GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Oleh :

Frilisa Dliyaul Haya,S.Pd.

STANDAR KOMPETENSI

Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.

KOMPETENSI DASAR

Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi dan cahaya

INDIKATOR

1. Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang cahaya

2. Menerapkan konsep dan prinsip gelombang cahaya dalam teknologi

• Dapat menjalar melewati ruang hampa (vakum)

• Gelombang EM adalah gelombang transversal,

artinya arah getaran vektor medan listrik dan

magnetik adalah tegak lurus arah perambatan.

• Dapat mengalami pemantulan (reflaksi)

• Dapat mengalami pembiasan (refraksi)

• Dapat mengalami perpaduan (interferensi)

• Dapat mengalami lenturan (difraksi)

• Dapat mengalami pengutuban (Polarisasi)

• Dapat mengalami penguraian (dispersi)

Sifat Gelombang Elektromagnetik

Gambar ini menunjukkan diagram skematik dari suatu gelombang EM dalam arah sb-x dengan kecepatan c. Medan listrik E bergetar dalam bidang x-y dan medan magnetik B bergetar dalam bidang x-z. E dan B selalu tegak lurus satu sama lain.

Propagasi Gelombang EM…

Spektrum Gelombang EM

Radio waves

10-2 m to 103 m

Radio & TV broadcastRadio communications

Microwaves

10-2 m Microwaves ovenSatellite telecommunicationradar

Infra-red (IR)

10-4 m Remote controlMedical IR photography

visible light

4x10-7 m to 7x10-7 m

Ultra-violet (UV)

10-8 m Causes sun-tanFluorescent lightChecking banknotesSterilizing water

X-rays 10-10 m Medical diagnosisInspecting welded joint

Gamma rays 10-13 m Radiotherapysterilization

Spektrum Gelombang EM…

Peta KonsepCAHAYA

Interferensi Difraksi Polarisasi

Lapisan tipis

Kisi difraksi

Celah ganda

Daya urai lensa Celah tunggal

Pemantulan

Pembiasanganda

Hamburan

Penyerapanselektif

HukumMallus

mempelajari

Ditimbulkan oleh

Ditimbulkanoleh

membatasi

Ditimbulkan oleh

Dispersi

Tetesan air - dari air hujan - adalah salah contoh benda yang tersedia di alam yang bisa menguraikan cahaya putih. Ketika seberkas cahaya putih mengenai setetes air, tetesan air ini berprilaku seperti prisma. Dia menguraikan sinar putih tadi sehingga terciptalah warna-warna pelangi. Terciptalah pelangi.

Cahaya matahari datang dari belakang pengamat, direfraksikan ke dalam sebuah tetes air, kemudian ia akan dirfleksikan dari permukaan belakang tetesan air, selanjutnya direfraksikan kembali ke udara. Dalam semua prosesnya cahaya mengalami dispersi, maka terurailah cahaya putih menjadi pelangi.

Refleksi, Refraksi, Dispersi dan PelangiRefleksi, Refraksi, Dispersi dan Pelangi

1. DISPERSI CAHAYABila seberkas sinar putih (Polikromatik) mengenai batas antara dua media bening yang mempunyai indeks bias berbeda, maka selain dibiaskan, berkas sinar inipun akan diuraikan menjadi berbagai warna, hal ini secara sederhana dapat digunakan prisma sebagai media bening.

Kebergantungan laju gelombang dan indeks refraksi terhadap panjang gelombang dinamakan dispersi.

DAFTAR PANJANG GELOMBANG YANG DIPANCARKAN OLEH MATAHARI

Sudut deviasi Sudut pembias () yang

sangat kecil akan berlaku persamaan:

= np/nm - 1

np

nm

(udara)

Cahaya Monokromatis = np - 1

Karena indeks bias medium (nm) udara = 1 , maka

= Sudut deviasi= sudut pembias prisma (puncak)np = indeks bias prismanm = indeks bias medium

Sudut Dispersi • Sudut dispersi dirumuskan:

= u – m

dengan: = sudut dispersi nu = indeks bias warna ungu nm = indeks bias warna merahm = deviasi cahaya merah

u = deviasi cahaya ungu

m u

= (nu – nm)

u = (n u – 1) m = (n m – 1)

HAMBURAN CAHAYACahaya yang kita lihat dari matahari adalah cahaya yang telah mengalami penyerapan kemudian diradiasikan kembali oleh molekul-molekul di atmosfer.

Peristiwa molekul menyerap dan kemudian meradiasikan kembali suatu cahaya dinamakan sebagai HAMBURAN CAHAYA.

Peristiwa inilah yang menjadi “dalang” dibalik rahasia mengapa langit berwarna biru ketika siang

hari, dan berwarna merah ketika pagi atau sore hari.

Bisakah anda jelaskan detailnya ???

Langit hanya berwarna biru di siang hari. Bumi diselubungi lapisan udara yang disebut atmosfer udara yang terdiri atas partikel-partikel kecil. Cahaya dari matahari dihamburkan oleh partikel-partikel kecil tersebut.Tetapi kita tahu, cahaya dari matahari terdiri dari paduan semua warna, dari merah, kuning, hijau, biru, hingga ungu. Warna-warna itu memiliki frekuensi yang berbeda. (Merah < kuning < hijau < biru < ungu). Semakin besar frekuensi cahaya, semakin kuat cahaya itu dihamburkan.

Warna langit adalah sebagian cahaya matahari yang dihamburkan. Karena yang paling banyak dihamburkan adalah warna berfrekuensi tinggi (hijau, biru, dan ungu), maka langit memiliki campuran warna-warna itu, yang kalau dipadukan menjadi biru terang.

LANGIT BERWARNA MERAH DI SORE HARI

Pada sore hari, sering matahari berubah warna menjadi merah. Pada saat itu, sinar matahari

yang sudah miring menempuh jarak lebih jauh untuk mencapai mata kita, sehingga semakin banyak cahaya yang dihamburkan. Sehingga yang banyak tersisa adalah cahaya frekuensi

rendah, yaitu merah. Di bulan dan di planet yang tidak memiliki atmosfir, cahaya matahari tidak dihamburkan, sehingga langit selalu berwarna

hitam, walaupun di siang hari.

2. Interferensi Celah Ganda2. Interferensi Celah GandaPertama kali ditunjukkan oleh Thomas Young pada

tahun 1801Ketika dua gelombang yang koheren

menyinari/melalui dua celah sempit, maka akan teramati pola interferensi terang dan gelap pada layar.

Interferensi Maksimum Interferensi Maksimum : gelombang saling : gelombang saling memperkuat/konstruktif, menghasilkan memperkuat/konstruktif, menghasilkan garis garis terangterang

Interferensi Minimum Interferensi Minimum : gelombang saling : gelombang saling memperlemah/destruktif, menghasilkan memperlemah/destruktif, menghasilkan garis gelapgaris gelap

Paduan gelombang

Syarat terjadinya interferensiSumber harus bisa mempertahankan suatu beda fasa yang tetap (sumber koheren).

Sumber harus monokromatis dan menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang sama.

Eksperimen YoungEksperimen Young

POLa Interferensi celah ganda

Interferensi : Interferensi : menguatkan/melemahkanmenguatkan/melemahkan

Beda LintasanBeda Lintasan

Jarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan (beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi.

Interferensi maksimum Interferensi maksimum disebut juga interferensi

konstruktif, akan menghasilkan garis terang pada layar

d sin θ = m λ; m = 0, 1, 2 ………. Bilangan m disebut orde terang . Untuk m = 0

disebut terang pusat, m = 1 disebut terang ke-1 dst.

Karena jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari jarak kedua celah d (l >> d), maka sudut θ sangat kecil, sehingga sin θ = tan θ = p/l, dengan demikian :

pd/l = mλ Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat

terang.

Interferensi minimum Interferensi minimum akan menghasilkan

garis gelap pada layar d sin θ = (m – ½ )λ; m = 1, 2, 3 ………… Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada

gelap ke-0. Untuk m = 1 disebut gelap ke-1 dst.

Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka pd/l = (m – ½ )λ Dengan p adalah jarak gelap ke-m ke pusat

terang.

Contoh Soal: Pada percobaan young digunakan dua celah

sempit yang berjarak 0,3 mm satu dengan yang lainnya. Jika jarak layar dengan celah 1 m dan jarak garis terang pertama dari terang pusat 1,5 mm, maka panjang gelombangnya adalah……

3. INTERFERENSI PADA LAPISAN SABUN3. INTERFERENSI PADA LAPISAN SABUN (Wedge Shaped Film) (Wedge Shaped Film)

Ketika cahaya dipantulkan dari buih sabun atau dari layar tipis dari minyak yang mengambang dalam air terlihat bermacam-macam warna.

Hal ini akibat pengaruh inteferensi antara dua gelombang cahaya yang dipantulkan pada permukaan yang berlawanan dari lapisan tipis larutan sabun atau minyak

Sinar 1 dan sinar 2 akan sefase,

interferensi maksimum jika:

, m = 0, 1, 2,….

nmd

)(2 2

1

Jika sinar 1 dan sinar 2 berlawanan fase,

terjadi interferensi minimum pada :

, m = 0, 1, 2, ……

nmd

2

Difraksi.Peristiwa pembelokan arah sinar jika sinar tersebut mendapat halangan.

Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu celah sempit.

Difraksi cdlah tunggal

d sin θ = n λ , n = 1,2,3, … ( minimum garis gelap )

d sin θ = ( n - 1 )λ/2 , n = 0,1,2,… ( maksimum garis terang )

Difraksi kisi (celah banyak)Kisi adalah kepingan kaca yang digores,

menurut garis sejajar sehingga dapat bekerja sebagai celah yang banyak jumlahnya.

Jika N menyatakan banyak garis per satuan panjang (misal cm)maka tetapan kisi adalah kebalikan dari N.

d = 1/Nd sin θ = n λ , n = 1,2,3, … ( MAKSIMUM garis terang)

d sin θ = ( n - 1 ) λ/2 , n = 0,1,2,… ( MINIMUM garis gelap)

Polarisasi Pengkutuban daripada arah getar dari

gelombang transversal. (Dengan demikian tidak terjadi polarisasi pada gelombang longitudinal

Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal, dan tidak terjadi pada gelombang longitudinal.

Gelombang cahaya dapat terpolarisasi karena gelombang cahaya adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi tidak dapat terpolarisasi karena gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal

Polarisasi

Model Cahaya tak terpolarisasi

Dua polaroid yang disilangkan