Pages

Selasa, 12 Januari 2016

MATERI 8: DISPERSI

Pelangi
Siapapun pasti sudah tidak asing lagi dengan pelangi? Sejak kecil kita sudah mengenal pelangi walapun hanya sekedar menyanyikan lagu pelangi, melihatnya setelah hujan dan sebagainya. Kemudian kita mencari tahu bagaimana pelangi dapat terbentuk? Banyak versi jawaban mengenai bagaimana pelangi terbentuk, mulai dari bidadari yang turun ke bumi, naga yang turun ke bumi dan sebagainya.

Lantas benarkah jawaban itu? Bahwa pelangi terbentuk karena adanya peristiwa tersebut? 

Salah satu sifat cahaya ialah mengalami dispersi. Peristiwa dispersi tersebutlah yang menyebabkan adanya pelangi. Kita akan membahas lebih lengkap mengenai dispersi dalam tulisan kali ini.

Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-kompennya karena pembiasan (Iwan, 2014). Dispersi dapat terjadi karena adanya perbedaan deviasi panjang gelombang akibat adanya perbedaan kelajuan masing-masing gelombang tersebut saat menembut medium pembias.

Proses penguraian cahaya pertama kali ditemukan oleh Newton. Cahaya putih yang mengenai prisma ternyata dapat terurai membentuk spektrum warna.
Dispersi Cahaya Pada Prisma
Hal ini dapat terjadi akibat adanya perbedaan indeks bias prisma untuk berbagai sinar maka ketika sinar matahari(sinar putih) datang pada suatu prisma, sinar tersebut akan terurai menjadi bermacam-macam warna. Sinar ungu akan terdiviasi paling besar karena indeks biasnya terbesar. Sedang yang terkecil adalah sinar merah. (Yohanes, 2002). Selisih sudut deviasi sinar ungu Du dengan sudut deviasi sinar merah Dm dinamakan sudut dispersi (teta).
Persamaan diatas adalah persamaan untuk mencari sudut dispersi.

contoh soal:
Jika diketahui sudut deviasi yang terbentuk oleh sinar ungu sebesar 21,38 dan sudut deviasi sinar merah 20,38 setelah menembus prisma. Berapakah sudut dispersi yang terbentuk antara sinar ungu dan sinar merah?

jawab:
Jadi besarnya sudut dispersi= 21.38-20.38=  1,26 derajat.





Sebelumnya telah disinggung bahwa pelangi merupakan salah satu contoh dari peristiwa dispersi. Proses terbentuknya pelangi akan dijelaskan sebagai berikut:
Pelangi dapat terjadi karena berkas sinar matahari dibiaskan oleh tetes-tetes air yang ada di atmosfer. Setelah hujan, atmosfer kita akan terpenuhi oleh tetesan air, sinar akan dibiaskan dan terurai menjadi bermacam-macam sinar. Sinar ungu yang akan terbiaskan paling besar karena sinar ungu memiliki indeks bias yang paling besar. Didalam tetes jika sudut datangnya melebihi sudut kritis, sinar-sinar ini mengalami pemantulan total. Setelah itu sinar-sinar akan dibiaskan keluar. Sudut deviasi sinar biru sekitar 40 derajat dan sudut deviasi sinar merah 42 derajat. Sinar-sinar lain terdeviasi diantara kedua sudut ini. Sinar matahari mengenai dua tetes air. Pada tetes A sinar keluar akan tersebar dan hanya sinar merah memasuki mata pengamat, sedangkan pada tetes B hanya sinar ungu yang tiba di mata. Pada tetes lain mungkin hanya sinar biru dan kuning yang mengenai mata. Akibatnya mata akan melihat berbagai warna tampak sebagai pelangi. Penjelasan lebih lengkapnya dapat kalian temukan di buku Optika karya Yohanes Surya.

Jika kita pahami terbentuknya pelangi tidak harus melalui tetesan air hujan yang terkena sinar matahari tapi dapat pula melalui tetesan air terjun seperti gambar di atas. Pelangi dapat kita lihat ketika kita membelakangi posisi matahari. Jadi ketika matahari ada di timur dan posisi pelangi di barat kemudian kita ada di timur kita dapat melihat pelangi tersebut, tapi jika posisi kita di barat dan matahari di timur maka kita tidak dapat melihat pelangi yang dibarat tersebut.


Uji pehaman mu dengan mengerjakan soal berikut:
1.  Jika diketahui sudut deviasi yang terbentuk oleh sinar ungu sebesar 43,38 dan sudut deviasi sinar merah 40,08 setelah menembus prisma. Berapakah sudut dispersi yang terbentuk antara sinar ungu dan sinar merah?
2 Bagaiamanakah pelangi dapat terbentuk?




Read more...

MATERI 10 : DIFRAKSI

            Pada pelajaran gerak gelombang, telah diperkenalkan pula bahwa gelombang permukaan air yang melewati sebuah penghalang berupa sebuah celah sempit akan mengalami lenturan (difraksi). Peristiwa yang sama terjadi jika cahaya dilewatkan pada sebuah celah yang sempit sehingga gelombang cahaya itu akan mengalami difraksi. Selain disebabkan oleh celah sempit, peristiwa difraksi juga dapat disebabkan oleh kisi. Kisi adalah sebuah penghalang yang terdiri atas banyak celah sempit. Jumlah celah dalam kisi dapat mencapai ribuan pada daerah selebar 1 cm. Kisi difraksi adalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Perhatikan (Gambar 8)




  Kita dapat melihat gejala difraksi ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon. Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh.
Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal 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. Interferensi minimum yang menghasilkan garis gelap pada layar akan terjadi, jika gelombang 1 dan 3 atau 2 dan 4 berbeda fase ½, atau lintasannya sebesar setengah panjang gelombang. (gambar 9)





2.      Difraksi pada Kisi Jika semakin banyak celah pada kisi yang memiliki lebar sama, maka semakin tajam pola difraksi dihasilkan pada layar. Misalkan, pada sebuah kisi, untuk setiap daerah selebar 1 cm terdapat N = 5.000 celah. Artinya, kisi tersebut terdiri atas 5.000 celah per cm. dengan demikian, jarak antar celah sama dengan tetapan kisi, yaitu

Pola difraksi maksimum pada layar akan tampak berupa garis-garis terang atau yang disebut dengan interferensi maksimum yang dihasilkan oleh dua celah. Jika beda lintasan yang dilewati cahaya datang dari dua celah yang berdekatan, maka interferensi maksimum terjadi ketika beda lintasan tersebut bernilai 0, λ, 2λ, 3λ, …,. Pola difraksi maksimum pada kisi menjadi seperti berikut.
d sinθ = mλ
denganm = orde dari difraksi dan d = jarak antar celah atau tetapan kisi. Demikian pula untuk mendapatkan pola difraksi minimumnya, yaitu garis-garis gelap. Bentuk persamaannya sama dengan pola interferensi minimum dua celah yaitu:
d sin θ = (m+ ½ )λ .......... 
Jika pada difraksi digunakan cahaya putih atau cahaya polikromatik, pada layar akan tampak spectrum warna, dengan terang pusat berupa warna putih.(gambar 10)







Pola berupa pita-pita spectrum. Cahaya merah dengan panjang gelombang terbesar mengalami lenturan atau pembelokan paling besar.Cahaya ungu mengalami lenturan terkecil karena panjang gelombang cahaya atau ungu terkecil.Setiap orde difraksi menunjukkan spectrum warna.

A.    CONTOH SOAL DIFRAKSI
1.      Untuk pola difraksi maksimum, tentukanlah beda celah minimum yang dibutuhkan pada difraksi celah tunggal bila diinginkan sudut difraksinya 30°, dan panjang gelombang yang digunakan 500 nm. . .


2.      Celah tunggal mempunyai lebar 0,1 mm disinari cahaya monokromatik dan pada layar sejauh 4 meter dari celah, dapat diamati berbagai jalur, terang dan gelap hasil difraksi. Jika jarak antara garis gelap kedua dan garis terang utama adalah 16 mm, tentukan panjang gelombang cahaya tersebut!



1.      Sebuah kisi memiliki 10.000 celah per cm. Pada kisi dilewatkan cahaya tegaklurus dengan panjang gelombang l. Garis terang difraksi maksimum orde pertama membentuk sudut 30o terhadap garis normal. Tentukanlah λ ? , , ,



2.   Seberkas sinar mempunyai panjang gelombang 9450 Å ditujukan tegak lurus pada sebuah kisi difraksi. Interferensi maksimum terjadi dengan membentuk sudut 30°. Banyak goresan pada kisi tersebut setiap cm adalah…
A. 5291 celah
B. 5200 celah
C. 5560 celah
D. 5650 celah
E. 5670 celah


        3.   Sebuah kisi yang mempunyai 2000 garis setiap cm, digunakan untuk menentukan panjang                   gelombang cahaya. Sudut antara garis pusat dan garis orde 1 adalah 12o (sin 12o = 0,208).                   Berapa panjang gelombang cahaya tersebut ?
              A. 10400 Å
              B. 10000 Å
              C. 9640 Å
              D. 9550 Å
              E. 8750 Å

DAFTAR PUSTAKA 
Giancoli,’ Fisika 2 ‘ , Penerbit Erlangga,edisi ke lima, Jakarta,2001
http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=48&Itemid=97
https://gurumuda.net/interferensi-cahaya-kisi-difraksi-contoh-soal-un.htm

Read more...

MATERI 2: CERMIN CEKUNG DAN CERMIN CEMBUNG

CERMIN CEKUNG DAN CERMIN CEMBUNG

CERMIN CEKUNG

A. PEMANTULAN CAHAYA
   Cermin cekung merupakan cermin yang permukaannya melengkung ke dalam
   Pantulan cahaya pada cermin cekung bersifat mengumpulkan

B. SINAR ISTIMEWA
1. 
Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan
melalui titik fokus.
2. 
Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu
utama.


3.


Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan
dipantulkan ke titik itu juga













C. PEMBENTUKAN BAYANGAN
   Jarak antara pusat optis dan titik fokus disebut jarak fokus (f), jarak benda ke cermin adalah S, jarak        antara bayangan dan cermin adalah S’.
Bayangan benda yang diletakkan antara >2f atau dibelakang P memiliki sifat nyata, terbalik dan diperbesar.
                          Bayangan benda yang diletakkan antara M dan F memiliki sifat nyata, terbalik dan diperbesar.
Bayangan benda yang diletakkan diantara >2f, memiliki sifat maya, sama tegak dan diperbesar.



D. PENYELESAIAN PERHITUNGAN













CERMIN CEMBUNG

A. PEMANTULAN CAHAYA
   Cermin cembung merupakan cermin yang permukaannya melengkung keluar
   Pantulan cahaya pada cermin cembung bersifat menyebarkan

B. SINAR ISTIMEWA
Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.



Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.


Sinar datang menuju titik M (titik pusat kelengkungan) akan dipantulkan seolah-olah dari titik itu juga




C. PEMBENTUKAN BAYANGAN

Ø 







 
Sinar sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah- olah melalui titik fokus
Ø  Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan sejajar sumbu utama
Bayangan akan maya, tegak, diperkecil

 D. PENYELESAIAN PERHITUNGAN


Note: Ingat selalu aturan benda cermin cembung, ketika menggunakan persamaan ini untuk menyelesaikan soal cermin cembung bernilai negatif (-) pada fokus karena fokus bersifat maya.


CONTOH SOAL
1. Cermin cekung mempunyai panjang fokus 5 cm. Gambarkan pembentukan bayangan lalu tentukan jarak bayangan dan perbesaran bayangan jika jarak benda dari cermin cekung adalah 10 cm.
Pembahasan
Diketahui :
Panjang fokus cermin cekung (f) = 5 cm
Fokus cermin cekung positif karena titik fokus cermin cekung dilalui cahaya atau bersifat nyata.
Jarak benda (s) = 10 cm
Jawab :
Jarak bayangan :
1/s’ = 1/f – 1/s = 1/5 – 1/10 = 2/10 – 1/10 = 1/10
s’ = 10/1 = 10 cm
Jarak bayangan adalah 10 cm.
Perbesaran bayangan :
M = -s’/s = -10/10 = -1 kali
Perbesaran bayangan 1 artinya ukuran bayangan sama dengan ukuran benda.
Perbesaran bayangan negatif artinya bayangan terbalik. Bayangan tegak jika perbesaran bayangan positif.

2. 
Bayangan maya yang terbentuk oleh sebuah cermin cekung empat kali lebih besar dari       bendanya. Jika jari-jari cermin adalah 20 cm maka jarak benda di depan cermin adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Perbesaran bayangan (M) = 4
Jari-jari kelengkungan cermin (R) = 20 cm
Jarak fokus (f) = R/2 = 20/2 = 10 cm
Ditanya : Jarak benda (s)
Jawab :
M = – s’ / s
4 = – s’ / s
– s’ = 4 s
s’ = – 4 s
1/f = 1/s + 1/s’
1/10 = 1/s + 1/4s
4/40 = 4/4s + 1/4s
4/40 = 5/4s
(4)(4s) = (5)(40)
16 s = 200
s = 12,5 cm
Jarak benda di depan cermin adalah 12,5 cm.
https://gurumuda.net/contoh-soal-cermin-cekung.htm

DAFTAR PUSTAKA
        Lofts, Graeme, dkk. Jacaranda Fisika 1 (alih bahasa: Dr. Suprijadi). Ganeca Exact.
2008.
        Purwoko, Fendi. Fisika 1 SMA kelas X. Jakarta: Yudhistira. 2010.
        Suwarna, Iwam Permana. Optik. Bogor: CV. Duta Grafika. 2010.
https://academia.edu/cahaya
https://google.com/gambar/sinar-sinar-istimewa-cermin-cekungdancembung
https://fisikasma-online.blogspot.com
https://rumusfisika.com
https://kidnesia.com
https://google.com/gambar/pembentukan-bayangan-pada-cermin-cembung
https://gurumuda.net/rumus-cermin-cembung.htm





Read more...