Latihan Soal Interferensi Cahaya Pada Celah Ganda| Fisika Kelas 11

Untuk lebih memahami interferensi celah ganda gelombang cahaya yang dipelajari di kelas 11 pada kesempatan kali ini kami akan memaparkan beberapa soal. Soal – soal yang ada di bawah ini sudah disertai pembahasannya dan dihimpun dari berbagai sumber. Selamat menikmati

Soal nomor 1
Pada percobaan Young digunakan 2 celah sempit yang berjarak 2 mm satu sama lain dan layar dipasang 1 m dari celah tersebut. Jika dihasilkan terang ke dua pada jarak 0,5 mm dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah ....
A. 2,5 x 10^-7 m
B. 3,3 x 10^-7 m
C. 5,0 x 10^-7 m
D. 1,0 x 10^-6 m
E. 5,0 x 10^-6 m
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 1:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 2 mm = 2 . 10^-3 m
R = 1 m
m = 2
y = 0,5 mm = 5 . 10^-4 m
λ .... ?
dy/R = mλ
dy = mλR
2 . 10^-3 x 5 . 10^-4 = 2 λ 1
λ = 5 . 10^-7 m

Soal nomor 2
Seberkas cahaya monokromatis dijatuhkan pada dua celah sempit vertical berdekatan dengan jarak d = 0,01 mm. Pola interferensi yang terjadi ditangkap pada jarak 20 cm dari celah. Diketahui bahwa jarak antar garis gelap pertama di sebelah kiri dan kanan adalah 7,2 mm. Panjang gelombang berkas cahaya ....
A. 180 mm
B. 270 mm
C. 360 mm
D. 720 mm
E. 1800 mm
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 2:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 0,01 mm = 10^-5 m
R = 20 cm = 2 . 10^-1 m
Jarak gelap pertama di sebelah kiri dan kanan = 7,2 mm = 7,2 . 10^-3 m
λ ... ?
jarak antara gelap di sebelah kiri dan gelap di sebelah kanan sama dengan jarak antar gelap yang berdekatan (1 frinji), sehingga kita dapat menggunakan persamaan, Untuk lebih memahami materi tentang frinji, silahkan dibaca “Mengenal frinji pada interferensi celah ganda (Gelombang Cahaya)”.

Soal nomor 3

Gambar di samping menunjukkan percobaan Young dengan d adalah jarak antar celah dan P₃ adalah garis terang orde 3. Jika panjang gelombang yang digunakan adalah 600 nm (1 nm = 10^-9 m), jarak antar celah adalah ....
A. 1,6 x 10^-1 mm
B. 1,6 x 10^-2 mm
C. 3,0 x 10^-3 mm
D. 1,6 x 10^-3 mm
E. 2,0 x 10^-3 mm
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 3:

Berdasarkan soal dapat diketahui
λ = 600 nm = 6 . 10^-7 m
m = 3
θ = 37^o
d ... ?
untuk menyelesaikan soal ini kita dapat menggunakan persamaan
d sin θ = m λ
d sin 37^o = 3 . 6 10^-7
d . 0,6 = 3 . 6 . 10^-7
d = 3 . 10^-6 m
d = 3 . 10^-3 mm

Soal nomor 4
Sebuah sumber cahaya memancarkan cahaya tampak dalam dua macam panjang gelombang, yaitu λ = 420 nm dan λ’ = 560 nm. Sumber cahaya ini digunakan dalam interferensi celah rangkap dengan jarak antar celah 0,025 mm dan jarak celah ke layar 2 m. Jarak antara kedua cahaya tersebut pada pita terang keempat adalah ....
A. 2,4 cm
B. 4,48 cm
C. 7,7 cm
D. 9,2 cm
E. 17 cm
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 4:

Berdasarkan soal dapat diketahui
λ = 420 nm = 4,2 . 10^-7 m
λ’ = 560 nm = 5,6 . 10^-7 m
d = 0,025 mm = 2,5 . 10^-5 m
R = 2 m
m = 4
∆y ... ?
Dari persamaan
dy/R = mλ
y = mλR/d
kita dapat menuliskan

Soal nomor 5
Seberkas cahaya yang terdiri dari dua panjang gelombang 5200 Å dan 6500 Å digunakan untuk menghasilkan pita-pita interferensi dalam percobaan Young. Berapakah jarak terpendek dari terang pusat di mana pita terang yang dihasilkan kedua gelombang berhimpit? Jarak antara celah adalah 2,00 mm dan jarak antara bidang celah dan layar adalah 120 cm
A. 2,16 mm
B. 1,56 mm
C. 1,30 mm
D. 0,65 mm
E. 0,52 mm
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 5:

Berdasarkan soal dapat diketahui
λ₁ = 5200 Å = 5,2 . 10^-4 mm
λ₂ = 6500 Å = 6,5 . 10^-4 mm
d = 2,00 mm
R = 120 cm = 1,2 . 10³ mm
Pita terang kedua cahaya berhimpit artinya y₁ = y₂
y ... ?

hasil di atas menunjukkan bahwa pita terang kedua panjang gelombang berhimpit saat pita terang cahaya pertama memiliki orde 4 dan pita terang cahaya kedua memiliki orde 5, sehingga jarak terpendeknya dapat ditentukan dengan cara

Soal nomor 6
Dalam sebuah percobaan celah ganda, kita dapat meningkatkan jarak antarfrinji terang pada pola interferensi yang tampak pada layar dengan ....
A. Menggunakan cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek
B. Menggeser layar mendekati celah ganda
C. Menggeser celah saling mendekati
D. Menggunakan cahaya dengan cepat rambat yang lebih rendah
E. Menggunakan cahaya dengan intensitas lebih kuat
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 6:

Berdasarkan persamaan

Berdasarkan persamaan di atas, maka kita dapat mengetahui bahwa lebar frinji

1. Sebanding dengan jarak celah ke layar (R)
2. Sebanding dengan Orde pita yang terbentuk (m)
3. Sebanding dengan panjang gelombang (λ)
4. Berbanding terbalik dengan jarak dua celah (d)

Jadi untuk meningkatkan jarak antar frinji (y) dapat dilakukan dengan cara

1. Memperpanjang jarak celah ke layar (R)
2. Semakin besar orde pita (m)
3. Semakin besar panjang gelombang yang digunakan
4. Semakin kecil jarak kedua celah

Jadi jawaban yang tepat untuk soal ini adalah “C”
Menggeser celah saling mendekati

Soal nomor 7(UTBK 2017 kode 150)
Pada suatu percobaan Young digunakan dua celah yang jarak antara keduanya 0,06 mm. Jika layar diletakkan sejauh 3 m dari celah dan panjang gelombang cahaya yang digunakan 600 nm, maka pernyataan-pernyataan di bawah ini yang benar adalah ....
(1) Percobaan di atas memperlihatkan diferensi cahaya
(2) Jarak pita terang ke 4 adalah 12,0 cm dari pusat
(3) Gelombang di atas merupakan gelombang elektromagnetik
(4) Jarak antara dua pita terang yang berurutan adalah 3,0cm
A. Jika jawaban (1), (2), dan (3) benar
B. Jika jawaban (1) dan (3) benar
C. Jika jawaban (2) dan (4) benar
D. Jika jawaban (4) saja yang benar
E. Jika semua jawaban benar
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 7:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 0,06 mm = 6 . 10^-3 cm
R = 3 m = 3 . 10² cm
λ = 600 nm = 6 . 10^-5 cm
karena disebutkan digunakan dua celah maka, percobaan tersebut merupakan percobaan interferensi cahaya (pernyataan (1) salah)
untuk m = 4,
y = mRλ/d
y = 4 . 3 . 10² . 6 . 10^-5 / 6 . 10^-3
y = 12 cm (pernyataan (2) benar)
karena pernyataan (1) salah dan pernyataan (2) benar maka pilihan yang paling mungkin adalah “C”

Soal nomor 8
Dua puluh pola gelap terang interferensi menyebar 4 cm pada layar yang jaraknya 50 cm dari dua celah yang jaraknya 0,01 cm, besar panjang gelombang yang melewati celah adalah ....
A. 50 nm
B. 100 nm
C. 300 nm
D. 400 nm
E. 500 nm
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 8:

Berdasarkan soal dapat diketahui
m = 20
y_tot = 4 cm = 4 . 10₇ nm
R = 50 cm = 5 . 10⁸ nm
d = 0,01 cm = 10⁵ nm
λ ... ?
untuk 20 pola gelap terang lebarnya 4 cm, maka untuk satu pola gelap terang yang berdekatan adalah 0,2 cm (½ ∆y = 0,2 cm = 2 . 10⁶ nm)

Soal nomor 9
Pada percobaan celah ganda dengan jarak antar celah 1 mm dan layar yang berjarak 1 meter dari celah. Jika panjang gelombang yang digunakan adalah 6000 Å, maka jarak terdekat antara garis gelap kedua dengan garis terang keempat adalah ....
A. 0,9 mm
B. 1,5 mm
C. 1,8 mm
D. 9 mm
E. 15 mm
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 9:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 1 mm
R = 1 m = 10³ mm
λ = 6000 Å = 6 . 10^-4 mm
jika jarak antara gelap dan terang yang berdekatan kita sebut ½ ∆y, maka dari gelap kedua ke garis terang keempat ada 5 . ½ ∆y, seperti terlihat pada gambar berikut

Sehingga persamaannya menjadi

Soal nomor 10
Dalam percobaan celah ganda Young, jarak pisah antara kedua celah dijadikan setengah kali dan jarak antara celah dan layar dijadikan dua kali semula. jarak antara dua pita terang yang berdekatan adalah ....
A. Seperempat kali
B. Setengah kali
C. Tidak berubah
D. Dua kali
E. Empat kali
Kunci jawaban: "E"

pembahasan soal nomor 10:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d₂ = ½ d₁
R₂ = 2 R₁
∆y₂ = ... ∆y₁
Berdasarkan persamaan

Maka kita dapat mengetahui bahwa
Jarak dua pita terang berdekatan sebanding dengan jarak celah ke layar dan berbanding terbalik dengan jarak dua celah, sehingga kita dapat menuliskan persamaan perbandingannya

Soal nomor 11
Cahaya laser dikenakan pada pasangan celah sangat sempit yang terpisah 0,5 µm. Pola terang hasil interferensi, terbentuk di layar terpisah sejauh 1,0 mm. Bila frekuensi laser dijadikan dua kali, jarak pisah antar pola terang yang terbentuk pada layar menjadi …
A. 0,25 mm
B. 0,5 mm
C. 1,0 mm
D. 2,0 mm
E. 2,5 mm
Kunci jawaban: "B"

pembahasan soal nomor 11:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 0,5 μm = 5 . 10^-4 mm
∆y₁ = 1 mm
f₂ = 2f₁
persamaan untuk pola terang interferensi adalah

Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa melihat bahwa ,Jarak antar terang berbanding terbalik dengan frekuensi, sehingga kita dapat menuliskan persamaan perbandingannya

Soal nomor 12
Jika panjang gelombang cahaya yang digunakan pada percobaan Young digandakan, maka jarak antarpola terang yang berurutan menjadi setengah kalinya
SEBAB
Interferensi maksimum pada percobaan Young terjadi jika beda panjang lintasan gelombang cahaya merupakan kelipatan bulat panjang gelombangnya
A. Jika pernyataan benar, alasan benar, kedua menunjukkan hubungan sebab akibat
B. Jika pernyataan benar, alasan benar, tetapi keduanya tidak menunjukkan hubungan sebab akibat
C. Jika pernyataan benar, alasan salah
D. Jika pernyataan salah, alasan benar
E. Jika pernyataan dan alasan, keduanya salah
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 12:

Berdasarkan persamaan

Maka, panjang gelombang sebanding dengan jarak antarpola terang yang berdekatan, sehingga jika panjang gelombang digandakan maka jarak antar pola terangnya juga digandakan (pernyataan salah)
Pola terang pada interferensi akan terbentuk jika yang terjadi adalah interferensi konstruktif atau kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombangnya (alasan benar)

Soal nomor 13
The maximum number of possible interference maxima for slit separation equal to twice the wavelength in Young's double slit experiment is....
A. Infinite
B. Three
C. Five
D. Zero
Kunci jawaban: "C"

pembahasan soal nomor 13:

Berdasarkan soal dapat diketahui
d = 2λ
Interferensi maksimum dapat ditentukan dengan persamaan
d sin θ = mλ
2λ sin θ = mλ
2 sin θ = m
(nilai maksimum dari sin θ = 1)
m = 2
artinya orde maksimum dari pola terang adalah terang kedua, sehingga jumlah maksimal pola terang yang terbentuk adalah 0, ±1, ±2
Ada lima buah (tanda ± berarti ada dua pola terang yakni sebelah kiri terang pusat dan sebelah kanan terang pusat)

Soal nomor 14

A Young’s double slit interference arrangement with slits S1 and S2 is immersed in water (refractive index = 4/3) as shown in the figure. The positions of maxima on the surface of water are given by x² = p²m²λ² – d², where l is the wavelength of light in air (refractive index = 1), 2d is the separation between the slits and m is an integer. The value of p is ....

pembahasan soal nomor 14:

Gambar di atas, dapat kita lukis ulang sebagai berikut

Berdasarkan gambar di atas kita dapat menuliskan

Interferensi maksimum pada titik P akan terjadi jika ∆x = mλ
Dari kedua persamaan tersebut kita dapat menggabungkannya seperti berikut

Soal nomor 15
If the ratio of maximum and minimum intensities of an interference pattern is 36 : 1, then the ratio of amplitudes of the two interfering waves will be
A. 3 : 7
B. 4 : 7
C. 7 : 4
D. 7 : 5
Kunci jawaban: "D"

pembahasan soal nomor 15:

Berdasarkan soal dapat diketahui
I_max : I_min = 36 : 1
Hubungan antara intensitas gelombang dan amplitudo dapat ditentukan sebagai berikut

Pada persamaan di atas, terlihat bahwa Intensitas sebanding dengan kuadrat amplitudonya. Perlu diperhatikan bahwa

• intensitas maksimum (terang) akan terjadi jika amplitudonya saling menguatkan (interferensi konstruktif)
• intensitas minimum (gelap) akan terjadi jika amplitudonya saling melemahkan (interferensi destruktif)

Sehingga kita bisa menuliskan persamaan perbandingannya sebagai berikut

Demikian beberapa soal dan pembahasan tentang interferensi cahaya pada celah ganda (materi fisika kelas 11) semoga dapat memberikan manfaat bagi para pembaca sekalian.