1. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang banyak
digunakan untuk kepentingan teknologi komunikasi.
A. Interferensi
Cahaya
B. Difraksi Cahaya
C. Polarisasi Cahaya
Gelombang Cahaya 31
Bab
2
Gelombang Cahaya
Hasil yang harus Anda capai:
menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
• mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya;
• menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi.
5>?=5>165?=51 C5C17 3181G1 B5A97 41 :D=@19 411=
;5894D@1 B581A981A9 %5C9;1 CDAD 8D:1 @141 B917 81A9 ;1417
;1417 ;9C1 41@1C =59;=1C9 9418G1 @5179 G17 =57891B9 35A18G1
179C @1;18 B5251AG1 @5179 9CD
181G1 =5AD@1;1 75?=217 55;CA?=175C9; *141 12
7. 41 +
G17 ;?85A5 41A9 81B9 @5=1CD1 4D1
35A=9 *5A81C9;1 %/%3
Gambar 2.2
Percobaan Fresnell untuk
menunjukkan interferensi cahaya.
S1
O
P
C2
S2
S
Tokoh
Augustine Fresnell
(1788–1827)
Augustine Fresnell (1788–1827)
adalah fisikawan Prancis yang
mengembangkan teori gelombang
transversal cahaya berdasarkan hasil
penemuannya tentang lensa dan
interferensi. Fresnell
memperlihatkan bahwa cahaya
matahari terdiri atas bermacam-macam
warna cahaya, yang setiap
warna memiliki sudut bias tertentu.
Ia juga menemukan sebuah bentuk
lensa yang pada kedua
permukaannya berbentuk cembung.
Bentuk lensa ini dikenal sebagai
lensa cembung. Lensa ini memiliki
sifat mengumpulkan cahaya.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
5A1@1;18;535@1C13181G1411=AD1781=@1
+52DC;1B961CB961C75?=2173181G1
8. 3
7,2 10 m 3,6 10 3m
y
Dari soal diketahui:
m = 1; d = 10–5 m; D = 0,2 m
sehingga
yd
3 5 3,6 10 m 10 m
0,2m 1
3 5 3,6 10 m 10 m
0,2m 1
Gelombang Cahaya 33
S1 r1
B C
P
r2
S2
d
y
D
b
r2
S2 r1
S1
b
Gambar 2.3
(a) Sinar gelombang dari celah S1
dan S2 berinterferensi di titik P.
(b) Untuk D d, r1 dan r 2 dianggap
sejajar dan membentuk sudut
terhadap sumbu tengah.
*141%/%3 C5AB52DC41@1C49981C218F1+14118BD=25AB91A
=??;A?=1C9B +
20. 41
C5A8141@ * -CD; 9C5A65A5B9 =1;B9=D=
9C5A65A5B9 ;?BCAD;C96 C518 49;5C18D9 218F1
@1BC9 ? 1C1D
29171 751@ 41A9 @1:17 75?=217 (34%/%%0 9 41@1C 49CD9B
B521719 25A9;DC
Pembahasan Soal
Seberkas cahaya monokromatis
dijatuhkan pada dua celah sempit
vertikal berdekatan dengan jarak
d = 0,01 mm. Pola interferensi
yang terjadi ditangkap layar pada
jarak 20 cm dari celah. Diketahui
bahwa jarak antara garis gelap
pertama sebelah kiri ke garis gelap
sebelah kanan adalah 7,2 mm.
Panjang gelombang cahaya
tersebut adalah ....
a. 180 nm d. 720 nm
b. 270 nm e. 1.800 nm
c. 360 nm
SPMB 2003
Pembahasan:
Jarak pola gelap ke-1 ke pusat
adalah
2
1
2
yd
m
D
1
2
D m
2
2
7 3,6 10 m = 360 nm
Jawaban: c
21. 34 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
B9
K
4571
29. Tantangan
untuk Anda
Seberkas cahaya monokromatis
dijatuhkan pada dua celah sempit
vertikal berdekatan dengan jarak
d = 0,01 mm. Pola interferensi yang
terjadi ditangkap pada jarak 20 cm
dari celah. Diketahui bahwa jarak
antara garis gelap pertama di
sebelah kiri ke garis gelap pertama
di sebelah kanan adalah 7,2 mm.
Hitunglah panjang gelombang
berkas cahaya tersebut.
30. P
D
i
A
B
C
d
Gelombang Cahaya 35
Contoh 2.1
-CD;=55CD;1@1:1775?=217B91AG1749@131A;1?581=@D@9:1A
1CA9D=B91A99495F1C;1@1414D13518G1725A:1A1;== *141:1A1;
38. K I
$149@1:1775?=217B91A1CA9D=14118 I
Contoh 2.2
*141B52D18@5A3?2119C5A65A5B9497D1;14D13518B5=@9C $1A1;1C1A1;54D1
35189CD
==41495C1;;1@141:1A1;
=;51G1A71A9B751@@5AC1=141A9@DB1C
G17:1A1;G1== 9CD718@1:1775?=2173181G1G1
%7%
==
L
54. K
K
4571 14118 945;B 291B 1@9B1 C9@9B 41 '9B1;1 C521
1@9B1 14118 =1;1 3?B B589771
3?B
41B94571
C1B589771
3?B
Sumber: www.designprodygzone.com
Sumber: www.funsci.com
Gambar 2.6
Interferensi oleh lapisan
busa sabun yang tipis.
Sumber: www.instckphoto.com
36 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
K
C1B9
3?B
K
B9 B9
3?B
571 =577D1;1 6-6/ !0(..+64 C5C17 @5=291B1 3181G1
G1;9 B9 B9 49@5A?58 B59B98 :1A1; C5=@D8 ;54D1 B91A =5:149
3?B
K
B9
3?B
3?B
70. 41
Gambar 2.7
Interferensi oleh lapisan minyak
yang tipis.
,5CD;1C5211@9B1=99=D=G17492DCD8;1BD@1G1C5A:1499C5A65A5B9@141B52D18
1@9B1C9@9BG17=5=99;9945;B291B
4571@1:1775?=217 I
Contoh 2.3
Gambar 2.5
Interferensi oleh busa sabun.
71. Tugas Anda 2.1
Coba Anda perhatikan kembali
Gambar 2.5. Gelembung tersebut
sebenarnya berwarna-warni.
Mengapa demikian? Anda dapat
mencari jawabannya dari buku
referensi atau internet.
Gelombang Cahaya 37
%7%
#C5A65A5B9=1;B9=D=@1411@9B1C9@9B=5=5D89@5AB1=11
3?B
89. =55=@D8
9C1B1 G17 5298 :1D8 B525B1A B9
d
1 2
d
2
maksimum
utama
Contoh 2.5
d
5
4
3
2
d
sin
2
38 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
41A9@141 75?=217 +1=1
81G1 4571 75?=217
41 G17 =5=99;9 2541 9C1B1 B525B1A
B9
#C5A65A5B9 =99=D= G17 =5781B9;1 71A9B 751@ C5A:149 :9;1
;54D1 75?=217 25A2541 61B5
94. -CD; 1C1D C5A:149 =1;B9=D= DC1=1 @9C1 C5A17
C5718 B5@5AC9 49@5A981C;1 @141 %/%3
Gambar 2.9
Maksimum utama terjadi
untuk k = 0 atau = 0.
571=577D1;1@5781173518CD771@1411G1AC1=@1;@?1496A1;B9
71A9BC5A17@DB1C4171A9B751@;55=@1C=5=25CD;BD4DCJC5A8141@71A9B?A=1
$9;13181G1G17497D1;1=5=99;9@1:1775?=217 IC5CD;1521A
3518G17497D1;1
Gambar 2.8
Difraksi cahaya pada celah tunggal.
95. dp
B
B1
A
d
C
D
E
F
G
Gelombang Cahaya 39
garis gelap
terang
%7%
571=577D1;1(34%/%%0 949@5A?58
B9
B9J I=1;1
d
P
Q
pusat
108. $149521A3518=99=D=14118
=
Pembahasan Soal
Suatu berkas sinar sejajar mengenai
celah yang lebarnya 0,4 mm secara
tegak lurus. Di belakang celah diberi
lensa positif dengan jarak titik api
40 cm. Garis terang pusat (orde nol)
dengan garis gelap pertama pada
layar di bidang titik api lensa
berjarak 0,56 mm. Panjang
gelombang sinar adalah ....
a. 6,4 × 10–7 m
b. 6,0 × 10–7 m
c. 5,2 × 10–7 m
d. 5,6 × 10–7 m
e. 0,4 × 10–7 m
PPI 1983
Pembahasan:
Jarak titik api = jarak celah ke
layar = = 40 cm.
Gelap pertama m = 1
m
3 3 0,4 10 m 0,5 10 m
1
0,4 m
= 5,6 × 10–7 m
Jawaban: d
Contoh 2.6
2. Difraksi pada Kisi
96A1;B9 3181G1 C5A:149 @D1 @141 3181G1 G17 =51D9 21G1; 3518
B5=@9C 4571 :1A1; 3518 B1=1 518 B5=@9C G17 45=9;91 49B52DC
;9B9 496A1;B9 1C1D 49B97;1C ;9B9 +5=1;9 21G1; 3518 @141 B52D18 ;9B9
B5=1;9 C1:1= @?1 496A1;B9 G17 4981B9;1 @141 1G1A '9B1G1 @141
415A18 B5521A
3= C5A41@1C 3518 AC9G1 ;9B9 C5AB52DC C5A49A9
1C1B 3518
3= 1C1D
3518
3= 571 45=9;91 :1A1;
Gambar 2.10
Difraksi pada kisi
T
M
P
K
1C1A3518 14118
111. intensitas
m = 1 m = 2
2
1 1
3
1 2
3
dsin
Gambar 2.12
Difraksi minimum kedua
untuk N banyak celah.
biru
spektrum
orde ke 2
merah
biru
biru
merah
spektrum
orde ke-1
spektrum
orde ke-0
(putih)
spektrum
orde ke-1
spektrum
orde ke-2
Gambar 2.13
merah
merah
biru
Difraksi cahaya putih akan
menghasilkan pola berupa
pita-pita spektrum.
cahaya
putih
kisi
difraksi
%/%3 =5=@5A981C;1 B525A;1B B91A =??;A?=1C9B G17
495F1C;1 @141 B52D18 ;9B9 41 =5781B9;1 @?1 496A1;B9 @141 1G1A
*?1 496A1;B9 25AD@1 71A9B C5A17 41 71A9B 751@ B531A1 25A71C91
96A1;B9=1;B9=D=C5A:149:9;1@1411G1AC1=@1;71A9B71A9BC5A17 541
9C1B1 G17 495F1C9 3181G1 G17 41C17 41A9 4D1 3518 25A45;1C1
14118
130. %5C5A171
41G1 DA19 =
:1A1; 2541 41A9 5B1 =
@1:17 75?=217 3181G1 =
491=5C5A 2D;11 5B1 =
BD4DC 45E91B9
Gambar 2.14
Bayangan dari optik fisis dua benda
yang berdekatan karena (a) beririsan
dan (b) terpisah dengan baik.
D
Gambar 2.15
Lukisan sinar dari sumber cahaya
dari sebuah celah bulat.
r
cahaya sumber datang
2
Contoh 2.8
%5C9;1491=5C5A=1C149@5A25B1AB1=@19==25A1@1:1A1;=99=D=1C1A14D1
BD=25AC9C9;G17=1B9841@1C492541;1?58=1C1@141:1A1;3=41A9=1C1
*1:1775?=2173181G149D41A1=41945;B291B=1C1
s1
D
s2
L
*5A81C9;171=21A25A9;DC
Merak jantan dengan bulu-bulu
ekornya yang berwarna-warni dan
berukuran lebar menyebabkan
lebih kelihatan menarik dibanding
merak betina. Keindahan bulu
merak tersebut merupakan contoh
efek difraksi gelombang cahaya
oleh bulu merak.
Male with the largest or most colorful
adornments are often the most
attractive to females. The extraordinary
feathers of a peacock’s tail are an
example of diffraction effect of
peacock’s tail light wakes.
Sumber: Biology Concepts Connections,
2006
133. =5C5A4571@1:17
75?=2173181G1G1=
cahaya alami
yang datang
getaran
horizontal
diserap
sempurna
oleh polaroid
getaran vertikal
diserap
sebagian
cahaya diteruskan
terpolarisasi linear
42 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
$1A1;4D11=@D=?2914118
140. K=
Gambar 2.16
Cahaya tak terpolarisasi
dilewatkan pada sebuah kristal.
141. cahaya yang
diteruskan
terpolarisasi
polarisator analisator
sumber
cahaya
1
sumber
cahaya polarisator analisator
tidak ada
cahaya
2
Gambar 2.17
(a) Polarisator dan analisator dipasang
sejajar sehingga cahaya yang
diteruskan di belakang analisator akan
terpolarisasi linear.
(b) Polarisator dan analisator dipasang
tegak lurus sehingga cahaya tidak
diteruskan oleh analisator.
ip
cermin
1
terpolarisasi
2
ip
r
terpolarisasi
Gelombang Cahaya 43
B5:1:1A 1C1D B1=1 ;54D4D;1G1 3181G1 G17 49C5ADB;1 C5A@?1A9B1B9
*141 %/%3 1A18 CA1B=9B9 119B1C?A C571; DADB @141 1A18
CA1B=9B9 @?1A9B1C?A C941; 141 75C1A1 G17 41@1C 49C5ADB;1 119B1C?A
B589771 41 C941; 41@1C =5981C 3181G1
$9;1 25A;1B 3181G1 11=918 4571 9C5B9C1B 495F1C;1 @141
B52D18 @?1A9B1C?A 9451 9C5B9C1B 3181G1 G17 495F1C;1 14118
1C1D
156. B9
3?B
n1
n2
Gambar 2.18
Polarisasi pada (a) pemantulan dan
(b) pembiasan.
157. n1
n2
(1)
(2)
Gambar 2.19
Polarisasi pembiasan ganda.
partikel-partikel
gas
normal
gelombang datang
tak terpolarisasi
gelombang hamburan
terpolarisasi
cahaya alami
tak terpolarisasi
cahaya
terpolarisasi
E0
sumbu
analisator
sumbu
polarisator
0 E cos
44 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
184. #C5A65A5B9
Refleksi
(.1/%0).(-531/%)0(5+- 3?C?8G1 181G1
*?1A9B1B9@141
*5=291B1!141
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda menjadi
tahu bahwa cahaya merupakan gelombang elektro-magnetik
yang dapat mengalami proses interferensi,
difraksi, dan polarisasi. Dari semua materi pada bab ini,
46 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
185. 3?B
4571 BD4DC G17
*5=DC1A1
9417
*?1A9B1B9
bagian mana yang menurut Anda sulit dipahami? Coba
Anda diskusikan bersama teman atau guru Fisika Anda.
Selain itu, coba Anda sebutkan manfaat yang Anda
peroleh setelah mempelajari materi bab ini.
Rangkuman
236. 3= 41 :1A1; 1C1A1 71A9B 751@
@5AC1=14171A9BC5A17@5AC1=114118
==
25A1@1;18 @1:17 75?=217 3181G1 G17
497D1;1
48 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII
$9;1@5A3?211351871410?D74935D@;1;5411=
19A21719=11;18@5AD2181@1419C5A65A5B9G17
C5A:149
+52D18B1381A9=5C5A=5=99;9C12D7G17499B91ADC1
7D1 @1:17G1
3= %?B5CA1B9 7D1 G17
497D1;1