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
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.
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 = ... ?
a. λ = ... ?
b. B m = ... ?
Jawab:
a.
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.
a.
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.
μ0 = 4π x 10 -7 Wb . A-1 . m-1
c = 3 × 10 8 m/s
P = 600 W
r = 2 m
Amplitudo medan magnetik Bm, dapat dihitung dengan:
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)
Penyelesaian:
Diketahui:
β = 40 o ; n 2 = 3/2; n 1 = 1 (udara)
Ditanya:
δm = ... ?
Jawab:
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
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
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
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
Penyelesaian:
Diketahui: θ = 60o
Ditanya:
I1 = ... ?
I2 = ... ?
Jawab:
I1 = 1/2 I0
I2 = 1/2 I0 cos2 θ = /2 I0 cos2 60o = 0.125 I0