Pembahasan Fisika UN: Gelombang Cahaya

Percobaan Young: Interferensi Celah Ganda

Pembahasan soal-soal Ujian Nasional (UN) SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Gelombang Cahaya yang meliputi:

• interferensi celah ganda, 
• difraksi celah tunggal, dan 
• difraksi pada kisi.

Soal Gelombang Cahaya UN 2013

Diagram di bawah ini 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 (1Å = 10⁻¹⁰ m) adalah ....

A.   3.000
B.   4.000
C.   5.000
D.   5.500
E.   6.000

Pembahasan

Diketahui:

jarak celah-layar	:	L = 1 m
lebar antarcelah	:	d = 10−3 m
orde interferensi	:	n = 2
jarak pola interferensi	:	P2 = 10−3 m

Percobaan Young di atas berlaku rumus:

Sesuai dengan data yang ada, rumus di atas kita sesuaikan menjadi


                2λ = 10⁻⁶ m
                  λ = 0,5×10⁻⁶ m
                     = 5×10⁻⁷ m
                     = 5×10⁻⁷ × 10¹⁰ Å
                     = 5000 Å

Jadi, panjang gelombang yang digunakan pada percobaan Young tersebut adalah 5000 Å (C).

Soal Gelombang Cahaya UN 2015

Pada percobaan interferensi, celah ganda yang digunakan berjarak 1 m dari layar. Panjang gelombang cahaya yang digunakan 5.10⁻⁷ m. Jika terang ketiga berjarak 7,5 mm dari terang pusat maka:

1. jarak kedua celah 0,4 mm
2. jarak kedua celah 0,2 mm
3. jarak terang ke gelap berdekatan 1,25 mm
4. jarak terang ke terang berdekatan 1,5 mm

Pernyataan yang benar adalah ....

A.   1 dan 2
B.   1 dan 3
C.   1 dan 4
D.   2 dan 3
E.   2 dan 4

Pembahasan

Diketahui:

jarak celah-layar	:	l = 1 m
panjang gelombang	:	λ = 5×10−7 m
orde interferensi	:	n = 3
jarak pola interferensi	:	p = 7,5×10−3 m

Rumus yang berlaku pada percobaan interferensi celah ganda atau percobaan Young adalah:

Berdasarkan rumus di atas, jarak antarcelah (d) pada percobaan di atas adalah

     = 0,2.10⁻³ m
     = 0,2 mm    
[pernyataan 2 benar]

Perhatikan pola interferensi yang terjadi pada percobaan di atas!

Jarak terang ke-3 dari terang pusat adalah 7,5 mm, berarti:

• jarak terang ke terang berdekatan 

= 7,5 mm : 3 = 2,5 mm 
[pernyataan 4 salah]

• jarak terang ke gelap berdekatan

= 7,5 mm : 6 = 1,25 mm
[pernyataan 3 benar]

Jadi, pernyataan yang benar adalah pernyataan nomor 2 dan 3 (D).

Soal Gelombang Cahaya UN 2012

Seberkas sinar monokromatis dengan panjang gelombang 5.000 Å (1 Å = 10⁻¹⁰ m) melewati celah tunggal menghasilkan pola difraksi orde terang pertama seperti pada gambar.

Lebar celahnya sebesar ….

A.   0,001 mm
B.   0,004 mm
C.   0,012 mm
D.   0,017 mm
E.   0,019 mm

Pembahasan

Diketahui:

panjang gelombang	:	λ = 5×10−7 m
sudut bias	:	θ = 30°
orde interferensi	:	n = 1

Rumus yang berlaku untuk difraksi celah tunggal adalah 

d sin θ = nλ

Sehingga lebar celah tunggal (d) tersebut adalah [sin 30° = 0,5] 

d × 0,5 = 1 × 5×10⁻⁷ m
          d = 10⁻⁶ m
             = 10⁻³ mm
             = 0,001 mm

Jadi, lebar celah tunggal tersebut adalah 0,001 mm (A).

Soal Gelombang Cahaya UN 2014

Sebuah kisi difraksi disinari cahaya dengan panjang gelombang 5000 Å (1Å = 10⁻¹⁰ m). Bila sudut bias 30° menghasilkan garis terang orde pertama, konstanta kisi yang digunakan adalah ....

A.   1 × 10⁻⁶ m
B.   4 × 10⁻⁶ m
C.   5 × 10⁻⁶ m
D.   4 × 10⁻⁷ m
E.   8 × 10⁻⁷ m

Pembahasan

Diketahui:

panjang gelombang	:	λ = 5×10−7 m
sudut bias	:	θ = 30°
orde interferensi	:	n = 1

Rumus yang berlaku untuk peristiwa difraksi pada kisi (celah banyak) adalah 

d sin θ = nλ

dengan d adalah lebar tiap celah pada kisi yang sering disebut konstanta kisi. Sehingga nilai tetapan kisi tersebut adalah 

d sin 30° = 1 × 5×10⁻⁷
   d × 0,5 = 5 × 10⁻⁷
             d = 1 × 10⁻⁶

Jadi, konstanta kisi yang digunakan pada peristiwa difraksi tersebut adalah 1 × 10⁻⁶ m (A).

Soal Gelombang Cahaya UN 2011

Sebuah kisi difraksi dengan konstanta kisi 500 garis/cm digunakan untuk mendifraksikan cahaya pada layar yang berjarak 1 m dari kisi. Jika jarak antara dua garis terang berurutan pada layar adalah 2,4 cm maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ….

A.   400 nm
B.   450 nm
C.   480 nm
D.   560 nm
E.   600 nm

Pembahasan

Konstanta kisi 500 garis/cm berarti dalam 1 cm terdapat 500 garis sehingga lebar tiap garis adalah 

d = 1/500 cm
   = 2.10⁻³ cm
   = 2.10⁻⁵ m

Data-daya lain yang dapat diperoleh dari soal adalah 

l = 1 m 
n = 1 
p = 2,4 cm
   = 2,4×10⁻² m

Pada peristiwa difraksi kisi berlaku hubungan 

d sin θ = nλ

Karena diketahui jarak celah ke layar (l) maka berlaku sin θ = p/l sehingga diperoleh

λ = 4,8×10⁻⁷ m
   = 4,8×10⁻⁷ × 10⁹ nm
   = 4,8×10² nm
   = 480 nm

Jadi, panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 480 nm (C).

Pembahasan soal Gelombang Cahaya yang lain bisa dilihat di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 23
Pembahasan Fisika UN 2015 No. 17 dan 18
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 28
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 32
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 29
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 16
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 21

Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Alat-Alat Optik.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.