7 Contoh soal interferensi dan difraksi cahaya – celah ganda
1. Dua celah sempit berjarak 0,5 mm disinari cahaya dengan panjang gelombang 600 nm. Hitung tiga nilai sudut terkecil di mana terjadi, (1) interferensi konstruktif (b) interferensi destruktif
Pembahasan
Tiga sudut terkecil terjadinya interferensi konstruktif :
Tiga sudut terkecil terjadinya interferensi konstruktif :
2. Cahaya monokromatik melewati dua celah sempit yang sejajar. Jarak antara kedua celah adalah 0,6 mm. Jarak antara layar dengan kedua celah adalah 60 cm. Pola interferensi yang terjadi pada layar adalah berupa garis terang dan gelap yang dipisahkan oleh jarak yang sama. Jika jarak dua garis terang berdekatan adalah 0,2 mm, tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan.
Pembahasan
Diketahui :
d = 0,6 mm = 0,0006 m = 6 x 10-4 m
y = 0,2 mm = 0,0002 m = 2 x 10-4 m
l = 60 cm = 600 mm = 0,6 m
Ditanya : panjang gelombang cahaya yang digunakan ?
Jawab :
3. Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang mempunyai panjang gelombang 560 nm. Sebuah layar diletakkan 1 m dari celah. Jika jarak antara kedua celah 0,5 mm, maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah …
A. 1,00 mm
B. 1,12 mm
C. 1,40 mm
D. 1,60 mm
E. 2,00 mm
Pembahasan :
Diketahui :
Ditanya :
Jarak dua pita terang yang berdekatan (y)
Jawab :
Jawaban yang benar adalah B.
4. Jarak dua lampu sebuah mobil 110 cm. Panjang gelombang cahaya rata-rata yang dipancarkan kedua lampu itu 600 nm. Apabila kedua lampu itu diamati oleh seseorang yang diameter pupil matanya 2 mm, maka jarak maksimum mobil dengan orang tersebut supaya nyala kedua lampu masih tampak terpisah adalah …
A. 450 m
B. 2500 m
C. 3000 m
D. 4000 m
E. 5000 m
Pembahasan :
Diketahui :
D = 2 mm = 2 x 10-3 meter
Panjang gelombang cahaya = 600 nm = 600 x 10-9 meter
Jarak antara kedua lampu mobil (s) = 110 cm = 1,1 meter
Ditanya :
Jarak mobil dengan orang yang mengamati kedua lampu (l) ?
Jawab :
Agar dua lampu dapat dilihat sebagai dua obyek yang terpisah maka sudut (teta) harus lebih besar dari sudut kritis, yang memenuhi persamaan :
Jawaban yang benar adalah C.
5. Diagram di bawah menggambarkan percobaan Young. Jika d adalah jarak antara 2 celah, L adalah jarak celah ke layar dan P2 adalah jarak garis terang ke 2 dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan (1 Å = 10-10 m) adalah…
A. 3.000 Å
B. 4.000 Å
C. 5.000 Å
D. 5.500 Å
E. 6.000 Å
Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara dua celah (d) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Jarak garis terang ke 2 dari terang pusat (P2) = 1 mm = 1 x 10-3 meter
Orde (n) = 2 (terang pusat adalah terang pertama jadi n = 0. Terang kedua adalah garis terang pertama jadi n = 1, n = 2 garis terang kedua)
Ditanya : Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah…
Jawab :
Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :
d sin θ = n λ
sin θ ≈ tan θ = P2 / L = (1 x 10-3) / 1 = 1 x 10-3 meter
Panjang gelombang cahaya :
λ = d sin θ / n
λ = (1 x 10-3)(1 x 10-3) / 2 = (1 x 10-6) / 2
λ = 0,5 x 10-6 meter = 5 x 10-7 meter
λ = 5000 x 10-10 meter
λ = 5000 Å
Jawaban yang benar adalah C.
6. Pada suatu percobaan interferensi celah ganda, dihasilkan data seperti gambar di samping. Maka nilai panjang gelombang yang digunakan adalah… (1 m = 1010 Å)
A. 4500 Å
B. 5000 Å
C. 6000 Å
D. 6500 Å
E. 7000 Å
Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara dua celah (d) = 0,8 mm = 8 x 10-4 meter
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Jarak garis terang ke 4 dari terang pusat (P) = 3 mm = 3 x 10-3 meter
Orde (n) = 4
Ditanya : Panjang gelombang cahaya (λ) yang digunakan adalah…
Jawab :
Rumus interferensi celah ganda (interferensi konstruktif) :
d sin θ = n λ
sin θ ≈ tan θ = P / L = (3 x 10-3) / 1 = 3 x 10-3 meter
Panjang gelombang cahaya :
λ = d sin θ / n
λ = (8 x 10-4)(3 x 10-3) / 4 = (24 x 10-7) / 4
λ = 6 x 10-7 meter = 6000 x 10-10 meter
λ = 6000 Å
Jawaban yang benar adalah C.
7. Gambar di samping merupakan sketsa lintasan sinar pada peristiwa interferensi celah ganda S1 dan S2, titik A dan B adalah dua garis gelap yang berurutan dan panjang gelombang yang digunakan 6000 Å (1 Å = 10-10 m). Jarak antara kedua celah adalah…
A. 0,015 mm
B. 0,2 mm
C. 1,5 mm
D. 1,6 mm
E. 1,8 mm
Pembahasan
Jarak antara kedua celah dihitung menggunakan rumus interferensi konstruktif dengan beranggapan jarak antara dua garis gelap yang berurutan sama dengan jarak antara dua garis terang berurutan.
Diketahui :
Jarak celah ke layar (L) = 1 meter
Panjang gelombang yang digunakan (λ) = 6000 Å = 6000 x 10-10 meter = 6 x 10-7 meter
Jarak antara terang pusat ke garis terang pertama (P) = 0,2 mm = 0,2 x 10-3 meter = 2 x 10-4 meter
Orde garis terang pertama (n) = 1
Ditanya : Jarak antara kedua celah (d)
Jawab :
Rumus interferensi konstruktif :
d = n λ / sin θ
sin θ ≈ tan θ = P / L = (2 x 10-4) / 1 = 2 x 10-4 meter
Jarak antara kedua celah :
d = n λ / sin θ = (1)(6 x 10-7) / (2 x 10-4)
d = (6 x 10-7) / (2 x 10-4) = (3 x 10-3)
d = 0,003 meter
d = 3 mm
Soal interferensi dan difraksi cahaya – celah ganda
1. Dua celah sempit berjarak 0,2 mm disinari cahaya dengan panjang gelombang 700 nm. Hitung tiga nilai sudut terkecil di mana terjadi, (1) interferensi konstruktif (b) interferensi destruktif
2. Cahaya monokromatik melewati dua celah sempit yang sejajar. Jarak antara kedua celah adalah 0,5 mm. Jarak antara layar dengan kedua celah adalah 100 cm. Pola interferensi yang terjadi pada layar adalah berupa garis terang dan gelap yang dipisahkan oleh jarak yang sama. Jika jarak dua garis terang berdekatan adalah 0,3 mm, tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan.
