Gelombang Cahaya & Optik

Konsep: Cahaya adalah gelombang elektromagnetik di mana medan listrik dan medan magnet bergetar tegak lurus terhadap arah rambat, sehingga tergolong gelombang transversal. Jawaban benar: E -- E benar karena pada gelombang EM arah getar medan E dan B tegak lurus arah rambat; bukti kuncinya cahaya dapat dipolarisasikan, dan hanya gelombang transversal yang bisa dipolarisasi. Tips: Untuk Cahaya sebagai gelombang transversal: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat.

Konsep: Untuk Cepat rambat cahaya di vakum: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat. Langkah penyelesaian: 1. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, dan laju rambatnya di ruang hampa merupakan tetapan universal yang dilambangkan $c$. 2. Nilai bakunya $c=2,998\times 10^8$ m/s, yang dalam soal fisika SMA lazim dibulatkan menjadi $3\times 10^8$ m/s. 3. Kunci pembeda antar pilihan adalah ORDE pangkatnya, yaitu $10^8$; nilai $340$ m/s dan $1.500$ m/s adalah laju bunyi di udara dan di air, bukan laju cahaya. Jawaban benar: B -- laju cahaya di vakum berorde $10^8$, yaitu sekitar $3\times 10^8$ m/s atau 300 juta meter tiap sekon, dan nilai ini merupakan tetapan universal. Tips: Untuk Cepat rambat cahaya di vakum: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat.

Konsep: Untuk Spektrum cahaya tampak: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat. Langkah penyelesaian: 1. Ingat mnemonik mejikuhibiniu (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu) yang tersusun dari panjang gelombang terpanjang ke terpendek. 2. Cocokkan dengan angkanya: merah sekitar $700$ nm dan ungu sekitar $400$ nm, jadi merah berada di ujung terpanjang dan ungu di ujung terpendek. 3. Karena soal meminta urutan dari terpanjang ke terpendek, susunan yang dicari persis mengikuti urutan mejikuhibiniu itu, berawal di merah dan berakhir di ungu. Jawaban benar: B -- urutan yang benar berawal di merah ($\pm 700$ nm) dan berakhir di ungu ($\pm 400$ nm), yakni persis mnemonik mejikuhibiniu karena panjang gelombang mengecil dari merah ke ungu. Tips: Untuk Spektrum cahaya tampak: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat.

Konsep: Untuk Hukum Snellius pembiasan: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat. Langkah penyelesaian: 1. Pembiasan terjadi karena laju cahaya berubah saat berpindah medium, dan perubahan itu membelokkan muka gelombang. 2. Hubungan yang berlaku mengaitkan indeks bias dengan SINUS sudut yang diukur dari garis normal, bukan dari permukaan. 3. Bentuk bakunya adalah $n_1\sin {\theta }_1=n_2\sin {\theta }_2$; fungsi kosinus, tangen, maupun sudut telanjang tanpa fungsi trigonometri tidak memenuhi hasil percobaan. Jawaban benar: C -- rumusan yang tepat memakai perkalian indeks bias dengan sinus sudut terhadap normal di kedua medium, yaitu $n_1\sin {\theta }_1=n_2\sin {\theta }_2$. Tips: Untuk Hukum Snellius pembiasan: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat.

Konsep: Untuk Interferensi celah ganda Young: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat. Langkah penyelesaian: 1. Amati hasil percobaannya: pada layar muncul pola garis terang dan gelap berselang-seling, bukan dua garis terang saja sebagaimana yang diramalkan model partikel. 2. Pola semacam itu hanya bisa muncul kalau dua muka gelombang dari kedua celah bertemu dan saling menjumlahkan fase: sefase menghasilkan terang, berlawanan fase menghasilkan gelap. 3. Interferensi konstruktif dan destruktif adalah ciri khas gelombang, sehingga percobaan Young menjadi bukti bahwa cahaya merambat sebagai gelombang. Jawaban benar: B -- percobaan itu membuktikan sifat gelombang pada cahaya, sebab hanya gelombang yang dapat menghasilkan pola terang-gelap berselang-seling lewat interferensi konstruktif dan destruktif. Tips: Untuk Interferensi celah ganda Young: ingat cahaya = gelombang EM transversal, n=c/v, Snellius n1.sin.theta1=n2.sin.theta2, lensa cembung kumpul (f>0) cekung sebar (f<0), Young Delta-s=n.lambda terang, kisi d=1/N, Malus I=I0.cos.kuadrat.theta, Brewster tan.$\theta$=n2/n1, TIR sin.theta_c=n2/n1 dari rapat ke kurang rapat.