Soal dan Pembahasan Gelombang Cahaya

Soal Nomor 1.

Pada gelembung sabun dapat terlihat warna pelangi. Hal itu disebabkan oleh peristiwa . . . . 

A. dispersi 

B. pembiasan 

C. difraksi 

D. hamburan 

E. interferensi

Soal Nomor 2.

Dalam percobaan celah ganda Young, jarak pisah antara kedua celah dijadikan dua kali semula dan jarak celah dari layar dijadikan setengah kali semula. Jarak antara dua pita gelap yang berdekatan adalah ....

A.  \( \frac{1}{4} \) kali

B.  \( \frac{1}{2} \) kali

C. tetap

D. 2 kali

E. 4 kali

Pembahasan :

Jarak antara dua pita gelap yang berdekatan n = 1.

d’ = 2d

L’ =  \( \frac{1}{2} \) L

\begin{align*} \frac{\frac{dy}{L}}{\frac{d'y'}{L'}} &= \frac{n\lambda}{n\lambda} \\ \frac{\frac{dy}{L}}{\frac{d'y'}{L'}} &= \frac{1\lambda}{1\lambda} \\ \frac{\frac{dy}{L}}{\frac{d'y'}{L'}} &= 1 \\ \frac{dy}{L} &= \frac{d'y'}{L'} \\ \frac{dy}{L} &= \frac{2d\cdot y'}{\frac{1}{2}L} \\ y &= 4y' \\ y' &= \frac{1}{4}y \end{align*}

Jawaban : A

Soal Nomor 3.

Dalam percobaan celah ganda, jarak kedua celah 0,25 mm, jarak celah ke layar 0,5 m, dan digunakan cahaya dengan panjang gelombang 540 nm. Jarak garis gelap ketiga terhadap terang ketiga adalah ....

A. 0,27 mm 

B. 0,54 mm 

C. 0,80 mm 

D. 1,08 mm 

E. 1,50 mm 

Pembahasan :

Diketahui :

n = \( \frac{1}{2} \)

d = 0,25 mm = 0,25 x 10^-3 m = 2,5 x 10^-4 m

L = 0,5 m

λ = 540 nm = 540 x 10^-9 m

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{2,5 \times 10^{-4} \cdot y}{0,5} &= \frac{1}{2}\cdot 540 \cdot 10^{-9} \\ 5y &= 270\cdot 10^{-5} \\ y &= 54 \cdot 10^{-5} \quad \textrm{m}\\ &= 54 \cdot 10^{-2} \quad \textrm{mm}\\ y &= 0,54 \quad \textrm{mm} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 4.

Pada percobaan interferensi celah ganda digunakan cahaya dengan panjang gelombang 500 nm dan jarak antar-celahnya 0,01 mm. Sudut deviasi untuk pita orde terang kesepuluh adalah ....

A. 60⁰ 

B. 53⁰ 

C. 45⁰ 

D. 37⁰

E. 30^o 

Pembahasan :

Diketahui :

n = 10

λ = 500 nm = 500 x 10^-9 m

d = 0,01 mm = 0,01 x 10^-3 m = 1 x 10^-5 m

Ditanyakan : θ = ? 

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ 1\cdot 10^{-5} \sin \theta &= 10\cdot 500 \cdot 10^{-9} \\ \sin \theta &= 0,5 \\ \theta &= 30^o \end{align*}

Jawaban : E

Soal Nomor 5.

Cahaya dengan panjang gelombang 7.500 Å datang pada celah ganda Young. Lebar celah 0,2 mm dan jarak celah ke layar 1 m. Jarak dari terang pusat ke terang paling pinggir 7,5 cm. Banyak garis terang pada layar adalah ....

A. 5

B. 10 

C. 11 

D. 20 

E. 21

Pembahasan :

Diketahui :

λ = 7.500  Å = 7.500 x 10^-10 m

d = 0,2 mm = 0,2 x 10^-3 m = 2 x 10^-4 m

y = 7,5 cm = 7,5 x 10^-2 m

L = 1 m

Ditanyakan : n = ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{2 \times 10^{-4} \cdot 7,5 \cdot 10^{-2}}{1} &= n\cdot 7.500 \cdot 10^{-10} \\ 2 \times 10^{-6} \cdot 7,5 &= 7,5\cdot 10^{-7}n \\ n &= 20 \end{align*}

Jawaban : D

Soal Nomor 6.

Suatu berkas sinar sejajar mengenai tegak lurus suatu celah dengan lebar 0,5 mm. Garis terang pusat (orde nol) dengan garis gelap pertama pada layar berjarak 0,56 mm dan jarak celah ke layar 1 m. Panjang gelombang sinar datang adalah ....

A. 1,6 x 10^-7 m

B. 2,8 x 10^-7 m

C. 4,0 x 10^-7 m

D. 5,6 x 10^-7 m 

E. 8,4 x 10^-7 m 

Pembahasan :

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

n = 1

y = 0,56 mm = 5,6 x 10^-4 m

L = 1 m

Ditanyakan : λ = ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{5 \times 10^{-4} \cdot 5,6 \cdot 10^{-4}}{1} &= 1\cdot \lambda \\ \lambda &= 28\cdot 10^{-8} \\ &= 2,8 \cdot 10^{-7} \quad \textrm{m} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 7.

Cahaya dengan panjang gelombang 500 nm datang pada celah ganda Young berjarak 0,1 mm. Pola yang terjadi ditangkap pada layar yang berjarak 1 m dari celah ganda. Jarak antara dua buah garis terang berdekatan adalah ....

A. 0,10 cm 

B. 0,25 cm 

C. 0,50 cm 

D. 1,00 cm 

E. 2,50 cm 

Pembahasan :

Diketahui :

λ = 500 nm = 5 x 10^-7 m

d = 0,1 mm = 1 x 10^-4 m

n = 1

L = 1 m

Ditanyakan : y = ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{1 \times 10^{-4} \cdot y}{1} &= 1\cdot 5 \cdot 10^{-7} \\ y &= 5\cdot 10^{-3} \quad \textrm{m} \\ &= 0,5 \quad \textrm{cm} \end{align*}

Jawaban : C

Soal Nomor 8

Perhatikan gambar berikut.

Celah tunggal selebar 0,5 mm disinari berkas cahaya sejajar dengan panjang gelombang 500 nm. Pola difraksi yang terjadi ditangkap pada layar yang berjarak 120 cm dari celah. Jarak antara garis gelap ketiga dan garis terang pusat adalah ....

A. 3,0 mm 

B. 3,6 mm 

C. 4,8 mm

D. 5,8 mm 

E. 6,0 mm

Pembahasan :

Diketahui :

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

λ = 500 nm = 5 x 10^-7 m

L = 120 cm = 1,2 m

n = 3

Ditanyakan : y = ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{5 \times 10^{-4} \cdot y}{1,2} &= 3\cdot 5 \cdot 10^{-7} \\ y &= 3,6\cdot 10^{-3} \quad \textrm{m} \\ &= 3,6 \quad \textrm{mm} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 9.

Gambar berikut merupakan sketsa lintasan sinar pada peristiwa interferensi celah ganda.

Jika A adalah titik gelap orde keempat B adalah titik terang orde ketiga, dari panjang gelombang cahaya 6.000 Å jarak antara titik A dan B adalah ....

A. 3,0 mm 

B. 6,0 mm 

C. 9,0 mm 

D. 12,0 mm 

E. 22,1 mm  

Pembahasan :

Diketahui : 

d = 0,2 mm = 2 x 10^-4 m

λ = 6.000 Å = 6 x 10^-7 m

L = 2 m

n = 1

Ditanyakan : y = ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{2 \times 10^{-4} \cdot y}{2} &= 1\cdot 6 \cdot 10^{-7} \\ y &= 6\cdot 10^{-3} \quad \textrm{m} \\ &= 6 \quad \textrm{mm} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 10.

Seberkas sinar sejajar monokromatik dengan panjang gelombang 580 nm mengenai celah sempit selebar d. Agar pola difraksi orde gelap kedua terjadi pada udut 37^o, besar d adalah .... 

A. 2,4 x 10^-3 mm

B. 1,9 x 10^-3 mm

C. 0,8 x 10^-3 mm 

D. 2,4 x 10^-7 mm 

E. 1,8 x 10^-7 mm

Pembahasan :

Diketahui :

λ = 580 nm = 5,8 x 10^-7 m

θ = 37^o

n = 2

Ditanyakan : d = ?

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ d\sin 37^o &= 2\cdot 5,8 \cdot 10^{-7} \\ d \cdot 0,6 &= 2\cdot 5,8 \cdot 10^{-7} \\ d &= \frac{2\cdot 5,8 \cdot 10^{-7}}{0,6} \\ &= 1,93 \cdot 10^{-6} \quad \textrm{m} \\ &= 1,9 \times 10^{-3} \quad \textrm{mm} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 11.

Perhatikan gambar berikut.

Seberkas cahaya melewati celah sempit dan menghasilkan interferensi minimum orde kedua pada layar. Jika lebar celah 3 x 10^-4 cm, panjang gelombang cahaya tersebut adalah ....

A. 3.000 Å 

B. 4.000 Å 

C. 6.000 Å 

D. 7.500 Å 

E. 12.000 Å 

Pembahasan :

Diketahui : 

d = 3 x 10^-4 cm = 3 x 10^-6 m

θ = 53^o

n = 2

Ditanyakan : λ= ?

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ 3 \cdot 10^{-6}\cdot \sin 53^o &= 2\cdot \lambda \\ 3 \cdot 10^{-6}\cdot 0,8 &= 2\cdot \lambda \\ \lambda &= 1,2 \cdot 10^{-6} \quad \textrm{m} \\ &= 1,2 \times 10^{4} \quad \textrm{Å} \\ &= 12.000 \quad \textrm{Å} \\ \end{align*}

Jawaban : E

Soal Nomor 12.

Seberkas sinar monokromatik dengan panjang gelombang 5.000 Å melewati celah tunggal menghasilkan pola difraksi orde gelap kedua seperti gambar berikut. 

Lebar celahnya sebesar .....

A. 0,001 mm

B. 0,002 mm

C. 0,003 mm

D. 0,005 mm

E. 0,008 mm

Pembahasan :

Diketahui :

θ = 30^o

n = 2

λ = 5.000 Å = 5 x 10^-7 m

Ditanyakan : λ= ?

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ d\cdot \sin 30^o &= 2\cdot 5 \cdot 10^{-7} \\ d\cdot 0,5 &= 2\cdot 5 \cdot 10^{-7} \\ d &= 20 \cdot 10^{-7} \quad \textrm{m} \\ &= 2 \times 10^{-3} \quad \textrm{mm} \\ &= 0,002 \quad \textrm{mm} \\ \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 13.

Sebuah celah ganda disinari cahaya dengan panjang gelombang 600 nm. Sebuah layar diletakkan 1,2 m dari celah. Jika jarak kedua celah 0,24 mm, jarak dua pita terang berdekatan adalah ....

A. 3,0 mm 

B. 6,0 mm 

C. 8,0 mm 

D. 9,0 mm 

E. 9,6 mm

Pembahasan :

Diketahui :

L = 1,2 m

n = 1

d = 0,24 mm = 0,24 x 10^-3 m

λ = 600 nm = 6 x 10^-7 m

Ditanyakan : y= ?

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{0,24 \times 10^{-3} \cdot y}{1,2} &= 1\cdot 6 \cdot 10^{-7} \\ 2\cdot 10^{-4}y &= 6 \cdot 10^{-7} \\ &= 3\cdot 10^{-3} \quad \textrm{mm}\\ &= 3,0 \quad \textrm{mm} \end{align*}

Jawaban : A

Soal Nomor 14

Sudut pita terang pusat dari difraksi orde kedua yang dihasilkan oleh kisi dengan 6.250 garis tiap cm sebesar 60^o. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah .... 

A. 4.000 Å 

B 5.000 Å 

C. 4.000 Å 

D. 5.000 Å 

E. 7.000 Å

Pembahasan :

Diketahui :

n = 2

N = 6.250 garis tiap cm

θ = 60^o

Ditanyakan : λ = ?

\begin{align*} d &= \frac{1}{N}\\ &= \frac{1}{6.250} \\ &=1,6 \cdot 10^{-4} \quad \textrm{cm} \\ &= 1,6 \cdot 10^{-6} \quad \textrm{m} \end{align*}

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ 1,6\cdot 10^{-6} \cdot \sin 60^o &= 2\lambda \\ 0,8\cdot 10^{-6}\sqrt{3} &= 2\lambda \\ d &= 0,4\cdot 10^{-6}\sqrt{3} \quad \textrm{m} \\ &= 4.000\sqrt{3} \quad \textrm{Å} \end{align*}

Jawaban : C

Soal Nomor 15

Seberkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm jatuh tegak lurus pada kisi difraksi. Jika kisi memiliki 800 garis tiap cm dan sudut deviasi sinar 53^o, banyaknya garis terang yang terjadi pada layar adalah ....

A. 5

B. 10 

C. 20 

D. 30 

E. 40

Pembahasan :

λ = 500 nm = 5 x 10^-7 m

N = 800 garis tiap cm

θ = 53^o

Ditanyakan : n = ?

\begin{align*} d &= \frac{1}{N}\\ &= \frac{1}{800} \\ &=1,25 \cdot 10^{-3} \quad \textrm{cm} \\ &= 1,25 \cdot 10^{-5} \quad \textrm{m} \end{align*}

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ 1,25\cdot 10^{-5} \cdot \sin 53^o &= n\cdot 5 \cdot 10^{-7} \\ 100 &= 5n \\ n &= 20 \end{align*}

Jawaban : C

Soal Nomor 16

Sebuah kisi difraksi dengan konstanta kisi 500 garis/cm digunakan untuk mendifraksikan cahaya pada layar yang berjarak 2 m dari kisi. Jika jarak antara dua garis terang berurutan pada layar 4,8 cm, panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ....

A. 450 nm 

B. 480 nm 

C. 499 nm 

D. 560 nm 

E. 600 nm 

Pembahasan :

N = 500 garis/cm

L = 2 m

y = 4,8 cm = 4,8 x 10^-2 m

Ditanyakan : λ = ?

\begin{align*} d &= \frac{1}{N}\\ &= \frac{1}{500} \\ &=0,2 \cdot 10^{-2} \quad \textrm{cm} \\ &= 2 \cdot 10^{-5} \quad \textrm{m} \end{align*}

\begin{align*} \frac{dy}{L} &= n\lambda \\ \frac{2 \times 10^{-5} \cdot 4,8 \cdot 10^{-2}}{2} &= 1\lambda \\ \lambda &= 4,8\cdot 10^{-7} \quad \textrm{m}\\ &= 480 \quad \textrm{nm} \end{align*}

Jawaban : B

Soal Nomor 17

Sebuah kisi difraksi mempunyai 5.000 garis/cm. Jika spektrum garis terang orde kedua yang dihasilkan membentuk sudut 53^o terhadap garis normal pada kisi, panjang gelombang  cahaya yang digunakan adalah ....

A. 200 nm 

B. 400 nm 

C. 500 nm 

D. 600 nm 

E. 800 nm 

Pembahasan :

n = 2

N = 5.000 garis tiap cm

θ = 53^o

Ditanyakan : λ = ?

\begin{align*} d &= \frac{1}{N}\\ &= \frac{1}{5.000} \\ &=2 \cdot 10^{-4} \quad \textrm{cm} \\ &= 2 \cdot 10^{-6} \quad \textrm{m} \end{align*}

\begin{align*} d\sin \theta &= n\lambda \\ 2\cdot 10^{-6} \cdot \sin 53^o &= 2\cdot \lambda \\ \lambda &= 8\cdot 10^{-7} \quad \textrm{m}\\ &= 800 \quad \textrm{nm} \end{align*}

Jawaban : E