Pantulan Dan Interferensi Gelombang [PDF]

Citation preview

1. Pantulan dan Interferensi gelombang 2. Resonansi



INTERFERENSI GELOMBANG . Inteferensi gelombang adalah peristiwa perpaduan dua gelombangyang koheren yaitu dua gelombang yang memiliki frekuensi dan selisih fase tetap. Ada dua macam peristiwa interferensi yaitu : 1.Interferensi konstruktif, yaitu interferensi yang saling menguatkan 2.Interferensi destruktif , yaitu interfernsi yang saling melemahkan. Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadumemiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan dua kaliamplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling meniadakan) terjadi bilakedua gelombang yang berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduansama dengan nol. Interferensi konstruktif dan destruktif mudah dipahami denganmenggunakan ilustrasi pada berikut. Keterangan: (a) Dua Gelombang Sefase(b) Dua gelombang berlawanan fase



Kamis, 25 November 2010



Interferensi dan Difraksi cahaya Interferensi adalah interaksi antar gelombang di dalam suatu daerah. Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan. Interferensi cahaya merupakan interaksi dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan suatu intensitas radiasi yang menyimpang dari jumlah masing-masing komponen radiasi gelombangnya. Interferensi menghasilkan suatu pola interferensi terang-gelap-terang-gelap. Secara prinsip interferensi merupakan proses superposisi gelombang / cahaya. Intensitas medan di suatu titik merupakan jumlah medan-medan yang bersuperposisi. Interferensi cahaya merupakan perpaduan atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap (interferensi minimum).syarat terjadinya interferensi cahaya adalah cahaya yang koheren.



Gambar 1 gelombang dari dua sumber bersuperposisi (Hecht, 2002) Ketika kedua gelombang yang berpadu sefase (beda fase= 0, 2π, 4π,… atau beda lintasan = 0, λ, 2λ, 3λ, …) terjadi interferensi konstruktif (saling menguatkan).gelombang resultan memiliki amplitude maksimum.ketika kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase (beda fase = π, 3π, 5π, … atau beda lintasan = 1/2λ, 3/2λ, 5/2λ,….) terjadi inetrferensi destruktif (saling melemahkan).gelombang resultan memiliki amplitude napatkan garis nol. Interferensi yang menguatkan akan menghasilkan pola terang dan interferensi saling melemahkan akan menghasilkan pola gelap. Pada interferensi maksimum pada layar didapatkan garis terang apabila beda jalan cahaya antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang gelombang, sedangakan interferensi minimum pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang.



Gambar 2 interferensi konstruktif dan destruktif  Interferensi dari Amplitudo



Interferensi ini terjadi karena gelombang cahaya atau sinar terefleksi dan terefraksi pada batas antara 2 media yang berbeda indeks biasnya. Sinar datang terefleksi dan terrefraksi komponennya dari pemisahan gelombang dan melalui perbedaan lintasan optik. Gelombang-gelombang tersebut berinterferensi ketika berkombinasi (superposisi). Pertama kita mempertimbangkan efek interferensi yang dihasilkan dari pembagian amplitudo. Pada gambar 2.4 sebuah sinar monokromatik dengan panjang gelombang λ di udara datang dengan sudut i pada bidang paralel lempengan suatu material dengan tebal t dan indeks bias n > 1. sinar tersebut mengalami pantulan parsial dan pembiasan pada bagian atas permukaan. Sebagian pembiasan cahaya dipantulkan dari bagian permukaan bawah dan muncul paralel ke pemantulan pertama dengan beda fase ditemukan dari perbedaan panjang lintasan optis yang dilalui pada material. Sinar paralel ini bertemu dan berinterferensi pada keadaan tak terbatas tetapi mereka mungkin dibawa menuju fokus dengan lensa. Perbedaan panjang lintasan optik gelombang-gelombang ini ditunjukkan sebagai berikut



Karena sin i = n sin Θ



Gambar 3 Frinji interferensi dihasilkan pada kondisi tak terbatas dari pembagian amplitudo ketika tebal material konstan. Frinji orde ke-m adalah lingkaran terpusat dari sumber S dan konstan pada 2ntterjadi untuk Θ (m + 1/2) λ.cos Θ =



Ketika ketebalan t tidak konstan dan muka lempengan, gambar 2.6 a dan b, sinar interferensi tidak paralel namun bertemu pada titik (nyata atau maya) dekat dengan baji.Resultan interferensi frinji terbentuk dekat dengan baji dan hampir paralel dengan lapisan tipis bagian akhir dari baji. Ketika observasi dibuat pada normal dari baji cos q ~ 1 dan berubah perlahan pada daerah ini sehingga 2nt cos q » 2nt. Kondisi ini untuk pola frinji terang lalu perumusannya menjadi: 2nt = (m + 1/2) λ [1] Dan setiap frinji meletakkan nilai khusus dari ketebalan t dan ini memberikan pola frinji. Seperti nilai m berubah menjadi m+1, ketebalan berubah dengan kelipatan λ/2n dan frinji memungkinkan pengukuran panjang gelombang dari cahaya.(Pain, 2005) Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Pada animasi pada gambar sebelah kanan atas terlihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit tersebut saling berinterferensi satu sama lain. Untuk menganalisa atau mensimulasikan pola-pola tersebut, dapat digunakan Transformasi Fourier atau disebut juga dengan Fourier Optik. Difraksi cahaya berturut-turut dipelajari antara lain oleh:  Isaac Newton dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang sekarang dikenal sebagai cincin Newton.[1]  Francesco Maria Grimaldi pada tahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang cahaya ke arah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambil bahasa Latin diffringere yang berarti to break into pieces.[2][3][4]  James Gregory pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung[5] yang kemudian didefinisikan sebagai diffraction grating.[6]  Thomas Young pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan,[7] Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda daripada partikel (en:corpuscles).[8]







Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815[9] dan tahun 1818[10], dan menghasilkan perhitungan matematis yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens[11] pada tahun 1690 hingga teori partikel Newton mendapatkan banyak sanggahan. Fresnel mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah ganda Young sebagai interferensi gelombang[12] dengan persamaan:



mλ = dsinθ dimana d adalah jarak antara dua sumber muka gelombang, θ adalah sudut yang dibentuk antara fraksi muka gelombang urutan ke-m dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-mula yang mempunyai urutan maksimum m = 0.[13]. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai nearfield diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai m relatif kecil.  Richard C. MacLaurin pada tahun 1909, dalam monographnya yang berjudul Light[14], menjelaskan proses perambatan gelombang cahaya yang terjadi pada difraksi Fresnel jika celah difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh.  Joseph von Fraunhofer dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran akibat jauhnya bidang pengamatan.[15][16] Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction.  Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan pendekatan matematis Fresnel[17]. Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang gelombang sinar insiden, sejumlah area yang disebut zona Fresnel (en:Fresnel zone) atau half-period elements dapat dihitung. Difraksi Fresnel adalah pola gelombang pada titik (x,y,z) dengan persamaan:



dimana: , dan is the satuan imajiner.



Difraksi Fraunhofer Dalam teori difraksi skalar (en:scalar diffraction theory), Difraksi Fraunhofer adalah pola gelombang yang terjadi pada jarak jauh (en:far field) menurut persamaan integral difraksi Fresnel sebagai berikut: [18]



Persamaan di atas menunjukkan bahwa pola gelombang pada difraksi Fresnel yang skalar menjadi planar pada difraksi Fraunhofer akibat jauhnya bidang pengamatan dari bidang halangan.



Difraksi celah tunggal



Pendekatan numerik dari pola difraksi pada sebuah celah dengan lebar empat kali panjang gelombang planar insidennya.



Grafik dan citra dari sebuah difraksi celah tunggal Sebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinar cahaya insiden menjadi deretan gelombang circular, dan muka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform. Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik dengan panjang gelombang &lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x′-y′, difraksi yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:



dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x′ akan bernilai dari , dan y′ dari 0 hingga Jarak r dari celah berupa:



hingga



.



Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fasa relatif dari interferensi ini bervariasi



lebih dari 2π, maka akan terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut. Maksima dan minima adalah hasil interferensi gelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal. Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara dua sumber titik tersebut adalah λ / 2. Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara tiap sumber titik destruktif adalah:



Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah: Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan integral difraksi Fraunhofer menjadi: dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x ? 0, and sinc(0) = 1.



Difraksi celah ganda



Sketsa interferensi Thomas Young pada difraksi celah ganda yang diamati pada gelombang air.[19] Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan dari cahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, pada bidang pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.[20][21] Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang (en:crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:



dimana λ adalah panjang gelombang cahaya



a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan n is the order of maximum observed (central maximum is n = 0), x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance) pada bidang pengamatan L adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatan Persamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu.[22] Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas EnglertGreenberger.



Difraksi celah majemuk



Difraksi celah ganda (atas) dan difraksi celah 5 dari sinar laser



Difraksi sinar laser pada celah majemuk



Pola difraksi dari sinar laser dengan panjang gelombang 633 nm laser melalui 150 celah



Diagram dari difraksi dengan jarak antar celah setara setengah panjang gelombang yang menyebabkan interferensi destruktif Difraksi celah majemuk (en:Diffraction grating) secara matematis dapat dilihat sebagai interferensi banyak titik sumber cahaya, pada kondisi yang paling sederhana, yaitu yang terjadi pada dua celah dengan pendekatan Fraunhofer, perbedaan jarak antara dua celah dapat dilihat pada bidang pengamatan sebagai berikut: Dengan perhitungan maksima: dimana adalah urutan maksima adalah panjang gelombang adalah jarak antar celah and adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif Dan persamaan minima: . Pada sinar insiden yang membentuk sudut θi terhadap bidang halangan, perhitungan maksima menjadi: Cahaya yang terdifraksi dari celah majemuk dapat dihitung dengan penjumlahan difraksi yang terjadi pada setiap celah berupa konvolusi dari pola difraksi dan interferensi.



Interferensi Gelombang 07-08-2011 17:01:54, pada Fisika Interferensi adalah penjumlahan superposisi dari dua gelombang cahaya atau lebih yang



menimbulkan pola gelombang yang baru. Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut.



Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan.



Syarat Interferensi Cahaya : Kedua sumber cahaya harus bersifat kokeren (Kedua sumber cahaya mempunyai beda fase,frekuensi dan amplitude sama) Thomas Young, seorang ahli fisika membuat dua sumber cahaya dari satu sumber cahaya, yang dijatukan pada dua buah celah sempit.



Satu sumber cahaya, dilewatkan pada dua celah sempit, sehingga cahaya yang melewati kedua celah itu, merupakan dua sumbeer cahaya baru



Hasil interferensi dari dua sinar/cahaya koheren menghasilkan pola terang dan gelap. Secara matematika rumus untuk mendapatkan pola terang dan gelap Sbb:



S1 = Sumber cahaya S2 dan S3, dua sumber cahaya baru., d = jarak antar dua sumber c θ= sudut belok, a=l = jarak antara dua sumber terhadap layar Interferensi maksimum/terang/konstruktif, terjadi bila :



atau



Keterangan : P=jarak dari terang/gelap ke-m dengan terang pusat (meter) d=jarak kedua sumber cahaya/celah(meter) l=jarak antara sumber cahaya dengan layar (meter) m=bilangan (1,2,3…dst)



l=panjang gelombang (meter, atau Amstrong A0=1.10-10meter) Interferensi Minimum/Gelap/Destrutip, terjadi jika



atau



Contoh Soal : 1. Percobaan Thomas Young, celah ganda berjarak 5 mm. Dibelakang celah yang jaraknya 2 m ditempatkan layar , celah disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 600 nm., maka jarak pola terang ke 3 dari pusat terang adalah…. a. 72 mm b. 7,2 mm d . 0,72 mm



c. 0,72 mm e. 0,007 mm



Diketahui : d = 5 mm, l = 2 m=2000 mm λ= 600 nm = 7 x 10-5 mm, m = 3 Ditanyakan: p =……? Jawab :



p. 5/200 = (2.3) 1/2 6.10-5…..p = 0,72 mm



Cabang ilmu pengetahuan tentang cahaya yang mempelajari sifat-sifat perambatan cahaya, seperti pemantulan, pembiasan, serta prinsip jalannya sinar-sinar disebut optika geometri. Dalam optika geometri, cahaya dapat digambarkan dengan sinar berupa garis yan tegak lurus dengan muka gelombang dan tidak sepenuhnya memeperhitungkan sinar sifat gelombang dari cahaya tersebut. Penggambaran cahaya sebagai sinar berupa garis lurus tidak dapat diterapkan dalam optika fisis. Pada optika fisis, cahaya harus



sepenuhnya dipandang sebagai gelombang karena efek-efek interferensi dan difraksinya sangat dominan.



Pemantulan Baur dan Pemantulan Teratur Pada umumnya, setiap permukaan benda dapat memantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan tersebut. Permukaan benda dapat berupa permukaan kasar atau halus. Seberkas cahaya yang jatuh pada benda dengan permukaan kasar akan dipantulkan dengan arah sinar pantul yang tak teratur. Pemantulan ini disebut dengan pemantulan baur, seperti gambar di bawah ini.



Contoh dalam kehidupan sehari-hari penerapan konsep pemantulan baur adalah peristiwa pemantulan cahaya matahari



yang mengenai



permukaan bumi, di mana permukaan bumi memiliki permukaan yang kasar (tidak teratur). Pematulan baur inilah yang menyebabkan sinar matahari atau cahaya matahari bisa sampai ke dalam ruangan rumah-rumah, walaupun rumah tersebut berisi atap yang menghalangi cahaya matahari masuk ke dalam ruangan. Berbeda dengan pemantulan baur yang disebabkan karena cahaya mengenai benda yang permukaan kasar, adapun seberkas cahaya yang jatuh



pada permukaan halus, akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Pemantulan dengan arah yang teratur disebut dengan pemantulan teratur, seperti gambar di bawah ini. Pemantulan cahaya pada permukaan banda tidak sembarang, melainkan memiliki keteraturan sesuai dengan hukum-hukum pemantulan. Contoh pemantulan jenis ini adalah pemantulan pada cermin.



Hukum Pemantulan Cahaya Bagaimana pemantulan terjadi? Ketika kamu menyalakan lampu senter yang telah ditutupi dengan kertas karton yang diberi lubang, kamu dapat melihat cahaya merambat dalam bentuk garis lurus. Bayangan cahaya ini pun terlihat pada cermin. Jika sudut datang dan sudut pantul diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul (θr) dan sudut datang (θi) adalah sama. Percobaan lain yang dapat membuktikan hukum pemantulan adalah dengan menggunakan pointer inframerah. Pointer inframerah tersebut ditembakan pada sebuah cermin yang dialasi dengan karton. Jika sudut datang (θi) dan sudut pantul (θr) diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul dan sudut datang adalah sama, seperti gambar di bawah ini.



Jika kamu membuat sebuah garis lurus yang tegak lurus dengan cermin, kamu akan mendapatkan sebuah garis yang dinamakan garis normal. Ternyata, sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama. Untuk percobaan dengan sudut-sudut yang lain pun, ternyata sifat-sifatnya pun sama. Kegiatan yang telah kamu lakukan adalah untuk membuktikan hukum yang disebut hukum pemantulan. Secara lengkap hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut.



1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada atu bidang datar. 2. Sudut datang (θi) sama dengan sudut pantul (θr). Dalam hukum pemantulan anda akan mengenal istilah garis normal, sudut datang dan sudut pantul. Garis normal merupakan garis hayal yang dibentuk oleh sinar datang dengan bidang pantul yang tegak lurus dengan bidang pantul tersebut. Sudut datang (θi) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal, sedangkan sudut pantul (θr) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dengan garis normal.



Untuk lebih jelas tentang garis normal, sinar datang dan sinar pantul, silahkan perhatikan gambar di bawah ini.



Contoh Soal Tentang Hukum Pemantulan Dua buah cermin disusun seperti gambar berikut. Jika sinar datang pada cermin A memiliki sudut datang 40°, tentukan daerah sinar pantul (sudut pantul) oleh cermin B!



Penyelesain: Di titik A, i merupakan sudut datang = 40°. Berdasarkan hukum pemantulan, i = r maka r = 40°. ∠P = ∠BAO = ∠NAO – (r) ∠BAO = 90° – 40° ∠BAO = 50°



besar sudut r’ dapat dicari dari ∠r’ + ∠P + ∠BAO = 180° ∠r’ + 50° + 90° = 180° ∠r’ = 50° besar sudut i1 dapat dicari dari ∠r’ + ∠ i1 = 90° 40° + ∠ i1 = 90° ∠ i1 = 50° ∠ i1 merupakan sudut datang terhadap cermin B, maka berdasarkan hukum pemantulan cahaya, di titik B akan berlaku ∠ i1 = ∠ r1 ∠ r1 = 50° Jadi, arah sinar pantul oleh cermin B membentuk sudut 50° terhadap garis normal.



Hukum pemantulan cahaya Ada 2 hukum pemantulan yang dikemukakan oleh Snellius, yaitu :  Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang dan berpotongan di satu titik pada bidang itu  Sudut antara sinar pantul dan garis normal (sudut pantul/r) sama dengan sudut antara sinar datang dan garis normal (sudut datang/i) (i=r) Garis normal adalah garis yang tegak lurus dengan bidang datar



Pemantulan Teratur dan Pemantulan Baur



Pemantulan Teratur  



Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan sejajar juga Banyak sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga benda tampak bersinar terang







Terjadi pada benda-benda yang permukaannya halus (rata) seperti kaca, baja, dan alumunium



Pemantulan Baur (Difus)   



Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan ke segala arah Hanya sedikit sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga benda tampak suram Terjadi pada benda yang mempunyai permukaan kasar (tidak rata) seperti kayu, batu, dinding, dll



Refleksi Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas Belum Diperiksa Langsung ke: navigasi, cari



Diagram refleksi spekular Refleksi (atau pemantulan) adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi (medium) asalnya, setelah menumbuk antarmuka dua medium. Refleksi pada era optik geometris dijabarkan dengan hukum refleksi yaitu:   



Sinar insiden, sinar refleksi dan sumbu normal antarmuka ada pada satu bidang yang sama Sudut yang dibentuk antara masing-masing sinar insiden dan sinar refleksi terhadap sumbu normal adalah sama besar. Jarak tempuh sinar insiden dan sinar refleksi bersifat reversible.



Daftar isi    



1 Refleksi spekular 2 Refleksi difusi 3 Fungsi distribusi reflektansi bidireksional 4 Complex conjugate reflection







5 Referensi



Refleksi spekular



Refleksi spekular (en:specular reflection) dikenal pada era optika fisis sebagai refleksi yang terjadi pada antarmuka yang mengkilap yang merupakan sebab akibat dari hukum refleksi. Refleksi spekular mempunyai beberapa model antara lain model refleksi Phong dan Cook-Torance.



Refleksi difusi



Diagram refleksi difusi Refleksi difusi (en:diffused reflection) adalah perubahan arah rambat gelombang cahaya yang terjadi setelah menumbuk antarmuka granular yang tidak rata dengan hamburan cahaya kembali ke arah sisi (medium) asalnya dengan banyak sudut pantul. Refleksi difusi adalah fungsi komplemen dari refleksi spekular, diperkenalkan pertama kali oleh Johann Heinrich Lambert melalui Photometria pada tahun 1760. Hasil studi pengamatan Lambert pada intensitas cahaya refleksi terhadap antarmuka yang kusam (en:matte), kemudian disebut hukum kosinus Lambert dengan reflektansi Lambert dan antarmuka Lambert. Contoh perbedaan antara refleksi difusi dengan refleksi spekular dapat ditemui pada warna cat yang kusam dan mengkilap. Cat kusam menampakkan sifat refleksi difusi, sedangkan cat kilap menonjolkan sifat refleksi spekular. Banyak obyek kasat mata dapat terlihat karena sifat refleksi difusi ini. Hamburan cahaya dari permukaan obyek tersebut yang menjadi mekanisme utama pengamatan fisis manusia[1][2] dan fotometri. Sifat reflektansi antarmuka yang isotropik menyebabkan refleksi difusi cenderung untuk menampakkan antarmuka dengan tingkat luminasi yang sama dilihat dari sudut pengamatan manapun. Sebagai contoh, sebuah papan kayu yang kasar dengan gamblang menggambarkan reflektansi isotropik dari antarmuka Lambert, namun apabila telah disepuh mengkilap dengan polyurethane, reflektansi tersebut sirna bersamaan dengan timbulnya specular highlight pada beberapa bagian antarmuka. Specular highlight juga dapat terlihat pada antarmuka Lambert yang tidak sempurna, yaitu pada sudut hukum refleksi yang dibentuk oleh sinar cahaya pada intensitas maksimumnya.



Prinsip kerja reflektor retro Refleksi difusi berantai pada beberapa antarmuka Lambert disebut inter-refleksi difusi (en:diffuse interreflection). Sinar inter-refleksi difusi bersifat elastis dan mewarnai antarmuka Lambert obyek sekitarnya dengan warna antarmuka Lambert sebelumnya. Fenomena ini pada studi fotografi disebut ambient light, dapat diamati dengan jelas pada ruang tidak mendapatkan sinar matahari langsung. Sinar refleksi spekular berantai tidak menunjukkan gejala yang sama. Sebagai contoh, pada reflektor retro (en:retroreflector) retina mata kucing, saat petang akan terlihat berbinar jika diamati dari sudut tertentu, dan terlihat gelap saat diamati dari sudut yang lain. Sinar insiden yang menumbuk antarmuka retina mata kucing mengalami refleksi spekular berantai hingga tidak terjadi difusi cahaya di dalam rongga mata kucing. Oleh karena itu, kita tidak dapat melihat ambient light dalam rongga mata tersebut.



Fungsi distribusi reflektansi bidireksional



Three bi-directional diffuse reflection (BRDF) models



BRDF vs. BSSRDF Fungsi distribusi reflektansi bidireksional (en:Bidirectional reflectance distribution function atau BRDF) diperkenalkan oleh Edward Nicodemus sekitar tahun 1965.[3] Definisi modern BRDF adalah:



dimana



adalah radian,



adalah iradian, dan



adalah sudut antara



dan normal permukaan,



.



Fungsi merupakan penyempurnaan model reflektansi Lambert dengan tiga model difusi, yaitu model difusi Lambert, Minnaert dan Oren-Nayar. Masih terdapat model difusi yang tidak termaktub di dalam fungsi, antara lain: atomic diffusion, molecular diffusion, tracer diffusion, chemical diffusion, collective diffusion, Eddy diffusion, electronic diffusion, facilitated diffusion, gaseous diffusion, Ito diffusion, Knudsen diffusion, momentum diffusion, osmosis, photon diffusion, reverse diffusion, rotational diffusion, surface diffusion, ambipolar diffusion, anomalous diffusion, diffusion MRI. Surface roughness scattering atau interface roughness scattering adalah model difusi Lambert pada partikel bermuatan. Efek ini sangat penting dalam teknologi peralatan elektronika yang mengandung lapisan tipis seperti field effect transistor dan quantum cascade laser. [4]



Pada tahun 1991, Paul Heckbert[1] menggabungkan fungsi distribusi reflektansi bidireksional dengan:  



fungsi distribusi transmitansi bidireksional (en:bidirectional transmittance distribution function), dan fungsi distribusi permukaan hamburan bidireksional (en:bidirectional scattering surface distribution function)[2] atau (en:subsurface scattering)



menjadi fungsi distribusi hamburan bidirektional (en:bidirectional scattering distribution function), karena hamburan (en:scattering) cahaya terjadi tidak hanya pada refleksi tetapi juga pada refraksi antarmuka medium apapun. Pada umumnya hamburan (en:scattering) cahaya meliputi studi hamburan elastis dan hamburan non elastis dari sifat dualisme cahaya sebagai partikel dan gelombang. Beberapa jenis hamburan yang sering dijumpai antara lain hamburan Rutherford, hamburan Bragg atau difraksi, hamburan Rayleigh, hamburan Compton, hamburan Brillouin, hamburan Lorentz-Mie, hamburan Raman.



Complex conjugate reflection Complex conjugate reflection adalah refleksi yang memantulkan sinar insiden kembali ke sudut asalnya yang disebabkan karena proses optis non linear.



Referensi 1. 2.



^ Kerker, M. (1909). The Scattering of Light. New York: Academic. ^ Mandelstam, L.I. (1926). "Light Scattering by Inhomogeneous Media". Zh. Russ. Fiz-Khim. Ova. 58: 381. 3. ^ Nicodemus, Fred (1965). "Directional reflectance and emissivity of an opaque surface" (abstract). Applied Optics 4 (7): 767–775. doi:10.1364/AO.4.000767. 4. ^ Valavanis, A; Ikonic, Z; Kelsall, R. W. (2008-02-11), "Intersubband carrier scattering in n- and p-Si/SiGe quantum wells with diffuse interfaces", Phys. Rev. B (American Physical Society) 77 (7): 075312, doi:10.1103/PhysRevB.77.075312, diakses 2008-03-21



ifat Gelombang: Pemantulan Gelombang (Refleksi) (Fisikanesia). Pemantulan gelombang (Refleksi) terjadi pada saat sebuah gelombang yang merambat dalam suatu media sampai di bidang batas medium tersebut dengan media lainnya. Contohnya, gelombang cahaya yang merambat di dalam udara akan dipantulkan oleh bidang batas antara udara dan air atau oleh bidang batas udara dan cermin/kaca. Selama gelombang cahaya itu merambat dalam suatu medium, gelombang itu tidak akan mengalami peristiwa pemantulan. Jadi, selama cahaya merambat di dalam air tidak akan mengalami pemantulan sampai gelombang itu sampai pada batas pemisah antara air dengan medium lainnya, seperti udara. Dengan demikian, pemantulan (refleksi) sebuah gelombang adalah bidang batas antara dua medium yang berbeda. Contoh lainnya adalah pemantulan gelombang pada tali. Pada saat gelombang tali sampai di ujung tali (batas antara tali dan medium lain), maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali ke dalam tali itu. Pada peristiwa pemantulan gelombang, ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada fase gelombang pantul. Apabila gelombang itu merambat dalam medium yang kurang rapat dan sampai pada batas medium yang lebih rapat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan mengalami perubahan fase 0,5. Misalnya gelombang yang merambat di dalam udara akan mengalami perubahan fase pada saat dipantulkan oleh permukaan air (batas antara air dan udara), sehingga fase gelombang pantul berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Sebaliknya, apabila gelombang itu merambat di dalam medium yang lebih rapat dan sampai pada bidang batas medium yang kurang rapat, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan tidak mengalami perubahan fase. Misalnya, cahaya yang merambat di dalam air tidak akan mengalami perubahan fase pada saat terjadinya pemantulan oleh udara (bidang batas antara air dengan udara), sehingga fase gelombang pantul sama dengan fase gelombang datang. Peristiwa pemantulan gelombang khusus untuk cahaya oleh suatu bidang batas, berlaku hukum pemantulan yang berbunyi: 1. Sinar datang, garis norma, dan sinar pantul terletak pada sebuah bidang datar, 2. Sudut datang sama dengan sudut pantul. Peristiwa pemantulan gelombang (refleksi) dapat pula terjadi pada gelombang yang merambat dalam tali. Fase gelombang pantul yang merambat dalam tali bergantung pada keadaan ujung tali itu sendiri. Apabila ujung tali terikat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Sebaliknya, apabila ujung tali itu bebas, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang. Untuk materi tentang sifat gelombang lainnya silahkan lihat di Belajar Sifat-sifat Gelombang, selain dipantulkan, maka gelombang juga dapat dibiaskan, seperti yang tertulis pada uraian materi Sifat Gelombang: Pembiasan Gelombang (Refraksi). Sekian tulisan tentang Sifat Gelombang: Pemantulan Gelombang (Refleksi), semoga bermanfaat.



1) Pemantulan Gelombang



Coba Anda perhatikan sebuah tangki riak. Tangki riak adalah sebuah tangki berisi air yang diberikan usiakan atau gangguan sehingga akan menimbulkan riak gelombang yang merambat ke dinding tangki. Riak gelombang yang timbul kemudian dipantulkan kembali oleh dinding tangki.



Gambar 1.26 Pemantulan gelombang pada tangkai riak. Gelombang datang pada tangki riak berupa gelombang lingkaran dengan sudut pusat adalah sumber gelombang S. Gelombang pantul yang dihasilkan oleh bidang lurus juga berupa gelombang lingkaran dengan S’ sebagai pusat lingkaran. Jarak S ke bidang pantul dengan jarak S’ ke bidang pantul. Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul.



Gambar 1.27 S = sumber gambar S’ = bayangan sumber gelombang 2) Pembiasan Gelombang Masih ingatkah Anda mengenai pembiasan? Pembelokkan arah perambatan gelombang dapat terjadi jika gelombang tersebut melewati bidang dua medium yang memiliki indeks bias yang berbeda. Contohnya gelombang cahaya yang merambat dari udara ke air akan mengalami pembelokkan. Pembelokkan arah perambatan gelombang disebut pembiasan gelombang. Menurut Hukum Snellius tentang pembiasan menyatakan sebagai berikut. a) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pada satu bidang datar. b) Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal dan sebaliknya.



c) Perbandingan sinus sudut (sin i) terhadap sinus sudut bias (sin r) dari satu medium ke medium lainnya selalu tetap. Perbandingan ini disebut sebagai indeks bias relatif suatu medium terhadap medium lain.



Gambar 1.28 Pemantulan gelombang cahaya. Sudut datang i sama dengan sudut pantul. Hukum Snellius dapat ditulis persamaannya sebagai berikut. n1 sin i = n2 sin r dengan n1 adalah indeks bias medium pertama, n2 adalah indeks bias medium kedua, i adalah sudut datang, dan r adalah sudut bias. Indeks bias mutlak suatu medium didefinsikan sebagai berikut.



Gambar 1.29 Pembiasan gelombang dari udara ke air. n = c/v dengan: c = laju cahaya di ruang hampa v = laju cahaya dalam suatu medium Indeks bias relatif suatu medium (n2) terhadap medium lainnya (n1) didefinisikan sebagai perbandingan tetap antara sinus sudut datang terhadapsinus sudut bias pada peralihan cahaya dari medium 1 (n1) ke medium 2 (n2).



dengan n21 didefinisikan sebagai indeks bias medium (2) relatif terhadap indeks bias medium (1). Apabila cahaya datang dari ruang hampa (n1 = 1) ke dalam air (n2), indeks bias n2 menjadi indeks mutlak dan dapat ditulis persamaannya sebagai berikut.



Pada peristiwa pembiasan juga mengalami perbedaan panjang gelombang. Persamaannya dapat diturunkan sebagai berikut.



Dari medium satu ke medium lainnya, frekuensi gelombang tetap. Jadi, yang mengalami perubahan adalah kecepatan dan panjang gelombang.



Pengertian Resonansi Bunyi



Sains - drzpost.com - Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi yang sama dengan sumber getarnya. Apakah pada gelombang bunyi juga terjadi resonansi? Jika bandul kamu ayunkan, bandul akan bergetar dengan frekuensi alamiahnya. Bandul yang panjang talinya sama akan bergetar dengan frekuensi alamiah yang sama. Itulah sebabnya, ketika bandul A kamu getarkan, bandul yang panjang talinya sama akan ikut bergetar. Peristiwa seperti itu disebut resonansi. Pada saat kamu menggetarkan garputala tanpa kotak, kamu akan mendengar suara lemah sekali. Akan tetapi, jika garputala tersebut kamu tekankan pada kotaknya, kamu akan mendengar garputala bersuara lebih keras. Hal itu membuktikan bahwa getaran garputala akan lebih keras jika udara di dalam kotak ikut bergetar. Pantulan yang terjadi di dalam kotak akan memperbesar suara garputala. Prinsip resonansi ini dijadikan dasar mengapa alat musik selalu dilengkapi dengan kotak. Resonansi dapat terjadi pada beberapa garputala yang berfrekuensi sama jika salah satunya digetarkan. Resonansi terjadi pula pada dua buah gitar dengan menggetarkan salah satu senar sehingga senar yang sama pada gitar yang lain akan ikut bergetar. Artikel ini ditulis oleh Andre pada 19:34 17 April 2013 | dibaca 746 kali oleh pengunjung



Resonansi pada Kolom Udara Resonansi- Kamu pernah mendengar kata “resonansi”? Resonansi sangat penting dalam dunia musik.Dawai tidak dapat menghasilkan nada yang nyaring tanpa adanya kotak resonansi. Coba kamu perhatikan alat musik gitar, pada gitar terdapat kotak atau ruang udara tempat udara ikut bergetar apabila senar gitar dipetik. Udara dalam kotak udara ini bergetar dengan frekuensi yang sama dengan yang dihasilkan oleh senar gitar. Udara yang mengisi tabung gamelan juga ikut bergetar jika lempengan logam pada gamelan tersebut dipukul. Tanpa adanya tabung kolom udara di bawah lempengan logamnya, Anda tidak dapat mendengar nyarignya bunyi gamelan tersebut. Jadi, resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi sumber itu. Jika sebuah garputala dipukul maka garputala tersebut akan ikut bergetar. Frekuensi bunyi yang dihasilkannya bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala.



Gambar 1.66 Garputala yang digetarkan akan menghasilkan resonansi. 1. Resonansi pada Kolom Udara Coba Anda perhatikan gambar berikut ini.



Gambar 1 67 Resonansi pada kolom



Gambar di atas menunjukkan apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul udara dalam kolom udara tersebut akan ikut bergetar. Syarat terjadinya resonansi, antara lain sebagai berikut. a. Pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang. b. Pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang. Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ λ, resonansi kedua ¾ λ, resonansi ketiga 5/4 λ, dan seterusnya. kedua , resonansi ketiga , dan seterusnya. Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar dapat terjadi resonansi, panjang kolom udaranya l = (2n – 1) ¼ λ dengan n = 1, 2, 3, …. Dari uraian di atas dapat ditentukan bahwa resonansi berurutan dapat Anda dengar, apabila satu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak Δl = ½ λ. Jika frekuensi garputala diketahui, cepat rambat gelombang bunyi di udara dapat diperoleh melalui hubungan Dari uraian di atas dapat ditentukan bahwa resonansi berurutan dapat Anda dengar, apabila satu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak Δl = ½ λ. Jika frekuensi garputala diketahui, cepat rambat gelombang bunyi di udara dapat diperoleh melalui hubungan v = λ.f 2 . Eksperimen Kundt Eksperimen Kundt dapat digunakan untuk menentukan cepat rambat gelombang dalam tabung gas pada suhu tertentu.Peristiwa ini dapat terjadi berdasarkan prinsip resonansi. Langkah-langkah eksperimen Kundt adalah sebagai berikut. 1. Batang getar A dijepit di tengah-tengahnya, yaitu B. Kemudian, batang getar A digetarkan sehingga kolom udara dalam tabung yang berisi serbuk gabus ikut bergetar. Hal ini akan menunjukkan peristiwa resonansi, yaitu jika terlihat pengelompokkan serbuk gabus seperti pada gambar. 2. Hal di atas dapat pula diperoleh dengan menggeser pengisap D maju atau mundur agar dalam tabung yang terbuat dari kaca it timbul gejala gelombang longitudinal stasioner yang kuat dan terlihat dengan pengelompokkan serbuk gabus. Titik yang tidak bergetar adalah simpul. 3. Pada bagian simpul gelombang,serbuk gabus akan diam, sedangkan pada bagian perut gelombang akan terdapat amplitudo maksimum gelombang (bergetar kuat). 4. Dengan mengukur jarak antara dua simpul yang berurutan dapat ditentukan panjang gelombang dari gelombang yang terbentuk. Jarak simpul ke simpul adalah v = λ.f 5. Frekuensi getaran yang dihasilkan sama dengan frekuensi getaran batang A yang nilainya telah diketahui.



6. Oleh karena itu, cepat rambat gelombang dalam gas tersebut dapat ditentukan dengan persamaan v = λ.f