Soal Gelombang Cahaya dan Pembahasan

1. Gelombang cahaya mempunyai frekuensi 1,2 x 10¹⁵, maka besarnya panjang gelombang cahaya tersebut adalah . . .

Pembahasan:

Frekuensi, f = 1,2 x 10¹⁵ Hz

Kecepatan cahaya, v = 3 x 10⁸ m/s

Panjang gelombang, λ = ?

 

Panjang gelombang dapat dicari dengan rumusan:

λ = v/f

λ = (3 x 10⁸)/(1,2 x 10¹⁵)

λ = 2,5 x 10^-7 m

2. Sebuah kisi dengan 7000 garis per cm jika cahaya tegak lurus dengan panjang gelombang garis terang difraksi orde 1 membentuk sudut 60° terhadap garis normal, tentukanlah panjang gelombangnya!

Pembahasan:

Kisi, N = 7000 garis per cm

Orde, n = 1

Sudut deviasi, θ = 60°

Panjang gelombang, λ = ?

Pertama, cari dulu nilai d

d = 1/N = 1/7000

d = 0,000143 m

Kemudian, cari panjang gelombang cahaya

n λ = d sin θ

1. λ = 0,000143 . Sin 60°

λ = 0,000124 m

λ = 1,24 x 10⁻⁶ Å

3. Dua buah kaca film A dan B bekkerja berdasarkan prinsip polarisasi, masing-masing mampu menahan (menyerap cahaya) intensitas cahaya 40% dan 80%. Maka :

1) Kedua kaca film terdiri dari dua lapisan kisi polaroid

2) Sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film A lebih besar daripada sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film B

3) Sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film B lebih besar daripada sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film A

4) Bahan pembuat kisi polaroid pada kedua kaca film sangat menentukan besarnya intensitas cahaya yang dapat diserap

Pernyataan yang benar adalah . . .

Pembahasan:

- Kedua kaca film terdiri dari dua lapisan kisi polaroid

- Film polarisasi kedua (analisator) yang sumbu transmisinya membentuk sudut dengan sumbu transmisi dari film polarisasi yang pertama (polarisator), maka intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kedua film dinyatakan dengan:

    I = I_o cos²θ

Intensitas sinar yang diteruskan sebanding dengan cos²θ

-Sudut antara kisi analisator dan polarisator pada kaca B lebih besar

Baca juga : Tentukan sudut antara polarisator dan analisator agar intensitas cahaya yang melalui polarisator menjadi  40% intensitas mula-mula! 

5. Dua buah kaca film A dan B bekerja berdasarkan prinsip polarisasi, masing-masing mampu menahan (menyerap cahaya) intensitas cahaya 82% dan 50%. Maka :

1) Kedua kaca film terdiri dari dua lapisan kisi polaroid

2) Intensitas cahaya yang diteruskan kisi pertama pada tiap kaca film besarnya sama

3) Sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film A adalah 0°

4) Sudut antara kisi polarisator dan analisator pada kaca film B adalah 37°

Pernyataan yang benar adalah . . .

Pembahasan:

Suatu kaca film dapat menahan minimal intensitas 50% atau lebih yang terdiri dari dua lapisan polaroid, dimana antara lapisan polaroid pertama dan kedua disusun sehingga keduanya memiliki perbedaan sudut antara 0° - 90°.

Jadi, pernyataan yang benar adalah 1 dan 2.

6. Pernyataan yang benar tentang dispersi cahaya pada prisma:

1) Dispersi terjadi tiap cahaya monokromatik memiliki panjang gelombang yang berbeda

2) Perbedaan panjang gelombang cahaya monokromatik menyebabkan perbedaan indeks bias

3) Perbedaan indeks bias cahaya monokromatik menyebabkan perbedaan sudut bias tiap cahaya monokromatik

4) Cahaya ungu memiliki sudut deviasi terbesar

 

Pembahasan:

- Cahaya mengalami pembiasan mengalami perubahan cepat rambat dan panjang gelombang, sementara itu frekuensinya adalah tetap.

- Warna Panjang gelombang

    Ungu 400-440 nm

    Biru 440-495 nm

    Hijau 495-580 nm

    Kuning 580-600 nm

    Orange 600-640 nm

    Merah 640-750 nm

- Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi warna-warna spektralnya. Indeks cahaya suatu bahan menentukan panjang gelombang cahaya mana yang dapat diuraikan menjadi komponen komponennya. 

- Peristiwa dispersi ini terjadi karena perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.

Jadi, semua pernyataan adalah benar.

7. Pada percobaan interferensi celah ganda digunakan cahaya merah, sehingga jarak antara terang keempat dengan terang pusat berjarak 2 mm, agar jarak antara terang keempat dengan terang pusat  jaraknya menjadi lebih besar dari 2 mm, maka :

1) Cahaya merah diganti dengan cahaya kuning 

2) Digunakan celah ganda lain yang jarak antar celahnya lebih besar

3) Cahaya merah diganti dengan cahaya hijau

4) Layar digerakkan menjauhi celah

Pembahasan:

Interferensi cahaya adalah peristiwa perpaduan atau penggabungan dua gelombang cahaya atau lebih yang menghasilkan pola gelombang baru.

Pada interferensi celah ganda berlaku persamaan

d.y/L = n.λ

y = n.λ.L/d

 

Agar jarak antar terang (y) lebih besar, maka:

- diperbesar panjang gelombang (λ)

- diperjauh layarnya (L)

- diperkecil jarak celah

8. Suatu medium dengan permeabilitas relatif 20 dan permitivitas relatif 1,25 maka cepat rambat cahaya pada medium tersebut adalah . . . x 10⁸ m/s.

Pembahasan:

Persamaan untuk menentukan cepat rambat gelombang elektromagnetik, yaitu: 

c = 1 /√( μo • εo) 

 

Diketahui: 

ε₀ = permitivitas vakum = 1,25

μ₀ = permeabilitas vakum = 20

 

c² = 1 /(μo • εo) 

c² = 1/(20 • 1,25)

c = 0,2

 

Jadi, cepat rambat cahaya pada medium tersebut adalah 0,2 x 10⁸ m/s

Share :