tugas pekan 13 fisika dasar 2 2012

7/22/2019 Tugas Pekan 13 Fisika Dasar 2 2012

1/15

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA 1

Nama : Rizqi Pandu Sudarmawan

NPM : 0906557045

Bab : Superposisi Gelombang, Interferensi Gelombang Cahaya, Difraksi Gelombang Cahaya

1. Sebuah gelombang berdiri dihasilkan pada seutas tali pada frekuensi 438 Hz. Jarak antara dua simpulyang terbentuk adalah 45 cm.

a. Hitunglah panjang gelombang pada tali.b. Jika tegangan tali 85 N, hitunglah massa tali per satuan panjang.c. Jika diameter tali 0,28 mm hitunglah massa jenis material tali.Jawab:

a. Jarak antara dua simpul sama dengan setengah panjang gelombang. Jadi panjanggelombang adalah

b. Untuk menghitung massa tali per satuan panjang, kita tentukan dahulu kecepatangelombang.

c. Luas penampang kawat:

Dalam 1 m kawat:

2. a)Berapakah frekuensi resonansi yang diharapkan ketika meniup udara di atas tutup botol soda

kosong yang memiliki kedalaman 15 cm?b) Berapakah frekuensinya jika botol tersebut berisi soda sepertiganya? Kecepatan gelombang di

udara adalah 340 m/s.

Jawab:

Botol soda berperan sebagai pipa organa tertutup. Panjang gelombang alamiah dalam pipa organa

tertutup adalah.


2/15


3. Sebuah pipa organa memiliki panjang 112 cm. Berapa frekuensi nada dasar dan tiga nada atas yangbisa didengar jika pipa organa tersebut (a) tertutup? (b) terbuka? Laju perambatan gelombang di

udara 340 m/s.

Jawab:


3/15


4. Suatu persamaan simpangan gelombang yang merambat dinyatakan dengan y = 2 sin ( (x-2t))dengan y dan x dalam meter dan t dalam detik. Tentukan:

a.Amplitudo, frekuensi sudut, dan cepat rambat gelombang tersebut.b.Fungsi gelombang identik yang merambat dalam arah berlawanan.c.Besar tegangan tali jika gelombang tersebut merambat pada tali yang rapat massanya 0,4 kg/m.d.Fungsi gelombang berdirinya.

Jawab:

a. Fungsi umum gelombang yang merambat ke arah x positif adalah:

y = 2 sin ((x-2t))

b. Jika gelombang merambat dalam arah berlawanan maka tanda negatif dalam faktor sinusdiganti dengan tanda positif. Fungsi gelombang tersebut adalah

c. Laju perambatan gelombang tali memenuhi

d. Gelombang berdiri merupakan superposisi dua gelombang yang bergerak dalam arahberlawanan


4/15


5. Dua buah gelombang harmonik bergerak pada sumbu x positif, dengan beda fase selalu tetap sebesar

Jika amplitudo (6 cm), frekuensi (100 Hz), dan panjang gelombang (20 cm) kedua gelombangtersebut sama, tentukan

a)Amplitudo gelombang resultan bila b)Nilai-nilai

yang menyebabkan amplitudo gelombang resultan maksimum.

Jawab:

a)Untuk gelombang yang merambat ke arah x positif,

6. Dua buah gelombang masing-masing:

Tentukan superposisi dua gelombang tersebut.

Jawab:

7. Sebuah tali yang panjang, salah satu ujungnya digetarkan terus-menerus dengan amplitudo 10 cm,

periode 2 s, sedangkan ujung yang lain dibuat bebas. Jika cepat rambat gelombang pada tali tersebut

18 cm/s dan pada tali terjadi gelombang berdiri, tentukanlah :


5/15


a.Amplitudo gelombang berdiri pada titik P yang berjarak 12 cm dari ujung bebas.b.Letak simpul ke-2 dan perut ke-3 dari ujung bebas.Jawab:

8. Sepotong tali yang panjangnya 5 meter, salah satu ujungnya terikat kuat sedangkan ujung yang

lainnya digerakkan secara kontinu dengan amplitudo 10 cm dan frekuensi 4 Hz. Jika cepat rambat

gelombang pada tali itu 8 m/s, tentukanlah:

a. Amplitudo titik P yang terletak 1,5 m dari ujung terikat.b. Letak simpul ke-3 dari ujung terikat.Jawab:


6/15


9. Sebuah gelombang merupakan superposisi dari tiga buah gelombang yang masing-masing

mempunyai persamaan sebagai berikut.

Tentukan persamaan dari gelombang tersebut.Jawab:

10. Dua gelombang identik yang bergerak searah, memiliki perbedaan fasa sebesar . Berapaamplitudo gelombang resultan dinyatakan dalam amplitudo ymdari masing-masing gelombang?

Jawab:

11. Melalui dua celah sempit yang jaraknya 0,2 mm dilewatkan berkas sinar monokromatis, sehinggapada layar terjadi pola interferensi. Jika garis terang kedua berjarak 4 mm dari terang pusat, dan

layar berada 1 m dari kedua celah, maka hitung panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Jawab:


7/15


12. Gelembung sabun tampak berwarna hijau ( = 540 nm) ketika diamati dari depan. Berapa ketebalanminimum lapisan sabun? Indeks bias lapisan sabun adalah n2= 1,35.

Jawab:

Terjadi interferensi konstruktif untuk cahaya hijau. Ketebalan minimum lapisan sabun

memenuhi

13. Seberkas sinar dari interferometer melewati suatu wadah kaca kecil dengan panjang 1,155 cm.Ketika suatu gas perlahan-lahan memenuhi wadah, terdapat 176 pita gelap melewati garis referensi.

Cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 632,8 nm. Hitung indeks refraksi gas tersebut

dengan asumsi bahwa interferometer terletak pada ruang vakum.

Jawab:

14. Jika lapisan sabun memiliki ketebalan 120 nm warna apa yang muncul jika selaput tersebut disinaridengan cahaya putih dalam arah normal? Indeks bias selaput sabun adalah 1,34.

Jawab:

Warna yang tampak adalah warna yang mengalami interferensi konstrusktif. Untuk cahaya

yang datang dari arah normal, interferensi konstruktif terjadi jika terpenuhi

Dengan demikian panjang gelombang yang mengalami interferensi destruktif adalah


8/15


15. Berapa ketebalan minimum lapisan sabun (n = 1,42) agar tampak gelap ketika disinari dengangelombang 480 nm? Anggaplah pada dua sisi lapisan sabun adalah udara.

Jawab:

Interferensi destruktif terjadi jika terpenuhi

Ketebalan minimum lapisan sabun agar terjadi interferensi destruktif pada panjang

gelombang 480 nm adalah

16. Cahaya dengan panjang gelombang 680 nm jatuh pada dua celah sempit dan menghasilkan polainterferensi orde ke 4 pada jarak 48 nm dari pusat layar. Bila jarak layar ke celah 1,5 m, berapakah

jarak pisah kedua celah?

Jawab:

17. Sebuah susunan celah ganda menghasilkan pita interferensi untuk cahaya yang memiliki panjanggelombang = 589 nm, dengan sudut pisah 0,0035 radian. Berapakah panjang gelombang yang

diperlukan untuk menghasilkan sudut pisah 10% lebih besar?

Jawab:


9/15


18. Sel surya sering dilapisi dengan lapisan tipis transparan seperti SiO (n = 1,45) untukmeminimumkan kehilangan cahaya akibat pemantulan. Bila sel surya yang digunakan silikon

(n = 3,5), tentukan tebal minimum lapisan SiO yang menghasilkan interferensi minimum untuk

= 5500 angstrom.

Jawab:

Panjang lintasan optik sinar (2) selama di dalam SiO adalah

Perubahan fase sinar (1) akibat pemantulan pada permukaan SiO (medium yang kurang

rapat ke medium yang lebih rapat) adalah

Perubahan fase sinar (2) akibat pemantulan pada batas SiO dan silikon (medium yang

kurang rapat ke medium yang lebih rapat) dan akibat pertambahan lintasan optik adalah

Beda fase sinar (2) dan sinar (1)


10/15


19. Cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 6500 angstrom dilewatkan secara tegak luruspada empat celah sempit. Jarak antar celah adalah 2 mm. Pola interferensi diamati pada layar yang

berjarak 1 m dari celah tersebut.

a) Gambarkan kurva pola intensitas terhadap (beda fasa antara dua gelombang berurutan).b)Tentukan jarak antar maksimum sekunder yang berurutan.Jawab:

ii) Sinar dari celah pertama dan ketiga serta sinar dari celah kedua dan keempat

berinterferensi destruktif. Ini dipenuhi oleh

iii) selain maksimum utama pada keadaan = 0, 2, 4, 6, ..., antara dua minimum

terdapat maksimum sekunder


11/15


b) Maksimum sekunder pertama terjadi pada lokasi yang memenuhi

Maksimum sekunder kedua terjadi pada lokasi yang memenuhi

Jarak antara dua maksimum sekunder adalah


12/15


20. Hitung panjang gelombang cahaya yang masuk ke interferometer Michelson, bila terdapat 384 pitaterang ketika cermin digeser sejauh 0,125 mm.

Jawab:

21. Cahaya dengan panjang gelombang 750 nm melewati sebuah celah yang lebarnya 1,0 10 -3mm.Berapa lebar maksimum utama? (a) dalam derajat dan (b) dalam sentimeter pada layar yang

berjarak 20 cm dari celah.

Jawab:

Lebar maksimum utama adalah

22. Diameter bukaan cermin teleskop Hubble adalah 2,4 m.(a) Hitunglah daya resolusi cahaya hijau yang memiliki panjang gelombang 5,2 x 10-7m.

(b) Ketika teleskop tersebut berada pada jarak terdekat dengan planet Mars sejauh 7,83 1010m,

berapakah jarak terdekat dua benda kecil di permukaan Mars sehingga bayangan yang dibentuk

oleh teleskop dapat dipisahkan?

Jawab:

b) Jika jarak terdekat dua benda kecil di permukaan Mars yang bisa dipisahkan oleh

teleskop adalah y maka


13/15


23. Jika cahaya 520 nm jatuh pada celah yang lebarnya 0,04 mm, berapakah lebar sudut yang

mencakup puncak difraksi pusat?

Jawab:

Dengan demikian, sudut yang mencakup terang pusat adalah

24.Celah tunggal selebar 0,20 mm disinari berkas cahaya sejajar dengan = 8000A. Pola difraksiyang terjadi ditangkap oleh layar pada jarak 60 cm dari celah. Tentukan jarak antara pita gelap

ketiga dengan titik terang pusat.

Jawab:

Karena y jauh lebih kecil daripada L, maka sudut adalah sudut yang sangat kecil,sehingga sin , maka

25. Jika mata diperbesar sampai diameter bukaan 10 mm, dan diketahui panjang gelombang cahaya500 nm dan indeks bias = 1,33. Berapakah jarak minimum antara dua sumber titik yang masih

dapat dibedakan oleh mata pada jarak 50 cm di depan mata (daya urai mata) ?

Jawab:

Panjang gelombang ketika memasuki mata


14/15


Daya urai mata:

26. Pada suatu malam di jalan raya, sebuah mobil melaju menjauhi sopir truk yang tengah berada didepan truknya. Pada kondisi ini, pupil supir tersebut memiliki diameter 8,0 mm. Kedua lampu

mobil dipisahkan dengan jarak sejauh 1,25 m dan memancarkan sinar merah ( = 700 nm dalam

vakum). Indeks bias = 1,36. Tentukanlah jauh jarak mobil itu dari sopir tersebut ketika kedua

lampu belakangnya tampak menyatu menjadi sebuah bintik tunggal cahaya akibat difraksi?

Jawab:

27. Seberkas cahaya yang panjang gelombangnya 6000 dijatuhkan tegak lurus pada sebuah celahtunggal yang lebarnya 0,2 mm. Sebuah layar diletakkan 1 meter di belakang celah, tentukan

jarak garis terang orde ke-2 dari terang pusat!

Jawab:

28. Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 5 x 10 -7m datang tegak lurus padakisi difraksi. Jika spektrum orde kedua membuat sudut 30o dengan garis normal pada kisi,

tentukan jumlah goresan per cm kisi.

Jawab:

Puncak interferensi kisi memenuhi hubungan


15/15


Dengan demikian, spektrum orde kedua memenuhi

29. Difraksi Bragg orde pertama diamati pada sudut 26,8o terhadap permukaan kristal yang jarakantar atomnya 0,24 nm.

a. Pada sudut berapakah terjadi difraksi orde kedua?b. Hitung panjang gelombang yang digunakan.Jawab:

a. Sudut difraksi orde dua adalah

b. Panjang gelombang yang digunakan adalah

30. Cahaya dengan panjang gelombang 750 nm melewati celah dengan lebar 1 m dan pola difraksicelah tunggal terbentuk secara vertikal pada layar yang berjarak 25 cm. Tentukan perbandingan

antara intensitas cahaya I pada jarak 15 cm di atas terang pusat dengan intensitas cahaya pada

terang pusat Io.

Jawab:

tugas pekan 13 fisika dasar 2 2012

Documents