Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Soal dan Pembahasan Gelombang Cahaya - Fisika Dasar




Jawablah
Soal-soal tentang Gelombang Cahaya berikut ini dengan baik dan benar!




1.
Suatu gelombang bidang elektromagnetik sinusoida dengan frekuensi 50
Mhz berjalan di angkasa dalam arah sumbu x positif. Pada berbagai
titik dan berbagai waktu, medan listrik E memiliki nilai maksimum 720
N/C dan merambat sepanjang sumbu y. Tentukan:



a.
panjang gelombang,




b.
besar dan arah medan magnetik B ketika E = 720 N/C!


Penyelesaian:



Diketahui:
f = 50 MHz = 50 × 10 6 Hz = 5 × 10 7 Hz



E m
= 720 N/C



c =
3 × 108 m/s



Ditanya:



a. λ
= ... ?



b. B
m
= ... ?




Jawab:



a.






b.







Karena
E dan B tegak lurus dan keduanya harus tegak lurus dengan arah
perambatan



gelombang
(sumbu x), maka disimpulkan bahwa B ada dalam arah sumbu z.




2.
Suatu sumber titik dari radiasi elektromagnetik memiliki daya
rata-rata 600 W.



Tentukan:



a.
amplitudo maksimum medan listrik dan medan magnetik pada titik yang
berjarak 2 m dari sumber radiasi,



b.
rapat energi rata-rata pada titik yang berjarak 2 m dari sumber
radiasi!



Penyelesaian:



a.
Satuan dari laju energi rata-rata per m2 yang dipindahkan
melalui gelombang elektromagnetik

adalah W/m2 , ini tak lain adalah satuan intensitas
gelombang.






dengan
daya
rata-rata (watt)

















μ0
= 4
π
x 10
-7
Wb . A
-1
. m
-1





c
= 3 × 10 8 m/s



P
= 600 W



r
= 2 m







Amplitudo
medan magnetik B
m,
dapat dihitung dengan:







b.
Rapat energi rata-rata











3.
Sebuah sinar jatuh pada sisi AB dari sebuah prisma segitiga ABC masuk
ke dalam prisma dan kemudian menumbuk AC. Jika sudut pembias prisma
40 o dan indeks bias prisma 3/2, tentukan sudut deviasi minimum
prisma!



Penyelesaian:



Diketahui:



β
= 40
o
; n
2
= 3/2; n
1
= 1 (udara)




Ditanya:



δm
= ... ?




Jawab:






















1/2
δm
= 30o
– 20
o




δm
= 20o





4.
Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang
gelombang 6,5 × 10 -7 m. Garis gelap terang dapat diamati
pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Hitunglah jarak antara gelap
ketiga dan terang pusat, serta jarak antara terang kedua dengan garis
terang keempat!



Penyelesaian:



Diketahui:



d
= 1mm = 10-3 m



λ
= 6,5 × 10 -7 m



l
= 1 m



Ditanya:



a. p
= ... ?



b.
Δp = ... ?




Jawab:




a.
Jarak antara gelap ketiga dengan terang pusat











p
= 1,6 mm




b.
Jarak antara terang kedua dan terang keempat










Δp
= 1,3 × 10 -3 m = 1,3 mm





5.
Celah tunggal yang lebarnya 0,1 mm disinari berkas cahaya dengan
panjang gelombang 4.000 Å.
Apabila pola difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari
celah, tentukan jarak antara garis gelap ketiga dan garis pusat
terang!



Penyelesaian:



Diketahui:
d = 0,1 mm = 10 - 4 m



λ
= 4.000 Å, = 4 × 10 -7
m



l
= 20 cm = 2 × 10 -1 m



Jarak
garis gelap ketiga dari pusat terang p dapat dihitung dari rumus
jarak gelap ke-n dari pusat terang. Jadi,




d.sin
θ = n. λ







Untuk
garis gelap ke-3 maka n = 3







p =
24 × 10 -4 = 2,4 × 10 -3 m = 2,4 mm




6.
Jika sudut antara kedua sumbu polarisasi pada kedua polaroid adalah
60o, tentukan intensitas cahaya yang diteruskan oleh
polaroid pertama dengan intensitas I0 dan polaroid kedua!



Penyelesaian:



Diketahui:
θ = 60o



Ditanya:



I1
= ... ?



I2
= ... ?




Jawab:



I1
= 1/2 I0




I2
= 1/2 I
0 cos2
θ = /2 I
0 cos2
60
o
= 0.125 I
0