INFOTEMANGGUNG.COM - Pada artikel ini terdapat kumpulan contoh soal gelombang cahaya yang bisa digunakan sebagai referensi latihan di kelas.
Setelah mempelajari materinya, Anda bisa mengerjakan soal-soal gelombang cahaya dan diskusikan dengan guru dan teman.
Berikut ini adalah kumpulan contoh soal gelombang cahaya yaitu:
Baca Juga: Jawaban Soal Bu Ani Menabung Uang Rp800000,00 Dengan Suku Bunga Tunggal 9% Setahun
Jarak antara dua buah titik terang pada kisi-kisi Young yang terlihat ketika cahaya laser dengan panjang gelombang 600 nm digunakan bersamaan dengan celah ganda dengan jarak antara celah 0,1 mm. Hitunglah jarak antara dua titik terang tersebut!
Jawaban:
Jarak antara dua titik terang pada kisi-kisi Young diberikan oleh rumus:
d sin θ = mλ
dalam rumus ini, d adalah jarak antara celah pada celah ganda, θ adalah sudut antara garis normal dan garis yang menghubungkan dua titik terang, m adalah urutan titik terang yang diamati, dan λ adalah panjang gelombang cahaya yang digunakan.
Dalam kasus ini, d = 0,1 mm = 0,0001 m, λ = 600 nm = 0,0000006 m, dan m = 1 (karena mencari jarak antara dua titik terang pertama). Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk θ:
d sin θ = mλ
0,0001 sin θ = 1 x 0,0000006
sin θ = 0,006
θ = 0,35°
Jarak antara dua titik terang adalah:
y = L tan θ
y = 1 m x tan(0,35°)
y = 0,0061 m atau sekitar 6,1 mm
Jadi, jarak antara dua titik terang adalah sekitar 6,1 mm.
Sebuah sinar cahaya yang melalui lensa konvergen dengan fokus 20 cm membentuk bayangan 4 kali lebih besar dari benda pada layar. Hitunglah jarak antara benda dan layar jika benda berada pada titik fokus lensa!
Untuk lensa konvergen dengan fokus f, persamaan lensa memberikan:
1/o + 1/i = 1/f
dalam rumus ini, o adalah jarak benda dari lensa, i adalah jarak bayangan dari lensa, dan f adalah fokus lensa.
Dalam kasus ini, i/o = 4, f = 20 cm = 0,2 m, dan o = f. Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk i:
1/o + 1/i = 1/f
1/f = 1/i - 1/f
2/f = 1/i
i = 2f
i = 0,4 m
Jadi, jarak antara benda dan layar adalah 0,4 m.
Sebuah filter polarisasi menghasilkan intensitas cahaya yang dipancarkan dari suatu sumber cahaya menjadi 1/4 dari intensitas cahaya sebelum difilter. Hitunglah fraksi cahaya yang dilewatkan oleh filter polarisasi!
Fraksi cahaya yang dilewatkan oleh filter polarisasi diberikan oleh rumus:
I/I0 = cos^2 θ
Baca Juga: TERBARU! Ini 15 Soal UTS Kelas 3 SD Semester 2 dan Kunci Jawaban
dalam rumus ini, I adalah intensitas cahaya yang dilewatkan oleh filter, I0 adalah intensitas cahaya sebelum difilter, dan θ adalah sudut antara arah getaran medan listrik cahaya dan sumbu filter.
Dalam kasus ini, I/I0 = 1/4. Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk θ:
I/I0 = cos^2 θ
1/4 = cos^2 θ
cos θ = 1/2
θ = 60°
Jadi, fraksi cahaya yang dilewatkan oleh filter polarisasi adalah 1/4, dan sudut antara arah getaran medan listrik cahaya dan sumbu filter adalah 60°.
Sebuah sinar cahaya memasuki sebuah medium dengan indeks bias 1,5. Hitunglah sudut minimum yang diperlukan agar sinar cahaya tersebut dapat mengalami pembiasan total!
Jawaban:
Sudut minimum untuk pembiasan total diberikan oleh rumus:
sin θc = n2/n1
dalam rumus ini, θc adalah sudut kritis, n1 adalah indeks bias medium asal, dan n2 adalah indeks bias medium tujuan.
Dalam kasus ini, n1 = 1 (medium asal adalah udara), dan n2 = 1,5 (medium tujuan adalah medium dengan indeks bias 1,5). Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk θc:
sin θc = n2/n1
sin θc = 1,5/1
sin θc = 1,5
Namun, nilai sin θc yang diperoleh lebih besar dari 1, yang tidak mungkin. Oleh karena itu, tidak ada sudut minimum untuk pembiasan total dalam kasus ini.
Sebuah spektrum cahaya tampak mengandung warna merah, kuning, hijau, dan biru. Hitunglah urutan panjang gelombang dari yang terbesar hingga yang terkecil!
Jawaban:
Urutan panjang gelombang dari yang terbesar hingga yang terkecil adalah: merah, kuning, hijau, biru. Ini adalah urutan yang sama dengan urutan warna pada spektrum cahaya tampak yang terlihat pada mata manusia. Oleh karena itu, panjang gelombang dari yang terbesar hingga yang terkecil adalah:
Merah: sekitar 620-750 nm
Kuning: sekitar 590-620 nm
Hijau: sekitar 495-570 nm
Biru: sekitar 450-495 nm
Jadi, urutan panjang gelombang dari yang terbesar hingga yang terkecil adalah merah, kuning, hijau, dan biru.
Sebuah cahaya dengan panjang gelombang 500 nm dan intensitas 1 mW/cm^2 dibiaskan oleh sebuah prisma dengan sudut deviasi 30°. Hitunglah indeks bias prisma tersebut jika indeks bias medium sekitarnya adalah 1.
Penyelesaian:
Sudut deviasi dari cahaya yang melewati prisma diberikan oleh rumus:
Baca Juga: 48 Soal Ujian Sekolah USP Bahasa Inggris Kelas 6, Ayo Latihan, Pasti Bisa!
δ = (n - 1)A
dalam rumus ini, δ adalah sudut deviasi, n adalah indeks bias prisma, A adalah sudut kemiringan prisma, dan 1 adalah indeks bias medium sekitarnya.
Dalam kasus ini, A = (180° - 60°)/2 = 60°/2 = 30° (karena prisma tersebut memiliki sudut kemiringan 60°), n1 = 1, dan λ = 500 nm = 0,0005 cm. Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk n:
sin[(A + δ)/2]/sin(A/2) = n/sin θ
sin[(30° + δ)/2]/sin(30°/2) = n/sin θ
sin[(30° + δ)/2] = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
sin(15° + δ/2) = n/0,5
Karena sin δ/2 = sin(30° - A/2), maka Anda dapat menulis ulang persamaan ini sebagai:
sin(15° + 15° - A/2) = n/0,5
sin(30° - A/2) = n/0,5
sin(30° - 30°/2) = n/0,5
sin 15° = n/0,5
n = 0,5 sin 15°
n ≈ 1,08
Jadi, indeks bias prisma tersebut adalah sekitar 1,08.
Sebuah filter polarisasi dilewatkan oleh cahaya dengan intensitas 10 W/m^2. Jika fraksi cahaya yang dilewatkan oleh filter adalah 1/4, hitunglah intensitas cahaya asli sebelum difilter.
Penyelesaian:
Fraksi cahaya yang dilewatkan oleh filter polarisasi diberikan oleh rumus:
I/I0 = cos^2 θ
Baca Juga: Paling Lengkap! 70 Soal Ujian Sekolah Bahasa Indonesia Kelas 9 Beserta Kunci Jawaban Kurikulum 2013
dalam rumus ini, I adalah intensitas cahaya yang dilewatkan oleh filter, I0 adalah intensitas cahaya sebelum difilter, dan θ adalah sudut antara arah getaran medan listrik cahaya dan sumbu filter.
Dalam kasus ini, I/I0 = 1/4 dan I = 10 W/m^2. Oleh karena itu, Anda dapat menyelesaikan untuk I0:
I/I0 = cos^2 θ
1/4 = cos^2 θ
cos θ = 1/2
θ = 60°
Anda tahu bahwa filter polarisasi membiaskan cahaya dengan sumbu getar medan listrik sejajar dengan sumbu filter, dan memblokir cahaya dengan sumbu getar medan listrik tegak lurus dengan sumbu filter. Oleh karena itu, sudut antara arah getaran medan listrik cahaya dan sumbu filter adalah 60°.
Dengan demikian, Anda dapat menyelesaikan untuk I0:
cos θ = cos 60° = 1/2
I/I0 = cos^2 θ = 1/4
10 W/m^2/I0 = 1/4
I0 = 40 W/m^2
Jadi, intensitas cahaya asli sebelum difilter adalah sekitar 40 W/m^2.
Itulah kumpulan contoh soal gelombang cahaya beserta penyelesaiannya. Semoga dapat membantu proses belajar mengajar di dalam kelas.***