifraksi saling berpadu, sehingga membentuk pola gelap dan terang. Secara umum, difraksi dibagi menjadi dua macam, yaitu difraksi celah tunggal dan celah majemuk.

1. Difraksi celah tunggal

Salah satu jenis difraksi celah tunggal adalah difraksi Franhoufer. Difraksi ini memiliki sumber cahaya dan layar yang jauh tak hingga, sehingga muka gelombangnya dianggap sinar datar, bukan lagi sferis. Perhatikan skema difraksi berikut ini.

Sinar datang yang memiliki panjang gelombang λ melewati celah sempit d. Interferensi sinar-sinar tersebut akan membentuk pola gelap dan terang pada layar. Interferensi terbentuk karena ada beda lintasan sinar. Pada gambar di atas, beda lintasannya d2$\frac{d}{2}$sinθ. Jika beda lintasan yang terbentuk 12$\frac{1}{2}$λ, maka akan terbentuk perlemahan sinar atau interferensi minimum, sehingga muncul pola gelap pada layar.
a. Pola gelap terbentuk jika memenuhi persamaan berikut.
dsinθ = nλ, dengan n = 1, 2, 3, ...
b. Pola terang terbentuk jika memenuhi persamaan berikut.
dsinθ = (n - 12$\frac{1}{2}$)λ, dengan n = 1, 2, 3, ...

2. Difraksi celah majemuk

Difraksi celah majemuk ini terjadi saat sinar dilewatkan melalui kisi atau celah yang sangat banyak, sehingga pola gelap dan terang yang teramati akan semakin banyak pula. Celah yang digunakan biasanya berorde 1000 celah/mm. Bisa kalian bayangkan, betapa sempitnya celah yang digunakan. Secara matematis, lebar celahnya dirumuskan sebagai berikut.

d=1N $d=\frac{1}{N}$

Keterangan:
d = lebar celah (m); dan
N = banyaknya celah dalam kisi per mm.

a. Pola terang terbentuk jika memenuhi persamaan berikut.
dsinθ = nλ, dengan n = 1, 2, 3, ....
b. Pola gelap terbentuk jika memenuhi persamaan berikut.
dsinθ = (n - 12$\frac{1}{2}$)λ, dengan n = 1, 2, 3, ....

B. Polarisasi Cahaya

Polarisasi adalah perisiwa terserapnya sebagian atau seluruh arah getar gelombang saat melewati polarisator. Jika difraksi dan interferensi dapat terjadi pada gelombang transversal maupun longitudinal, maka tidak demikian untuk polarisasi. Polarisasi hanya dapat terjadi pada gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya, contohnya cahaya. Secara umum, polarisasi cahaya dapat disebabkan oleh empat hal, yaitu pembiasan atau pemantulan, pembiasan ganda (bias kembar), absorpsi selektif, dan hamburan.

1. Polarisasi akibat pembiasan dan pemantulan

Benda yang memiliki permukaan bening atau transparan dapat membiaskan dan memantulkan sinar. Saat sinar pantul tegak lurus dengan sinar bias, akan terbentuk polarisasi. Polariasi maksimum akan menghasilkan sudut Bewster, yaitu sudut datang dan sudut pantul. Secara matematis, persamaan sudut Bewster dirumuskan sebagai berikut.

n=tanip $n=\tan i_p$

Keterangan:
n = indeks bias reaktif bahan polarisator terhadap udara; dan
ip = sudut Bewster.

2. Polarisasi akibat pembiasan ganda

Beberapa kristal kalsit memiliki keunikan tersendiri saat ditembakkan sinar padanya. Kristal tersebut akan membiasakan satu sinar datang menjadi sinar bias biasa dan sinar bias luar biasa. Polarisasi terjadi saat tegak lurus sinar luar biasa tersebut.

3. Polariasasi akibat absorpsi selektif

Polarisasi dapat dideteksi oleh alat yang bernama polaroid. Polaroid ini terdiri dari susunan molekul yang saling terhubung. Di dalamnya, polaroid disusun oleh keping polarisator dan keping analisator. Ketika seberkas cahaya melewati polaroid, salah satu komponen penyusunnya akan hilang, sehingga intensitas akhirnya dirumuskan sebagai berikut.

I1=12I0 $I_1=\frac{1}{2}{I}_0$

I2=I1cosθ $I_2=I_1\cos \theta$

Keterangan:
I = intensitas akhir; dan
I0 = intensitas mula-mula.

4. Polarisasi akibat hamburan

Polarisasi akibat hamburan ini terjadi pada langit yang senantiasa berwarna biru dan terbentuknya mega warna merah saat matahari tenggelam.

SOAL 1

Peristiwa pembelokan cahaya saat melewati celah sempit disebut ....

SOAL 2

Difraksi Franhoufer memiliki ciri berupa ....

SOAL 3

Seberkas cahaya dilewatkan pada celah tunggal yang memiliki lebar 0,2 mm. Jika jarak antara garis gelap 3 ke terang pusat adalah 1,5 mm dan jarak antara layar ke celahnya 15 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ....

SOAL 4

Sinar kuning dilewatkan pada kisi sampai membentuk pola gelap terang. Kisi tersebut berorde 2000/mm dan jarak antara terang 2 ke terang pusat 2 mm. Jika panjang gelombang sinar kuning 5900 nm, maka jarak antara celah ke layar adalah ....

SOAL 5

Seberkas sinar natrium dilewatkan pada celah ganda sampai membentuk pola gelap dan terang. Kisi yang digunakan terdiri dari dua macam yang masing-masing belum diketahui ordenya. Sinar dilewatkan pada kisi pertama dengan jarak antara terang ke dua dan terang pusatnya 2 mm. Ketika sinar dilewatkan pada kisi ke dua, jarak antara terang ke dua dan terang pusatnya menjadi 1 mm. Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa ....

SOAL 6

Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus, sehingga ....

SOAL 7

Suatu polarisator memiliki indeks bias relatif terhadap udara 1,45. Sudut Bewsternya adalah ....

SOAL 8

Gelombang cahaya memasuki polaroid dengan intensitas awal X. Setelah keluar dari analisator, intensitasnya menjadi ....

SOAL 9

Pada peristiwa polarisasi, intensitas yang keluar dari polaroid selalu bernilai lebih kecil daripada intensitas awalnya. Hal tersebut karena ....

SOAL 10

Seberkas sinar datang dari udara. Jika sudut Bewster polarisasi adalah 60o, maka sinar tersebut ....

Share this post