soal dan pembahasan GELOMBANG CAHAYA part 1

soal pilihan ganda gelombang cahaya (optik fisis) dan pembahasan part 1 : sifat gelombang cahaya dan interferensi celah ganda young, difraksi celah tunggal dan difraksi kisi

1. Berikut adalah sifat gelombang cahaya yang tidak dimiliki oleh gelombang bunyi adalah....

A. Interferensi

B. Polarisasi

C. Difraksi

D. Refleksi

E. Refraksi

Jawab : B

PEMBAHASAN:

Polarisasi adalah pengkutuban pada gelombang transversal, jadi cukup jelas karena gelombang cahaya adalah gelombang transversal dan bunyi adalah gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal

2. Cahaya termasuk gelombang transversal karena...

A. Cahaya membutuhkan medium untuk berpindah

B. Arah gerak gelombang tegak lurus dengan arah getaran

C. Cahaya tidak membutuhkan medium untuk berpindah

D. Arah gerak gelombang searah dengan arah getaran

E. Cahaya dapat merambat ke segala arah

Jawab : B

3. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik karena...

A. Cahaya membutuhkan medium untuk berpindah

B. Arah gerak gelombang tegak lurus dengan arah getaran

C. Cahaya tidak membutuhkan medium untuk berpindah

D. Arah gerak gelombang searah dengan arah getaran

E. Cahaya dapat merambat ke segala arah

Jawab : A

4. Pada peristiwa interferensi celah ganda, interferensi maksimum terjadi saat beda lintasannya adalah….

A. ½ λ,  λ, 3/2 λ, 2λ

B. λ, 3λ, 5λ, 7λ

C. 0, 2λ, 4λ, 6λ

D. 0, λ, 2λ, 3λ

E. ¼ λ, ¾ λ, 5/4 λ, 7/4 λ

Jawab: D

Pembahasan :

Interferensi maximum terjadi ketika beda fase sama dengan kelipatan n.λ , dimana n adalah bilangan cacah /bulat positif (n = 0, 1, 2, 3, 4 dan seterusnya....)

5. Seberkas cahaya dengan panjang gelombang 4000 Ǻ datang pada suatu kisi. Jika pita terang orde kedua membentuk sudut 30° terhadap garis normal, maka dalam 1 cm terdapat celah sebanyak … .

A. 6250

B. 5500

C. 5000

D. 4750

E. 4000

Jawab : A

Pembahasan :

Rumus difraksi pada kisi

d.sin θ = n.λ

(1/N) . 0,5 = 2 . 4000. 10 ^-8

N = 6250 kisi tiap cm

6.  Cahaya monokhromatik melewati dua celah sempit yang berjarak 0,02 cm, membentuk pola interferensi pada layar yang berjarak 2,0 meter dari celah. Jika jarak garis terang ke empat dari terang pusat sebesar 10 mm, panjang gelombang cahaya monokromatik tersebut adalah ... .

A. 154 nm

B. 167 nm

C. 175 nm

D. 200 nm

E. 250 nm

Jawab : E

Pembahasan :

Rumus interferensi celah ganda young

d . p
_____	= n. λ
l

d.p = n.λ.l

0,02 . 10^-2 . 10^-2 = 4. λ.2

λ = 250 . 10^-9 m

λ = 250 . nm

7. Pada percobaan interferensi gelombang cahaya young, saat jarak antara dua celahnya dimanipulasi menjadi dua kali jarak semula, jarak antara dua orde garis gelap yang berurutan menjadi sebesar….
a. 2 kali semula
b. 4 kali semula
c. ¼  kali semula
d. ½  kali semula
e. tetap seperti semula
jawab: D

Pembahasan :

Rumus interferensi celah ganda young

d . p
_____	= n. λ
l

d.p = n.λ.l

Lebar celah (d) berbanding terbalik dengan jarak antar pola (P)

8 Sinar secara tegak lurus mengenai Dua celah sempit yang terpisah jarak 0,02 cm. Garis terang ketiga terletak 0,75 mm dari garis terang pusat pada layar yang terletak pada jarak 1 m di depan celah tersebut. Panjang gelombang sinar yang mengenai dua celah tersebut adalah….
a. 2,5 x 10mm   d. 2,5 x 10mm
b. 5,0 x 10mm   e. 5,0 x 10mm
c. 1,5 x 10mm

jawab: C
Pembahasan :

Rumus interferensi celah ganda young

d . p
_____	= n. λ
l

d.p = n.λ.l

0,02 cm . 0,75 mm = 3 . 1 m . λ

0,2 mm . 0,75 mm = 3 . 1000 mm . λ

λ = 5 . 10^-4  mm

9. Dalam melakukan percobaan Young, untuk memperkecil jarak dua garis terang yang berdekatan dapat dilakukan dengan cara :
(1) memperbanyak orde garis terang
(2) memperbesar jarak antar dua celah
(3) menjauhkan layar dari celah
(4) mengganti cahaya yang panjang gelombangnya lebih kecil
a. 1, 2, 3 dan 4 benar
b. 1, 2, 3 benar
c. 1 dan 3 benar
d. 2 dan 4 benar
e. 4 benar

jawab: D

Pembahasan :

Rumus interferensi celah ganda young

d . p
_____	= n. λ
l

d.p = n.λ.l

P berbanding lurus dengan jarak layer (l) dan panjang gelombang ( ( )
P berbanding terbalik dengan d (lebar celah)

10. sebuah celah sempit 4mm dilewati cahaya dengan panjang gelombang 400 nm. Jarak pita terang ke – 3 dari terang pusat yang terlihat pada layar yang berjarak 1 m dari celah sebesar….

a.20 mm

b. 35 mm

c.  40 mm

d . 45 mm

e. 75 mm

jawab:

pembahasan:

rumus difraksi celah tunggal pita terang:

d . p
_____	= (n+1/2) λ
l

4.10^-3 . p = [ 3 + ½ ] . 400 . 10^-9

P = 7/2 . 10^-4 m

P = 35 mm

11. sebuah celah sempit 4mm dilewati cahaya dengan panjang gelombang 400 nm. Jarak pita gelap ke – 3 dari terang pusat yang terlihat pada layar yang berjarak 1 m dari celah sebesar….

a. 30 mm

b. 35 mm

c.  60 mm

d . 45 mm

e. 15 mm

jawab: A

pembahasan:

rumus difraksi celah tunggal pita terang:

d . p
_____	= n λ
l

4.10^-3 . p = 3  . 400 . 10^-9

P = 3 . 10^-4 m

P = 35 mm

12. untuk mempelajari suatu spektrum cahaya matahari dilaksanakan percobaan kisi difraksi,. diantara warna-warna atau spekturm cahaya berikut yang paling lemah atau sedikit dilenturkan ….

a. violet             d. kuning

b. biru                e. merah

c. hijau

jawaban: A

pembahasan:

- difraksi atau pelenturan berbanding lurus dengan panjang gelombang

- urutan panjang gelombang dari yang terbesar yaitu: merah, jingga, kuning, hijau biru, nila, ungu / violet

13.   Sebuah kisi yang mempunyai 2 x10³ garis/cm dilewati seberkas sinar monokromatis. Sudut deviasi garis terang pertama yang dipakai 30°. Panjang gelombang sinar monokromatis tersebut adalah ….

a. 1000 nm                 d. 250 √3 nm

b. 750 nm                   e. 250 nm

c. 500 nm

jawaban:

pembahasan:

d = 1/N = 1/ (2.10³ ) = 5 . 10^-4 cm = 5 . 10^-6 m

d. sin θ = n . λ

5 . 10^-4. ½ = 1 . λ

λ = 250 . 10^-9m = 250 nm

14.      Cahaya merupakan gelombang transversal, Hal ini menunjukkan adanya peristiwa.…

a. difraksi                    d. refraksi

b. polarisasi                e. refleksi

c. interferensi

jawab: B

soal esai
15. Seberkas sinar monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm ditembakkan secara tegak lurus pada dua celah yang berjarak 2 cm. Jika dari proses interferensi gelombang didapatkan pola terang – gelap pada layar yang berjarak 1 meter dari celah. Tentukan nilai jarak antar pola:
Dua terang berdekatan
Dua gelap berdekatan
Terang ke 4 dari terang ke 2
Gelap ke 4 dari gelap ke 2
Gelap ke 2 dari terang pusat

Jawab:
Pembahasan:
Diketahui:
λ = 500 nm = 5 . 10-7 m
d = 2 cm = 0,02 m
l = 1 m
ditanya : p ?
a) Dua terang berdekatan (n = 1)

Rumus interferensi maksimum celah ganda young/ pola terang

d . p
_____	= n. λ
l

d . p = n . λ . l
0,02 . p = 1 . 5 . 10-7 . 1
P = 2,5 . 10-5 m

 b) Dua gelap berdekatan (n = 1)
Kita dapat selesaikan dengan rumus pola interferensi maximum atau terang. Karena jarak antara kedua gelap yang berurutan pasti sama dengan jarak antara dua terang yang berurutan. Jadi kesimpulannya, jika ada soal ditanya jarak antar dua gelap cara peling mudah kita bisa menggunakan rumus pola terang atau maksimum
rumus:

Rumus interferensi maksimum celah ganda young/ pola terang

d . p
_____	= n. λ
l

d . p = n . λ . l
0,02 . p = 1 . 5 . 10-7 . 1
P = 2,5 . 10-5 m

c) Terang kedua dan terang ke empat ( n = 4 – 2 = 2 )
rumus:

Rumus interferensi maksimum celah ganda young/ pola terang

d . p
_____	= n. λ
l

d . p = n . λ . l
0,02 . p = 2 . 5 . 10-7 . 1
P = 5 . 10-5 m

d) Gelap kedua dan gelap keempat
Dengan cara yang sama dengan poin pembahasan soal no 10 b kita dapat langsung menggunakan pendekatan rumus pola terang:

Rumus interferensi maksimum celah ganda young/ pola terang

d . p
_____	= n. λ
l

d . p = n . λ . l
0,02 . p = 2 . 5 . 10-7 . 1
P = 5 . 10-5 m

Gelap kedua dari terang pusat ( n = 2)
Rumus gelap:

Rumus interferensi minimum celah ganda young/ pola gelap 

d. p
____	= ( n – ½ ) . λ
L

d.p = (n – ½ ) λ . L

0,02 . p = (2 – ½ ) . 5 . 10-7 . 1

P = 3,5 . 10-5 m