CAHAYA dan OPTIK 1. Sifat Cahaya Sebelum awal abad 19, cahaya dianggap sebagai partikel (Corpuscles) – Newton. 1678, ahli fisika Belanda Christian Huygens menjelaskan bahwa teori cahaya sbg gelombang juga bisa menjelaskan refleksi dan refraksi In 1801, Thomas Young, membuktikan adanya interferensi, yang tidak bisa dijelaskan oleh teori partikel 1873, maxwell memprediksi bahwa cahaya adalah gelombang EM dengan frekuensi tinggi 1887, Hertz membuat percobaan yang membuktikan bahwa cahaya adalah gel. EM.

Is light a wave or a particle?” Pun demikian teori gelombang tidak bisa menjelaskan efek fotolistrik (terlepasnya elektron dari metal yang disinari) Einstein 1905 mengusulkan teori paket/kuanta dari energi gelombang cahaya pothon (partikel-gelombang) Besar energinya E = h f h = 6.63 x 10-34 J.s Finally, dualisme cahaya, sebagai partikel dan sebagai gelombang Is light a wave or a particle?”

2. Pengukuran Kecepatan Cahaya Galileo, dua lentera berjarak 10 km(kecepatan cahaya melebihi respon obeserver) Metode Roemer, delay waktu gerhana satelit Jupiter, 2.3 x108 m/s.

Metode Fizeau, dengan cermin dan roda gigi berdasarkan konsep pemantulan pulsa cahaya Contoh : sebuah roda Fizeau menggunakan 360 gigi diputar dengan kecepatan sudut sebesar 27.5 put/s , jika cahaya dari celah A dipantulkan dari pemantul yang berjarak 7500 m tepat di gigi B. Tentukan kecepatan cahaya!

3. Aproksimasi Ray Pada Optik Geometrik Cahaya merambat dalam arah yang tetap yaitu garis lurus kecuali terjadi perubahan medium atau sifat mediumtidk uniform terhadap ruang dan waktu. Ray merupakan garis khayal yang menunjukan arah penjalaran cahaya dan tegak lurus terhadap muka gelombang

Bila terdapat celah kecil, gelombang diteruskan lurus (<<d) Yang terjadi pada gelombang pada saat melewati celah kecil :

4. Pemantulan Terjadi ketika cahaya dari satu medium sampai pada batas medium, sebagian akan dipantulkan. Batasan permukaan smooth bila variasi permukaan << .

Contoh pemantulan baur dan teratur pada malam hari sesudah hujan/tidakhujan Hukum Pemantulan : Contoh : dua buah cermin disusun membentuk sudut 120o, bila berkas cahaya dijatuhkan dengan sudut datang 65o pada cermin ke I, berapakah sudut pantul terakhir, sudut perubahan arah cahaya?

Retro Reflektor Jika dua cermin disusun dengan sudut 90o, maka cahaya yang dipantulkan akan sejajar dengan cahaya datang Dipakai sebagai reflektor

5. Refraksi Bila cahaya datang pada medium transparan dan sampai pada bidang batas, sebagian akan di refleksikan dan sebagian akan diteruskan (refraksi). Ray memasuki medium kedua dengan arah yang dibengkokkan Besarnya sudut refraksi : bergantung medium kedua dengan ketentuan:

Renggang ke rapat Rapat ke renggang

Indeks bias Cahaya merambat dimedium lebih rendah dibanding di vakum Perbandingan kecepatan ini disebut dengan indeks bias : Indeks bias tidak berdimensi, besarnya selalu lebih dari 1

Cahaya ketika berpindah medium, frekuensinya tetap, panjang gel yg berubah Karena v =  f maka : V1 = 1 f dan V2=2f sehingga:

atau Bila medium 1 adalah udara maka : Bila pers. Pembiasan diganti untuk v2/v1 oleh n1/n2 maka pers menjadi : HK Snell

contoh

Contoh 2

Pergeseran sinar :

6. Prinsip Huygens Semua titik pada muka gelombang berlaku sebagi sumber baru untuk muka gelombang berikutnya

Penerapan untuk refleksi dan refraksi Segitiga ABC dan ADC kongruen AC sama dan AD= BC

Karena AD = BC maka : Cos  = cos ’ Dimana  = 90-1 dan ’ = 90-1’ maka : HK pemantulan

Pada Pembiasan AD=V2t BC=V1t Pada ABC: sin1=BC/AC Pada ADC : sin2=AD/AC

Bila dibagi : Sin 1 = BC = V1t atau berlaku : Sin 2 AD V2t Sin 1 = V1 = n2 Sin 2 V2 n1 Atau :