• 1
  • 1
  • 1
  • 1

F.  Penerapan Cahaya dalam Teknologi
Seperti telah diungkapkan sebelumnya bahwa cahaya sangat penting bagi kita. Oleh karena itu para ilmuwan terus mempelajari tentang cahaya. Sejauh ini para ilmuwan telah menghasilkan penemuan-penemuan baru yang menakjubkan, misalnya laser, serat optik, dan hologram. Berikut ini akan kita pelajari penemuan-penemuan tersebut.

1.   Laser
Laser adalah akronim dari light amplification by stimulated emission of radiation. Laser merupakan sumber cahaya yang memancarkan berkas cahaya yang koheren. Laser termasuk cahaya monokromatik. Laser mempunyai intensitas dan tingkat ketelitian yang sangat tinggi, sehingga laser banyak digunakan dalam berbagai peralatan. Laser pertama kali dikembangkan pada tahun 1960. Penerapan laser dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai pemindai barcode di supermarket, alat pemutar CD atau DVD, laser printer, dan dioda laser. Di bidang kedokteran, laser digunakan sebagai pisau bedah dan untuk menyembuhkan gangguan akomodasi mata.

2.   Serat Optik                                           
Sebaiknya Tahu
Komputer Optik Dalam komputer optik, informasi dibawa oleh denyut cahaya  yang cepat,bukan oleh aliran electron  yang lambat. Seperti kabel serat optik, komputer optic dapat membawa banyak sinyal yang berbeda dalam waktu yang bersamaan (secara paralel). Proses ini dikenal dengan pemrosesan paralel yang akan menjadikan komputer optik lebih kuat daripada  komputer elektronik yang hanya melakukan satu pekerjaan dalam satu waktu (dikenal sebagai pemrosesan seri).
Selain contoh-contoh di atas, pemanfaatan laser juga dapat diterapkan dalam bidang telekomunikasi. Dalam bidang telekomunikasi, laser digunakan untuk mengirim sinyal telepon dan internet melalui suatu kabel khusus yang disebut serat optik. Serat optik merupakan suatu serat transparan yang digunakan untuk mentransmisi cahaya, misalnya laser. Dengan menggunakan serat optik, data yang dikirim akan lebih cepat sampai. Karena kecepatan data tersebut sama dengan kecepatan cahaya, yaitu 3 . 108 m/s.

3.   Hologram
Perkembangan laser juga merambah bidang fotografi. Penggunaan laser dalam fotografi dikenal sebagai holografi. Holografi adalah pembuatan gambar-gambar tiga dimensi dengan menggunakan laser. Hasil yang diperoleh pada proses holografi disebut hologram. Mekanisme holografi adalah sebagai  berikut. Objek yangakan dibuat hologram disinari dengan laser. Objek tersebut kemudian memantulkan sinar dari laser. Perpaduan antara laser dengan sinar yang dipantulkan objek akan memberikan efek interferensi. Efek interferensi inilah yang memberikan bayangan objek tiga dimensi.

Materi di atas hanyalah sebagian penerapan cahaya dalam bidang teknologi. Cobalah kamu cari contoh lain penerapan cahaya dalam berbagai bidang di perpustakaan atau di internet!

B. Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat!
1.  Seberkas cahaya monokromatik dilewatkan pada sebuah prisma dengan sudut pembias 60°. Jika indeks bias untuk warna merah dan ungu masing-masing 1,51 dan 1,53, tentukanlah sudut dispersi pada prisma!
2.     Dua buah celah terpisah pada jarak 1 mm satu sama lain. Seberkas cahaya dengan panjang gelombang 700 nm melewati celah tersebut sehingga terjadi pola interferensi cahaya. Jika jarak celah ke layar 2 meter, tentukanlah jarak dua pita terang yang berdekatan!
3.    Seberkas cahaya putih dilewatkan pada kisi difraksi 1.000 garis/cm. Jika panjang gelombang cahaya merah dan ungu masing-masing 7.00 angstrom dan 4.000 angstrom, serta jarak kisi ke layar 1 meter, tentukanlah jarak pita merah dan ungu untuk orde pertama!
4.   Indeks bias kaca plan paralel yang terbuat dari kaca kerona (crown) adalah 1,52. Tentukanlah sudut datang sinar datang agar terjadi polarisasi!
5.     Jelaskan cara pengukuran jarak bumi–bulan dengan menggunakan sinar laser!

Soal-soal Uji Kompetensi

A.  Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
1.  Sebuah prisma tipis dengan sudut pembias 12° dan indeks bias 1,50. Besarnya  sudut datang agar terjadideviasi minimum adalah . . . .
a. 12°
b. 9°
c. 6°
d. 3°
e. 1,5°
2. Sebuah prisma tipis dengan indeks bias 1,5 memiliki deviasi minimum di udara  4°. Deviasi minimum prisma tersebut jika di dalam air (nair = 43 ) adalah . . . .
a. 8°
b. 4°
c. 2°
d. 1°
e. 0,5°
3.  Seberkas cahaya putih menembus prisma dengan sudut pembias 10°. Jik indeks bias cahaya merah dan ungu masing-masing 1,51 dan 1,53 maka besarnya sudut dispersi pada prisma tersebut adalah . . . .
a. 0,1°
b. 0,2°
c. 0,3°
d. 0,4°
e. 0,5°
4. Pada percobaan Young digunakan gelombang cahaya dengan panjang gelombang 4.500 A° dengan jarak antara celah dengan layar 2 meter. Jika jarak antarcelah 0,5 mm maka jarak pita terang ketiga dari pusat terang adalah . . . .
a. 0,9 mm
b. 1,8 mm
c. 2,7 mm
d. 3,6 mm
e. 5,4 mm
5. Pita gelap ketiga terletak pada jarak 2 mm dari pusat terang pada percobaan   interferensi dengan menggunakan cahaya 540 nm (1 nm = 10-9 m ). Jika jarak antara celah dan layar 1 meter maka lebar celah yang digunakan adalah . . . .
a. 0,3 mm
b. 0,4 mm
c. 0,5 mm
d. 0,6 mm
e. 0,7 mm
6. Seorang siswa melakukan percobaan difraksi cahaya dengan menggunakan kisi  difraksi 300 garis/mm. Iamendapatkan pita terang pertama untuk suatu cahaya monokromatik berjarak 1,8 cm dari pusat terang. Panjang gelombang cahaya yang ia gunakan adalah . . . .
a. 4.000 angstrom
b. 4.500 angstrom
c. 5.000 angstrom
d. 5.500 angstrom
e. 6.000 angstrom
7. Hal-hal berikut adalah akibat dari peristiwa difraksi cahaya, kecuali . . . .
a. bayangan pada alat optik menjadi kabur
b. terbatasnya daya pemisah alat optik
c. terjadinya biasan warna pelangi pada ujung bayangan
d. terbentuknya lingkaran pelangi di sekeliling bulan
e. mata kita tak mampu memisahkan dua sumber cahaya yang sangatberdekatan
8. Jika tak ada atmosfer yang menyelubungi bumi maka pada siang hari langit akan berwarna . . . .
a. merah
b. kuning
c. biru
d. putih
e. hitam
9.  Suatu medium optik memiliki indeks bias 3 maka sudut datang sinar datang  agar terjadi polarisasi cahaya akibat pemantulan adalah . . . .
a. 30°
b. 45°
c. 60°
d. 75°
e. 90°
10. Berikut ini adalah gejala yang timbul akibat polarisasi cahaya, kecuali . . . .
a. langit terlihat biru pada siang hari
b. pemutaran bidang getar pada larutan gula
c. cahaya kelihatan lebih redup setelah menembus kaca rayban
d. pantulan cahaya yang dating dengan sudut tertentu pada medium optic kelihatan     lebih redup
e. adanya garis-garis gelap pada spektrum matahari

Rangkuman
1.Cahaya termasuk gelombang tranversal sehingga cahaya mengalami gejaladispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi.
2.     Dispersi cahaya terjadi karena perbedaan indeks bias masing-masing warna             cahaya penyusun cahaya putih.  nm<nj<nk<nh<nb<nn<nu
3.  Interferensi cahaya terjadi jika dua berkas cahaya yang koheren (memiliki frekuensi yang sama dan beda fase yang tetap) mengenai suatu titik secara bersamaan.
4.    Difraksi cahaya terjadi jika cahaya melalui banyak celah sempit terpisah sejajar satu sama lain dengan jarak konstan.
5.  Polarisasi cahaya adalah pengutuban arah getar gelombang cahaya yang disebabkan oleh penyerapan, pemantulan, hamburan, dan pembiasan ganda.
6.  Penerapan cahaya dalam teknologi antara lain adalah laser, serat optik, dan holografi.

E. Polarisasi Cahaya
      cahaya termasuk gelombang tranversal. Hal  ini dibuktikan oleh peristiwa polarisasi cahaya. cahaya adalah pembatasan atau pengutuban dua arah getar. Perhatikan gambar 3.8! menjadi satu arah getar. Gelombang cahaya yang belum terpolarisasi mempunyai dua arah getar. Ketika cahaya tersebut dilewatkan pada sebuah celah (polarisator), cahaya mengalami pengutuban (polarisasi) sehingga cahaya hanya mempunyai satu arah getar. Polarisasi cahaya dapat terjadi karena beberapa hal berikut.

Sebaiknya Tahu

Film Tiga Dimensi
Film ini dibuat dengan menggunakan dua buah kamera atau kamera khusus dengan dua lensa. Di dalam gedung bioskop, kedua film diproyeksikan pada layar secara simultan. Sebuah

filter polarisasi yang diletakkan di depan lensa proyektor sebelah kiri akan meneruskan gelombang
cahaya dari gambar pada suatu arah  getar tertentu. Bersamaan dengan itu filter lain di bagian kanan akan meneruskan gelombang cahaya tegak lurus arah

getar yang dihasilkan oleh filter pertama. Penonton mengenakan kacamata khusus yang berfungsi sebagai filter. Filter ini akan menyebabkan kesan gambar yang diterima oleh mata kiri dankanan akan berbeda. Sehingga kesan gambar tiga dimensi akan terasa.
1.   Penyerapan
Polarisasi akibat penyerapan terjadi jika cahaya melalui zat yang dapat memutar bidang polarisasi gelombang cahaya. Zat semacam ini disebut zat optik aktif. Contoh zat ini adalah larutan gula.

Anggaplah seberkas cahaya tak terpolarisasi menembus filter polaroid A. Setelah melalui A hanya cahayan yang memiliki arah getar tertentu saja yang dapat menembus. Cahaya yang hanya memiliki arah getar tertentu ini disebut cahaya terpolarisasi. Ketika kedudukan bidang polarisasi A sejajar dengan B, cahaya diteruskan oleh polaroid B, sehingga mata dapat melihat cahaya atau benda. Selanjutnya.

polaroid B diputar 90° terhadap sumbu sinar datang. Bidang polarisasi B menjadi tegak lurus bidang polarisasi A atau tegak lurus bidang getar cahaya terpolarisasi. Pada keadaan ini mata tidak dapat melihat cahaya atau benda karena cahaya diserap oleh polaroid B.
 
  
Untuk lebih jelasnya, mari kita melakukan praktik berikut!

Praktikum 3
Laksanakan bersama kelompokmu!

Polarisasi Cahaya
A. Tujuan
        Mengamati terjadinya polarisasi cahaya.
B. Alat dan Bahan
1. Bangku optik                   1 buah
2. Filter polarisasi               1 buah
3. Lilin                                  1 buah
       4. Filter analisator               1 buah
C. Langkah Kerja
1. Susunlah alat dan bahan seperti gambar berikut!
2. Aturlah agar kedua filter menunjukkan angka nol!
3. Amatilah sinar lilin yang menembus filter dari jendela filter B!
4. Putarlah perlahan-lahan filter B, amati apa yang terjadi pada cahaya lilin!
5. Catatlah pada sudut berapa saja nyala lilin terlihat paling gelap!
6. Diskusikan hasilnya dengan kelompokmu!
7. Buatlah kesimpulan dari hasil pengamatan yang telah kamu lakukan!
8. Presentasikan hasil pengamatan yang telah kamu lakukan di depan kelas!
9. Peringatan:
    a. Hati-hatilah dalam menggunakan peralatan laboratorium.
    b. Jaga kebersihan lingkungan dan tubuhmu!
    c. Setelah selesai, kembalikan peralatan pada tempat semula dalam keadaan baik.

2.   Hamburan
Salah satu gejala polarisasi cahaya akibat hamburan adalah langit yang berwarna biru. Hal ini disebabkan gelombang cahaya warna biru lebih banyak dihamburkan oleh atmosfer. Atmosfer kita cenderung lebih banyak menghamburkan cahaya dengan panjang gelombang yang pendek daripada panjang gelombang yang panjang.
   
3.   Pemantulan
  Ketika cahaya mengenai bidang batas dua medium optik dengan kerapatan berbeda, sebagian cahaya akan dipantulkan. Hal ini dapat menimbulkan terjadinya polarisasi. Tingkat polarisasi bergantung pada sudut datang dan indeks bias kedua medium. Cahaya yang terpantul akan terpolarisasi seluruhnya ketika sudut datang sedemikian sehingga antara sinar bias dan sinar pantul saling tegak lurus.

   Berdasarkan hukum Snellius, besarnya sudut datang saat terjadi polarisasi adalah:

   n sin θp = n sin θp                                                                                . . . (3.13)
                                                                  
 Karena sinar bias dan sinar pantul saling tegak lurus  maka :
  
      θp + θp = 90°
   θp = 90° – θp

Dengan demikian persamaan 3.13 menjadi:
  
      n sin θp = n sin (90°– θp)


     Berdasarkan trigonometri sin (90° – θp) = cos θp, sehingga
  
                                                                               . . . (3.14)

Persamaan 3.14 dikenal sebagai hukum Brewster.

Contoh Soal
Tentukanlah besar sudut datang polarisasi pada kaca dengan indeks bias 1,5!
Penyelesaian:
Diketahui:
n = 1
n = 1,5
Ditanyakan: θp = . . .?
Jawab:
θp = 56,3°

4.   Pembiasan Ganda
Gejala pembiasan ganda merupakan fenomena rumit yang terjadi pada kristal kalsit atau kristal plastik yang ditegangkan, misalnya selofen. Pada kebanyakan zat, laju cahaya adalah sama untuk semua arah. Pada kristal kalsit, laju cahaya bergantung arah rambat pada material tersebut. Zat semacam ini disebut zat isotropik. 

Ketika berkas cahaya masuk pada zat isotropik, berkas tersebut terpisah menjadi dua bagian yang disebut berkas sinar biasa dan sinar luar biasa. Berkas-berkas ini terpolarisasi dalam arah yang saling tegak lurus dan berjalan dengan kecepatan yang berbeda. 

Ada arah tertentu pada  zat di mana kedua cahaya merambat dengan kecepatan yang sama. Arah ini disebut sumbu optik.  Saat cahaya membentuk sudut terhadap sumbu optik, berkasberkas cahaya tersebut akan berjalan pada arah yang berbeda dan keluar secara terpisah pada ruang. Jika bahan tersebut diputar, berkas cahaya yang luar biasa akan berputar di ruang.