superposisi dan interferensi cahaya

48
•Prinsip Superposisi Gelombang A •Interferensi dan Sumber Gelombang Koheren B •Interferensi Dua Sumber Cahaya C Distribusi Intensitas Super Posisi Gelombang dan Interferensi Gelombang Cahaya Distribusi Intensitas dari Pola Interferensi Celah Ganda D •Penjumlahan Fasor Gelombang E •Interferensi Akibat Pemantulan F •Interferensi pada Lapisan Tipis G •Interferomater H

Upload: girinda-bayu

Post on 30-Jan-2016

256 views

Category:

Documents


13 download

DESCRIPTION

Fisika Dasar

TRANSCRIPT

Page 1: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Page 2: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

TUJUAN PEMBELAJARAN� Menggunakan metode grafik dan analitik dalammenyelesaikan superposisi beberapa gelombang.

� Menjelaskan sifat-sifat gelombang cahaya koheren.

� Menjelaskan penyebab utama timbulnya variasipola interferensi superposisi gelombang cahaya.

� Menjelaskan gelombang hasil interferensi dalam•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Menjelaskan gelombang hasil interferensi dalamruang.

� Menjelaskan terbentuknya pola interferensi duagelombang cahaya koheren.

� Menghitung intensitas beberapa titik pada polainterferensi.

� Menjelaskan pola interferensi gelombang pantulyang melewati dua lapisan tipis.

� Memahami interferensi dapat digunakan untukmengukur jarak yang amat kecil.

Page 3: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

BAB YANG AKAN DIPELAJARI

� Prinsip Superposisi

� Interferensi dan Sumber Koheren

� Interaksi Dua Sumber Cahaya

� Distribusi Intensitas dari Pola Interferensi Celah•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Distribusi Intensitas dari Pola Interferensi Celah

Ganda

� Penjumlahan Fasor Gelombang

� Interferensi Akibat Pemantulan

� Interferensi pada Lapisan Tipis

� Interferometer

Page 4: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

PENDAHULUAN� Salah satu sifat gelombang adalah dapatmengalami superposisi dan interferensi. Duagelombang atau lebih bersama-sama membentukgelombang tunggal yang baru adalah salah satucontoh peristiwa superposisi gelombang.

� Pada bab ini kita akan mempelajari superposisi dan•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Pada bab ini kita akan mempelajari superposisi daninterferensi gelombang cahaya.

� Pembahasan pada bab ini akan diawali denganmemperkenalkan prinsip dasar superposisi dansyarat yang harus dimiliki gelombang agar dapatmengalami interferensi.

� Karena interferensi merupakan gabungan daribeberapa gelombang maka interferensi dapatdihasilkan dari berbagai fenomena antara lain pemantulan dan lapisan tipis.

Page 5: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Terlihat pada gambarpercobaan yang cukupmenarik untuk melihatperistiwa interferensigelombang

� Percobaan ini akan•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Percobaan ini akanlebih sederhana lagijika Anda mencobamelempar dua buahbatu secara bersamaanke danau, kemudiancoba amati polagelombang padapermukaan airnya

Page 6: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

PRINSIP SUPERPOSISI GELOMBANG

� Peristiwa dimana beberapa gelombang (sembarang

jenis gelombang) secara bersama-sama

membentuk gelombang tunggal disebut sebagai

superposisi.

� Jika gelombang-gelombang yang membentuk•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Jika gelombang-gelombang yang membentuk

gelombang tunggal tersebut adalah jenis

gelombang harmonik maka prosesnya disebut

dengan interferensi.

� Pada gelombang elektromagnetik, muatan yang

mengalami percepatan (percepatan menandakan

bahwa terdapat gaya pada sistem yang dimaksud)

dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik.

� Superposisi dua gelombang atau lebih dapat dilihat

dari sudut pandang superposisi energi gelombang.

Page 7: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Rambatan energi termanifestasi dalam bentuk

gelombang elektromagnetik dimana gelombang

tersebut dapat diidentifikasi berdasarkan panjang

gelombang, frekuensi dan amplitudonya.

Superposisi konstruktif•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

A

B

Gelombang (1)

Gelombang (2)

Superposisi konstruktif

Superposisi destruktif

Gelombang

superposisi

Arah rambat gelombang � x (+)

Page 8: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Grafik berwarnaorange pada gambar(a) merupakan duabuah gelombangidentik yang salingbertumpukan secaraindependen dan grafik

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

independen dan grafikberwarna birumenunjukkansuperposisi konstruktifdari kedua gelombangtersebut

� Pada gambar (c), grafik berwarna birumenunjukkansuperposisi destruktifdari kedua gelombangsetelah mengalamipergeseran denganberjalannya waktu

Page 9: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Superposisi pada sembarang gelombang dapat

menghasilkan gelombang superposisi yang tidak

teratur. Kita telah mengenal istilah superposisi

konstruktif dan destruktif, pada gambar A terjadi

superposisi gelombang yang bersifat konstruktif•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

superposisi gelombang yang bersifat konstruktif

sedangkan pada gambar C terjadi superposisi

gelombang destruktif

� Perhatikan grafik superposisi gelombang berwarna

biru pada gambar B, Anda akan melihat segmen

mana saja yang terjadi peristiwa konstruktif dan

destruktif

Page 10: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTERFERENSI DAN SUMBER

GELOMBANG KOHEREN� Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi agar

gelombang dapat mengalami interferensi, di

antaranya:

� Gelombang harus definitif, fase dan frekuensi

dari gelombang-gelombang harus memiliki•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

dari gelombang-gelombang harus memiliki

perbandingan yang tetap satu dengan yang

lainnya. Keadaan semacam itu disebut sebagai

gelombang bersifat koheren.

� Gelombang-gelombang tersebut memiliki

panjang gelombang yang sama.

Page 11: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Page 12: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Untuk menghasilkan gelombang dengan kriteria

seperti disebutkan diatas dapat dilakukan

dengan berbagai macam cara salah satunya

dengan melewatkan cahaya monokromatik

pada suatu celah sempit.•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

pada suatu celah sempit.

� Cahaya monokromatik artinya cahaya tersebut

hanya memiliki satu macam panjang

gelombang.

� Berkas cahaya tersebut ditransmisikan dalam

waktu yang sama, dengan panjang gelombang

yang sama namun lintasan yang berbeda.

Page 13: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTERFERENSI DUA SUMBER CAHAYA

� Pada tahun 1801 Thomas Young melakukan

eksperimen yang mengamati adanya interferensi

cahaya yang dilewatkan pada dua celah terpisah.

� Percobaan yang dilakukan Young terkenal dengan

nama percobaan interferensi celah ganda.•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

nama percobaan interferensi celah ganda.

Muka

gelombang

Arah rambat

Panjang

gelombang

Celah

tunggalCelah ganda

Muka gelombang

silinderMuka gelombang

silinder

Page 14: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Perhatikan bahwa pada layar terbentuk pola gelap-

terang. Pola gelap muncul ketika dua gelombang

menghasilkan interferensi yang bersifat destruktif

sedangkan pola terang muncul ketika gelombang

menghasilkan interferensi konstruktif.Pola terang yang •Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

menghasilkan interferensi konstruktif.

(P)

Pola terang yang

ditandai dengan

huruf (P) disebut

sebagai terang

pusat.

Page 15: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Perhatikan diagram geometris rambatan cahaya

dari dua sumber celah pada Gambar dibawah. Kita

ambil sebuah titik pada layar dimana kedua

gelombang tersebut tiba dalam waktu yang

bersamaan, misalnya titik H.•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

bersamaan, misalnya titik H.

ΔL

Page 16: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Jadi syarat terjadinya interferensi konstruktif

dengan demikian adalah:

ΔL = nλ•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� ∆L dapat dinyatakan dalam variabel lainnya

melalui relasi trigonometri yaitu:

ΔL = d sin θ

Page 17: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Nilai sin θ = PH/OH dimana jika sudut θ sangat

kecil maka nilai sin θ ≈ tan θ = y/L.

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

ΔL

Page 18: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

Interferensi

Konstruktif

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Interferensi

Destruktif

Page 19: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Maka persamaan menjadi :

...3,2,1,0sin ±±±=→= nnd λθ

...3,2,1,0 ±±±=→= nnL

yd λ

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� syarat terjadinya intereferensi destruktif adalah:

...3,2,1,0 ±±±=→= nnL

d λ

ΔL = (n + ½) λ

Page 20: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

DISTRIBUSI INTENSITAS DARI POLA

INTERFERENSI CELAH GANDA� Pola terang yang tertangkap pada layar

memiliki tingkat kecerahan (intensitas) yang

berbeda-beda. Intensitas berhubungan dengan

energi yang dibawa gelombang.

� Karena intensitas berhubungan dengan energi•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Karena intensitas berhubungan dengan energi

sedangkan energi sebanding dengan kuadrat

medan listrik E maka intensitas dapat dituliskan

sebagai:

I ∝ E2

Page 21: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Intensitas ini sebanding juga dengan poynting

vector S dimana jika medan listrik netto yang

jatuh pada titik H adalah Enetto = E1 + E2 maka

besar poynting vector dapat dituliskan sebagai

berikut:•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

berikut:

( )21

2

2

2

1

2

21

2 EEEE

EESrr

rr

•++=

+=

Page 22: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

Perhatikan ilustrasi berikut!

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Page 23: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Intensitas pada gelombang non-koheren

dengan demikian adalah:

1 22 0E E

Non Koheren

• =

r r

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Intesitas total pada gelombang koheren adalah:

2

2

2

1 EEI koherennon +∝−

Non Koheren−

21

2

2

2

1 2 EEEEI koherenrr

•++∝

Page 24: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Jika konstruktif maka intensitas total pada titik

H adalah:

EEEEEEEI fkonstruktikoheren

rrrrr≡=→•++∝ 2121

2

2

2

1 2

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

24EI fkonstrukti

koheren ∝

Page 25: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTENSITAS

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterHTERANG

PUSAT

Page 26: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Jika kita asumsikan bahwa medan listrik yang

ditransmisikan dari sumber S1 dan S-2 jatuh

pada titik H adalah identik dengan persamaan

masing-masing sebagai berikut:•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

( )( )202

101

sin

sin

φω

φω

+=

+=

tEE

tEE

Page 27: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Beda fase kedua gelombang tersebut

didefinisikan sebagai ∆φ = |φ1 – φ2|. Interferensikonstruktif dihasilkan jika beda fase ∆φmemenuhi syarat dimana ∆φ = 2πn. maka ∆φsebanding dengan ∆L dan dengan demikian:•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

sebanding dengan ∆L dan dengan demikian:

λπφ

λπφ L

n

L

n

∆=

∆→

∆=

∆22

Page 28: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Persamaan dibawah merupakan persamaan

untuk menentukan intensitas cahaya hasil

interferensi pada berbagai posisi yang

direpresentasikan dengan sudut θ.•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

2sinsincos4

2

0

φθ

λπ

θλπ ∆

=→

= ddII

Page 29: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

PENJUMLAHAN FASOR GELOMBANG

� Interferensi gelombang pada dasarnya adalah

penjumlahan persamaan gelombang.

� Perhatikan dua fungsi gelombang pada

eksperimen celah ganda. Dua gelombang

tersebut memiliki frekuensi dan panjang•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

tersebut memiliki frekuensi dan panjang

gelombang sama hanya ketika gelombang

tersebut mencapai layar beda fase keduanya

dapat berbeda.

Page 30: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

ΔL Beda phase yang dihasilkan

karena terjadi beda lintasan

optis

Page 31: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Anggap dua gelombang tersebut memiliki

fungsi sebagai berikut:

( )( )tEE φωsin 1011 +=

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Hasil interferensi keduanya adalah:

( )tEE ωsin022

1011

=

( ) ( )tEtEEEEtotal ωφω sinsin 0210121 ++=+=

Page 32: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Kita akan menggunakan metode fasor untuk

menentukan hasil interferensi tersebut, ingat

kembali bab tentang fasor.

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

E01

( )1 01 1sinE E tω ϕ= +

( )2 02sinE E tω=

E02(ωt + φ1)

ωt

ET

φ1’(ωt + φ1

’ )

Page 33: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� fungsi gelombang hasil interferensi dapat dituliskan

menjadi:

� dua persamaan gelombang yang memiliki amplitude

dan frekuensi sama dinyatakan dengan persamaan

( )'sin 1φω += tEE Ttotal

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

dan frekuensi sama dinyatakan dengan persamaan

berikut:

½ET

½ET

E0

E0

ωt

φ1

ωt

φT

φT

φφ

( )( )tEE

tEE

ω

φω

sin

sin

02

101

=

+=

Page 34: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� kita peroleh solusi gelombang hasil interferensi

sebagai berikut:

+

= 1102

1sin

2

1cos2 φωφ tEEtotal

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Diagram fasor dapat diterapkan untuk

penjumlahan hingga n fungsi gelombang.

22

Page 35: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTERFERENSI AKIBAT PEMANTULAN

� Cahaya yang mengenai suatu permukaan

transparan sebagian akan ditransmisikan dan

sebagian lagi dipantulkan.

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Page 36: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Perhatikan bahwa gelombang cahaya hasil

pemantulan (1) dan (2) menempuh panjang lintasan

yang berbeda. Lintasan (2) cenderung lebih

panjang dibanding lintasan (1)

Cahaya pantul•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Cahaya datang

Cahaya pantul

Cahaya

ditransmisikan

(1) (2)

Cahaya dibiaskan

Page 37: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Kita dapat memprediksikan bahwa kedua

gelombang cahaya hasil pemantulan tersebut tentu

memiliki beda lintasan tertentu yaitu ∆L = L2 – L1dimana L1 menunjukkan lintasan gelombang cahaya

(1) dan L2 menunjukkan lintasan gelombang cahaya•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

(1) dan L2 menunjukkan lintasan gelombang cahaya

(2).

� Untuk jarak pisah kaca yang sangat kecil, dan juga

karena cahaya yang datang hampir vertical, beda

lintasan L1 dan L2 mendekatai 2t. Pengamat akan

melihat pola terang-gelap sebagai fungsi ∆L.

Page 38: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� maka syarat terjadinya pola gelap dapat

dinyatakan sebagai berikut:

...3,2,1,0

2

±±±=→=

=∆

nn

tL

λ•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Sedamgkan untuk pola terang atau interferensi

konstruktif syarat keadaan yang harus dipenuhi

adalah:

...3,2,1,0 ±±±=→= nnλ

...3,2,1,02

1

2

±±±=→

+=

=∆

nn

tL

λ

Page 39: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTERFERENSI PADA LAPISAN TIPIS

� Fenomena interferensi pada lapisan tipis ini tentu

sering Anda jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

Ketika Anda mencuci baju Anda akan melihat

warna-warna tertentu pada busa sabun yang Anda

pakai mencuci.•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

pakai mencuci.

Bagaimana mekanisme

terbentuknya pola-pola

warna-warna cahaya

tersebut?

Page 40: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

Lapisan tipis busa

sabun

Cahaya datang

Permukaan (1)

Permukaan (2)•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Cahaya pantul (1)

Cahaya pantul (2)

Cahaya dibiaskan

Cahaya dipantulkan

P1

P2

P3

P4

Page 41: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Beda lintasan antara cahaya pantul (1) dan (2)

dinyatakan oleh:

ΔL = p1p2p3 – p1p4

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

� Interferensi pada lapisan tipis disebabkan oleh beda

fase gelombang cahaya karena perbedaan lintasan.

Kondisi agar terjadi interferensi konstruktif dapat

ditentukan dengan persamaan berikut:

n

L

λπφ ∆=

∆2

Page 42: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� λ = nsλn , yang mana λ panjang gelombangcahaya di udara, ns adalah indeks bias busa

sabun dan λn adalah panjang gelombangcahaya di busa sabun.

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

λπφ

λπφ

s

s

nt

tppppppn

4

22

321321

=∆

=→=∆

Page 43: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

INTERFEROMETER� Interferometer merupakan suatu alat yang

digunakan untuk menghasilkan interferensi dari

suatu gelombang cahaya yang bertujuan untuk

mengukur besaran-besaran antara lain panjang

gelombang, beda lintasan, cepat rambat gelombang•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

gelombang, beda lintasan, cepat rambat gelombang

dan indeks refraksi dari suatu bahan dalam tingkat

ketilitian yang sangat akurat. Interferometer yang

digunakan dalam bidang optik disebut dengan

interferometer optik.

� Pada sub bab ini kita hanya akan membahas

secara sekilas dua interferometer terakhir yaitu

interferometer Michelson dan interferometer Fabry–

Perot.

Page 44: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Interferometer Michelson

� Michelson membuat interferometer pada tahun

1880-an dan pada saat itu Michelson sedang

getol-getolnya meneliti tentang eter, suatu zat

hipotetik yang diduga sebagai medium rambatan•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

hipotetik yang diduga sebagai medium rambatan

cahaya.

Page 45: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Interferometer Michelson

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

Page 46: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Interferometer Michelson

� Interferometer Mihelson dapat digunakan untuk

menentukan panjang suatu berkas cahaya yang

belum diketahui dengan cara menggeser-geser

cermin D untuk mendeteksi pola maksimum•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

cermin D untuk mendeteksi pola maksimum

yang dapat diamati. Panjang gelombang cahaya

dapat ditentukan dengan persamaan:

N

L∆=2

λ

Page 47: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Interferometer Fabry–Perot

� Interferometer Fabry–Perot pertama kali dibuat

oleh Charles Fabry dan Alfred Perot.

Interferometer ini sekarang banyak digunakan

karena memiliki beberapa keunggulan esensial•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH

karena memiliki beberapa keunggulan esensial

dibanding interferometer Michelson.

Sumber cahaya

Cermin A

Cahaya datang

Cermin B Layar

Pola interfernsi pada layar

Lintasan (1)

Lintasan (2)

Pengatur jarak cermin

Page 48: Superposisi Dan Interferensi Cahaya

•Prinsip Superposisi

GelombangA

•Interferensi dan

Sumber Gelombang

KoherenB

•Interferensi Dua

Sumber CahayaC

•Distribusi Intensitas

Super Posisi Gelombang dan

Interferensi Gelombang Cahaya

� Interferometer Fabry–Perot

� Interferometer Fabry–Perot memiliki akurasi

yang jauh lebih tinggi dibanding interferometer

Michelson.

•Distribusi Intensitas

dari Pola Interferensi

Celah GandaD

•Penjumlahan Fasor

GelombangE

•Interferensi Akibat

PemantulanF

•Interferensi pada

Lapisan TipisG

•InterferomaterH(a) (b)