Soal dan Pembahasan Interferensi Cahaya Pada Lapisan Tipis
SOAL#1
Sabuah cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å datang hampir tegak lurus pada permukaan lapisan tipis sabun. Tentukan ketebalan lapisan sabun tersebut agar dapat diperoleh terang maksimum pada cahaya yang dapat dipantulkan.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 6000 Å = 6 x 10─7 m
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1
Agar diperoleh terang maksimum (interferensi konskruktif) kita gunakan persamaan:
2nt cos θ= (m + ½)λ,
2 x 1 x t cos 00 = (0 + ½)(6 x 10─7 m)
2t = 3 x 10─7
t = 1,5 x 10─7 m = 0,15 μm
SOAL#2
Suatu lapisan tipis bensin (n = 1,50) mengapung di atas permukaan kaca (n = 1,60). Sinar matahari jatuh hampir tegak lurus pada lapisan tipis dan memantulkannya ke mata Anda. Walaupun sinar matahari adalah sinar putih yang mengandung berbagai warna, tetapi lapisan tipis tampak berwarna kuning. Ini karena interferensi desktruktif pada lapisan menghilangkan warna biru (λ biru di udara = 468 nm) dari cahaya yang dipantulkan ke mata Anda. Tentukan ketebalan minimum t (t ≠ 0) dari lapisan tipis.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 468 nm = 4,68 x 10─7 m
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1,50
ketebalan minimum t (t ≠ 0) dari lapisan tipis dieproleh dengan mengambil bilangan bulat m = 1.
Syarat cahaya biru mengalami interferensi deskruktif pada lapisan tipis
2nt cos θ = mλ,
tmin = mλ/(2ncos θ)
tmin = 1 x 468 nm/(2 x 1,5 cos 00) = 156 nm
SOAL#3
Sebuah kawat yang sangat halus berdiameter 7,35 x 10─3 mm diletakkan di antara dua pelat kaca datar seperti gambar di bawah. Sebuah cahaya dengan panjanng gelombangnnya 600 nm diarahkan tegak lurus dari udara menuju pelat dan memperlihatkan deretan pita─pita gelap dan terang. Berapa banyak pita─pita gelap akan terlihat dalam kasus ini? Apakah daerah dekat kawat akan terang atau gelap?
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 6000 x 10─7 mm
Tebal lapisan, t = 7,35 x 10─3 mm
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1 (UDARA)
Film tipis adalah baji udara kedua pelat gelap. Karena fase berubah pada permukaan terbawah, akan tetapi pita gelap saat selisih lintasannya 0, λ, 2λ, 3λ dan seterusnya.
Karena berkas cahaya tegak lurus terhadap pelat, maka pita gelap terjadi saat
2t = mλ, m = 0, 1, 2, 3, dst
2 x 7,35 x 10─3 mm = m x (6000 x 10─7 mm)
m = 24,5
angka di atas menunjukkan setengah bilangan bulat sehingga daerah di sebelah kawat akan terang. Akan terdapat 25 buah garis gelap di sepanjang pelat, sesuai dengan panjangnya yaitu 0λ, 1λ, 2λ, …, 24λ, termasuk satu yang berada pada titik kontak A(m = 0). Di antara semua itu akan terdapat 24 buah garis terang ditambah satu di ujungnya, atau 25 buah. Pita terang dan pita gelap akan terlihat jelas jika pelat kaca sangat datar.
SOAL#4
Sebuah gelembung sabun tampak hijau (λ = 540 nm) di titik pada permukaan depan yang paling dekat dengan pengamat. Berapakah ketebalan minimumnya? Anggap n = 1,35.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 540 nm
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1,35 (sabun)
Cahaya hijau akan celah ketika perbdaan lintasan minimumnya (m = 0) sama dengan
2nt = (m + ½)λ
tmin = (0 + ½)λ/2n
tmin = 560 nm/(4 x 1,35) = 100 nm
SOAL#5
Kamera canggih menggunakan serangkaian beberapa lensa. Cahaya dapat dipantulkan dari permukaan berbagai lensa ini dan menurunkan kejernihan gambar. Untuk membatasi refleksi ini, lensa dilapisi dengan lapisan tipis magnesium fluoride yang menyebabkan gangguan film tipis yang merusak. Berapakah ukuran tertipis dari film ini, jika indeks pembiasannya adalah 1,38 dan dirancang untuk membatasi pantulan cahaya 550 nm, biasanya panjang gelombang terlihat paling intens? Indeks bias kaca adalah 1,52.
Jawab:
Diketahui:
Lihat Gambar di bawah ini,
Gunakan, indeks bias n1 = 1,00 untuk udara, n2 = 1,38 untuk MgF2 dan n3 = 1,52 (untuk kaca)
Panjang gelombang pantulan cahaya, λ = 550 nm
Baik sinar 1 dan sinar 2 akan memiliki pergeseran λ/2 saat refleksi. Dengan demikian, untuk mendapatkan interferensi destruktif, sinar 2 perlu menempuh setengah panjang gelombang lebih jauh daripada sinar 1. Untuk insiden sinar secara tegak lurus, perbedaan panjang jalur adalah 2t.
Untuk mendapatkan gangguan destruktif di sini,
2t = λn2/2
di mana λn2 adalah panjang gelombang dalam film dan diberikan oleh
λn2 = λ/n2
Demikian,
2t = (λ/n2)/2
Memecahkan untuk t dan memasukkan nilai yang diketahui menghasilkan
tmin = (λ/n2)/4
tmin = 550 nm/(4 x 1,38) = 99,6 nm
Sabuah cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6000 Å datang hampir tegak lurus pada permukaan lapisan tipis sabun. Tentukan ketebalan lapisan sabun tersebut agar dapat diperoleh terang maksimum pada cahaya yang dapat dipantulkan.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 6000 Å = 6 x 10─7 m
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1
Agar diperoleh terang maksimum (interferensi konskruktif) kita gunakan persamaan:
2nt cos θ= (m + ½)λ,
2 x 1 x t cos 00 = (0 + ½)(6 x 10─7 m)
2t = 3 x 10─7
t = 1,5 x 10─7 m = 0,15 μm
SOAL#2
Suatu lapisan tipis bensin (n = 1,50) mengapung di atas permukaan kaca (n = 1,60). Sinar matahari jatuh hampir tegak lurus pada lapisan tipis dan memantulkannya ke mata Anda. Walaupun sinar matahari adalah sinar putih yang mengandung berbagai warna, tetapi lapisan tipis tampak berwarna kuning. Ini karena interferensi desktruktif pada lapisan menghilangkan warna biru (λ biru di udara = 468 nm) dari cahaya yang dipantulkan ke mata Anda. Tentukan ketebalan minimum t (t ≠ 0) dari lapisan tipis.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 468 nm = 4,68 x 10─7 m
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1,50
ketebalan minimum t (t ≠ 0) dari lapisan tipis dieproleh dengan mengambil bilangan bulat m = 1.
Syarat cahaya biru mengalami interferensi deskruktif pada lapisan tipis
2nt cos θ = mλ,
tmin = mλ/(2ncos θ)
tmin = 1 x 468 nm/(2 x 1,5 cos 00) = 156 nm
SOAL#3
Sebuah kawat yang sangat halus berdiameter 7,35 x 10─3 mm diletakkan di antara dua pelat kaca datar seperti gambar di bawah. Sebuah cahaya dengan panjanng gelombangnnya 600 nm diarahkan tegak lurus dari udara menuju pelat dan memperlihatkan deretan pita─pita gelap dan terang. Berapa banyak pita─pita gelap akan terlihat dalam kasus ini? Apakah daerah dekat kawat akan terang atau gelap?
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 6000 x 10─7 mm
Tebal lapisan, t = 7,35 x 10─3 mm
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1 (UDARA)
Film tipis adalah baji udara kedua pelat gelap. Karena fase berubah pada permukaan terbawah, akan tetapi pita gelap saat selisih lintasannya 0, λ, 2λ, 3λ dan seterusnya.
Karena berkas cahaya tegak lurus terhadap pelat, maka pita gelap terjadi saat
2t = mλ, m = 0, 1, 2, 3, dst
2 x 7,35 x 10─3 mm = m x (6000 x 10─7 mm)
m = 24,5
angka di atas menunjukkan setengah bilangan bulat sehingga daerah di sebelah kawat akan terang. Akan terdapat 25 buah garis gelap di sepanjang pelat, sesuai dengan panjangnya yaitu 0λ, 1λ, 2λ, …, 24λ, termasuk satu yang berada pada titik kontak A(m = 0). Di antara semua itu akan terdapat 24 buah garis terang ditambah satu di ujungnya, atau 25 buah. Pita terang dan pita gelap akan terlihat jelas jika pelat kaca sangat datar.
SOAL#4
Sebuah gelembung sabun tampak hijau (λ = 540 nm) di titik pada permukaan depan yang paling dekat dengan pengamat. Berapakah ketebalan minimumnya? Anggap n = 1,35.
Jawab:
Diketahui:
Panjang gelombang, λ = 540 nm
Sudut yang dibentuk antara sinar datang dan normal, θ = 00
Indeks bias lapisan, n = 1,35 (sabun)
Cahaya hijau akan celah ketika perbdaan lintasan minimumnya (m = 0) sama dengan
2nt = (m + ½)λ
tmin = (0 + ½)λ/2n
tmin = 560 nm/(4 x 1,35) = 100 nm
SOAL#5
Kamera canggih menggunakan serangkaian beberapa lensa. Cahaya dapat dipantulkan dari permukaan berbagai lensa ini dan menurunkan kejernihan gambar. Untuk membatasi refleksi ini, lensa dilapisi dengan lapisan tipis magnesium fluoride yang menyebabkan gangguan film tipis yang merusak. Berapakah ukuran tertipis dari film ini, jika indeks pembiasannya adalah 1,38 dan dirancang untuk membatasi pantulan cahaya 550 nm, biasanya panjang gelombang terlihat paling intens? Indeks bias kaca adalah 1,52.
Jawab:
Diketahui:
Lihat Gambar di bawah ini,
Gunakan, indeks bias n1 = 1,00 untuk udara, n2 = 1,38 untuk MgF2 dan n3 = 1,52 (untuk kaca)
Panjang gelombang pantulan cahaya, λ = 550 nm
Baik sinar 1 dan sinar 2 akan memiliki pergeseran λ/2 saat refleksi. Dengan demikian, untuk mendapatkan interferensi destruktif, sinar 2 perlu menempuh setengah panjang gelombang lebih jauh daripada sinar 1. Untuk insiden sinar secara tegak lurus, perbedaan panjang jalur adalah 2t.
Untuk mendapatkan gangguan destruktif di sini,
2t = λn2/2
di mana λn2 adalah panjang gelombang dalam film dan diberikan oleh
λn2 = λ/n2
Demikian,
2t = (λ/n2)/2
Memecahkan untuk t dan memasukkan nilai yang diketahui menghasilkan
tmin = (λ/n2)/4
tmin = 550 nm/(4 x 1,38) = 99,6 nm
Post a Comment for "Soal dan Pembahasan Interferensi Cahaya Pada Lapisan Tipis"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!