Materi Fisika Kelas 11 - Interferensi dan Difraksi Cahaya

Pendahuluan

Pernahkah kamu melihat warna-warni pada gelembung sabun atau kilauan minyak di atas air? Fenomena ini terjadi karena interferensi dan difraksi cahaya, yang merupakan sifat gelombang cahaya ketika melewati celah atau bertemu dengan gelombang lain.

Dalam bab ini, kita akan membahas bagaimana cahaya dapat berinterferensi (saling menguatkan atau melemahkan) dan berdifraksi (menyebar ketika melewati celah kecil). Kita juga akan membahas fenomena interferensi pada selaput tipis, yang sering terlihat pada kaca mata anti-reflektif atau lapisan minyak.

1. Interferensi Cahaya

Interferensi adalah fenomena tumpang tindih dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan pola gelombang baru.

Jenis Interferensi:

1️⃣ Interferensi Konstruktif (Penguatan)

- Terjadi ketika dua gelombang bertemu dalam fase yang sefase (sejalan).

- Menghasilkan gelombang dengan amplitudo lebih besar.

- Pola terang pada percobaan celah ganda.

2️⃣ Interferensi Destruktif (Pelemahan)

- Terjadi ketika dua gelombang bertemu dalam fase berlawanan.

- Menghasilkan gelombang dengan amplitudo lebih kecil atau bahkan nol.

- Pola gelap pada percobaan celah ganda.

Syarat Terjadinya Interferensi:

✅ Sumber cahaya harus koheren (beda fase tetap dan panjang gelombang sama).

✅ Sumber cahaya harus monokromatik (satu warna/satu panjang gelombang).

📌 Contoh dalam kehidupan sehari-hari:

• Warna-warni pada gelembung sabun.
• Efek pelangi pada minyak yang mengapung di air.
• Kaca mata anti-reflektif yang mengurangi silau.

2. Percobaan Celah Ganda Young (Interferensi)

Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Thomas Young untuk membuktikan bahwa cahaya bersifat gelombang.

Prinsip Percobaan:

• Dua celah sempit digunakan untuk membiarkan cahaya dari satu sumber melewatinya.
• Cahaya dari kedua celah akan berinterferensi di layar, membentuk pola terang dan gelap.

Pola Interferensi yang Dihasilkan:

1️⃣ Pola terang (interferensi konstruktif).

2️⃣ Pola gelap (interferensi destruktif).

🔹 Persamaan Celah Ganda Young:

Keterangan:

• \( y \) = jarak antara garis terang/gelap ke pusat
• \( m \) = urutan terang/gelap
• \( \lambda \) = panjang gelombang cahaya
• \( L \) = jarak layar ke celah
• \( d \) = jarak antar celah

📌 Percobaan ini membuktikan bahwa cahaya memiliki sifat gelombang! 🌊💡

3. Interferensi pada Selaput Tipis

Interferensi juga dapat terjadi pada lapisan tipis seperti gelembung sabun, lapisan minyak di air, dan kaca berlapis anti-reflektif.

🔹 Fenomena ini terjadi karena:

1️⃣ Cahaya yang mengenai permukaan lapisan tipis sebagian dipantulkan dan sebagian dibiaskan.

2️⃣ Cahaya yang masuk akan dipantulkan kembali dari permukaan bawah lapisan tipis.

3️⃣ Kedua sinar pantul ini bisa mengalami interferensi konstruktif atau destruktif, tergantung ketebalan lapisan dan panjang gelombang cahaya.

🔹 Persamaan Interferensi Selaput Tipis:

• Interferensi Konstruktif (pola terang):

• Interferensi Destruktif (pola gelap):

Keterangan:

• \( t \) = ketebalan lapisan tipis
• \( \lambda_n \) = panjang gelombang cahaya dalam medium
• \( m \) = 0, 1, 2, 3, ... (bilangan bulat)

📌 Contoh dalam kehidupan sehari-hari:

• Warna-warni pada gelembung sabun.
• Kilauan warna-warni pada minyak di atas air.
• Kaca anti-reflektif pada lensa kacamata.

4. Difraksi Cahaya

Difraksi adalah peristiwa pelenturan atau penyebaran gelombang saat melewati celah sempit atau tepi penghalang.

Sifat Difraksi:

✅ Makin kecil ukuran celah, makin besar efek difraksi.

✅ Difraksi menyebabkan penyebaran pola terang dan gelap.

📌 Contoh difraksi dalam kehidupan sehari-hari:

• Cahaya menyebar saat melewati celah pintu yang sedikit terbuka.
• Suara tetap terdengar meskipun sumber suara terhalang tembok.

5. Difraksi Celah Tunggal

Pada difraksi celah tunggal, cahaya melewati satu celah sempit dan menyebar membentuk pola terang dan gelap pada layar.

🔹 Pola Difraksi:

• Pola tengah paling terang dan luas.
• Semakin jauh dari pusat, pola semakin redup.

🔹 Persamaan Difraksi Celah Tunggal:

Keterangan:

• \( a \) = lebar celah
• \( \lambda \) = panjang gelombang cahaya
• \( \theta \) = sudut gelap ke-\( m \)
• \( m \) = 1, 2, 3, ... (bilangan bulat)

📌 Kesimpulan:

• Jika celah semakin kecil, pola difraksi semakin lebar.
• Difraksi terjadi lebih jelas pada gelombang panjang.

6. Kisi Difraksi

Kisi difraksi adalah alat dengan banyak celah sejajar yang memperlihatkan efek interferensi dan difraksi lebih jelas.

🔹 Rumus Kisi Difraksi:

Keterangan:

• \( d \) = jarak antar celah pada kisi
• \( \theta \) = sudut orde ke-\( m \)
• \( \lambda \) = panjang gelombang cahaya
• \( m \) = orde spektrum (bilangan bulat)

📌 Aplikasi Kisi Difraksi:

• Spektrometer untuk analisis cahaya.
• CD/DVD yang menghasilkan warna-warni karena efek difraksi.

Kesimpulan

✅ Interferensi terjadi ketika dua gelombang cahaya bertemu dan menghasilkan pola terang-gelap.

✅ Difraksi terjadi ketika cahaya melewati celah kecil dan menyebar.

✅ Interferensi pada selaput tipis menyebabkan warna-warni pada minyak dan gelembung sabun.

✅ Percobaan celah ganda Young membuktikan sifat gelombang cahaya.

✅ Kisi difraksi digunakan untuk menganalisis cahaya secara lebih akurat.

Semoga materi ini membantu! 🚀✨