Sifat Dasar Perambatan Cahaya

7/25/2019 Sifat Dasar Perambatan Cahaya

1/39

Sifat Dasar dan Perambatan Cahaya


2/39

TUJUAN PEMBELAJARAN Menjelaskan konsep cahaya dan

menghubungkannya dengan gelombangpermukaan.

Menjelaskan hukum refleksi dan refraksi

ca aya. Menjelaskan kondisi yang menghasilkan

refleksi total pada bidang batas.

Menjelaskan terbentuknya cahaya terpolarisasi

dari cahaya biasa.

Menggunakan prinsip Huygens dalam

menganalisa refleksi dan refraksi.


3/39

BAB YANG AKAN DIPELAJARI

Sifat Dasar Cahaya

Kecepatan Rambat Cahaya

Pengukuran Kecepatan Rambat Cahaya

Ka an Gelomban Caha a dian a seba ai

Berkas Cahaya

Refleksi dan Refraksi

Refleksi Internal Total

Hamburan Cahaya Prinsip Huygens

Prinsip Fermat


4/39

PENDAHULUAN Pada bab ini kita akan mempelajari bagaimana

sifat-sifat dasar cahaya dan rambatannya dalammedium tertentu. Karena cahaya merupakangelombang elektromagnetik maka cahaya dapatmerambat melalui ruang hampa.

a aya mem s a -s a ge om ang seper apadipantulkan, mengalami pembiasan, dan lainsebagainya.

Cahaya bukanlah fenomena asing bagi kita. Setiaphari kita selalu bersinggungan dengan cahaya.Fakta bahwa untuk dapat melihat suatu bendaharus ada seberkas cahaya yang dipantulkan daribenda ke mata kita makin mempertegas betapapentingnya peran cahaya dalam kehidupan kita.


5/39


6/39

Sebuah pensil yang dimasukkan ke dalam

gelas yang diisi air dari sudut pandang tertentu,sendok tersebut terlihat seolah-olah patah.

Efek pensil patah disebabkan karena cahaya

men a ar pa a ua me um yang er e a ya tudari udara kemudian ke air. Peristiwa semacam

itu disebabkan karena cahaya mengalami

refraksi.


7/39

Berkas-berkas cahaya

warna-warni yang lazimdisebut pelangi itu

ternyata adalah hasil

matahari oleh butiran-

butiran air hujan.


8/39

KECEPATAN CAHAYA Galileo menggunakan cara tradisional untuk

melakukan pengukuran kecepatan cahaya.

Dengan bantuan temannya yang ia minta untuk

berdiri di atas puncak sebuah bukit, Galileo

era a pa a u t a nnya yang er ara se tar3 km, Galileo berusaha mengukur seberapa

lama waktu yang digunakan cahaya untuk

merambat.

Reomer menggunakan metode astronomi untukmenghitung kecepatan cahaya berdasarkan

data pengamatan terhadap pergerakan planet

Jupiter.


9/39

Percobaan lainnya dilakukan oleh Hippolyte

Fizeau pada tahun 1849. Fizeau menggunakaninstrumen seperti tampak pada gambar berikut

ini:


10/39

Dari metode yang dilakukan oleh Hippolyte

Fizeau kecepatan cahaya ditentukan denganpersamaan:

vD2

lc=


11/39

CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG

ELEKTROMAGNETIK

Suatu gelombang elektromagnetik menjalar

dalam arah tertentu dimana medan listrik dan

medan magnet bergetar pada arah yang tegak

lurus dengan arah rambat gelombang tersebut.

Secara umum, gelombang elektromagnetikmemiliki bentuk persamaan cos (kz t).

Gelombang elektromagnetik memiliki

karakteristik yang sama dengan gelombang

berdiri.


12/39

Walaupun tidak sama persis dengan pola perut

dan simpul pada gelombang berdiri (pada tali),namun pola-pola tersebut dapat digambarkan

sebagai berikut:


13/39

Bagian yang membentuk perut gelombang,

pada segmen dimana amplitude medan magnetdan medan listrik kedua-duanya maksimum,

dapat dianggap sebagai muka gelombang.

ar persamaanz=

=

c, apat eta ubahwa gelombang elektromagnetik tersebut

dapat dianggap sebagai rambatan muka-muka

gelombang pada arah zdimana jarak yang

ditempuh selama tmerepresentasikan jarakyang ditempuh pada arah z.


14/39

Refleksi dan Refraksi

Refleksi atau pemantulan

Refleksi dan refraksi merupakan dua sifatcahaya.

Refleksi, yang dalam bahasa Indonesia diartikan

se aga pan u an, merupa an proses mana

berkas cahaya yang mengenai suatu permukaan

dibelokkan sedemikian rupa sehingga arah

rambatannya berubah dimana sudut datang

cahaya tersebut sama dengan sudut pantulnya

diukur relatif terhadap normal bidang.


15/39

Refleksi atau pemantulan


16/39

Refraksi atau pembiasan

Pensil yang dimasukkan dalam gelas yang berisiair akan terlihat seolah-olah patah. Efek pensil

patah ini disebabkan oleh refraksi atau

.

Pembiasan cahaya sebenarnya adalah pristiwa

pembelokan arah rambat cahaya karena cahaya

masuk ke medium dimana indeksi bias medium

tersebut berbeda dengan indeks bias medium

dimana cahaya merambat sebelumnya.


17/39



18/39


Apa itu indeks bias? Dalam percobaan yangdilakukannya, Fizeau berhasil mengamati bahwa

kecepatan cahaya di udara dan di medium

.

Jika cmenyatakan kecepatan cahaya di ruang

hampa dan vmenyatakan kecepatan cahaya di

medium maka indeks bias merupakan

perbandingan dari dua kecepatan tersebut.


19/39


20/39


Hubungan antara sudut datang dan sudut biaspada proses pembiasan diberikan oleh

persamaan Snellius:

Jika n1> n2maka cahaya akan dibiaskan

menjauhi garis normal.

Hal ini sama artinya dengan sudut bias lebihbesar dibanding sudut cahaya datang.

2211 sinsin nn =


21/39

Perhatikan grafik hubungan antara sudut datang

dengan sudut bias!


22/39

REFLEKSI INTERNAL TOTAL DAN

DISPERSI Refleksi internal total

Peristiwa pembiasan biasanya selalu disertai denganperistiwa pemantulan atau refleksi. Perbedaan antara

refleksi dan refraksi adalah refleksi terjadi pada

medium yang sama sedangkan pembiasan terjadi

pada medium yang berbeda. Pada suatu nilai sudut tertentu, cahaya datang tidak

ada yang dibiaskan, seluruh cahaya dipantulkan.

Peristiwa semacam itu disebut dengan pemantulan

sempurna.


23/39

Refleksi internal total

Perhatikan ilustrasi berikut ini:


24/39


Dari sudut pandang pembiasan cahaya, kitadapat menganggap bahwa pada saat cahaya

datang dengan sudut 3, cahaya dibiaskan0

.

1

2

321

1

2

3

0'

3

'

3231

sin

dansin

90sinsin

n

n

nnn

n

nn

k

k

=

=

==


25/39


Perhatikan bahwa pemantulan internal totalhanya dapat terjadi jika cahaya merambat dari

medium yang memiliki indeks bias besar menuju

,

n2> n1.


26/39


27/39

Dispersi cahaya

Fenomena yang kita lihat pada saat kitamelewatkan cahaya ke sebuah prisma adalah

salah satu contoh dari peristiwa dispersi.

pemisahan cahaya.


28/39

Terlihat tiga buah

sumber cahayamonokromatik(Merah, Hijau, danBiru)

a e ga sum ercahaya tersebutdipertemukan terlihatsuatu daerah dengancahaya berwarna

putih. Cahaya warnaputih ini merupakansalah satu contohdari cahayapolikromatik


29/39

Dispersi cahaya

Berdasarkan jumlah komposisinya cahayadibedakan menjadi dua cahaya monokromatik

dan polikromatik.

er s wa spers se a an arena se ap

cahaya yang memiliki panjang gelombangberbeda akan dibiaskan dengan sudut yang

berbeda pula

1 2

1 2

2 1 1 2

1 2

1 2

sin sin

sin sin

variabel selalu konstan/sama

sin sin

c c

v v

v v v f

f

=

= =

=


30/39

Dispersi cahaya


31/39

Dispersi cahaya oleh butiran air hujan (pelangi)


32/39

Dispersi cahaya oleh butiran air hujan (pelangi)


33/39

PRINSIP HUYGEN Huygens melakukan investigasi

tentang perilaku cahaya padatahun 1690. Huygens bertolakpada pemikiran bahwa cahayamerupakan gelombang.

a gam ar, asums an

bahwa cahaya membentukgelombang bidang. SegmengelombangAA merupakanmuka gelombang. Setelah

bergerak selama tmaka mukagelombang tersebutmenghasilkan muka gelombangbaru yaitu BB dimana setiapmuka gelombang memiliki jari-

jari sebesarct.


34/39

Bukan hanya gelombang datar saja, prinsip

Huygens dapat juga diterapkan untuk berbagaijenis gelombang misalnya gelombang bola


35/39

PRINSIP FERMAT Prinsip Fermat

menyatakan bahwacahaya selalu

menempuh lintasan

ter endek.

Prinsip Fermat dapatkita gunakan untuk

menurunkan

persamaan Snellius.

Prinsip Fermat dapatditerapkan pada

proses refleksi dan

refraksi.


36/39

Perhatikan ilustrasi berikut!


37/39

Waktu yang digunakan untuk menempuh

lintasanAB kita misalkan tAB maka: tAB= tAO+tOB

Perhatikan bahwa waktu yang digunakan untuk

menempu ntasan an apat

dituliskan dengan:

( )

+++= 22

2

22

1

1sadnsdn

ctAO


38/39

Agar waktu yang digunakan untuk menempuh

lintasanABminimum maka:

0ABdt =

( )

( )

21

2 2 22

2210

AB n a sdt n s

ds c d s d a s

= + = + +


39/39

Sehingga persamaan menjadi

( )212 2 22

n s an s

d s d a s

=

+ +

( )( )

1 22 2 22

1 1 2 2

sin & sin

sin sin Hukum Snellius

s asKarenad s d a s

n n

= =+ +

=

Documents

Sifat Dasar Perambatan Cahaya