Bahan Kuliah Fisika Dasar 2

Optika Fisis

Optika Fisik (Physical Optics)

Optical Interference (Intefrerensi Optik)

Double-Slit Interference

Thin-Film Interference

Optical Diffraction (Difraksi Optik)

Single-Slit Diffraction

Diffraction Gratings

Polarization of Light (Polarisasi Cahaya)

Physics Phenomenon

Physics Phenomenon

Newton's Rings

Physics Phenomenon

Thin-film interference

Thin-film interference is the interference of light waves reflecting off

the top surface of a film with the waves reflecting from the bottom

surface. If the thickness of the film is on the order of the wavelength

of light, then colorful patterns can be obtained, as shown in the

image below,

Physics Phenomenon Characteristic Spectra

Every chemical element has a characteristic spectrum, or

particular distribution of electromagnetic radiation. Because of

these “signature” wavelength patterns, it is possible to identify

the constituents of an unknown substance by analyzing its

spectrum; this technique is called spectroscopy.

Double-Slit Interference • Physics Working Model

Physics Working Model

Constructive

Interference

Destructive

Interference

Light

Source

Weve

front

Weve

front

Double-Slit Interference (Young Interference)

Interferensi optik dapat terjadi jika dua gelombang (cahaya) secara simultan hadir dalam daerah yang sama

S1

S2

d

P

y

Sumbu

sistem

r1

r2

r

)sin( 111 tkrm

)sin( 222 tkrm

L

1m

2mm

1kr

2kr

cos2 21

2

2

2

1 mmmmm

)( 1212 rrkkrkr

rrr

2)(

212

sindr

Double-Slit Interference (Young Interference)

Interferensi konstruktif terjadi jika:

n2 ,2,1,0n

2sin d

2

2sin

nd

nd sin

Interferensi destruktif terjadi jika:

)12( n ,2,1,0n

2

)12(sin

nd )

2

1(sin nd

Contoh Soal:

Celah ganda yang berjarak 0,100 mm berada 1,20 m dari layar

tampilan. Cahaya dengan panjang gelombang =500 nm jatuh

pada celah dari sumber yang jauh. Berapa jarak antar

interferensi terang pertama dan kedua pada layar?

• Interferensi terang (konstruktif orde pertama n=1)

nd sin 3

4

9

1 1000,5m1000,1

m)10500)(1(sin

d

n

Ini merupakan sudut kecil, sehingga :

radiansatuan dalam dengan , tansin 111

Dengan demikian orde pertama akan muncul pada jarak:

mm 00,6)10m)(5,00 20,1( -3

11 Ly

• Interferensi terang (konstruktif orde n=2)

mm 0,122

12 d

LLy

Jadi, jarak antara pusat maksimum interferensi

terang adalah (y2-y1)=6,00 mm

y1

y2

Penentuan panjang gelombang dengan

interferensi dua celah

Dari gambar diperoleh:

L

tanLy

S1

S2

d

P

y

Sumbu

sistem

r1

r2

r

:maka jika dL

sinLy

d

nLyn

nL

dyn

Measuring the Wavelength of a Light Source

Problem. A screen is separated from a double-slit source by 1.20 m.

The distance between the two slits is 0.030 0 mm. The second-order

bright fringe (m =2) is measured to be 4.50 cm from the centerline.

Determine (a) the wavelength of the light and (b) the distance between

adjacent bright fringes.

Interferensi oleh Lapisan Tipis

(Thin-Film Interference)

Interferensi oleh Lapisan Tipis (Thin-

Film Interference)

Interferensi oleh Lapisan Tipis

(Thin-Film Interference)

Interferensi oleh Lapisan Tipis

(Thin-Film Interference)

Interferensi oleh Lapisan Tipis

(Thin-Film Interference)

Interferensi oleh Lapisan Tipis

(Thin-Film Interference)

Gejala

Fisika

Model

Kerja

CHANGE OF PHASE DUE TO REFLECTION

a) A ray reflecting from a

medium of higher refractive

index undergoes a 180°

phase change. The right side

shows the analogy with a

reflected pulse on a string.

b) A ray reflecting from a

medium of lower refractive

index undergoes no phase

change.

Air (n=1)

Soap film (n>1)

Air (n=1)

Incident

light

1800 Phase

change

1800 00

00 Phase

change

Reflected

light

Transmitted

light

Surface 1

Surface 2

t

Dari teori dan eksperimen elektro-

magnetik, diperoleh:

1. Jika n1<n2, phase gelombang cahaya

bergeser 1800 pada proses pemantulan

2. Jika n1>n2, phase gelombang cahaya tidak

bergeser pada proses pemantulan

Intereferensi destruktif

terjadi ketika:

med2 mt

Intereferensi konstruktif

terjadi ketika:

med)2

1(2 mt

The sum of the phase

changes caused by

both reflections is

equal to 00 or 3600

The sum of the phase

changes caused by

both reflections is

equal to 1800

Panjang gelombang di medium dapat dinyatakan dengan

panjang gelombang dalam vacuum, yaitu:

n

c

nn

cv

11med

nmt

2

nmt

2

12

nmt

2

nmt

2

12

(Constructive)

(Destructive)

(Destructive)

(Constructive)

Thin-Film Interference

Contoh Soal:

Gelembung sabun tampak hijau (=540 nm) di titik

permukaan depan paling dekat dengan pengamat. Berapa

ketebalan minimumnya? (anggap n=1,35)

Cahaya dipantulkan tegak lurus dari titik

pada permukaan sferis yang paling dekat

dengan pengamat. Perbedaan lintasan

adalah 2t (t=ketebalan lapisan sabun).

Cahaya yang dipantulkan dari permukaan

pertama (lebih luar) mengalami perubahan

fase ½ (indeks bias sabun lebih besar

dari udara), sedangkan permukaan kedua

(bagian dalam tidak. Sehingga cahaya hijau

akan cerah ketika perbedaan lintasan

minimum ½ , sehingga:

nt

22

nm 100

)35,1)(4(

nm) 540(

4

nt

Berapa ketebalan pelapis optik MgF2 yang indeks biasnya

n=1,38 dan dirancang untuk menghilangkan cahaya terpantul

dengan panjang gelombang terpusat pada 550 nm pada saat

jatuh normal pada kaca dengan n=1,50?

Contoh Soal:

nm 6,99)38,1)(4(

nm) 550(

4

nt

n=1,38

n=1,50

sinar datang

sinar pantul

APPLICATION

USING INTERFERENCE TO READ CD’S AND DVD’S

APPLICATION

USING INTERFERENCE TO READ CD’S AND DVD’S

APPLICATION

USING INTERFERENCE TO READ CD’S AND DVD’S

APPLICATION

USING INTERFERENCE TO READ CD’S AND DVD’S