Fenomena Interferensi dan Difraksi

(Pustaka Fisika). Dalam pembahasan tentang gelombang, terdapat dua fenomena penting yakni, Interferensi dan difraksi. Fenomena ini merupakan fenomena yang membedakan gelombang dari partikel. Interferensi ialah penyatuan dengan cara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik. Sedangkan, difraksi merupakan pembelokan gelombang di sekitar sudut yang terjadi apabila muka gelombang dipotong oleh halangan atau rintangan. Pola gelombang yang dihasilkan dapat dihitung dengan memperlakukan setiap titik pada muka gelombang asal sebagai sumber titik sesuai dengan prinsip Huygens dan dengan menghitung pola interferensi yang berhasil dari sumber ini.

Perbedaan dan Koherensi Fase

Misalkan, terdapat dua gelombang harmonik yang berfrekuensi dan memilki panjang gelombang yang sama tetapi berbeda fase kemudian bergabung, maka gelombang yang dihasilkan merupakan gelombang harmonik yang amplitudonya bergantung pada perbedaan fasenya. Jika perbedaan fase 0 atau bilangan buat kelipatan 360º, gelombang akan sefase dan berinterferensi saling menguatkan, amplitudonya sama dengan penjumlahan amplitudo masing-masing., dan intensitasnnya akan menjadi maksimum. Jika perbedaan fasenya 180º (π radian) atau bilangan ganjil kali 180º, gelombangnya akan berbeda fase danberinterferensi saling melemahkan, amplitudonya merupakan selisih dari amplitudo masing-masing, dan intensitasnya menjadi minimum. Jika amplitudonya sama, intensitas maksimum sama dengan 4 kali intensitas sumbernya dan intensitas sama dengan nol.

Perbedaan fase antara dua gelombang sering disebabkan oleh perbedaan panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua gelombang. Perbedaan lintasan satu panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase 360º, yang setara dengan tidak ada perbedaan fase sama sekali. Perbedaan lintasan setengah panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase sebesar 180º. Biasanya, perbedaan lintasan sama dengan Δr menyumbang suatu perbedaan fase δ yang diberikan oleh:

δ = (Δr/λ) . 2π = (Δr/λ). 360º

Interferensi Film Tipis

Kita tentunya pernah melihat pita berwarna pada gelombang sabun atau pada suatu lapisan minyak tumpah pada jalan yang tergenang air. Pita berwarna ini disebabkan oleh interferensi cahaya yang dipantulkan dari permukaan atas dan bawah lapisan tersebut. Warna yang berbeda muncul karena keanekaragaman dalam tebal film, yang menyebabkan interferensi untuk panjang gelombang yang berbeda pada titik yang berbeda.

Sebagian cahaya dipantulkan dari bagian atas permukaan udara-air. Karena cahaya merambat lebih lambat di air daripada di udara, terdapat perubahan fase 180º pada cahaya yang dipantulkan. Sebagian cahaya memasuki film dan sebagian dipantulkan oleh permukaan bagian bawah air-udara.

Read more...

Fenomena Cermin Hias

Sobat sudah pasti sering menggunakan cermin hias.  Berdiri di depan cermin lemari atau cermin apa saja  untuk berhias atau sekadar melihat penampakan diri di depan benda ajaib itu. Yang diperhatikan hanya penampakan wajah atau tubuh semata pada bayangan cermin itu. Namun jarang memperhatikan fenomena di balik bayangan cermin hias itu. 

Kaca merupakan benda bening tembus cahaya,  lazim dipakai untuk kaca jendela, pintu, dan lain sebagainya.  Kaca yang salah satu sisinya dilapisi dengan amalgama perak akan berubah menjadi cermin. Cermin dapat memantulkan cahaya atau benda yang berada di depannya.

Lazimnya, cermin untuk berhias digunakan cermin datar, bukan cermin cekung atau cembung. Jarang kita mendengar lemari hiasnya menggunakan cermin cekung atau cembung. Fenomena apa dibalik cermin hias itu?

Ternyata, sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar memenuhi kemauan pengguna. Cermin datar menampilkan bayangan kita apa adanya. Pantas orang mengambil fenomena ini untuk kaca perbandingan dalam kehidupan sosial sehari-hari. Berkaca diri!

Jika pengguna cermin hias bertubuh kurus, tidak akan pernah menjadi kelihatan gemuk. Begitu sebaliknya. Bila orang bertubuh pendek jangan berharap terlihat bertambah tinggi di depan cermin datar. Seseorang berwajah tidak cantik tak akan terlihat lebih cantik berdiri di depan cermin datar.

Read more...

Sinar X

Sejarah Sinar X

         Sinar X pertama kalinya ditemukan oleh fisikawan jerman yang bernama Wilhelm Roentgen Pada tahun 1895. Penemuan Sinar X diinspirasi dari hasil percobaan mengamati gerak elektron dari katoda ke anoda di dalam tabung kaca hampa udara yaitu diantaranya tabung katoda (J.J Thompson) dan foto listrik (Heinrich Hertz). Peristiwa terjadinya sinar-X diawali dari percobaan Heinrich Hertz pada tahun 1887 dengan menggunakan tabung hampa udara yang berisi katoda dan anoda yang dihubungkan dengan sumber listrik E

Penjelasan mengenai Sinar X

         Sinar X merupakan pancaran gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat pendek yaitu hanya 1/10.000 panjang gelombang visible light dan besar energinya yang berkisar 100 eV- 100 ekV. Panjang gelombang sinar X jika dinyatakan dalam satuan angstrom adalah 10^‐9 cm atau 0.1 Ao yang mana besar 1 angstrom(Ao)= 10^(-10 m)= 1/10.000.000.000 m). Sangat pendeknya panjang gelombang sinar X, memungkinkan sinar X dapat menembus benda‐benda /bagian tubuh yang dilaluinya.

         Sinar X dapat dihasilkan oleh pembangkit sinar-X yaitu berupa tabung hampa udara yang di dalamnya terdapat filamen yang juga sebagai katoda dan terdapat komponen anoda. Jika filamen dipanaskan maka akan keluar elektron dan apabila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang tinggi, maka elektron‐elektron bermuatan negatif akan bergerak dipercepat menuju anoda yang bermuatan positif. Saat elektron-elektron bertumbukan secara tidak lenting dengan anoda, maka konsekwensinya adalah terjadi pancaran radiasi sinar-X yang melalui 2 proses yaitu interaksi collisional atau interaksi radiasi. Untuk memproduksi sinar X digunakan pesawat sinar X yang dalam mengahasilkan pencitraannya dibutuhkan instrumentasi-instrumentasi baku, diantaranya adalah sebagai berikut 

1. Tabung sinar-X

         Tabung sinar-X berisi filamen yang terbuat dari tungsten, sedangkan anoda terbuat dari logam Cu, Fe atau Ni.

 2. Trafo Tegangan Tinggi

         Trafo tegangan tinggi berperan sebagai penyuplai listrik tegangan tinggi yang berfungsi untuk mempercepat elektron di dalam tabung. Trafo tegangan melipatkan tegangan dari sumber bertegangan rendah 30 kV sampai ke tegangan tinggi 100 kV. Pada trafo tegangan tinggi diberi minyak sebagai media pendingin.                              

3. Instrumentasi kontrol

Sistem kontrol berfungsi mengatur parameter pada pengoperasian pesawat sinar-X. Instrumentasi kontrol terbagi menjadi 5 modul yaitu :

a. catu daya AC dari sumber PLN

b. modul pengatur tegangan (kV)

c. modul pengatur arus (mA)

d. Power supplay (Catu daya DC )

e. modul pengatur waktu pencitraan (S)

f.  modul Kendali sistem

Pemanfaatan sinar X

         Dalam kehidupan sehari-hari, pemanfaatan Sinar-X umumnya digunakan untuk mendiagnosis gambar medikal dan Kristalografi sinar-X pada bidang medis. Sinar X lebih familiar dengan sebutan sinar rontgen. Akan tetapi perlu diwaspadai pula bahwasanya selain bermanfaat, sinar X juga dapat menimbulkan bahaya secara biologik dari radiasi ion sinar X.

Read more...

Pemantulan Cahaya

           Fenomena pemantulan sering kali kita temukan di dalam kehidupan sehari-hari, sebagai contoh: pada saat kita bercermin atau jika kita memang sengaja membuat percobaan tentang pemantulan. Tetapi sadarkah kita bahwa fenomena tersebut mungkin kurang/tidak kita ketahui tentang dasar dari fenomena tersebut. Berikut merupakan sedikit ulasan dari penulis ulung tentang pemantulan.   

           Gelombang yang datang mengenai bidang batas, misalnya: cermin, maka gelombang tersebut akan dilanjutkan bergerak menjauhi bidang batas dengan  arah gerak yang searah dari arah datangnya (misalnya: dari kiri ke kanan),  dan fenomena itulah yang kita kenal dengan sebutan pemantulan. Contoh kasusnya, jika seberkas sinar dari titik sumber F datang pada sebuah cermin, maka akan dipantulkan ke mata sehingga akan terbentuk bayangan titik F yakni F’ yang dapat dilihat oleh mata pada daerah tertentu.

           Fenomena pemantulan terjadi pada dua bidang batas yang berbeda, misalnya, medium udara dengan indeks bias (n) n=1 dan medium kaca dengan indeks bias n=1,5. yang mana dalam hal ini sebagian energi gelombang datang akan dipantulkan dan sebagian lagi akan dibiaskan. Sinar yang datang mengenai bidang batas dengan sudut tertentu terhadap garis normalnya, sudut datang (Θi) , maka sinar tersebut juga akan dipantulkan dengan membentuk  sudut yang besarnya sama pula dengan sudut datangnya dan sudut ini disebut dengan sudut pantul (Θr). Secara matematis hasil tersebut dapat dinyatakan dengan Θi=Θr yang kemudian hasil ini disebut dengan hukum pemantulan yang berlaku untuk semua gelombang.

           Pemantulan dapat dibedakan menjadi dua, yakni pemantulan spekular dan pemantulan difusi. Pemantulan spekular adalah pemantulan yang terjadi pada permukaan bidang yang licin, contohnya: cermin. Misalnya jika seberkas sinar dari sebuah benda datang pada sebuah cermin, maka hal itu akan dipantulkan ke mata sehinnga hal ini dapat membuat kita melihat bayangan sebuah benda termasuk diri kita. Pemantulan difusi adalah pemantulan meyebar yang terjadi bidang yang kasar,contohnya: jalanan. Misalnya: jika kita berjalan di sebuah jalan raya pada malam hari dengan diterangi lampu penerang jalan, maka kita akan dapat melihat jalan raya tersebut. Hal itu karena sebagian cahaya lampu jalan tersebut mamantul ke mata kita dan menyebabkan kita dapat melihat jalan raya tersebut.

References:

Francis A. Jenkins & Harvey E.White.1976. Fundamentals of optic. USA: The McGraw-Hill  Companies

Tipler.2006. fisika untuk sains dan teknik. jakarta:erlangga

Read more...

Gejala optik : Fenomena yg terjadi karena sinar matahari

PELANGI

Ketika sinar matahari mengenai cermin siku-siku atau tepi prisma gelas, atau permukaan buih sabun, terlihat berbagai warna dalam cahaya. Cahaya putih dibiaskan menjadi berbagai panjang gelombang cahaya yang terlihat oleh mata kita sebagai merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu.

Panjang gelombang cahaya ini membentuk pita garis-garis paralel, tiap warna bernuansa dengan warna di sebelahnya. Pita ini disebut spektrum. Di dalam spektrum, garis merah selalu berada pada salah satu ujung dan biri serta ungu disisi lain, dan ini ditentukan oleh perbedaan panjang gelombang.

Pelangi adalah spketrum melengkung besar yang disebabkan oleh pembiasan cahaya matahari. Ketika cahaya matahari melewati tetesan air, ia membias seperti ketika melalui prisma kaca. Jadi didalam tetesan air, kita sudah mendapatkan warna yang berbeda memanjang dari satu sisi ke sisi tetesan air lainnya. Beberapa dari cahaya berwarna ini kemudian dipantulkan dari sisi yang jauh pada tetesan air, kembali dan keluar lagi dari tetesan air.

Cahaya keluar kembali dari tetesan air kearah yang berbeda, tergantung pada warnanya. Warna-warna pada pelangi ini tersusun dengan merah di paling atas dan ungu di paling bawah pelangi.

Pelangi hanya dapat dilihat saat hujan bersamaan dengan matahari bersinar, tapi dari sisi yang berlawanan dengan si pengamat. Posisi si pengamat harus berada diantara matahari dan tetesan air dengan matahari dibekalang orang tersebut. Matahari, mata si pengamat dan pusat busur pelangi harus berada dalam satu garis lurus.

AURORA

Aurora adalah fenomena pancaran cahaya yang menyala-nyala pada lapisan ionosfer dari sebuah planet sebagai akibat adanya interaksi antara medan magnetik yang dimiliki planet tersebut dengan partikel bermuatan yang dipancarkan oleh matahari (angin matahari).

Di bumi, aurora terjadi di daerah di sekitar kutub Utara dan kutub Selatan magnetiknya. Aurora yang terjadi di daerah sebelah Utara dikenal dengan nama Aurora Borealis (IPA /ɔˈɹɔɹə bɔɹiˈælɪs/), yang dinamai bersempena Dewi Fajar Rom, Aurora, dan nama Yunani untuk angin utara, Boreas. Ini karena di Eropa, aurora sering terlihat kemerah-merahan di ufuk utara seolah-olah matahari akan terbit dari arah tersebut. Aurora borealis selalu terjadi di antara September dan Oktober dan Maret dan April. Fenomena aurora di sebelah Selatan yang dikenal dengan Aurora Australis mempunyai sifat-sifat yang serupa.

HALO MATAHARI

Halo (ἅλως; disebut juga nimbus, icebow, atau Gloriole) adalah fenomena optikal berupa lingkaran cahaya di sekitar Matahari dan Bulan, dan terkadang pada sumber cahaya lain seperti lampu penerangan jalan. Ada berbagai macam halo, tapi umumnya halo muncul disebabkan oleh kristal es pada awan cirrus yang dingin yang berada 5–10 km diatas troposfer. Bentuk dan lokasi kristal es menentukan tipe halo apa yang akan terlihat. Cahaya yang dipantulkan pada kristal es dapat terpecah menjadi lebih dari satu warna, sama seperi pada pelangi.

Halo juga terkadang dapat muncul di dekat permukaan bumi, ketika ada kristal es yang disebut debu berlian. Kejadian ini hanya dapat terjadi pada cuaca yang sangat dingin, ketika kristal es terbentuk di dekat permukaan dan memantulkan cahaya.

GERHANA

Gerhana matahari terjadi ketika posisi Bulan terletak di antara Bumi dan Matahari sehingga menutup sebagian atau seluruh cahaya Matahari. Walaupun Bulan lebih kecil, bayangan Bulan mampu melindungi cahaya matahari sepenuhnya karena Bulan yang berjarak rata-rata jarak 384.400 kilometer dari Bumi lebih dekat dibandingkan Matahari yang mempunyai jarak rata-rata 149.680.000 kilometer.

Gerhana matahari dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu: gerhana total, gerhana sebagian, dan gerhana cincin. Sebuah gerhana matahari dikatakan sebagai gerhana total apabila saat puncak gerhana, piringan Matahari ditutup sepenuhnya oleh piringan Bulan. Saat itu, piringan Bulan sama besar atau lebih besar dari piringan Matahari. Ukuran piringan Matahari dan piringan Bulan sendiri berubah-ubah tergantung pada masing-masing jarak Bumi-Bulan dan Bumi-Matahari.

Gerhana sebagian terjadi apabila piringan Bulan (saat puncak gerhana) hanya menutup sebagian dari piringan Matahari. Pada gerhana ini, selalu ada bagian dari piringan Matahari yang tidak tertutup oleh piringan Bulan.

Gerhana cincin terjadi apabila piringan Bulan (saat puncak gerhana) hanya menutup sebagian dari piringan Matahari. Gerhana jenis ini terjadi bila ukuran piringan Bulan lebih kecil dari piringan Matahari. Sehingga ketika piringan Bulan berada di depan piringan Matahari, tidak seluruh piringan Matahari akan tertutup oleh piringan Bulan. Bagian piringan Matahari yang tidak tertutup oleh piringan Bulan, berada di sekeliling piringan Bulan dan terlihat seperti cincin yang bercahaya.

Gerhana matahari tidak dapat berlangsung melebihi 7 menit 40 detik. Ketika gerhana matahari, orang dilarang melihat ke arah Matahari dengan mata telanjang karena hal ini dapat merusakkan mata secara permanen dan mengakibatkan kebutaan.

WARNA AIR LAUT

Pernah bertamasya ke pantai? Di sana, kamu pasti melihat hamparan laut yang membiru. Eh, ngomong-ngomong, pernah nggak kamu berpikir, kenapa air laut berwarna biru? Sebelum sampai pada jawaban pertanyaan itu, kamu perlu tahu dulu bahwa warna air laut itu tergantung pada bagaimana molekul air menyerap dan memantulkan cahaya. Cahaya apa yang dimaksud di sini? Tentunya cahaya matahari.

Tahukah kamu, seperti apa warna cahaya matahari? Aslinya, cahaya matahari itu putih. Namun, dalam cahaya putih matahari itu terkandung banyak warna, yaitu warna pelangi. Kamu pasti tahu apa saja warna pelangi. Ya benar sekali, ada merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu. Nah, ketika cahaya matahari dengan warna-warna pelanginya menerpa lautan, molekul air menyerap sebagian besar warna itu, kecuali warna biru yang justru dipantulkan kembali. Hasilnya, air laut pun tampak biru. Namun, kalau kamu perhatikan, ada beberapa bagian laut yang warnanya cenderung hijau. Ini terutama terlihat di perairan dekat pantai. Dari mana datangnya warna hijau itu? Ternyata, warna hijau itu berasal dari tumbuh-tumbuhan kecil yang banyak terdapat di perairan dekat pantai. Tumbuhan kecil ini disebut fitoplankton.

Walau ukurannya sangat kecil, tumbuhan ini, seperti halnya tumbuhan hijau yang biasa kamu lihat di darat, juga memiliki zat kimia yang disebut klorofil. Ketika cahaya matahari datang, klorofil ini menyerap sebagian besar warna merah dan biru, dan sebaliknya memantulkan warna hijau. Akibatnya, warna air laut di dekat pantai pun tampak hijau. Indah sekali.

FATAMORGANA

Fatamorgana merupakan sebuah fenomena di mana optik yang biasanya terjadi di tanah lapang yang luas seperti padang pasir atau padang es. Seringkali di gurun pasir, fatamorgana menyerupai danau atau air atau kota. Ini sebenarnya adalah pantulan daripada langit yang dipantulkan udara panas. Udara panas ini berfungsi sebagai cermin. Kata fatamorgana diambil dari bahasa Italia. Ini pada mulanya adalah nama saudari Raja Arthur, Faye le Morgana, seorang peri yang bisa berubah-ubah rupa.

Read more...

Polarisasi Karena Pembiasan Ganda (Bias Kembar)

Polarisasi Karena Pembiasan Ganda

Efek polarisasi ganda/kembar/rangkap yang terjadi ketika cahaya/sinar dilewatkan
melalui kristal Iceland spar (yang sekarang kita kenal sebagai kristal kalsit) pertama kali
ditemukan oleh Bartholinus pada tahun1669. Lalu, kemudian pada tahun 1690, Christian
Huygens menemukan fenomena polarisasi cahaya dengan melewatkan cahaya melalui dua
buah kristal kalsit yang disusun secara seri. Huygens memdapatkan bahwa jika sebuah sinar
masuk ke dalam kristal kalsit dalam berbagai sudut masuk, maka sinar itu akan terpecah
menjadi dua buah sinar yang keluar dari kristal kalsit, yakni sinar biasa (sinar o) dan sinar
luar biasa (sinar e). Pembelokan rangkap/ganda/rangkap dari sebuah sinar yang ditransmisikan melalui kalsit dinamakan refraksi ganda/kembar 

Jadi,jika cahaya melalui kaca, maka cahaya lewat dengan kelajuan sama ke segala arah. Ini disebabkan kaca mempunyai satu indeks bias. Tetapi dalam bahan kristal tertentu seperti kalsit dan kuarsa. Kelajuan cahaya tidak sama untuk ke segala arah. Ini disebabkan kristal mempunyai lebih dari satu nilai indeks bias. Jadi cahaya yang lewat mengalami pembiasan ganda.

Jika seberkas sinar datang searah garis normal, maka sinar ini akan dibagi menjadi dua sinar. Sinar pertama diteruskan tanpa pembelokan disebut sebagai sinar biasa. Sinar kedua dibelokkan, dan disebut sebagai sinar istimewa. Peristiwa ini disebut sebagai polarisasi dengan pembiasan ganda.

Jadi polarisasi pembiasan ganda terjadi pada kristal yang memiliki lebih dari satu nilai indeks bias. Jika seberkas sinar datang searah dengan sumbu normal, maka akan dibagi menjadi dua, yaitu sinar biasa dan sinar istimewa.

Read more...

Polarisasi Karena Pemantulan

Polarisasi Karena Pemantulan

Pada sifat polarisasi ini sangat unik karena selain cahaya di pantulkan juga dibiaskan pula. Saat cahaya datang di pantulkan pada dua medium yang berbeda yaitu antara dua medium yang transparan seperti kaca ke udara atau udara ke kaca, maka cahaya yang terpolarisasi sebagaian. Lalu tingkat Polarisasi tergantung pada sudut datang serta indeks bias medium dan ketika terbentuk sudut sedemikian tersebut lalu antara sinar-sinar yang dihasilkan oleh pemantulan dan pembiasan saling tegak lurus, maka saat itulah cahaya terpolarisasi sempurna. Sir David Brewster (1812) menemukan bahwa sudut datang tertentu yang mana cahaya direfleksikan pada medium yang permukaannya dielektrik sehingga cahaya terpolarisasi linier total. Cahaya pantul yang terpolarisasi sempurna jika medan listrika cahaya yang datang dapat dipecah menjadi komponen-komponen yang sejajar tegak lurus dengan bidang datang atau yang mengakibatkan sinar bias dengan sinar pantul saling tegak lurus. Maka sudut datang inilah yang di sebut sudut Brewster atau sudut polarisasi (θ_ip). Dengan menggunakan hukum snelius yaitu n₁ adalah medium pertama sedangkan n₂ adalah medium kedua, jadi, tan θ adalah berbanding terbalik antaran₁(indeks medium pertama) dan n₂(indeks medium kedua). Lalu jumlah sudut pantul (ip)dan sudut bias (r) adalah 90 derajat karena kondisi terjadinya polarisasi total pada cahaya yang dipantulkan 90⁰.

Jika seberkas pola cahaya alamiah dijatuhkan pada permukan bidang batas dua medium, maka sebagian cahaya akan mengalami pembiasan dan sebagian lagi mengalami pemantulan. Sinar bias dan sinar pantul akan terpolarisasi sebagian. Jika sudut sinar datang diubah-ubah, pada suatu saat sinar bias dan sinar pantul membentuk sudut 90°. Pada keadaan ini, sudut sinar datang (i) disebut sudut polarisasi (i_p) karena sinar yang terpantul mengalami polarisasi sempurna atau terpolarisasi linear. Menurut Hukum Snellius,

n₁ sin i_p = n₂ sin r, dengan r + i_p = 90 atau r = 90 – i­_p

selanjutnya dapat dituliskan :

n₁ sin i_p = n₂ sin (90 – i_p)= n₂ cos i_p

Sudut i_p disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster, yaitu sudut datang pada sinar bias dan sinar pantul membentuk sudut 90°. Tingkat polarisasi bergantung pada sudut datang dan indeks bias kedua medium. Gambar disamping menunjukkan sinar datang pada sudut polarisasi 57⁰, maka sinar pantulnya merupakan sinar terpolarisasinya. Sedangkan rumus yang tertera di gambar dikenal sebagai "Hukum Brewster”. Hukum ini didapat dari hubungan sudut polarisasi dan indeks bias medium dengan memakai hukum "Snellius”.

Sumber : http://one-serdadu.ucoz.org/

Read more...