Interferensi Cahaya: Pengertian, Jenis, dan Penjelasan Konsepnya | Fisika Kelas 11

Artikel ini menjelaskan tentang konsep dan jenis dari Interferensi cahaya.

—

Hai, guyss, siapa di antara kamu yang pernah bikin gelembung dari sabun waktu mandi? Ayo ngakuuu… Nah, kalau pernah, pasti kamu melihat ada warna seperti warna pelangi di gelembung sabunnya, kan? Atau, apa kamu pernah melihat pola terang gelap dari cahaya saat menyinari celah sempit dengan senter?

Ternyata kedua peristiwa ini ada hubungannya dengan Fisika loh. Fenomena itu dapat terjadi, salah satunya karena adanya interferensi cahaya, guys. Wah apa tuh interferensi cahaya? Yuk kita kenalan dulu! 

Interferensi cahaya adalah keadaan saat dua gelombang cahaya atau lebih berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Syarat terjadinya interferensi cahaya ini adalah gelombang-gelombang cahayanya berasal dari sumber yang koheren, sehingga, amplitudo, panjang gelombang, dan frekuensi yang sama, serta beda fase yang selalu tetap.

Di sini kita akan ngebahas interferensi celah ganda yang ditemukan oleh Young dan interferensi pada lapisan tipis ya! Kita bahas satu persatu, yukk!

Pertama-tama, cahaya melewati satu celah. Selanjutnya, cahaya melewati dua celah sempit. Saat cahaya melewati dua celah sempit, gelombang cahaya akan saling berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Hal ini disebabkan karena gelombang-gelombangnya menempuh panjang lintasan yang berbeda. Nah, perbedaan panjang lintasan ini mengakibatkan gelombang-gelombang mengalami perbedaan fase dan menciptakan pola interferensi.

Perbedaan fase ini ada yang saling menguatkan, sehingga menghasilkan interferensi konstruktif, dan ada yang saling melemahkan, sehingga menghasilkan interferensi destruktif.

Oke, supaya lebih jelas, lihat gambar ini dulu, deh.

Nah, interferensi konstruktif dan destruktif ini ternyata akan menghasilkan dua pola yang berbeda, yaitu terang dan gelap.

 

Interferensi cahaya juga punya rumus, lohh.

Jadi, kalau kamu lihat pada gambar di atas, S1 (sinar 1) dan S2 (sinar 2) dipisahkan oleh jarak (d). Untuk mencapai titik P (paling atas di layar), S2 harus menempuh lintasan yang lebih panjang daripada S1. Di sini terbentuk suatu sudut antara sinar ke layar. Nah, ingat beda lintasan berpengaruh terhadap fase dan juga interferensi cahaya. Karena perbedaan fase antargelombang akan menghasilkan kelipatan genap atau ganjil yang akan menentukan jenis interferensi itu sendiri. Jadi, bisa disimpulkan rumus beda lintasannya, yaitu d sin θ.

Kalau hasil beda lintasannya adalah nol atau kelipatan bulat lainnya dari panjang gelombang, berarti terjadi interferensi konstruktif, sehingga kondisi yang terlihat pada layar adalah terang. Tetapi, jika hasil beda lintasannya adalah kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang (λ/2, 3λ/2, 5λ/2, … ), berarti terjadi interferensi destruktif, sehingga kondisi layar akan menjadi gelap.

Contoh soal:

1. Seberkas cahaya melewati dua celah sempit dengan jarak 0,5 mm. Dua celah tersebut diletakkan 2 m dari sebuah layar. Jika panjang gelombang 650 nm, maka jarak dua garis terang yang berdekatan adalah … (1 nm = 10^-9 m).

Pembahasan:

Diketahui:

d = 0,5 mm = 5 x 10^-4 m

L = 2 m

Ditanya:

p = ….

Jawab:

p = λL / d

p = (650 x 10^-9 m x 2 m) / 5 x 10^-4 m

p = 130 x 10^-9 m x 2 / 10^-4

p = 2,6 x 10^-3 m

2. Pada suatu eksperimen interferensi celah ganda young, jika jarak antara dua celahnya 0,6 mm, jarak antara garis gelap ketiga ke terang pusat menghasilkan jarak 4 mm. Berapakah panjang gelombang tersebut jika jarak layar dengan celah 1,5 m ….

Pembahasan:

Diketahui:

d = 0,6 mm = 6 x 10^-4 m

p = 4 mm = 4 x 10^-3 m

m = 3

L = 1,5 m

Ditanya:

Panjang gelombang λ …

Jawab:

d p / L = (m – ½) λ

(6 x 10^-4 m) x (4 x 10^-3 m) / 1,5 m = ( 3 – ½) λ

34 x 10^-7 / 1,5 = ( 3 – ½) λ

16 x 10^-7 m = 5/2 λ

Nah, kamu masih ingat kan dengan kasus warna pelangi pada gelembung sabun di awal tadi? Hal tersebut, terjadi karena adanya interferensi cahaya, yaitu pada lapisan yang tipis.

Cahaya yang dipantulkan dari dalam gelembung harus bergerak lebih jauh daripada cahaya yang dipantulkan dari luar atau permukaan gelembung. Nah, di kondisi seperti ini, mereka saling mengganggu dan memperkuat cahaya putih, sehingga terbentuk deh warna-warna indah seperti pelangi yang berputar-putar.

Sebenarnya, munculnya warna pelangi ini juga terjadi karena adanya difraksi yang menyebabkan cahaya polikromatik. Cahaya polikromatik itu masuk ke medium yang berbeda panjang gelombangnya dan mengalami indeks refraksi atau pembiasan yang berbeda-beda juga. Alhasil, sudut pembelokannya juga berbeda sehingga muncul deh warna pelangi. Tapi, disisi lain warna-warna ini menampilkan pola terang dan gelap karena adanya beda panjang lintasan dari berkas gelombang cahaya.

Kita bisa lihat dari gambar di atas sinar jatuh di selaput tipis dengan tebal d, di lapisan atas cahaya dipantulkan dan sebagian dibiaskan, kemudian dipantulkan lagi oleh lapisan bawah. Sinar di lintasan atas dan bawah saling berinterferensi tergantung selisih jarak lintasan.

Kita juga bisa mengenal lebih dalam fakta menarik tentang interferensi di lapisan tipis ini. Jadi, gelombang yang merambat dari indeks bias (n) n1 ke n2 mengalami perubahan fase 180ᵒ saat n2 > n1 dan tidak ada perubahan fase jika n2 < n1.

Karena perubahan fase, interferensi konstruktif terjadi jika kedua sinar S1 dan S2 menghasilkan beda lintasan (2nd cos r) yang sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ). Sementara itu, interferensi bersifat destruktif terjadi jika hasil lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari panjang gelombang (λ).

Contoh soal:

1. Lapisan tipis gelembung sabun memiliki indeks bias 4/3 disinari cahaya dengan arah tegak lurus pada lapisannya. Jika panjang gelombang 6000 Å, tebal minimum lapisan gelembung sabun itu agar terjadi interferensi konstruktif pertama (agar m = 0) adalah ….

Pembahasan:

Diketahui:

n = 4/3

λ = 6000 Å 

Ditanya:

d = …

Jawab:

2nd cos r = (m + ½) λ

2nd cos 0^o = ( 0 + ½ ) λ

2 x 4/3 x d x 1 = ½ λ

8/3 d = ½ x 6000

d = 9000/8

d = 1125 Å

2. Sinar monokromatik dengan tebal 2,5 x 10^-4 mm , arah sinar vertikal di selaput minyak dengan indeks biasnya 1,2. panjang gelombang dalam Å di lapisan minyak agar terjadi pelemahan sinar pertama (agar m = 0) adalah….

Pembahasan:

Diketahui:

d = 2,5 x 10^-4 mm = 2,5 x 10^-7

n = 1,2

r = 0

Ditanya:

λ = ….

Jawab:

λ = 2 n d cos r / m

λ = 2 x 1,2 ( 2,5 x 10^-7) /1

λ = 6 x 10^-7 m atau 6000 Å

Oke, gimana nih, sudah lebih paham kan tentang interferensi cahaya? Interferensi yang tadi kita bahas ada dua ya, yaitu interferensi celah ganda atau kita kenal sebagai interferensi celah ganda Young dan interferensi pada lapisan tipis. Nah, seperti yang sudah kamu tahu juga, fenomena terciptanya warna seperti warna pelangi di dalam gelembung sabun merupakan akibat dari peristiwa inteferensi cahaya pada lapisan tipisnya, yang kita ketahui juga ternyata ada peristiwa refraksi di sana. Menarik ya belajar Fisika, bisa kita lihat contohnya dalam kehidupan sehari-hari juga!

—

Kak Efira adalah Master Teacher Saintek di Ruangguru. Kesukaannya adalah mendengarkan musik dan mereview blog. Nah, kamu bisa loh belajar materi-materi saintek dengan lebih seru kayak gini di ruangbelajar! Kenapa bisa seru? Soalnya, materinya langsung diajar oleh Master Teacher yang berpengalaman, asik, dan mudah dimengerti. Eits, nggak hanya itu aja, ada juga latihan soal yang lengkap serta video pembahasannya yang bisa kamu download, lho. Tunggu apa lagi, buruan langganan sekarang juga, ya!

Referensi:

‘Konsep Difraksi dan Interferensi Cahaya’, Kemendikbud, belajar.kemendikbud.go.id (daring). Tautan: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/sumberbelajar/tampil/Difraksi-dan-Interferensi-Cahaya-2016-2016/menu3.html (diakses 17 September 2020)

‘Interference’, Abramowitz, Davidson, (daring). Tautan: https://www.olympus-lifescience.com/en/microscope-resource/primer/lightandcolor/interference/ (diakses 24 September 2020)

‘Interference Phenomena in Soap Bubbles’, Parry-Hill, Davidson, (daring). Tautan: https://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/interference/soapbubbles/ (diakses 24 September 2020)

‘Interference of Light Waves’, www.nd.edu, (daring). Tautan: https://www.nd.edu/~amoukasi/CBE30361/Useful%20files/Interference%20of%20Light%20Waves.pdf (diakses 24 September 2020)

Sumber Foto:

Pustekkom Kemendikbud 2016, Tautan: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/file_storage/t2016/k42_49/media/gbrmateri3.png (diakses 24 September 2020)

Pustekkom Kemendikbud 2016, Tautan: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/file_storage/t2016/k42_49/media/gb3.jpg (diakses 24 September 2020)

Photo By www.nd.edu, Tautan: https://www.nd.edu/~amoukasi/CBE30361/Useful%20files/Interference%20of%20Light%20Waves.pdf (diakses 24 September 2020)

Thomas Young. Mezzotint by G. R. Ward, 1855, after Sir T. Lawrence. Credit: Wellcome Collection. Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)