Interferensi Cahaya Eksperimen Fresnel dan Young
Ketika Anda mempelajari gelombang pada bab sebelumnya dibahas tentang interferensi gelombang pada tali, gelombang permukaan air, dan gelombang bunyi. Apabila dua gelombang dipadukan menjadi satu akan menghasilkan sebuah gelombang baru. Demikian pula dengan cahaya dalam perambatannya tidak lain adalah sebuah gelombang. Perpaduan dua gelombang cahaya yang dapat menghasilkan sebuah gelombang. Proses perpaduan ini dinamakan interferensi gelombang cahaya.
Agar mendapat dua sumber cahaya yang koheren, Fresnell dan Thomas Young menggunakan sebuah lampu sebagai sumber cahaya. Perhatikan gembar berikut ini!
Gambar 1.39 Percobaan Cermin Fresnel
Dengan menggunakan sebuah sumber cahaya S, Fresnell memperoleh dua sumber cahaya S1 dan dan S2 yang koheren dari hasil pemantulan dua cermin. Sinar monokromatis yang dipancarkan oleh sumber S dipantulkan oleh cermin I dan cermin II yang seolah-olah berfungsi sebagai sumber S1 dan S2. Sebenarnya, S1 dan S2adalah bayangan oleh cermin I dan cermin II. Berbeda pula apa yangdilakukan dengan Young. Dengan menggunakan dau apenghalang yang satu memiliki satu lubang kecil dan yang kedua dilengkapi dengan dua lubang kecil, Young memperoleh dua sumber cahaya (sekunder) koheren yang monokromatis dari sebuah sumber cahaya monokromatis.
Pola interferensi yang dihasilkan oleh kedua eksperimen tersebut berupa garis-garis terang dan garis-garis gelap pada layar silih berganti. Garis terang terjadi apabila kedua sumber cahaya mengalami interferensi yang saling menguatkan atau interferensi maksimum. Garis gelap terjadi apabila kedua sumber cahaya mengalami inteferensi yang saling melemahkan atau interferensi minimum. Yang perlu diketauhi kedua sumber cahaya tidak memiliki amplitudo yang sama maka terjadi garis gelap. Sebaliknya, apabila amplitudo tidak sama maka interferensi tetap terjadi hanya minimunya tidak gelap sama sekali. Untuk mengetahui terjadinya dua celah atau inteferensi celah ganda perhatikan gambar berikut.
Gambar 1.40 Interferensi Young
Pada gambar di atas tampak bahwa lensa kolimator menghasilkan berkas sejajar. Kemudian, berkas tersebut melewati penghalang yang memiliki celah ganda sehingga S1 dan S2 dapat dipandang sebagai dua sumber cahaya monokromatis. Setelah keluar dari S1 dan S2 kedua cahaya digambarkan menuju sebuah titik A pada layar. Selisih jarak yang ditempuh adalah S2A-S1A yang disebut dengan beda lintasan.
Jadi, beda lintasan cahaya dapat ditulis sebagai berikut.
ΔS = S2A− S1A
Apabila jarak S1A dan S2A sangat besar dibandingkan jarak S1 ke S2 (d = S1S2) maka sinar S1A dan S2A dapat dianggap sejajar dan selisih jaraknya ΔS = S2B .
Coba Anda perhatikan segitiga S1S2B.
S2 A = S1 S2 sin θ = d sin θ
d adalah jarak antara kedua celah. Perhatikan pula segitiga COA
Untuk sudut-sudut kecil akan diperoleh:
Untuk θ kecil berarti p/l atau p = l, sehingga selisih lintasan yang ditempuh oleh cahaya dari sumber S1 dan sumber S2 akan menjadi:
Sehingga
Intrefrensi maksimum akan terjadi apabila kedua gelombang yang tiba di titik A sefase atau memiliki fase sama. Dua gelombnag memiliki fase sama apabila beda lintasannya adalah kelipatan bilangan cacah panjang gelombang.
ΔS= 0, λ, 2λ ,3λ ,…
ΔS=mλ
Persamaan interferensi maksimum menjadi
dengan:
d = jarak antara celah pada layar
p = jarak titik pusat interferensi (o) ke garis terang di A
l = jarak celah ke layar
λ = panjang gelombang cahaya
m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, …)
Di titik O selalu terjadi interferensi maksimum (garis terang) sehingga disebut terang pusat atau terang orede nol dengan syarat berkas yang datang berkas sejajar dan tegak lurus pada bidang celah sehingga S1 dan S2 merupakan sumber sefasa.
Contoh
Pada layar akan terjadi interferensi minimum atau garis-garis gelap apabila kedua gelombang cahaya S1 dan S2 yang sampai pada layar berlawanan fase, yaitu berbeda sudut fase 180o. Untuk mendapatkan beda fase sebesar 180o , beda lintasan kedua gelombang merupakan kelipatan bilangan ganjil dari setengah gelombang, yaitu:
dengan m = 1, 2, 3, ….
Dengan memasukkan persamaan
akan diperoleh bahwa persamaan interferensi minimum memenuhi persamaan berikut ini.
Ketika Anda mempelajari gelombang pada bab sebelumnya dibahas tentang interferensi gelombang pada tali, gelombang permukaan air, dan gelombang bunyi. Apabila dua gelombang dipadukan menjadi satu akan menghasilkan sebuah gelombang baru. Demikian pula dengan cahaya dalam perambatannya tidak lain adalah sebuah gelombang. Perpaduan dua gelombang cahaya yang dapat menghasilkan sebuah gelombang. Proses perpaduan ini dinamakan interferensi gelombang cahaya.
Agar mendapat dua sumber cahaya yang koheren, Fresnell dan Thomas Young menggunakan sebuah lampu sebagai sumber cahaya. Perhatikan gembar berikut ini!
Gambar 1.39 Percobaan Cermin Fresnel
Dengan menggunakan sebuah sumber cahaya S, Fresnell memperoleh dua sumber cahaya S1 dan dan S2 yang koheren dari hasil pemantulan dua cermin. Sinar monokromatis yang dipancarkan oleh sumber S dipantulkan oleh cermin I dan cermin II yang seolah-olah berfungsi sebagai sumber S1 dan S2. Sebenarnya, S1 dan S2adalah bayangan oleh cermin I dan cermin II. Berbeda pula apa yangdilakukan dengan Young. Dengan menggunakan dau apenghalang yang satu memiliki satu lubang kecil dan yang kedua dilengkapi dengan dua lubang kecil, Young memperoleh dua sumber cahaya (sekunder) koheren yang monokromatis dari sebuah sumber cahaya monokromatis.
Pola interferensi yang dihasilkan oleh kedua eksperimen tersebut berupa garis-garis terang dan garis-garis gelap pada layar silih berganti. Garis terang terjadi apabila kedua sumber cahaya mengalami interferensi yang saling menguatkan atau interferensi maksimum. Garis gelap terjadi apabila kedua sumber cahaya mengalami inteferensi yang saling melemahkan atau interferensi minimum. Yang perlu diketauhi kedua sumber cahaya tidak memiliki amplitudo yang sama maka terjadi garis gelap. Sebaliknya, apabila amplitudo tidak sama maka interferensi tetap terjadi hanya minimunya tidak gelap sama sekali. Untuk mengetahui terjadinya dua celah atau inteferensi celah ganda perhatikan gambar berikut.
Gambar 1.40 Interferensi Young
Pada gambar di atas tampak bahwa lensa kolimator menghasilkan berkas sejajar. Kemudian, berkas tersebut melewati penghalang yang memiliki celah ganda sehingga S1 dan S2 dapat dipandang sebagai dua sumber cahaya monokromatis. Setelah keluar dari S1 dan S2 kedua cahaya digambarkan menuju sebuah titik A pada layar. Selisih jarak yang ditempuh adalah S2A-S1A yang disebut dengan beda lintasan.
Jadi, beda lintasan cahaya dapat ditulis sebagai berikut.
ΔS = S2A− S1A
Apabila jarak S1A dan S2A sangat besar dibandingkan jarak S1 ke S2 (d = S1S2) maka sinar S1A dan S2A dapat dianggap sejajar dan selisih jaraknya ΔS = S2B .
Coba Anda perhatikan segitiga S1S2B.
S2 A = S1 S2 sin θ = d sin θ
d adalah jarak antara kedua celah. Perhatikan pula segitiga COA
Untuk sudut-sudut kecil akan diperoleh:
Untuk θ kecil berarti p/l atau p = l, sehingga selisih lintasan yang ditempuh oleh cahaya dari sumber S1 dan sumber S2 akan menjadi:
Sehingga
Intrefrensi maksimum akan terjadi apabila kedua gelombang yang tiba di titik A sefase atau memiliki fase sama. Dua gelombnag memiliki fase sama apabila beda lintasannya adalah kelipatan bilangan cacah panjang gelombang.
ΔS= 0, λ, 2λ ,3λ ,…
ΔS=mλ
Persamaan interferensi maksimum menjadi
dengan:
d = jarak antara celah pada layar
p = jarak titik pusat interferensi (o) ke garis terang di A
l = jarak celah ke layar
λ = panjang gelombang cahaya
m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, …)
Di titik O selalu terjadi interferensi maksimum (garis terang) sehingga disebut terang pusat atau terang orede nol dengan syarat berkas yang datang berkas sejajar dan tegak lurus pada bidang celah sehingga S1 dan S2 merupakan sumber sefasa.
Contoh
Pada layar akan terjadi interferensi minimum atau garis-garis gelap apabila kedua gelombang cahaya S1 dan S2 yang sampai pada layar berlawanan fase, yaitu berbeda sudut fase 180o. Untuk mendapatkan beda fase sebesar 180o , beda lintasan kedua gelombang merupakan kelipatan bilangan ganjil dari setengah gelombang, yaitu:
dengan m = 1, 2, 3, ….
Dengan memasukkan persamaan
akan diperoleh bahwa persamaan interferensi minimum memenuhi persamaan berikut ini.
0 komentar:
Posting Komentar