Sifat dasar & Perambatan Cahaya

A

Superposisi GelombangB

Interferensi Gelombang Cahaya

C

Difraksi Gelombang Cahaya

D

Polarisasi CahayaE

Pembentukan BayanganF

Persamaan Maxwell dan Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Datar Elektromagnetik Energi dan Momentum Gelombang Elektromagnetik Radiasi Dipol Polarisasi

Sub Topik

Sifat dasar & Perambatan Cahaya

A

Superposisi GelombangB

Interferensi Gelombang Cahaya

C

Difraksi Gelombang Cahaya

D

Polarisasi CahayaE

Pembentukan BayanganF

Menjelaskan medan listrik dan medan magnet dalam gelombang cahaya

Menjelaskan hubungan kecepatan cahaya dengan konstanta fundamental kelistrikan dan kemagnetan

Mendeskripsikan penjalaran gelombang elektromagnetik sinusoidal.

Menentukan jumlah daya yang dibawa gelombang elektromagnetik

Mendeskripsikan gelombang elektromagnetik berdiri

Tujuan Instruksional Khusus

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Sunscreen lotions are transparent to visible light but absorb most UV light

The higher a sunscreens solar protection factor (SPF), the greater the percentage of UV light absorbed

Wearing sunglasses that do not block UV light is worse for your eyes than wearing no sunglasses.

The lenses of any sunglasses absorb some visible light, thus causing the wearers pupils to dilate

Sunglasses

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Osilasi muatan akan menghasilkan gel elektromagnetik

Produksi Gelombang EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Ketika jauh dari sumber, gelombang menjadi gelombang bidang

Produksi Gelombang EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Gel listrik dan magnet tegak lurus satu dengan lainnya, dan tegak lurus terhadap arah propagasi

Produksi Gelombang EM

2

2

2

2

t

E

x

Eoo

=

22

2

2

t

B

x

Boo

=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Ketika Maxwell menghitung kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik, didapatkan

Hal ini adalah kecepatan cahaya dalam vakum

Produksi Gelombang EM

( )( )sm

CsNmNCc

oo

/103.00

/.104./1085.8

11

8

2272212

=

==

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Solusi persamaan Maxwell dalam ruang hampa adalah seperti gelombang

Gelombang Elektromagnetik menjalar melalui ruang hampa dengan kecepatan cahaya.

Medan listrik dan magnet gelombang bidang tegal lurus satu dengan lainnya dan tegal lurus terhadap arah perambatan (keduanya adalah transversal).

Rasio besar medan listrik dan magnet adalah c. Gelombang EM sesuai dengan prinsip superposisi.

Sifat Gelombang EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Solusi sederhana adalah gelombang sinusoidal,

Medan listrk dan magnet sinusoidal

( )tkxEE = cosmax

( )tkxBB = cosmax

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Osilasi Gelombang EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Cahaya diketahui sebagai gelombang; ketika dihasilkan gelombang pada suatu frekuensi, cahaya dianggap sebagai gelombang elektromagnetik dengan sempurna

Frekuensi gelombang electromagnetic dihubungkan dengan panjang gelombang adalah

Pada saat tertentu rasio besar medan listrik dan magnet pada gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya.

Cahaya sebagai gelombang & Spektrum EM

fc =

ckB

EBE

===

max

max

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Gelombang Elektromagnetik mempunyai beberapa panjang gelombang; setiap bagian panjang gelombang diberikan nama yang berbeda pada spektrum EM

Cahaya sebagai gelombang & Spektrum EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Dari tahun ke tahun, pengukuran lebih presisi; saat ini kecepatan cahaya didefinisikan sebagai

Nilai tersebut digunakan untuk mendifinisikan meter

Mengukur kecepatan cahaya

smc /1099792458.2 8=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Energi Gelombang EM

BES =0

1

Vektor Poynting (W/m2)

Untuk suatu bidang gel EM : 200

2

0

Bc

cEEB

S

===

2max

00

2max

0

maxmax

222B

cc

EBESI av

====

Rata-rata nilai S disebut intensitas:

S sama dengan kecepatan energi EM mengalir per satuan luas (daya per satuan luas)

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Energi disimpan pada medan listrik dan magnet, memberikan total kerapatan energi gelombang elektromagnetik

Setiap medan memberikan setengah total kerapatan energi

Energi Gelombang EM

ooBE

BEuuu

22

21

21

+=+=

22

2

21

21

EE

Euuu oo

oooBE

=+=+=

Untuk suatu gel EM, energi listrik dan magnet sesaat mempunyai nilai sama.

Total Kerapatan Energi gel EM

Kerapatan Energi

0

2

2B

uB =2

20EuE

=

( ) 20

2

0

00

0

2

21

22EE

cEuB

===

0

22

0 221

BEuu BE ===

0

22

0

BEuuu BE ==+=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Intensitas adalah c kali dengan total rata-rata kerapatan energi

Kerapatan Energi

( )0

2max2

max02

0 221

BEEu avav ===

avav cuSI ==

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Sebuah Gelombang EM

MHzf 40=

a) =?, T=?

b) If Emax=750N/C, then Bmax=?

c) E(t)=? Dan B(t)=?

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

a) =?, T=?

b) If Emax=750N/C, then Bmax=?

Sebuah Gelombang EM

MHzf 40=

sf

T

mfc

86

6

8

105.21040

11

5.71040

103

=

==

=

==

Tc

EB 68

maxmax 105.2103

750 =

==

Arah menuju sumbu z

sradf

mradk

/1051.2104022

/838.05.7

22

86 ===

===

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

c) E(t)=? Dan B(t)=?

Sebuah Gelombang EM

MHzf 40=

( ) ( )( ) ( ) )1051.2838.0cos(105.2cos

)1051.2838.0cos(/750cos86

max

8max

txTtkxBB

txCNtkxEE

==

==

Persamaan

MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Energi yang dibawa gelombang

Energi Gelombang EM

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Energi yang dibawa pada suatu satuan luas per satuan waktu disebut intensitas

Nilai rata-rata diberikan oleh

Energi Gelombang EM

( )( ) 22 EctA

tcAE

tAU

I oo

=

=

=

o

rmsrmsBEI

=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Selain membawa energi, gel elektromagnetik juga membawa momentum. Hal ini berarti bahwa gelombang akan mengeluarkan gaya

Tekanan radiasi berhubungan dengan rata-rata intensitas

Nilainya minimum jika gelombang terserap sempurna

Dan maksimum jika terpantulkan sempurna

Transfer Momentum dan Tekanan Radiasi

cI

P =

cI

P2

=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Banyak orang yang memberikan presentasi menggunakan laser pointer untuk mengarahkan perhatian pendengar. Jika sebuah pointer 3.0-mW menghasilkan suatu bintik berdiameter 2.0 mm, tentukan tekanan radiasi pada layar yang memantulkan 70% cahaya yang diterimanya. Daya 3.0 mW adalah suatu nila rata-rata

Contoh

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Kita pasti tidak mengharapkan tekanan yang besar. Sebelum menghitung, harus menentukan dulu vektor Poynting dari berkas dengan membagi daya rata-rata yang dibawa gelombang elektromagnetik dengan luas penampang berkas

Solusi

22332 /9552100.2

100.3mW

m

W

r

PAP

S =

===

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Tekanan total pada permukaan tergantung dengan absorpsi dan re-emisi (pematulan) adalah

Ingatlah jika f = 1 menandakan pematulan sempurna,

Untuk berkas yang dipantulkan 70%, tekanan adalah

Solusi

( )cS

fcS

fcS

P +=+= 1

( ) 268 2 /104.5/100.3 /95570.01 mNsmmWP =+=

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Persamaan MaxwellA

Gelombang DatarB

EnergiMomentum

C

Radiasi DipolD

PolarisasiE

Persamaan Maxwell dan Gelombang ElektromagnetikSub TopikTujuan Instruksional KhususSlide Number 4SunglassesProduksi Gelombang EMProduksi Gelombang EMProduksi Gelombang EMProduksi Gelombang EMSifat Gelombang EMMedan listrk dan magnet sinusoidalOsilasi Gelombang EMCahaya sebagai gelombang & Spektrum EMCahaya sebagai gelombang & Spektrum EMMengukur kecepatan cahayaEnergi Gelombang EMEnergi Gelombang EMKerapatan EnergiKerapatan EnergiSebuah Gelombang EMSebuah Gelombang EMSebuah Gelombang EMEnergi Gelombang EMEnergi Gelombang EMTransfer Momentum dan Tekanan RadiasiContohSolusiSolusiSlide Number 31