OPTIK FISIS

2. Ciri-ciri
Gelombang
Cahaya
Interferensi
Cahaya
Difraksi
Cahaya
Polarisasi
Efek Doppler
 Pemantulan
Pembiasan Ganda
Hamburan
Penyerapan selektif
Pengaruh Difraksi pada Alat Optik
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Pengertian
Interferensi Celah Ganda
Interferensi pada Lapisan Tipis
Kisi Difraksi
Interferensi
Cahaya
Difraksi
Cahaya
Polarisasi
Efek Doppler
Polarisasi
Efek Doppler
Pengertian
Polarisasi
Efek Doppler
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Polarisasi
Efek Doppler
Pengaruh Difraksi pada Alat Optik
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Polarisasi
Efek Doppler
Pengertian
Pengaruh Difraksi pada Alat Optik
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Polarisasi
Efek Doppler
Polarisasi
Efek Doppler
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Pengaruh Difraksi pada Alat Optik
Difraksi Celah Tunggal
Pengertian
Interferensi Celah Ganda
Pengertian
Interferensi pada Lapisan Tipis
Interferensi Celah Ganda
Pengertian

3. Standar Kompetensi :
 Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang
dalam menyelesaikan masalah
Kompetensi Dasar :
 Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya
 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya
dalam teknologi.

4. Ciri-ciri Gelombang Cahaya
 Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik karena cahaya tidak
memerlukan medium perambatan.
 Anda pun telah mengetahui bahwa gangguan pada gelombang
elektromagnetik berupa medan listrik dan medan magnet yang selalu saling
tegak lurus terhada arah rambatannya. Karena itu gelombang cahaya juga
termasuk gelombang transversal.
Lihat pada gambar :

5. • Maxwell secara teoritis berhasil
menentukan cepat rambat
gelombang elektromagnetik c,
sebagai :
c = = 3 . 108
m/s
µ0 = permeabilitas vakum = 4 . 10-7
Wb A-1
m-1
Ɛ0 = permitivitas vakum = 8,85 .
10-12
C2
N-1
m-2
• Dengan persamaannya ia juga
menghubungkan medan listrik
dan medan magnetik pada
gelombang elektromagnetik,
yaitu : E =c.B

6. POLARISASI CAHAYA
• Polarisasi cahaya adalah terserapnya sebagian arah getar
cahaya. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut
cahaya terpolarisasi, dan cahaya hanya mempunyai satu arah
getar tertentu disebut cahaya terpolarisasi linier.
• Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tidak
terpolarisasi, yaitu dengan menghilangkan(memindahkan)
semua arah getar dan melewatkan salah satu arah getar saja.
• Ada 4 cara untuk melakukan hal ini yaitu penyerapan selektif,
pemantulan, pembiasan ganda dan hamburan.

7. Polarisasi dengan Pemantulan
• Malus menemukan bahwa cahaya terpolarisasi akibat pemantulan dari kaca
jendela dan permukaan air.
• Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi dengan
cara pemantulan. Jika seberkas cahaya menuju bidang batas antara dua
medium, aka sebagian cahaya akan dipantulkan. Ada 3 kemungkinan yang
terjadi pada cahaya yang dipantulkan yaitu:
1. Cahaya Pantul tak terpolarisasi
2. Cahaya Pantul terpolarisasi sebagian
3. Cahaya Pantul terpolarisasi sempurna (seluruhnya)
Tan B =Ɵ
Tan B =Ɵ = Tan B = nƟ
B = sudut brewsterƟ

8. Polarisasi dengan Penyerapan
Selektif
• Teknik yang umum untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi adalah
menggunakan polaroid, yang akan meneruskan gelombang-gelombang
yang arah getarnya sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap
gelombang-gelombang pada arah getar lainnya. Oleh karena itu teknik
berdasarkan penyerapan arah getar ini disebut polarisasi dengan
penyerapan selektif.
• Suatu polaroid ideal akan meneruskan semua komponen medan listrik
E yang sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap semua
komponen medan listrik E yang tegak lurus pada sumbu transmisi.
• Pada gambar 3.3 tampak dua buah polaroid, polaroid pertama disebut
polarisator dan polaroid kedua disebut analisator. Sumbu transmisi
masing-masing polaroid ditunjukkan oleh garis putus-putus, Polarisator
berfungsi menghasilkan cahaya terpolarisasi dari cahaya tak
terpolarisasi (cahaya alami). Analisator berfungsi untuk mengurangi
intensitas cahaya terpolarisasi.

9. • Prinsip kerja sistem adalah sebagai berikut, seberkas cahaya alami menuju
polarisator. Disini cahaya dipolarisasi secara vertikal, yaitu hanya
komponen vektor medan listrik E yang sejajar dengan sumbu transmisi saja
yang dilewatkan, sedangkan lainnya diserap. Cahaya terpolarisasi yang
masih mempunyai kuat medan listrik belum berubah menuju ke analisator
(sudut antara sumbu transmisi analisator dengan sumbu transmisi
polarisator adalah ). Di analisato, semua komponen E yang tegak lurusƟ
sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E sejajar sumbu
analisator yang diteruskan. Jadi, kuat medan listrik yang diteruskan
analisator adalah E2 = E cos Ɵ
Gambar 3.3

10. • Bagaimanakah perhitungan intensitas cahaya untuk sistem polaroid seperti
pada gambar 3.3? Seperti telah anda ketahui, jika cahaya alami tak
terpolarisasi jatuh pada polaroid pertama(polarisator) memiliki intensita I0,
maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator, I1, adalah I1 = I0
• Cahaya dengan intensitas I1 ini kemudian datang pada analisator dan
cahaya yang keluar dari analisator akan memiliki intensitas I2. Menurut
hukum Malus, hubungan antara I2dan I1 dapat dinyatakan oleh
I2 = I1 cos2
= IƟ 0 cos2
Ɵ (3-5)• Dengan Ɵ = sudut antara sumbu transmisi polarisator.
Persamaan (3-5) menunjukkan bahwa analisator berfungsi
untuk mengurangi intensitas cahaya terpolarisasi. Jika
persamaan (3-5) Anda perhatikan maka diperoleh hasil
sebagai berikut.
Intensitas cahaya yang diteruskan oleh sistem polaroid
mencapai maksimum jika kedua sumbu polarisasi adalah
sejajar( = 0o atau 180o) dan mencapai minimum jikaƟ
kedua sumbu polarisasi adalah saling tegak lurus atau =Ɵ
90o.

11. Polarisasi dengan Pembiasan
Ganda
• Jika cahaya melalui kaca, cahaya
akan lewat dengan kelajuan sama
ke segala arah, karena kaca
memiliki 1 nilai indeks bias. Bahan-
bahan kristal tertentu : karsit,
kuarsa, kelajuan tidak sama ke
segala arah karena cahaya memiliki
dua nilai indeks bias. Cahaya yang
melewatinya mengalami pembiasan
ganda.
• Sinar tak terpolarisasi menjadi 2 : sinar
biasa (ordinary ray) dan sinar istimewa
(extraordinary ray). Keduanya adalah
terpolarisasi bidang dan arah geraknya
selalu tegak lurus. Sinar biasa mematuhi
hukum snelius sedangkan sinar
extraordinary tidak karena merambat
dengan kelajuan berbeda dalam arah
berbeda dalam kristal.

12. Polarisasi dengan hamburan
• Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel
(gas) disebut Hamburan.
• Hamburan dapat menyebabkan cahaya matahari tidak terpolarisasi
menjadi terpolarisasi sebagian.
• Matahari tak terpolarisasi dihamburkan oleh sebuah molekul sinar
matahari tak terpolarisasi menyebabkan molekul penghambur
bergetar pada suatu bidang tegak lurus terhadap arah rambat
cahaya. Electron-elektron pada molekul ini pada gilirannya
meradiasikan kembali gelombang elektromagnetik dalam berbagai
arah.

13. • Efek Doppler pada gelombang elektromagnetik (termasuk cahaya) tidak
tergantung pada kecepatan medium (karena gelombang elektromagnetik
tidak memerlukan medium perambatan). Jadi, yang penting pada
gelombang elektroagnetik hanya kecepatan relatif (vrel) antara sumber dan
pengamatnya.
• Ketika gelombang elektromagnetik, sumber gelombang, dan pengamat,
ketiganya bergerak sepanjang garis lusus yang melalui vakum(atau udara)
maka vrel<<< c, secara pendekatan, persamaan efek dopplernya adalah
fp = fs ( 1 ± Vrel )
c
• Tanda + digunakan jika sumber gelombang dan pengamat saling mendekat
• Tanda – digunakan jika keduanya saling menjauh.

14. A. PENGERTIAN
 Difraksi cahaya dapat didefinisikan sebagai
pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya melalui
celah maka cahaya dapat terpecah-pecah menjadi
bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat
seperti cahaya baru.
 Efek difraksi adalah karakteristik dari fenomena
gelombang, apakah bunyi, atau cahaya dimana
muka-muka gelombangnya dibelokkan

15. B.DIFRAKSICELAHTUNGGAL(SINGLESLIT)
• Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal
yang dijelaskan oleh Christian Huygens. Menurut
Huygens, tiap bagian celah berfungsi sebagai sumber
gelombang sehingga cahaya dari satu bagian celah
dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah
lainnya.

16. • Bila cahaya
monokhromatik (satu
warna) dijatuhkan pada
celah sempit, maka
cahaya akan di belokan
/dilenturkan seperti
gambar berikut
• Difraksi pada celah sempit,
bila cahaya yang dijatuhkan
polikhromatik (cahaya
putihbanyak warna), selain
akan mengalami peristiwa
difraksi, juga akan terjadi
peristiwa interferensi, hasil
interferensi menghasilkan
pola warna pelangi

17. • Pola interferensi pada difraksi celah
tunggal ini terlihat adanya garis-garis
gelap. Sedangkan pola terangnya lebar.
Terang pusat akan melebar setengah
bagian lebih lebar pada kedua sisi.

18. • Dari kejadian tersebut dapat dituliskan
syarat-syarat interferensi sebagai berikut.
dengan : D = lebar celah (m)
• θ = sudut berkas sinar dengan arah tegak lurus
• (derajat)
• λ = panjang gelombang cahaya (m)
• m = 1, 2, 3, 4,....
Interferensi maksimum : D sinθ = (n +1/2 )λ
Interferensi minimum : D sinθ = n.λ

19. Pengaruh Difraksi pada
Perbesaran Maksimum Alat Optik
• Sir George Airy (1801− 1892) adalah seorang
astronom Inggris yang telah mempelajari pola
cahaya yang melalui suatu bukaan optik (lubang
bulat). Pola yang terjadi dinamakan Cakram Airy.
• Airy telah menjelaskan jarak terkecil dua sumber
cahaya yang masih bisa dibedakan saat melalui
bukaan optik.

20. • Syarat terpisahnya dua titik sumber cahaya yang
masih bisa dibedakan harus memenuhi sudut resolusi
minimum. Menurut Airy, sudut ini memenuhi pola
interferensi minimum dengan memenuhi persamaan
sebagai berikut :
dengan
• θ = sudut resolusi minimum (rad)
• λ = panjang gelombang cahaya (m)
• D = diameter bukaan alat optik (m)
D sinθ = 1,22.λ

21. • Suatu kriteria yang menyatakan
bagaimana bayangan dari dua benda
titik masih dapat dipisahkan dengan
baik oleh suatu lensa, yang diusulkan
oleh Lord Rayleigh :
Dua benda titik tepat dapat dipisahkan (dibedakan) jika pusat
dari pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan
minimum pertama dari difraksi benda titik kedua
D sin θm = 1,22.λ
θm ≈ tan θm ≈ dm
L
dm = 1,22 λ
L D

22. Pengertian
• Interferensi cahaya merupakan interaksi
dua atau lebih gelombang cahaya yang
menghasilkan suatu radiasi yang
menyimpang dari jumlah masing-masing
komponen radiasi gelombangnya.
• Interferensi cahaya menghasilkan suatu
pola interferensi (gelap-terang)
• Secara prinsip, Interferensi merupakan
proses superposisi gelombang atau
cahaya.

23. Mengapa interferensi cahaya sulit
diamati dalam kehidupan
keseharian?o Agar interferensi dapat diamati maka syarat utama
yang harus dipenuhi adalah kedua sumber gelombang
haruslah koheren.
o Syarat tambahan agar interferensi kedua gelombang
koheren dapat diamati dengan jelas adalah kedua
gelombang harus memiliki amplitudo yang hampir
sama.

24.  Interferensi cahaya terjadi jika dua berkas
cahaya yang koheren (memiliki frekuensi
yang sama dan beda fase yang tetap)
mengenai suatu titik secara bersamaan.
 Menimbulkan pola gelap – terang
 Interferensi konstruktif  pita terang
 Interferensi destruktif  pita gelap
Interferensi Celah Ganda

25. Jika jarak S1A dan S2A sangat besar dibandingkan jarak S1 ke S2,
dengan S1S2 = d, sinar S1A dan S2A dapat dianggap sejajar dan selisih
jaraknya ΔS = S2B. Berdasarkan segitiga S1S­2B, diperoleh S2B=S1S2
sin Ө = d sin Ө , dengan d adalah jarak antara kedua celah.
Selanjutnya, pada segitiga COA,
persamaan interferensi maksimum menjadi
• d = jarak antara celah pada layar
• p = jarak titik pusat interferensi (O) ke garis terang di A
• l = jarak celah ke layar
• λ = panjang gelombang cahaya
• m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, ...)

26. Kondisi Interferensi
Syarat Interferensi maksimum
 Interferences maksimum terjadi
jika kedua gelombang memiliki
fase yg sama(sefase), yaitu jika
selisih lintasannya sama dgn nol
atau bilangan bulat kalipanjang
gelombang λ.
d sin Ө = mλ ; m = 0, 1, 2, ….
Bilangan m disebut orde terang.
Untuk m=0 disebut terang pusat,
m=1 disebut terang ke-1, dst.
Karena jarak celah ke layar l jauh
lebih besar dari jarak keduacelah
d (l >> d), maka sudut θ sangat
kecil, sehingga sin θ = tan θ =
p/l,dengan demikian
pd = mλ
l
Syarat Interferensi minimum
 Interferensi minimum terjadi jika
beda fase kedua gel 180o,yaitu jika
selisih lintasannya sama dgn
bilangan ganjil kali setengah λ.
d sin Ө = (m-1/2) λ ; m = 1, 2,
3,..
Bilangan m disebut orde gelap.
Tidak ada gelap ke nol. Untuk m=1
disebutgelap ke-1, dst. Mengingat
sin θ = tan θ = p/l, maka
pd = (m-1/2)λ
l

27. Pola gelap dan terang akan terjadi bila
mengalami peristiwa interferensi
Rumus, hasil interferensi
pada celah tunggal dapat
dituliskan Sbb :
1. Interferensi Maksimum
(terjadinya pola terang )
d sin θn = (2n – 1) ½ λ
atau d.p/l= (2n – 1) ½ λ ,
n = 1, 2, 3, ……dst
2. Interferensi Minimum (terjadi
pola gelap)
d sin θn = (2n) ½ λ= nλ
atau d p/l = (2n) ½ λ = n
λ , n = 1,2,3 , ….dst

28. Bulu­bulu burung meraka yang
sangat berdekatan bekerja mirip
seperti lapisan tipis minyak di atas
permukaan air atau lapisan tipis
sabun.Ketika cahaya matahari yang
mengandung beberapa panjang
gelombang jatuh pada bulu­bulu
merak,beberapa panjang gelombang
akan mengalami interferensi
konstruktif,sesuai dengan ketebalan
berbeda dari bulu­bulu
merak.Interferensi konstruktif dari
berbagai warna (atau berbagi
panjang gelombang )menghasilkan
sinar terang dari berbagai warna
pada bulu­bulu burung merak,seperti
ditunjukkan pada gambar.

29. Kalian tentu pernah main air
sabun yang ditiup
sehingga terjadi gelembung.
Kemudian saat terkena sinar
matahari akan terlihat warna-
warni. Cahaya warna-warni
inilah bukti adanya peristiwa
interferensi cahaya pada
lapisan tipis air sabun.
Interferensi ini terjadi pada
sinar yang dipantulkan
langsung dan sinar yang
dipantulkan setelah dibiaskan.
Syarat terjadinya interferensi
memenuhi persamaan berikut :
Interferensi maksimum : 2 nd = (m+1/2)λ
Interferensi minimum : 2 nd = m.λ

30. KISI DIFRAKSI
• Kisi difraksi adalah alat yang sangat berguna untuk
menganalisis sumber­sumber cahaya.
• Sebuah kisi dapat memiliki ribuan garis (goresan) per
sentimeter.
• Tetapan kisi  d = 1
N

31.  Kisi difraksiKisi difraksi terdiri dari sejumlah celah sejajar
yang serba sama. Kisi dibuat dengan membuat
goresan halus pada keping kaca.
Umumnya mempunyai goresan mencapai 5000
goresan/cm, sehingga jarak antara 2 celah sangat
kecil yaitu sekitar 1/5000 = 20.000 A.
 Kisi transmisiKisi transmisi (Transmission grating) : kisi
dengan celah yang memungkinkan cahaya dapat
melewatinya.
 Kisi refleksiKisi refleksi (Reflection grating) : kisi dengan
celah yang memantulkan cahaya.