Silahkan pelajari materi penting mengenai gelombang cahaya melalui contoh-contoh soal interferensi dan difraksi berikut ini.
Contoh Soal Interferensi Cahaya Celah Ganda
Apa Itu Interferensi Cahaya?
Interferensi cahaya adalah peristiwa interferensi atau percampuran gelombang cahaya yang menyebabkan munculnya titik gelap atau titik terang pada daerah yang dicampuri.
Mengapa Interferensi Cahaya Terjadi?
Interferensi cahaya terjadi karena adanya dua atau lebih gelombang cahaya yang bersama-sama merambat pada suatu medium. Gelombang cahaya yang bersama-sama ini menciptakan pola interferensi ketika bertemu pada titik-titik tertentu.
Bagaimana Cara Menghitung Interferensi Cahaya?
Interferensi cahaya dapat dihitung dengan menggunakan rumus-rumus yang sesuai dengan kasus yang diberikan. Untuk menghitung interferensi cahaya pada celah ganda, kita dapat menggunakan rumus:
d sin θ = m λ
Dimana d adalah jarak antara celah pada celah ganda, θ adalah sudut yang dibentuk oleh sinar yang keluar dari celah, m adalah bilangan bulat yang menunjukkan orde terang, dan λ adalah panjang gelombang cahaya yang digunakan.
Contoh Soal dan Pembahasan Interferensi Cahaya pada Celah Ganda
Berikut ini adalah contoh soal dan jawaban mengenai interferensi cahaya pada celah ganda:
1. Sebuah sinar cahaya dengan panjang gelombang 600 nm merambat melalui celah ganda sendiri dengan jarak antara celah sebesar 0,5 mm. Pada suatu layar yang terletak 1,5 m dari celah ganda terdapat pola interferensi. Tentukan orde terang maximum pertama dan kedua!
Pembahasan:
Untuk menentukan orde terang, kita dapat menggunakan rumus:
d sin θ = m λ
Dimana:
d = 0,5 mm = 5 x 10-4 m
λ = 600 nm = 6 x 10-7 m
Untuk orde terang maximum pertama (m = 1), kita harus menentukan sudut yang dibentuk oleh sinar yang keluar dari celah. Karena sudut tersebut sangat kecil, kita dapat menggunakan aproksimasi:
sin θ ≈ tan θ ≈ θ = L / x
Dimana:
L = jarak antara celah ganda dan layar = 1,5 m
x = jarak antara celah = d / 2 = 2,5 x 10-4 m
Maka:
sin θ ≈ tan θ ≈ θ = L / x ≈ 1,5 / 2,5 x 10-4 ≈ 0.006
Substitusikan ke dalam rumus interferensi:
5 x 10-4 x 0.006 = 1 x 6 x 10-7
Maka orde terang maximum pertama adalah 0,18.
Untuk orde terang maximum kedua (m = 2):
5 x 10-4 x sin θ = 2 x 6 x 10-7
Maka:
sin θ ≈ 2 x 6 x 10-7 / 5 x 10-4 ≈ 0.0024
Sehingga orde terang maximum kedua adalah 0,07.
Contoh Soal Difraksi Cahaya Pada Rambut Manusia
Apa Itu Difraksi Cahaya?
Difraksi cahaya adalah fenomena perambatan cahaya yang melengkung ketika melewati penghalang atau celah sempit. Proses difraksi menghasilkan pola interferensi yang terlihat pada layar atau permukaan yang ditempatkan di sebelah penghalang atau celah.
Mengapa Difraksi Cahaya Terjadi?
Difraksi cahaya terjadi karena adanya interferensi cahaya yang memasuki penghalang atau celah dan kemudian merombak pola cahaya pada layar atau permukaan yang ditempatkan di sebelahnya.
Bagaimana Cara Menghitung Difraksi Cahaya?
Difraksi cahaya dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
dsin θ = m λ
Dimana d adalah lebar celah, θ adalah sudut difraksi, m adalah orde difraksi, dan λ adalah panjang gelombang cahaya.
Contoh Soal dan Pembahasan Difraksi Cahaya Pada Rambut Manusia
Berikut ini adalah contoh soal dan jawaban mengenai difraksi cahaya pada rambut manusia:
1. Seorang ilmuan ingin melakukan eksperimen difraksi cahaya pada rambut manusia. Rambut manusia tersebut memiliki diamater sekitar 50 mikrometer dan panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 500 nm. Tentukan orde difraksi pertama yang terpisah 1,5 kali lebar difraksi rambut manusia!
Pembahasan:
Untuk menentukan orde difraksi pertama, kita dapat menggunakan rumus:
dsin θ = m λ
Dimana:
d = diameter rambut manusia = 50 x 10-6 m
λ = panjang gelombang cahaya = 500 nm = 5 x 10-7 m
Kita ingin mencari nilai orde difraksi pertama ketika sin θ = 1,5 x d / λ:
sin θ = 1,5 x d / λ = 1,5 x 50 x 10-6 / 5 x 10-7 ≈ 0,15
Substitusikan ke dalam rumus difraksi cahaya:
50 x 10-6 x 0,15 = m x 5 x 10-7
Maka:
m ≈ 15
Sehingga orde difraksi pertama yang terpisah 1,5 kali lebar difraksi rambut manusia adalah 15.
Contoh Soal Interferensi Cahaya Pada Celah Ganda Young
Apa Itu Celah Ganda?
Celah ganda adalah dua buah celah sempit yang ditempatkan secara berdekatan sehingga membentuk satu kesatuan. Celah ganda umumnya digunakan untuk studi interferensi cahaya.
Mengapa Terjadi Interferensi Cahaya Pada Celah Ganda?
Interferensi cahaya pada celah ganda terjadi karena adanya interferensi gelombang cahaya yang melewati kedua celah pada celah ganda. Interferensi ini menyebabkan terbentuknya pola interferensi pada layar yang ditempatkan di belakang celah ganda.
Bagaimana Cara Menghitung Interferensi Cahaya Pada Celah Ganda Young?
Interferensi cahaya pada celah ganda Young dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
d sin θ = m λ
Dimana d adalah jarak antara kedua celah, θ adalah sudut interferensi, m adalah orde interferensi, dan λ adalah panjang gelombang cahaya yang digunakan.
Contoh Soal dan Pembahasan Interferensi Cahaya Pada Celah Ganda Young
Berikut ini adalah contoh soal dan jawaban mengenai interferensi cahaya pada celah ganda Young:
1. Sebuah celah ganda Young memiliki jarak antara celah sebesar 0,5 mm dan panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 600 nanometer. Tentukan sudut interferensi pada orde kedua dan keempat!
Pembahasan:
Untuk menentukan sudut interferensi, kita dapat menggunakan rumus:
d sin θ = m λ
Dimana:
d = jarak antara celah = 0,5 mm = 5 x 10-4 m
λ = panjang gelombang cahaya = 600 nm = 6 x 10-7 m
Untuk orde kedua (m = 2):
5 x 10-4 x sin θ = 2 x 6 x 10-7
Maka:
sin θ ≈ 2 x 6 x 10-7 / 5 x 10-4 ≈ 0,00024
Maka sudut interferensi adalah 0,014 derajat.
Untuk orde keempat (m = 4):
5 x 10-4 x sin θ = 4 x 6 x 10-7
Maka:
sin θ ≈ 4 x 6 x 10-7 / 5 x 10-4 ≈ 0,00048
Maka sudut interferensi adalah 0,028 derajat.
Semoga dengan mengetahui contoh soal interferensi dan difraksi cahaya di atas, Anda dapat memahami lebih dalam mengenai fenomena interferensi dan difraksi pada gelombang cahaya.