CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG

159 Getaran, gelombang dan Optika

CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG 1. Tes ITB 1976 Dalam percobaan interferensi dua celah (percobaan Young) dipakai sinar kuning monokromatis, maka pada layar terlihat … A. garis kuning dan gelap berselang-seling dengan garis yang ditengah kuning B. garis kuning dan gelap berselang-seling dengan garis yang ditengah gelap C. garis berwarna seperti pelangi dengan garis ditengah kuning D. garis berwarna seperti pelangi dengan garis yang ditengah gelap E. garis terang dan gelap berselang-seling dengan garis yang ditengah putih Jawab : A Hasil interferensi Young adalah pita terang dan gelap berselang-seling dengan di tengah-tengah terang. Warna terang sesuai dengan warna cahaya yang dipakai 2. PPI 1980 Pada suatu percobaan Young dipergunakan cahaya hijau. Apakah yang dapat dilakukan untuk memperbesar jarak antara dua buah garis terang yang berdekatan pada layar ? 1. menjauhkan layar dari kedua celah 2. mengganti cahaya hijau dengan cahaya kuning 3. memperkecil jarak antara kedua celah 4. mengganti cahaya hijau dengan cahaya merah Jawab : E(1,2,3 dan 4 benar) l 1. l  d  d  l (benar) d   p 3. p  d  d  1 / p(benar) Pernyataan 2 dan 4 benar karena panjang gelombang cahaya merah dan kuning lebih besar daripada cahaya hijau 3. PPI 1980 Warna biru langit terjadi karena cahaya matahari mengalami … A. difraksi C. interferensi E. pembiasan B. hamburan D. pemantulan Jawab : B Warna biru langit terjadi karena cahaya matahari mengalami polarisasi akibat hamburan oleh partikel-partikel udara di atmosfer bumi 4. PPI 1981 Jika analisator dan polarisator membuat sudut  , maka intensitas sinar yang diteruskan sebanding dengan … A. tan 2  B. sin 2  C. cos 2  D. tan  E. sin  Jawab : C Sesuai Hukum Mallus, bahwa : I  1 2 I o cos 2   I  cos 2  [email protected]

160 Getaran, gelombang dan Optika 5. PPI 1981 Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5000 garis tiap cm. Sudut bias orde adalah 30 0 . Maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah …angstrom A. 1250 B. 2500 C. 4000 D. 5000 E. 7000 Jawab : D k  5000/cm : m  2 :   30 0 (sin 30 0  1 2 ) :   ... ? 1 1 1 d sin   2m( 1 2  )  sin   2    2   5 x10 - 7 m  5000A 0 k 2k 4 x5000 6. PPI 1981 Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melalui sepasang celah sempit yang jaraknya 0,3 mm membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 0,9 m dari celah tadi. Bila jarak antara garis gelap kedua terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang cahaya … x10 7 m A. 1,3 B. 2,2 C. 3,3 D. 6,7 E. 10,6 Jawab : D p  0,3mm : l  0,9m : d m 2  3mm :   ... ? m  2 pd m 2  (2m  1) 1 2   (2.2  1) 1 2   3 2  l 2 pd m 2 2 x0,3 x10 3 x3 x10 3    6,7 x10 7 m 3l 3 x0,9

7. PPI 1982 Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5 x10 7 m datang tegak lurus pada kisi. Jika spectrum orde kedua membuat sudut 30 0 dengan garis norma pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi adalah … A. 2x10 3 C. 4x10 3 E. 5x10 4 B. 5x10 3 D. 2x10 4 Jawab : B   5 x10 7 m : orde ke - 2 :   30 0 : k  ...? 2 d sin   m  d   4  4 x5 x10  7  2 x10  4 m 1

2

1  0,5 x10 4  5 x10 3 / cm 2 x10  4 cara lain :

k

1 1 1 1 sin   m  sin 30  2  k    5 x10 3 /cm 4 k k 4 2 x10 cm

[email protected]

161 Getaran, gelombang dan Optika 8. UMPTN 1983 Rayon B Sinar monokromatis (panjang gelombang di udara  ) yang tiba tegak lurus pada selaput tipis (tebal selaput d dan indeks bias untuk sinar itu n) dan selaput berada diudara, maka pemantulan sinar itu akan mengalami interferensi minimum (gelap) bila d adalah … 1.  / 4n 2.  / n 3. 3 / 4n 4.  / 2n Jawab : C(2 dan 4 benar) Interferensi minimum pada lapisan tipis m   3 (m  1) 2n cos r  m (m  1,2,3  cos r  r  ; ; ;....; 2n 2n n 2n 2n 9. PPI 1983 Suatu berkas sinar sejajar mengenai tegak lurus suatu celah yang lebarnya 0,4mm. Dibelakang celah diberi lensa positif dengan jarak titik api 40 cm. Garis terang pusat (orde nol) dengan garis gelap pertama pada layar dibidang titik api lensa berjarak 0,56 mm. Panjang gelombang sinar adalah … x10 7 m A. 6,4 B. 6,0 C. 5,2 D. 5,6 E. 0,4 Jawab : D Jarak titik api sama dengan jarak antara celah dengan layer l  40cm : orde nol(m  1) : d  0,56mm :   ... ? p  0, 4mm pd 1 pd 0,4mmx 0,56mm  (2m)       0,00056mm  5,6 x10  7 m l 2 l 400mm 10. PPI IPA terpadu 1983 Pada percobaan Young (celah ganda). Jika jarak antara kedua celahnya dijadikannya dua kali semula, maka jarak antara dua garis gelap yang berurutan menjadi …kali semula A. 4 B. 2 C. ¼ D. ½ E. tetap Jawab : D d1  2d : p1  ... ?  p1d 1    p1 (2d )    pd  1 2  11. Sipenmaru 1984 Cahaya yang tidak terpolarisasi dapat dijadikan cahaya terpolarisasi dengan … 1. pemantulan 3. absorpsi selektif 2. bias campur 4. interferensi Jawab : A(1,2 dan 3 benar) 12. Sipenmaru 1988 kode 71 Sebuah kisi yang memiliki 3000 garis tiap cm kita gunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya. Sudut antara garis pusat dan garis pada orde pertama adalah 8 0 (sin 8 0  0,140) .

[email protected]

162 Getaran, gelombang dan Optika Dari hasil di atas, pannjang gelombang cahaya itu adalah …m A. 2,7 x10 8 C. 3,7 x10 7 E. 4,67 x10 7 B. 4,63 x10 8 D. 4,25 x10 7 Jawab : E k  3000/cm : m  1 :   8 0 (sin 8 0  0,140) :   ...? 1 0,140 0,140 d sin   2m( 1 2  )  sin         4,6710 - 7 m k k 3000 13. UMPTN 1989 Rayon B Hasil percobaan Young dengan sinar monokromatis dilukiskan seperti terlihat pada gambar. Garis terang pada P terjadi jika PM-PL sama dengan … A. 1 2  C. 3 2  E. 5 2  P terang L B.  D. 2 Q terang S R terang M

Jawab : B Beda lintasan interferensi saling menguatkan pada percobaan young adalah : x  n (n  bilangan orde)

PM - PL  n  n  1  PM - PL  1x   14. UMPTN 1989 Rayon C Dengan menggunakan kisi difraksi, kita ingin mempelajari suatu spectrum cahaya matahari. Yang mana diantara warna-warna cahaya berikut yang paling kuat dilenturkan … A. biru B. violet C. hijau D. kuning E. merah Jawab : E d sin   (2m) 1 2      Ingat spectrum pelangi : me-ji-ku-hi-bi-ni-u 15. UMPTN 1989 Rayon C Dua gelombang cahaya koheren berinterferensi. Ditempat-tempat terjadinya sinar yang terang, beda fase kedua gelombang tadi sama dengan …(n = 1, 2, 3 …) A. 1 2 (2n  1) C. (2n  1) E. 1 2 (n  1) B. (n  1) D. 2(n  1) Jawab : D Interferensi saling menguatkan memiliki syarat adalah :   nx 2 (n  1,2,3,...)  2 ;4 ;6 ;....;2(n  1)

[email protected]

163 Getaran, gelombang dan Optika 16. UMPTN 1992 Rayon A Untuk menentukan panjang gelombang sinar monokromatis digunakan percobaan Young yang data-datanya sebagai perikut : Jarak antara kedua celahnya 0,3 mm, jarak celah ke layer 50cm dan jarak antara garis gelap ke-2 dengan garis gelap ke-3 pada layar 1 mm. Panjang gelombang sinar monokromatis tersebut adalah …nm A. 400 B. 480 C. 500 D. 580 E. 600 Jawab : E p  0,3mm : l  50cm :   ... ? : Δd  1mm (gelap m  3  terang m  5) pd m 2 pd gelap m  2   (2m  1) 1 2   ( m 2 )  3 2  l l pd m3 pd gelap m  3   (2m  1) 1 2   ( m3 )  5 2  l l pd pd pd 5 pd S  ( m 3 )  ( m 2 )   2   3 2     S   l l l l pd (0,3mm)(1mm)    0,0006mm  600nm l 500mm 17. UMPTN 1993 Rayon C Cahaya suatu sumber melalui dua celah sempit yang terpisah 0,1 mm. Jika jarak antara dua celah sempit terhadap layer 100 cm dan jarak antara garis gelap pertama dengan garis terang pertama adalah 2,95 mm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah …nm A. 2100 B. 1080 C. 590 D. 480 E. 440 Jawab : C p  2,95mm : L  100cm : d  0,1mm :   ... ?(m  1) L1  2pd 2(0,1mm )(2,95mm ) p  2      590x10 - 9 m  590nm d L 1000mm 18. UMPTN 1997 Rayon A kode 32 Jika cahaya putih dilewatkan pada sebuah kisi difraksi maka akan dihasilkan tiga orde pertama spectrum pada layar. Warna spectrum pusat tersebut adalah … A. putih C. merah E. hijau B. ungu E. merah dan violet Jawab : A Pada spectrum pusat terkumpul semua orde(n  2) difraksi kisi sinar dengan semua panjang gelombang orde(n  1) dan pada tempat tersebut terdapat warna orde(n  0) putih putih seperti pada gambar spectrum putih yang dihasilkan kisi difraksi (Understanding Pysics-Jim Breithaupt1995) [email protected]

164 Getaran, gelombang dan Optika 19. UMPTN 2001 Rayon C kode 352 Suatu cahaya menerangi celah ganda yang memiliki jarak antara celah 0,10 cm sedemikian hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60cm. Ketika pemisahan antar pola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah …nm A. 200 B. 300 C. 400 D. 600 E. 800 Jawab : E d  0,1cm : L  60cm : p  0,048cm :   ...? p 

L pd (0,048)(0,1) 48 x10 3      8 x10 6 m  800nm d L 60 6

20. SPMB 2003 Regional I/II/III kode 721/120/322 Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertical berdekatan dengan jarak d  0,01mm . Pola interferensi yang terjadi ditangkap pda jarak 20cm dari celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama disebelah kanan adalah 7,2mm. Panjang gelombang berkas cahaya adalah …nm A. 180 B. 270 C. 360 D. 720 E. 1800 Jawab : C d  0,01mm : l  20cm : 2 xp  7,2mm :   ... ?(n  1) 7, 2 pd 1 pd 1 2 xp  mm  3,6mm  3,6 x10 3 m   (n  )    2 l 2 l 2 3 3 2pd 2 x(3,6 x10 ) x(0,01x10 )    3,6 x10 7 m  360 x10 9 m  360nm l 0, 2 21. SPMB 2004 kode 650 nomor 8 Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang 6,5 x10 7 m . Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang kelima …mm A. 0,85 B. 1,62 C. 2,55 D. 3,25 E. 4,87 Jawab : B p  1mm : l  1m :   6,5 x10 7 m : Δd (gelap m  3  terang m  5)  ...? pd m3 pd gelap m  3   (2m  1) 1 2   ( m3 )  5 2  l l pd m 5 pd terang m  5   (2.m) 1 2   ( m 5 )  10 2  l l pd pd pd 10 pd 5 S  ( m 5 )  ( m 3 )   2   5 2   5 2   S   2 l l l l pd 5 5l 5(6,5 x10 7 ) x1  2   d    0,001625m  1,625mm l 2p 2 x10 3 [email protected]

165 Getaran, gelombang dan Optika 22. SPMB 2004 kode 452 nomor 6 Suatu celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5890 angstrom. Maka lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut 30 0 adalah …angstrom A. 5890 B. 11780 C. 17670 D. 23670 E. 29450 Jawab : A 0

d  a :   5890 A :   30 0 : a  ...? m  0(orde 1) d sin   (2m  1) 1 2   a sin 30 0  (2.0  1) 1 2   a sin 30 0 

1

2



0

a    5890 A 23. UM UGM 2004 kode 312 nomor 15 Diinginkan untuk mengurangi pantulan dari suatu permukaan kaca (n = 1,6) dengan menempelkan lapisan transparan yang tipis terbuat dari MgF2 (n  1,38) pada permukaan kaca itu. Tebal lapisan itu dalam angstrom yang diperlukan agar diperoleh pantulan minimum, apabila cahaya dengan   500nm datang secara normal adalah … A. 310 B. 510 C. 910 D. 2500 E. 10500 Jawab : C   500nm : n( MgF2 )  1,38 : r  0 0 : d  ...? interferen si minimum(m  0)

2nd cos r  (2m  1) 1 2   d 

 500nm   91nm  910 A 0 4n 4 x1,38

[email protected]