CAHAYA dan OPTIK

CAHAYA dan OPTIK
1. Sifat Cahaya
• Sebelum awal abad 19, cahaya dianggap
sebagai partikel (Corpuscles) – Newton.
• 1678, ahli fisika Belanda Christian Huygens
menjelaskan
bahwa
teori
cahaya
sbg
gelombang juga bisa menjelaskan refleksi dan
refraksi
• In 1801, Thomas Young, membuktikan adanya
interferensi, yang tidak bisa dijelaskan oleh
teori partikel
• 1873, maxwell memprediksi bahwa cahaya
adalah gelombang EM dengan frekuensi tinggi
• 1887, Hertz membuat percobaan yang
membuktikan bahwa cahaya adalah gel. EM.
•
• Pun demikian teori gelombang tidak bisa
menjelaskan efek fotolistrik (terlepasnya
elektron dari metal yang disinari)
• Einstein 1905 mengusulkan teori paket/kuanta
dari energi gelombang cahaya pothon (partikelgelombang)
Besar energinya
E=hf
h = 6.63 x 10-34 J.s
• Finally, dualisme cahaya, sebagai partikel dan
sebagai gelombang
• Is light a wave or a particle?”
2. Pengukuran Kecepatan Cahaya
• Galileo, dua lentera berjarak 10
km(kecepatan cahaya melebihi respon
obeserver)
• Metode Roemer, delay waktu gerhana
satelit Jupiter, 2.3 x108 m/s.
• Metode Fizeau, dengan cermin dan roda
gigi berdasarkan konsep pemantulan
pulsa cahaya
• Contoh : sebuah roda
Fizeau menggunakan 360
gigi diputar dengan
kecepatan sudut sebesar
27.5 put/s , jika cahaya dari
celah A dipantulkan dari
pemantul yang berjarak
7500 m tepat di gigi B.
Tentukan kecepatan
cahaya!
3. Aproksimasi Ray Pada Optik
Geometrik
• Cahaya merambat dalam arah yang tetap
yaitu garis lurus kecuali terjadi perubahan
medium atau sifat mediumtidk uniform
terhadap ruang dan waktu.
• Ray merupakan garis khayal yang
menunjukan arah penjalaran cahaya dan
tegak lurus terhadap muka gelombang
Bila terdapat celah kecil,
gelombang diteruskan lurus (<<d)
• Yang terjadi pada gelombang pada saat
melewati celah kecil :
4. Pemantulan
• Terjadi ketika cahaya dari satu medium
sampai pada batas medium, sebagian
akan dipantulkan.
• Batasan
permukaan
smooth bila
variasi
permukaan
<< .
• Contoh pemantulan baur dan teratur pada
malam hari sesudah hujan/tidakhujan
Hukum Pemantulan :
• Contoh : dua buah cermin
disusun membentuk sudut
120o, bila berkas cahaya
dijatuhkan dengan sudut
datang 65o pada cermin ke
I, berapakah sudut pantul
terakhir, sudut perubahan
arah cahaya?
Retro Reflektor
• Jika dua cermin disusun dengan sudut
90o, maka cahaya yang dipantulkan akan
sejajar dengan cahaya datang
• Dipakai sebagai reflektor
5. Refraksi
• Bila cahaya datang pada medium transparan dan
sampai pada bidang batas, sebagian akan di
refleksikan dan sebagian akan diteruskan
(refraksi).
• Ray memasuki medium kedua dengan arah yang
dibengkokkan
• Besarnya sudut refraksi : bergantung medium
kedua dengan ketentuan:
Renggang ke rapat
Rapat ke renggang
Indeks bias
• Cahaya merambat dimedium lebih rendah
dibanding di vakum
• Perbandingan kecepatan ini disebut dengan
indeks bias :
• Indeks bias tidak berdimensi, besarnya
selalu lebih dari 1
• Cahaya ketika berpindah medium,
frekuensinya tetap, panjang gel yg berubah
• Karena v =  f maka :
V1 =  1 f
dan V2=2f sehingga:
• atau
• Bila medium 1 adalah udara maka :
• Bila pers. Pembiasan diganti untuk
v2/v1 oleh n1/n2 maka pers menjadi :
• HK Snell
contoh
Contoh 2
Pergeseran sinar :
6. Prinsip Huygens
• Semua titik pada muka gelombang berlaku
sebagi sumber baru untuk muka gelombang
berikutnya
Penerapan untuk refleksi dan refraksi
Segitiga ABC dan ADC kongruen AC
sama dan AD= BC
• Karena AD = BC maka :
Cos  = cos ’
Dimana  = 90-1 dan ’ = 90-1’ maka :
• HK pemantulan
• Pada Pembiasan
•
•
•
•
•
•
AD=V2t
BC=V1t
Pada ABC:
sin1=BC/AC
Pada ADC :
sin2=AD/AC
• Bila dibagi :
Sin 1 = BC = V1t
Sin 2 AD V2t
Sin 1 = V1 = n2
Sin 2 V2 n1
Atau :
atau berlaku :