Soal Essay Fisika (Gelombang Cahaya) dan Jawaban

Berikut ini , Soal Essay LKS Fisika tentang (Gelombang Cahaya) Kurikulum2013, beserta kunci Jawabannya, untuk siswa SMA/SMK/MA/Sederajat.

Soal Essay

1. Sebuah prisma dengan sudut pembias 12,6° dengan indeks bias bahan 1,5. Bila sebuah cahaya monokromatis mengenai bidang pembias prisma tersebut maka besar sudut deviasi minimumnya adalah…

A. 6,3°
B. 10,3°
C. 12,3°
D. 15,3°
E. 18,3°

Pembahasan
Sudut deviasi minimum pada prisma untuk sudut pembias lebih kecil dari 15° dan prisma berada di udara:
δmin = (n – 1)β
= (1,5 – 1)12,6°
= 6,3°

 

2. Sebuah prisma memiliki sudut pembias 18°. Jika indeks bias sinar merah adalah 1,46 dan indeks bias sinar ungu adalah 1,49 maka besarnya sudut dispersi adalah…

A. 0,19°
B. 0,25°
C. 0,37°
D. 0,45°
E. 0,54°

Pembahasan
Sudut dispersi
φ = (nungu – nmerah)β
= (1,49 – 1,46)18°
= (0,03)18°
= 0,54°

 

3. Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melalui sepasang celah sempit yang jaraknya 0,3 mm membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 1,2 m dari celah tadi. Bila jarak antara garis gelap kedua terhadap pusat pola 3 mm, maka panjang gelombang yang digunakan….

A. 1,25 × 10–7 m
B. 2,50× 10–7 m
C. 3,75× 10–7 m
D. 5,60× 10–7 m
E. 7,50× 10–7 m

Pembahasan
Celah tunggal pola gelap ke-2:
n = 2
L = 1,2 m
d = 0,3 mm = 3 x 10-4 m
y = 3 mm = 3 x 10-3 m
λ =…

dy/L = nλ
λ = (dy)/(nL)
= (3 x 10-4 x 3 x 10-3) / (2 x 1,2)
= 3,75× 10–7 m

 

4. Cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 500 nm datang tegak lurus pada kisi. Spektrum orde kedua membuat sudut 30° dengan garis normal pada kisi. Banyaknya garis tiap cm kisi tersebut adalah….

A. 2 × 103
B. 4 × 103
C. 5 × 103
D. 2 × 104
E. 5 × 104

Pembahasan
λ = 500 nm = 500 × 10-9 m = 5 × 10-5 cm
θ = 30°
n = 2
N =…..

d sin θ = nλ
(1/N) sin θ = nλ
(1/N) (1/2) = 2 x 5 × 10-5 cm
N = 104/(2 cm)
N = 5 x 103 /cm

 

5. Jarak antara dua lampu dengan sebuah mobil 122 cm, diamati oleh mata yang memiliki diameter pupil 2,5 mm. Jika panjang gelombang cahaya yang diterima mata adalah 500 nm, maka jarak mobil itu paling jauh supaya masih dapat dibedakan sebagai dua lampu adalah…

A. 4000 m
B. 5000 m
C. 6000 m
D. 7000 m
E. 8000 m

Pembahasan
Daya urai:
D = 2,5 mm = 2,5 x 10-3 m
λ = 500 nm = 5 x10-7 m
dm = 122 cm = 1,22 m
L =……..

 

6. Sudut kritis cahaya sebuah bahan optis pada medium udara adalah 35°. Besarnya sudut polarisasi (ip) bahan tersebut adalah….(nu = 1)

A. tan ip = tan 35°
B. tan ip = sin 35°
C. tan ip = cos 35°
D. tan ip = 1/sin 35°
E. tan ip = 1/cos 35°

Pembahasan
nb = indeks bias bahan
nu = indeks bias udara = 1
Dari hukum snellius pembiasan, sudut kritis adalah sudut datang (i) yang terjadi saat sudut biasnya (r)  sama dengan 90° atau sin r = sin 90° = 1, diperoleh:
nb sin ik = nu sin r
nb sin 35° = 1(sin 90°)
nb sin 35° = 1
nb = 1/sin 35°

Sudut polarisasi bahan dengan anggapan sinar datang dari udara ke bahan optis:
tan ip = nb / nu
= (1/sin 35°) / 1
= 1/sin 35°

 

7. Cahaya datang pada salah satu sisi prisma sama sisi dengan sudut datang 45°. Jika indeks bias prisma √2, maka sudut deviasinya adalah

A. 30°
B. 45°
C. 58°
D. 60°
E. 75°

Pembahasan
Pembiasan pada prisma dengan data:
i1 = 45°
np = √2
β = 60° (segitiga samasisi)
δ =….
Sudut deviasi pada prisma dirumuskan
δ = i1 + r2 – β
i1 dan β telah diketahui datanya, r2 belum diketahui. Dari pembiasan pada permukaan I dan penerapan Snellius:
nu sin i1 = n2 sin r1
1(sin45°) = √2 sin r1
1(1/2√2) = √2 sin r1
sin r1 = 1/2
r1 = 30°

Menentukan i2:
r1 + i2 = β
30 + i2 = 60
i2 = 30°
Menentukan r2 dari pembiasan pada bidang II
np sin i2 = nu sin r2
√2 sin 30° = 1(sin r2)
√2 (1/2) = sin r2
sin r2 = 1/2 √2
r2 = 45°
Sehingga kembali ke rumus sudut deviasi pada prisma:
δ = i1 + r2 – β
= 45 + 45 – 60°
= 30°

 

8. Dua celah yang berjarak 1 mm disinari cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 6 × 10-7 m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang berjarak 1 m dari celah. Jarak antara gelap kedua dan terang keempat adalah….

A. 0,95 mm
B. 1,50 mm
C. 2,74 mm
D. 3,25 mm
E. 4,80 mm

Pembahasan
Celah ganda:

G2 ke T4 → n = 2,5
λ = 6 × 10-7 m = 6 × 10-4 m
L = 1 m = 103 mm
Δy =….


Jawab: B. 1,50 mm

 

9. Suatu celah sempit dengan lebar d disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5678 angstrom. Lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut 30° adalah….angstrom

A. 4567
B. 5678
C. 9134
D. 11356
E. 12568

Pembahasan
θ = 30°
λ = 5678 Å
n = 1
Celah tunggal garis terang:

 

10. Cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 6 × 10-7 m datang dengan tegak lurus pada suatu kisi difraksi yang memiliki tetapan 5 × 105 garis per meter. Spektra orde tertinggi yang diamati adalah…

A. 3
B. 4
C. 6
D. 7
E. 8

Pembahasan
d sin θ = nλ
(1/5 × 105) (1) = n (6 × 10-7)
n = 100/30
n = 3,3 = 3