Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA; Setelah belajar mengenai cahaya sebagai gelombang, saatnya bagi teman-teman berlatih dan mengasah kemampuan fisikanya tentang konsep cahaya, kami tuliskan beberapa soal yang kami ambil dari soal-soal ujian masuk PTN dan soal ujian nasional. Semoga bermanfaat bagi.
SOAL DAN PENYELESAIAN LATIHAN TOPIK CAHAYA
01. SIPENMARU 1988. Sebuah kisi difraksi yang memiliki 3000 garis tiap cm digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya. Sudut antara garis pusat dan garis pada orde pertama adalah $\small 8^{o} (\sin 8^{o} = 0,140)$.Dan hasil di atas, panjang gelombang cahaya itu adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\lambda =\frac{\sin \theta }{n.N}\\\lambda =\frac{0,14}{1.3000}\\ \lambda =4,67.10^{-5}cm\\\lambda =4,67.10^{-7}m\]
02. PP I 1982; Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang $5 x 10^{-7}$ m datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde kedua membuat sudut 30° dengan garis normal pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[N =\frac{\sin \theta }{n.\lambda}\\N=\frac{\sin 30^{o}}{2.5.10^{-5}}\\N=5000\]
03. PP I 1981; Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dan 5000 garis tiap cm. Sudut bias orde kedua adalah 30°. Maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah…..( Angstrom)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\lambda =\frac{\sin \theta }{n.N}\\\lambda =\frac{\sin 30^{o}}{2.5000}\\\lambda =\frac{0,5}{10^{4}} \\ \lambda =5.10^{-5}cm=5000A^{o}\]
04. PP I 1981; Jika analisator dan polarisator membuat sudut a, maka intensitas sinar yang diteruskan sebanding dengan
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small I=\frac{1}{2}I_{o}\cos ^{2}\theta \\ I \textrm{ sebanding dengan} \cos ^{2}\theta\]
05. SPMB 2003 Regional I; Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dan celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama di sebelah kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya adalah.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{p.d}{l}=n.\lambda \\ \lambda =\frac{p.d}{n.l}\\\lambda =\frac{7,2x0,01}{1x200} \\ \lambda =3,6.10^{-4}mm\\\lambda =360nm\]
06. PP I IPA Terpadu 1983; Pada percobaan Young (celah ganda) jika jarak antara kedua celahnya dijadikan dua kali semula, maka jarak antara dua garis gelap yang berturutan menjadi:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{p_{1}}{p_{2}}=\frac{d_{2}}{d_{1}}=\frac{2d_{1}}{d_{1}}=2 \\ d_{2}=\frac{1}{2}d_{1}\]
07. SPMB 2004 Kode 650 Nomor 8; Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang $6,5 x 10^{-7}$ m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dan celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang kelima adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \[\small \\p=\frac{(2n-1)\lambda.L}{2d} \\p=\frac{(2x3-1).6,5 x 10^{-7}. 1}{2.10^{-3}} \\ p=16,25x10^{-4}m \\p=1625nm\]
08. PP I 1981; Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melalui sepasang celah sempit yang jaraknya 0,3 mm membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 0,9 m dan celah tadi. Bila jarak antara garis gelap kedua terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang cahaya adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{pd}{l}=\frac{(2n-1)\lambda }{2}\\ \frac{3.0,3}{900} =\frac{(2x2-1)\lambda }{2}\\ \lambda = 6,67.10^{-4}mm \\ \lambda =6,67.10^{-7}m\]
09. PP 1 1980; Pada suatu percobaan Young dipergunakan cahaya hijau. Apakah yang dapat dilakukan untuk memperbesar jarak antara dua buah garis terang yang berdekatan pada layar?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: $\large p=\frac{n\lambda l}{d}$; Agar p menjadi makin besar, maka yang dapat dilakukan adalah: menjauhkan layar dan kedua celah memperbesar panjang gelombang (mengganti cahaya hijau dengan: merah, jingga, kuning) memperkecil jarak antara kedua celah
10. UMPTN 2001 Rayon C; Suatu cahaya menerangi celah ganda yang memiliki jarak antarcelah 0,10cm sedemikian hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60 m. Ketika pemisahan antarpola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah:(nm).
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \lambda =\frac{p.d}{n.l}\\\lambda =\frac{0,048x0,1}{1x600}\\\lambda =8.10^{-6}cm=8,0nm\]
Baca juga: SOAL JAWAB GELOMBANG CAHAYA KELAS XII
11. UMPTN 1993 Rayon C; Cahaya suatu sumber melalui dua celah sempit yang terpisah 0,1 mm. Jika jarak antara dua celah sempit terhadap layar 100 cm dan jarak antara garis gelap pertama dengan garis terang pertama adalah 2,95 mm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah: (mm).
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah = 590mm
12. UMPTN 1992; Untuk menentukan panjang gelombang sinar monokromatis digunakan percobaan Young yang data-datanya sebagai berikut: jarak antara kedua celahnya = 0,3 mm, jarak celah ke layar = 50 cm dan jarak antara garis gelap ke-2 dengan garis gelap ke-3 pada layar = 1 mm. Panjang gelombang sinar monokromatis tersebut adalah…(nm)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{pd}{l}=n.\lambda \\ \frac{1.0,3}{500}=1.\lambda \\ \lambda = 6.10^{-4}mm=600nm\]
13. SPMB 2004 Kode 452 Nomor 6; Suatu celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5890 angstrom. Tentukan lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut $30^{o}$(dalam Angstrong)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small d \sin \theta = \frac {(2n-1)\lambda }{2} \\ d \sin 30^{o} = \frac{(2.1-1).5890}{2} \\ d=5890A^{o}\]
14. PP I 1983; Suatu berkas sinar sejajar mengenai tegak lurus suatu celah yang lebarnya 0,4 mm. Di belakang celah diberi lensa positif dengan jarak titik api 40 cm. Garis terang pusat dengan gelap pertama pada layar di bidang titik api lensa berjarak 0.56 mm. Panjang gelombang sinar adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \\ d \frac{p}{l} = n.\lambda \\ 0,4. \frac{0,56}{400} = 1.\lambda \\ \lambda = 5,6 x 10^{-4}mm\\\lambda =5,6 x 10^{-7}m\]
15. EBTANAS 1994; Jika sinar putih melewati prisma, maka deviasi sinar ungu lebih besar daripada deviasi sinar biru. Hal ini disebabkan karena:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: Indeks bias ungu lebih besar dari pada indeks bias biru
16. UMPTN 2001,UM UGM 2006; Suatu cahaya melewati celah ganda yang memiliki jarak antarcelah 0,10 cm sedemikian sehingga hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60 cm. Ketika pemisahan antarpola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small p \frac{d}{l} = n.\lambda \\ 0,048. \frac{0,1}{60} = 1.\lambda \\ \lambda = 8 x 10^{-5}cm\\\lambda =800nm=8000A^{o}\]
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\lambda =\frac{\sin \theta }{n.N}\\\lambda =\frac{0,14}{1.3000}\\ \lambda =4,67.10^{-5}cm\\\lambda =4,67.10^{-7}m\]
02. PP I 1982; Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang $5 x 10^{-7}$ m datang tegak lurus pada kisi. Jika spektrum orde kedua membuat sudut 30° dengan garis normal pada kisi, maka jumlah garis per cm kisi adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[N =\frac{\sin \theta }{n.\lambda}\\N=\frac{\sin 30^{o}}{2.5.10^{-5}}\\N=5000\]
03. PP I 1981; Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada kisi yang terdiri dan 5000 garis tiap cm. Sudut bias orde kedua adalah 30°. Maka panjang gelombang cahaya yang dipakai adalah…..( Angstrom)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\lambda =\frac{\sin \theta }{n.N}\\\lambda =\frac{\sin 30^{o}}{2.5000}\\\lambda =\frac{0,5}{10^{4}} \\ \lambda =5.10^{-5}cm=5000A^{o}\]
04. PP I 1981; Jika analisator dan polarisator membuat sudut a, maka intensitas sinar yang diteruskan sebanding dengan
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small I=\frac{1}{2}I_{o}\cos ^{2}\theta \\ I \textrm{ sebanding dengan} \cos ^{2}\theta\]
05. SPMB 2003 Regional I; Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertikal berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dan celah. Diketahui bahwa jarak antara garis gelap pertama di sebelah kiri ke garis gelap pertama di sebelah kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya adalah.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{p.d}{l}=n.\lambda \\ \lambda =\frac{p.d}{n.l}\\\lambda =\frac{7,2x0,01}{1x200} \\ \lambda =3,6.10^{-4}mm\\\lambda =360nm\]
06. PP I IPA Terpadu 1983; Pada percobaan Young (celah ganda) jika jarak antara kedua celahnya dijadikan dua kali semula, maka jarak antara dua garis gelap yang berturutan menjadi:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{p_{1}}{p_{2}}=\frac{d_{2}}{d_{1}}=\frac{2d_{1}}{d_{1}}=2 \\ d_{2}=\frac{1}{2}d_{1}\]
07. SPMB 2004 Kode 650 Nomor 8; Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang gelombang $6,5 x 10^{-7}$ m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dan celah. Jarak antara gelap ketiga dan terang kelima adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: \[\small \\p=\frac{(2n-1)\lambda.L}{2d} \\p=\frac{(2x3-1).6,5 x 10^{-7}. 1}{2.10^{-3}} \\ p=16,25x10^{-4}m \\p=1625nm\]
08. PP I 1981; Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melalui sepasang celah sempit yang jaraknya 0,3 mm membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 0,9 m dan celah tadi. Bila jarak antara garis gelap kedua terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang cahaya adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{pd}{l}=\frac{(2n-1)\lambda }{2}\\ \frac{3.0,3}{900} =\frac{(2x2-1)\lambda }{2}\\ \lambda = 6,67.10^{-4}mm \\ \lambda =6,67.10^{-7}m\]
09. PP 1 1980; Pada suatu percobaan Young dipergunakan cahaya hijau. Apakah yang dapat dilakukan untuk memperbesar jarak antara dua buah garis terang yang berdekatan pada layar?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: $\large p=\frac{n\lambda l}{d}$; Agar p menjadi makin besar, maka yang dapat dilakukan adalah: menjauhkan layar dan kedua celah memperbesar panjang gelombang (mengganti cahaya hijau dengan: merah, jingga, kuning) memperkecil jarak antara kedua celah
10. UMPTN 2001 Rayon C; Suatu cahaya menerangi celah ganda yang memiliki jarak antarcelah 0,10cm sedemikian hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60 m. Ketika pemisahan antarpola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah:(nm).
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \lambda =\frac{p.d}{n.l}\\\lambda =\frac{0,048x0,1}{1x600}\\\lambda =8.10^{-6}cm=8,0nm\]
Baca juga: SOAL JAWAB GELOMBANG CAHAYA KELAS XII
11. UMPTN 1993 Rayon C; Cahaya suatu sumber melalui dua celah sempit yang terpisah 0,1 mm. Jika jarak antara dua celah sempit terhadap layar 100 cm dan jarak antara garis gelap pertama dengan garis terang pertama adalah 2,95 mm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah: (mm).
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah = 590mm
12. UMPTN 1992; Untuk menentukan panjang gelombang sinar monokromatis digunakan percobaan Young yang data-datanya sebagai berikut: jarak antara kedua celahnya = 0,3 mm, jarak celah ke layar = 50 cm dan jarak antara garis gelap ke-2 dengan garis gelap ke-3 pada layar = 1 mm. Panjang gelombang sinar monokromatis tersebut adalah…(nm)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \frac{pd}{l}=n.\lambda \\ \frac{1.0,3}{500}=1.\lambda \\ \lambda = 6.10^{-4}mm=600nm\]
13. SPMB 2004 Kode 452 Nomor 6; Suatu celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5890 angstrom. Tentukan lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut $30^{o}$(dalam Angstrong)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small d \sin \theta = \frac {(2n-1)\lambda }{2} \\ d \sin 30^{o} = \frac{(2.1-1).5890}{2} \\ d=5890A^{o}\]
14. PP I 1983; Suatu berkas sinar sejajar mengenai tegak lurus suatu celah yang lebarnya 0,4 mm. Di belakang celah diberi lensa positif dengan jarak titik api 40 cm. Garis terang pusat dengan gelap pertama pada layar di bidang titik api lensa berjarak 0.56 mm. Panjang gelombang sinar adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small \\ d \frac{p}{l} = n.\lambda \\ 0,4. \frac{0,56}{400} = 1.\lambda \\ \lambda = 5,6 x 10^{-4}mm\\\lambda =5,6 x 10^{-7}m\]
15. EBTANAS 1994; Jika sinar putih melewati prisma, maka deviasi sinar ungu lebih besar daripada deviasi sinar biru. Hal ini disebabkan karena:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: Indeks bias ungu lebih besar dari pada indeks bias biru
16. UMPTN 2001,UM UGM 2006; Suatu cahaya melewati celah ganda yang memiliki jarak antarcelah 0,10 cm sedemikian sehingga hingga terbentuk pola gelap-terang pada layar yang berjarak 60 cm. Ketika pemisahan antarpola terang adalah 0,048 cm, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan tersebut adalah:
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\[\small p \frac{d}{l} = n.\lambda \\ 0,048. \frac{0,1}{60} = 1.\lambda \\ \lambda = 8 x 10^{-5}cm\\\lambda =800nm=8000A^{o}\]
