Gelombang Elektromagnetik

1. GELOMBANG (2) TIM FISIKA

2. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

3. Apa itu Gelombang ? • Gelombang adalah getaran yang merambat • Apakah dalam perambatannya perlu medium/zat perantara ? Tidak harus ! • Berdasarkan ada/tidak adanya medium : 1. Gelombang Mekanik perlu medium 2. Gelombang Elektromagnetik

4. Apakah Gelombang Elektromagnetik ?? Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium

5. Sifat-sifatgelombangelektromagnetik • Gelombangelektromagnetikdapatmerambatdalamruangtanpa medium • merupakangelombang transversal • tidakmemilikimuatanlistriksehinggabergeraklurusdalammedan magnet maupunmedanlistrik • dapatmengalamipemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi) • Perubahanmedanlistrikdanmedan magnet terjadisecarabersamaan, sehinggamedanlistrikdanmedan magnet sefasedanberbandinglurus

6. SpektrumElektromagnetik Gel. Radio : Panjang gel. lebihbesardari 1 m Gel. Mikro : Panjang gel. antara 1 mm sampai 1 m Gel. Inframerah : Panjang gel. 700 nm sampai 1000 nm (Radiasitermal) suhu 3 K – 3000 K  atom/mol berubahenergidalam (vibrasidanrotasinya) Cahayatampak : Panjang gel. 400 nm – 700 nm, atom transisidarienergitinggikerendah. Gel. UV : Panjang gel. 1 nm-400 nm, transisielektronterluarataudaritermalmataharidgnsuhu > 6000 K Sinar-X : Panjang gel. 0,01 nm-10nm, transisielektron yang lebihdalamataupartikeldiperlambat Sinar Gamma : Panjang gel < 10pm, transisiinti atom ataupeluruhanradioaktif

7. SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

8. SifatGelombangCahaya Cahayamerupakangelombang transversal yang termasukgelombangelektromagnetik. Cahayadapatmerambatdalamruanghampadengankecepatan3 x 108 m/s. Sifat2 cahaya : • Dapatmengalamipemantulan (refleksi) • Dapatmengalamipembiasan (refraksi) • Dapatmengalamipelenturan (difraksi) • Dapatdijumlahkan (interferensi) • Dapatdiuraikan (dispersi) • Dapatdiseraparahgetarnya (polarisasi) • Bersifatsebagaigelombangdanpartikel

9. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

10. Refleksi dan Refraksi Permukaan Datar Hukum Refleksi dan Refraksi Bidang Datar • a. Sinar yang direfleksikan dan direfraksikan terrletak pada satu bidang yang dibentuk oleh sinar datang dan normal bidang batas dititik datang. • b. Untuk refleksi : 1’ =1 • c. Untuk refraksi : Sin 1 = n21 Sin 2 n21 : indeks bias • Berdasarkan hukum ini dapat diturunkan persamaan indeks bias kaca terhadap udara yaitu • nga = [sin 1/2( + )]/sin(/2)

11. InterferensiCahaya Adalahperpaduandari 2 gelombangcahaya. Agar hasilinterferensinyamempunyaipola yang teratur, keduagelombangcahayaharuskoheren, yaitumemilikifrekuensidanamplitudoygsamasertaselisihfasetetap. Polahasilinterferensiinidapatditangkappadalayar, yaitu • Garisterang, merupakanhasilinterferensimaksimum (salingmemperkuatataukonstruktif) • Garisgelap, merupakanhasilinterferensi minimum (salingmemprlemahataudestruktif)

12. Paduangelombang

13. Syaratinterferensimaksimum Interferensimaksimumterjadijikakedua gel memilikifaseygsama (sefase), yaitujikaselisihlintasannyasamadgnnolataubilanganbulat kali panjanggelombangλ. Bilangan m disebutordeterang. Untuk m=0 disebutterangpusat, m=1 disebutterang ke-1, dst. Karenajarakcelahkelayar l jauhlebihbesardarijarakkeduacelah d (l >> d), makasudutθsangatkecil, sehingga sin θ = tan θ = p/l, dgndemikian Dengan p adalahjarakterangke-m kepusatterang.

14. Syaratinterferensi minimum Interferensi minimum terjadijikabedafasekedua gel 180o, yaitujikaselisihlintasannyasamadgnbilanganganjil kali setengahλ. Bilangan m disebutordegelap. Tidakadagelapke nol. Untuk m=1 disebutgelap ke-1, dst. Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka Dengan p adalahjarakterangke-m kepusatterang. Jarakantaraduagaristerangygberurutansamadgnjarakduagarisgelapberurutan. JikajarakitudisebutΔp, maka

15. Soal Padasuatupercobaan YOUNG, jarakantara 2 celah d = 0,25 mm sedangkanjarakcelahkelayar l = 1 m. Jarakgarisgelapkeduakepusatpolainterfernsipadalayaradalah p = 3 mm. Tentukan: • Panjanggelombangcahayaygdigunakan • Jarakgaristerangketigadaripusat • Jarakgaristerangketigadaripusatjikapercobaan Young dicelupkandalam air ygindeksbiasnya 4/3.

16. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

19. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

20. Prinsip Huygens • Semua titik pada muka gelombang dapat dipandang sebagai sumber titik yang menghasilkan gelombang speris (bola) sekunder. Setelah selang waktu t posisi muka-gelombang yang baru adalah permukaan selubung yang menyinggung semua gelombang sekunder.

21. Prinsip Huygens Gambar Prinsip Huygens untuk gelombang siferis

22. Gambar melukiskan gelombang cahaya yang dipancarkan oleh sebuah titik M ke segala arah, pada suatu saat muka gelombang digambarkan sebagai permukaan bola AB, akan dicari muka gelombang baru pada t detik kemudian • Prinsip Huygens

23. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

24. PemantulanCahaya HukumPemantulanCahaya • Sinardatang, garis normal, dansinarpantulterletakpadasatubidangdatar. • Sudutdatang (i) = sudutpantul (r)

25. Fenomena pemantulan cahaya ada dua jenis, yaitu : a. Pemantulan difuse (membaur) : pemantulan cahaya ke segala arah PemantulanCahaya Pemantualan baur b. Pemantulan teratur : pemantulan cahaya dengan arah teratur Pemantualan teratur

26. Pemantulan teratur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang datar Pemantulan baur, yaitu bila cahaya mengenai permukaan yang tidak rata Macam-macam pemantulan Pemantulan Cahaya

27. PemantulanCahaya HukumPemantulanCahaya • Sinardatang, garis normal, dansinarpantulterletakpadasatubidangdatar. • Sudutdatang (i) = sudutpantul (r)

28. Bayangan pada cermin datar h h’ S S’ S S’ Dari gambar di atas, sifatbayanganpadacermindataradalah: - tegak - samabesar - samajarak - terbalikkiri-kanan - maya

29. Sifat cermin datar

30. Berapakah panjang minimum cermin yang diperlukan untuk melihat bayangan seluruh badan kita? Perhatikan gambar! Panjang cermin minimum ½ h h Panjang minimum cermin yang dibutuhkan adalah setengah dari tiggi badan kita.

31. 360 α n = - 1 Jumlah bayangan Berapakah banyaknya bayangan yang terbentuk bila kita berada di depan dua buah cermin yang membentuk sudut α ? Banyaknya bayangan yang terbentuk dapat kita hitung dengan persamaan: n = banyaknya bayangan α = besar sudut

32. Cermin Cekung Cermin cekung adalah cermin lengkung dengan lapisan mengkilap pada bagian dalam. Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan cahaya R f

33. R f R f R f Tiga sinar utama pada cermin cekung

34. Pembentukan bayangan pada cermin cekung R f

35. Persamaan Cermin Cekung Cermin cekung memiliki fokus positif Cermin cekung memiliki persamaan: 1 1 1 f s s’ = + s’ s h’ h M = = Ket. f = fokus s = letak benda s’ = letak bayangan M = perbesaran bayangan h = tinggi benda h’ = tinggi bayangan

36. Dik. h = 20 cm f = 15 cm s = 10 cm Dit. a. s’ = b. M = c. h’ = Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s’ 1/15 = 1/10 + 1/s’ 1/s’ = 1/15 – 1/10 = 2/30 – 3/30 = -1/30 s’ = -30 cm (maya, tegak) b. M = |s’/s| = 30/10 = 3 (diperbesar) c. M = h’/h 3 = h’/20 h’ =20 x 3 = 60 cm Contoh:Sebuahbenda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm didepansebuahcermincekung yang memilikifokus 15 cm. Hitunglah:a. letakbayanganb. perbesaranbayanganc. tinggibayangan

37. Penggunaan cermin cekung Kaca rias Cermin cekung dengan fokus yang besar dapat dijadikan kaca rias, karena menghasilkan bayangan yang diperbesar Parabola Cermin cekung banyak digunakan sebagai parabola karena sifatnya yang mengumpulkan gelombang Teropong Cermin cekung digunakan pada teropong pantul pengganti lensa okuler

38. f R Cermin Cembung Cermin cembung adalah cermin lengkung dengan lapisan cermin di bagian luar. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya.

39. f R f R f R Tigasinarutamapadacermincembung

40. f R Pembentukan bayangan Sifat bayangan: tegak maya diperkecil

41. Persamaan Cermin Cembung Cermincembungmemilikifokusdanjarakbayangannegatif. Cermincembungmemilikipersamaan: 1 1 1 f s s’ = + s’ s h’ h M = = Ket. f = fokus (selalu negatif) s = letak benda s’ = letak bayangan (selalu negatif) M = perbesaran bayangan h = tinggi benda h’ = tinggi bayangan

42. Dik. h = 20 cm f = -15 cm s = 10 cm Dit. a. s’ = b. M = c. h’ = Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s’ 1/-15 = 1/10 + 1/s’ 1/s’ = -1/15 – 1/10 = -2/30 – 3/30 = -5/30 s’ = -30/5 = -6 cm b. M = |s’/s| = 6/10 = 0,6 c. M = h’/h 0,6 = h’/20 h’ =20 x 0,6 = 12 cm Contoh:Sebuahbenda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm didepansebuahcermincembung yang memilikifokus 15 cm. Hitunglah:a. letakbayanganb. perbesaranbayanganc. tinggibayangan

43. Cermin Cembung dalam kehidupan sehari-hari Cermin cembung memiliki sifat selalu membentuk bayangan yang tegak, maya dan diperkecil, sehingga cermin ini mampu membentuk bayangan benda yang sangat luas. Dengan sifat ini maka cermin cembung banyak digunakan pada: - kaca spion pada kendaraan - kaca pengintai pada supermarket - kaca spion pada tikungan jalan

44. MATERI • Gelombang elektromagnetik (Optik) • Refleksi, Refraksi, Interferensi gelombang optik • Eksperimen Young • Prinsip Huygen • Refleksi total internal • Pembentukan bayangan cermin dan lensa • Alat-alat yang menggunakan prinsip optik

45. Alat-alat Optik • Mata • Lup • Mikroskop • Teropong • Mata • Memiliki sebuah lensa yg berfungsi sbg alat optik. • Mata mempunyai penglihatan yang jelas pada daerah yang dibatasi oleh dua titik yaitu titik dekat/ punctum proximum (titik terdekat yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg berakomodasi sekuat2nya) dan titik jauh/punctumremotum (titik terjauh yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg tak berakomodasi)

46. Lup • Menggunakan sebuah lensa cembung. • Untuk melihat benda2 kecil sehingga tampak lebih besar dan jelas. Sifat Bayangan : Maya (didepan lup), tegak, diperbesar. Perbesaran Anguler : • mata tak berakomodasi - mata berakomodasi maks γ = perbesaran anguler Sn = titik dekat orang normalf = jarak fokus lup

47. Mikroskop • Untuk melihat detail benda lebih jelas dan lebih besar. • Menggunakan 2 lensa positif, sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Melihat bayangan benda tanpa akomodasi Perbesaran bayangan : Melihat bayangan benda dengan berakomodasi Sob = jarak benda ke lensa objektif Sob’ = jarak bayangan ke lensa objektif Sn= jarak titik dekat mata normal fok= jarak fokus lensa okuler

48. Soal Sebuah preparat diletakkan 1 cm di depan lensa objektif dari sebuah mikroskop. Jarak fokus lensa objektifnya 0,9 cm, jarak fokus lensa okuler 5 cm. Jarak antara kedua lensa tsb 13 cm. tentukan perbesaran oleh mikroskop tsb.

49. Teropong Bintang • Menggunakan 2 lensa positif. • Beda teropong bintang dg mikroskop : mikroskop : fob < fok letak benda dekat dg lensa objektif teropong bintang: fob >> Fok letak benda di jauh tak berhingga Untuk mata tanpa akomodasi Untuk mata berakomodasi maksimum

50. Teropong Bumi • Menggunakan 3 lensa positif, sebagai lensa objektif, pembalik dan okuler. Utk mata tanpa akomodasi Utk mata akomodasi maks Teropong Panggung • Menggunakan 2 lensa; lensa objektifnya positif, lensa okulernya negatif. Utk mata tanpa akomodasi Utk mata akomodasi maks