Soal Dan Pembahasan Gelombang Cahaya - Fisika Dasar

Jawablah Soal-soal perihal 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 banyak sekali titik dan banyak sekali waktu, medan listrik E mempunyai nilai maksimum 720 N/C dan merambat sepanjang sumbu y. Tentukan:

a. panjang gelombang,

b. besar dan arah medan magnetik B dikala 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 mempunyai 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 yaitu W/m² , ini tak lain yaitu satuan intensitas gelombang.

dengan daya rata-rata (watt)

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 B_m, sanggup 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:

δ_m = ... ?

Jawab:

1/2 δ_m = 30^o – 20^o

δ_m = 20^o

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

p = 1,6 mm

b. Jarak antara jelas kedua dan jelas 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 contoh difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari celah, tentukan jarak antara garis gelap ketiga dan garis sentra 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 sentra jelas p sanggup dihitung dari rumus jarak gelap ke-n dari sentra 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 yaitu 60^o, tentukan intensitas cahaya yang diteruskan oleh polaroid pertama dengan intensitas I₀ dan polaroid kedua!

Penyelesaian:

Diketahui: θ = 60^o

Ditanya:

I₁ = ... ?

I₂ = ... ?

Jawab:

I₁ = 1/2 I₀

I₂ = 1/2 I₀ cos² θ = /2 I₀ cos² 60^o = 0.125 I₀

Bagikan Artikel ini