SMA NEGERI 2 TAMBUN SELATAN BEKASI anhari aqso

SMA NEGERI 2 TAMBUN SELATAN BEKASI anhari aqso, S. Si. MM anhari 72@gmail. com fisikaanhariaqso. wordpress. com

STANDAR KOMETENSI DASAR INDIKATOR MATERI

MENERAPKAN KONSEP DAN PRINSIP GEJALA GELOMBANG DAN OPTIK DALAM MENYELESAIKAN MASALAH

MELAKUKAN KAJIAN ILMIAH UNTUK MENGENALI GEJALA DAN CIRI GELOMBANG ELEKTEOMAGNETIK SERTA

MENJELASKAN APLIKASI EFEK DOPPLER SEPERTI PADA RADAR

PETA KONSEP

2. 1 GELOMBANG ELEKTOMAGNETIK

KONSEP GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MAXWELL MENYATAKAN BAHWA GANGGUAN PADA GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK BERUPA MEDAN LISTRIK DAN MEDAN X MAGNETIK YANG SELALU SALING TEGAK LURUS, DAN KEDUANYA TEGAK LURUS TERHADAP ARAH RAMBATAN X= ARAH RAMBATAN GELOMBANG

SELANJUTNYA MAXWELL MENEMUKAN RUMUS CEPAT RAMBAT CAHAYA ADALAH ……. AY SIA OO TA PA U

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK • • Gelombang listrik gelombang magnet

Ket: c = cepat rambat gelombang elektromegnetik

HUBUNGAN ANTARA AMPLITODO KUAT MEDAN LISTRIK DAN AMPLITUDO KUAT MEDAN MAGNET Berdasarkan persamaan maxwell, solusi terbaik dari gelombang bidang elektromagnetik adalah suatu gelombang e dan b berubah terhadap x dan t seusai dengan persamaan: Y E B = Bm cos (kx-ωt) C B E = Em cos (kx-ωt) E C X B Z SEBUAH GELOMBANG BIDANG ELEKTROMAGNETIK YANG MERABAT DALAM ARAH X POSITIF. MEDAN LISTRIK ADALAH SEARAH SUMBU Y DAN MEDAN MAGNET ADALAH SEATAH SUMBU Z. SEHINGGA MEDAN MAGNET INI HANYA BERGANTUNG PADA X DAN t Ket : Em = Nilai maxsimum amplitudo kuat medan listrik Bm = Nilai maxsimum amplitudo kuat medan magnetik Nilai perbandingan antara ω/k sama dengan cepat rambat c, karena K = 2π /Λ ω = 2π f ω/k = 2πf/2 f/Λ =Λ. f =c

Sifat-sifat GEM (b) Arah medan listrik tegak lurus dengan arah medan magnet dan tegak lurus dengan arah penjalaran sehingga GEM adalah gelombang transversal (c) Besarnya kecepatan GEM adalah perbandingan besar medan listrik dan medan magnet y E z B k Hubungan antara E, B danx k

(a) Persamaan-persamaan Maxwell • Listrik dan magnet awalnya dianggap sebagai sesuatu yang terpisah • Pada tahun 1865, James Clerk Maxwell menyampaikan teori matematik yang menunjukkan hubungan antara semua fenomena listrik dan magnet

Prediksi Maxwell • Garis Medan listrik berawal dari muatan positif dan berakhir di muatan negatif Ø Medan listrik dihasilkan oleh muatan • Garis Medan magnet selalu dalam bentuk loop tertutup-tidak berawal dan tidak berujung dimanapun Ø Medan magnet dihasilkan oleh arus (muatan yang bergerak) • Perubahan Medan magnet menyebabkan ggl dan medan listrik (Hukum Faraday) Pertanyaan: apakah ada kesimetrian antara medan listrik dan medan magnet, misalnya medan magnet dapat dihasilkan oleh perubahan medan listrik? ? ? Maxwell: YA!!! Ø Medan magnet juga dihasilkan oleh perubahan medan listrik

Prediksi Maxwell (lanjutan) • Jika medan magnet dapat menghasilkan medan listrik dan sebaliknya, ada fenomena sangat menarik untuk diamati – Perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet … – … yang kembali menghasilkan perubahan medan listrik – … yang kembali menghasilkan perubahan medan magnet… –. . dst • Maxwell menyimpulkan bahwa cahaya tampak dan semua gelombang elektromagnetik lain terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling berfluktuasi dan tergandeng, dengan tiap medan menginduksi medan yang lain • Maxwell memperoleh nilai kecepatan cahaya yaitu 3 x 108 m/s

Bukti prediksi Maxwell • Hertz (1887) membuktikan secara experimen bahwa ternyata: – Arus bolak-balik menghasilkan GEM, ada komponen medan listrik dan medan magnet tergandeng – Gelombang ini dapat dipantulkan, dibiaskan, mengalami difraksi

BERDASARKAN PERSAMAAN MAXWELL, SOLUSI TERBAIK DARI GELOMBANG BIDANG ELEKTROMAGNETIK ADALAH SUATU GELOMBANG BERJALAN SINUSOIDAL, DI MANA AMPLITODO E DAN B BERUBAH TERHADAP X DAN T SESUAI DENGAN PERSAMAAN : E = E cos (kx - t) B = B cos (kx - wt

Karena ω/k = c maka Bm/ Em = E/B = C Jadi, pada setiap saat, nilai perbandingan antara amplitodo kuat medan listrik dan amplitudo kuat medan magnetik dari suatu gelombang elektromagntik sama dengan cepat gelombang cahaya.

Laju energi yang dipindahkan melalui gelombang elekrtomagnetik disebut poynting ( lambang S ) Dan didefinisikan oleh persamaan vektor: S = I/µ 0 Y . Ex. B E Karena pada gelombang bidang ini E tegak lurus B, maka S = I/µ 0. E x B sin θ S = EB/µ 0 Sebab sin θ = 1 B S X 0

Energi dan momentum GEM: Vektor Poynting dan Intensitas (I)=(rapat energi rata-rata) x laju gelombang Intensitas sesaat=rapat energi sesaat x laju gelombang Karena E dan B adalah fungsi sinuisoidal maka Biasanya dinyatakan dengan vektor poynting (S) Vektor Poynting=Laju aliran energi gelombang elektromagnetik per satuan luas bidang yang ditembusnya Karena ingin mencari intensitas (rata-rata) maka rata-rata fungsi kuadrat dari sinus adalah ½ sehingga I

Sehingga laju energi rata-rata per m 2 gelombang elektromagntik, S, yaitu: S = Em. Bm / 2. µ 0 Keterangan : S = Laju energi rata-rata per m 2 yang dipindahkan melalui gelombang elektromagnetik ( J/s m 2 = W/m Em = Amplitudo maksimum kuat medan listrik (N/C) Bm = Amplitudo maksimum kuat medan magnetik (Wb/m 2 = T C = cepat rambat gelombang elektromagnetik = 3 x 108 m/s µ 0 = 4πx 10 -7 Wb A-1 m-1

• Difraksi : pembelokan gelombang di sekitar suatu penghalang atau pinggir celah Suatu gelombang melewati suatu celah • Jika lebar celah<λ maka akan terjadi difraksi Saat difraksi terjadi arah penjalaran dan bentuk gelombang dapat berubah. Jika lebar celah sangat kecil maka di sekitar celah seolah-olah ada sumber titik pada celah tersebut sehingga dapat menjadi sumber gelombang baru • Jika lebar celah atau perintang > λ dekat tepi lubang, muka gelombang akan terdistorsi dan gelombang tampak sedikit membelok. Namun sebagian muka gelombang tidak terpengaruh • Jika lebar celah atau perintang >> λ, difraksi/pembelokan muka gelombang tidak akan teramati dan gelombang menjalar dengan garis atau berkas lurus

Difraksi pada kehidupan sehari-hari: Experimen sederhana Difraksi cahaya layar Terang pada pusat Uang logam Difraksi cahaya (pembelokkan) di sekitar uang logam menyebabkan interferensi sehingga menghasilkan pola pada layar Hasil pengamatan Difraksi cahaya (pembelokkan) di sekitar uang logam. Pola ini hanya dapat dihasilkan jika suber cahaya monokromatik yaitu cahaya dengan satu panjang gelombang saja (mis: laser)

Cahaya yang mlewati sebuah celah sempit yang seukuran dengan panjang gelombang cahaya, mengalami lenturan atau Dfraksi. Utuk difraksi celah tunggal yang kita amati adalah ita gelap. Pita gelap ke – n terjadi jika, d sin θ = n. Λ Λ = d sin θ θ / n n = 1, 2, 3, … n = 1 untuk pita gelap ke – 1, n = 2 untuk pita gelap ke – 2, …. θ = sudut simpang (Sudut Deviasi). Lebar pita terang pusat = 2 y 1, dengan y 1 adalah jarak pita gelap ke - 1 dari titik tengah terang pusat , dihitung sebagai berikut : dyi / L= 1. Atau y 1 = L Λ / d Dengan L adalah jarak celah tunggal ke layar.

PERBESARAN SISTEM ALAT OPTIK DIBATASI OLEH DIFRAKSI Suatu kriteria yang menyatakan bagaimana bayangan dari dua benda titik yang masih dapat dipisahkan dengan baik oleh suatu lensa, pertama diusulkan oleh LORD RAYLEIGH (18871905), disebut kriteria Rayleigh, yang berbunyi sebagai berikut. Dua benda titik tepat akan dapat pisahkan ( diedakan) jika pusat dari pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan minimum pertama dari pada difraksi benda titik dua.

Ukuran sudut pemisahan agar dua benda titik masih dapat dipisahkan secara tepat brdasarkan kriteria Rayleigh disebut batas sudut resolusi atau sudut resolusi minimum (lambang θm), dinyatakan oleh: Sin θm = 1, 22 Λ / d Karena sudut θm sangat kecil maka sin θm ≈ θm , sehingga persamaan menjadi θm = 1, 22 Λ / D Dengan : θm = sudut resolusi minimum (radian) Λ = Panjang gelombang (m) D = Diaeter bukaan alat optik (m)