Soal dan Penyelesaian Fisika SMA ; Interferensi cahaya. Interferensi cahaya terjadi jika dua (atau lebih) berkas cahaya koheren dipadukan. Dua gelombang koheren adalah dua gelombang yang memiliki beda fase yang tetap. Interferensi destruktif (saling melemahkan) terjadi jika kedua gelombang cahaya berbeda fase 180o. Sedangkan interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi jika kedua gelombang cahaya sefase atau beda fasenya nol.
A. Interferensi celah Ganda (Percobaan Young)
Pada percobaan Young, dua sumber cahaya koheren diperoleh dari cahaya monokromatis yang dilewatkan dua celah. Kedua berkas cahaya koheren itu akan bergabung membentuk pola-pola interferensi.
Inteferensi maksimum (konstruktif) yang ditandai pola terang akan terjadi jika kedua berkas gelombang fasenya sama.
Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas S1 dan d sin θ, dengan d adalah jarak antara dua celah.
Interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …
Untuk sudut kecil, $\tan\theta = sin\theta =\frac{y}{l}$ maka persamaan dapat ditulis untuk interferensi maksimum ke-n: \[p\frac{d}{L}=n.\lambda\] Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.
Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang, diperoleh: $d\sin \theta =(2n-1)\frac{1}{2}\lambda$ , dengan n =1, 2, 3, …interferensi maksimum ke-n: \[p\frac{d}{L}=(2n-1)\frac{1}{2}\lambda\] Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n = 1 untuk terang garis gelap pertama, n = 2 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Tidak ada nilai n = 0 untuk perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas.
B. Interferensi pada lapisan tipis
Interferensi dapat terjadi pada lapisan tipis seperti lapisan sabun dan lapisan minyak. Jika seberkas cahaya mengenai lapisan tipis sabun atau minyak, sebagian berkas cahaya dipantulkan dan sebagian lagi dibiaskan kemudian dipantulkan lagi. Gabungan berkas pantulan langsung dan berkas pantulan setelah dibiaskan ini membentul pola interferensi.
Seberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i. Sebagian berkas langsung dipantulkan oleh permukaan lapisan tipis, sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu ke dalam lapisan tipis dengan sudut bias r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara.
Sinar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang indeks biasnya lebih tinggi akan mengalami pembalikan fase (fasenya berubah 180o), sedangkan sinar pantul dari medium yang indeks biasnya lebih kecil tidak mengalami perubahan fase. Jadi, sinar masuk mengalami perubahan fase 180o. Selisih lintasan antara sinar bias dan sinar pantul adalah 2dcosr.
Karena sinar F mengalami pembalikan fase, interferensi konstruktif akan terjadi jika selisih lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ) atau \[\lambda = \frac{\lambda _{o}}{n}\]n = indeks bias lapisan tipis
\[2nd\cos r ={(2m-1)\frac{1}{2}\lambda}\] m = 1, 2, 3, …
interferensi destruktif (pola gelap) terjadi jika
\[2nd\cos r = m.\lambda\] m = 0, 1, 2, 3, …
C. Cincin Newton
Interferensi cincin newton terjadi jika cahaya datang dari atas dengan arah tegak lurus Interferensi maksimum (lingkaran terang), jika:
\[r_{t} = {\sqrt {(2n-1)\frac{1}{2}.\lambda .R } }\] n = 1, 2, 3, …… dengan rt adalah jari-jari lingkaran terang ke-n.
Interferensi minimum (lingkaran gelap), jika:
\[r_{g} = \sqrt {n. \lambda R}\] n = 0, 1, 2, …… dengan rg adalah jari-jari lingkaran gelap ke-n.
Baca juga:
