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
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.
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.
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)
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