difraksi cahaya

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB

Difraksi Gelombang Cahaya

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


TUJUAN PEMBELAJARAN� Menjelaskan sifat cahaya apabila menemui

penghalang atau lubang.

� Memahami pola difraksi cahaya koheren yang

melewati celah sempit.

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Memprediksi pola difraksi dari cahaya yang

melewati deret celah sempit yang rapat.

� Menjelaskan bagaimana ilmuwan

menggunakan kisi untuk menentukan panjang

gelombang.

� Menjelaskan efek difraksi yang membatasi

detail terkecil yang dapat dilihat oleh teleskop.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


BAB YANG AKAN DIPELAJARI

� Difraksi Franhoufer dan Fresnel

� Difraksi Franhoufer Celah Tunggal

� Intensitas pada Pola Celah Tunggal

� Difraksi Franhoufer Celah Ganda• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Difraksi Franhoufer Celah Ganda

� Kisi Difraksi

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


PENDAHULUAN� Permukaan sebuah CD memunculkan pola

warna-warni yang apabila dilihat dari berbagai

sudut pandang pola warna tersebut dapat

berubah-ubah. Peristiwa tersebut merupakan

contoh dari difraksi gelombang cahaya.• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

contoh dari difraksi gelombang cahaya.

� Ketika seberkas cahaya terhalang oleh suatu

bahan yang tidak transparan maka lintasan

cahaya tersebut akan mengalami pembelokan.

Itulah yang disebut difraksi.

� Pada bab ini kita akan mempelajari difraksi

gelombang cahaya dan bagaimana proses

tersebut dapat dibuat.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Peristiwa dimana arah rambat gelombang

elektromagnetik dibelokkan ketika mengenai

suatu penghalang disebut sebagai difraksi.

Peristiwa difraksi yang sangat mudah Anda

jumpai adalah difraksi sinar matahari oleh pintu• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

jumpai adalah difraksi sinar matahari oleh pintu

rumah atau jendela. Jika Anda perhatikan, di

lantai atau dinding akan jumpai wilayah yang

terang dan agak gelap.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


DIFRAKSI FRANHOUFER DAN

FRESNEL� Seberkas cahaya dilewatkan melalui celah

tunggal dengan lebar d. Pola difraksi dapat

diamati pada layar yang diletakkan sejauh L

dari celah.

� Jika layar diletakkan pada jarak yang cukup• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Jika layar diletakkan pada jarak yang cukup

jauh sehingga L >> d maka sudut pembelokan

θ akan sangat kecil.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Difraksi semacam ini disebut sebagai difraksi

Franhoufer. Pola difraksi yang tampak pada

layar adalah seperti pada Gambar

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

ΔL

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Perhatikan bahwa pada jarak L pola yang

teramati pada layar adalah pola difraksi

Franhoufer.

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Jika layar semakindidekatkan dengancelah maka poladifraksi akanmengalamiperubahan seperti

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

perubahan sepertitampak pada Gambardisamping.

� Ketika layardidekatkan sehinggajaraknya menjadi L2, pola difraksi kembaliberubah. Puncak-puncak gelombangsemakin bertambahbanyak dan rapat.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Jika layar didekatkanlagi ke celah dimanacahaya dibelokkan, maka pola difraksiyang terlihat padalayar menunjukkan

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

layar menunjukkanpola yang semakinrumit

� Difraksi semacam ini, dimana jarak layarterhadap celah cukupdekat sehingga kitatidak dapatmenganggap cahayayang didifraksikansejajar, disebut dengandifraksi Fresnel.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


DIFRAKSI FRANHOUFER CELAH

TUNGGAL� Jika lebar celah ditambahsehingga lebih besardibanding denganpanjang gelombangcahaya maka tentu sajacahaya yang masukmelalui celah tersebut

A

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

melalui celah tersebutmau tidak mau akandibelokkan dengan suduttertentu. Seperti terlihatpada Gambar disamping, seberkas cahayadilewatkan pada celahdimana lebar celahtersebut memiliki ukuranlebih besar dibandingpanjang gelombangcahaya yang melewatinya.

L

t r

O

pq

F

½λ

¼λ

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Mengacu pada segitiga opq, nilai sin θ dapat

kita tentukan yaitu:

dd

λλθ ==

21

21

sin

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Untuk interferensi destruktif pada difraksi

Franhoufer celah tunggal diberikan oleh

persamaan berikut:

2

...3,2,1sin ±±±=→= nd

nλθ

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Pola interferensi maksimum pada tempat lain di

layar dapat ditentukan dengan persamaan

berikut:

...3,2,11

sin ±±±=→

+= nn

λθ

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

...3,2,12

1sin ±±±=→

+= nnd

θ

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Pola difraksi yang terjadi pada difraksi

Franhoufer celah tunggal dapat dilihat pada

Gambar dibawah.

Muka

gelombang Celah• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

gelombang

Berkas cahaya

Celah

Pola difraksi yang

tampak pada layar

Terang pusat

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


INTENSITAS CAHAYA PADA DIFRAKSI

FRANHOUFER CELAH TUNGGAL

� Intensitas cahaya pada difraksi celah tunggal

Franhoufer diberikan oleh persamaan:

λθπ

ααα sinsin2

2 dII maks =→=

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Distribusi intensitas cahaya pada difraksi celah

tunggal Franhoufer tampak seperti pada Gambar

λα

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Dengan menggunakan teorema limit dapat

dibuktikan bahwa pada saat α = 0 intensitas yang terukur adalah intesitas maksimum Imaks.

maksII =→= 1sin

limsin

lim22 αα

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Syarat terjadinya interferensi destruktif tertera pada

persamaan

maks

maks

II

II

=

=→=→→

1limlim2020 αα αα

...3,2,1sin

sin

±±±=→=

=→=

nd

n

dn

λθ

λθπ

απα

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


DIFRAKSI DAN RESOLUSI ALAT OPTIK

� Dalam aplikasinya, munculnya pola terang di sekitar

terang pusat menunjukkan keterbatasan suatu alat

optik untuk memisahkan objek. Yang dimaksud

dengan memisahkan objek adalah melihat objek

dengan jelas. Tingkat akurasi alat optik yang • Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

dengan jelas. Tingkat akurasi alat optik yang

digunakan untuk melihat objek dengan jelas/melihat

jelas dua atau lebih objek yang berdekatan disebut

resolusi.

� Berdasarkan hasil penelitiannya, George Airy

menyimpulkan bahwa pola minimum pertama

diberikan pada oleh persamaan:

D

λθ 22,1min =

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Pola difraksi yang diamati oleh George Airy dapat

dilihat pada Gambar

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Konsep Airy tidak dapat diterapkan untuk

menganalisis objek yang saling berdekatan karena

difraksi Airy menghasilkan pola interferensi tunggal

saja.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Untuk dua objek yang terpisah sejauh S berada

pada jarak L dari suatu alat optik yang

berdiameter D maka syarat agar dua objek

tersebut dapat terlihat dengan jelas adalah:

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� Yang mana Sminimummenyatakan jarak pisah

minimum dua objek yang diamati.

D

L

LS

λ

θ

22.1

minminimum

=

=

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


KISI DIFRAKSI� Jika cahaya dilewatkan pada sebuah celah

maka cahaya tersebut akan mengalami difraksi

yang pada gilirannya akan mengalami

interferensi, ditandai dengan adanya pola

gelap-terang yang terlihat pada layar.• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

gelap-terang yang terlihat pada layar.

� Pada dasarnya setiap gelombang cahaya yang

melalui suatu penghalang akan mengalami

pembelokan arah rambat.

� Suatu penghalang yang terdiri dari banyak

celah dimana jarak antar celah sama dan

teratur disebut dengan kisi difraksi.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Jumlah celah dalam suatu kisi dapat mencapai orde

ribuan celah tiap cm. Kisi difraksi memiliki beberapa

kelebihan dibanding celah tunggal atau ganda.

Cahaya datangLebar celah

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

Kisi difraksi

Terang pusat

Maksimum 1

Maksimum 1

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Jumlah interferensi yang lebih banyak ini

menghasilkan pola gelap terang yang lebih kuat

(intensitasnya lebih kuat) pada layar sehingga

pengukuran dan identifikasi terhadap pola-pola

interferensi tersebut menjadi lebih akurat.• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

interferensi tersebut menjadi lebih akurat.

� Sebelum dilanjutkan pada pembahasan

berikutnya, kita mengasumsikan bahwa difraksi

yang dibahas ini adalah difraksi Franhoufer.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Perhatikan gambar ini

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Pola interferensi maksimum dicapai ketika beda

lintasan memenuhi:

ΔL = nλ � n = 0, ±1, ±2, ±3 …

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

� beda lintasan ∆L dapat dinyatakan sebagai:

� Maka :

ΔL = d sin θ

d sin θterang = nλ � n = 0, ±1, ±2, ±3 …

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Untuk Sembarang posisi pada layar, pola gelap

teramati pada beda fase ½λ dan kelipatanbilangan bulat.

d sin θgelap = (n + ½) λ � n = ±1, ±2, ±3 …• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

d sin θgelap = (n + ½) λ � n = ±1, ±2, ±3 …

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Intensitas cahaya pada kisi difraksi

� Jika I0 menyatakan intensitas cahaya yang

dibawa oleh berkas cahaya yang melewati

sebuah celah pada suatu kisi maka intensitas

total cahaya yang jatuh pada layar adalah Itotal = • Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

total cahaya yang jatuh pada layar adalah Itotal =

NI0 dengan N menyatakan jumlah celah pada

kisi yang digunakan.

� Jika setiap celah menghasilkan intensitas rata-

rata I0 maka intensitas cahaya pada daerah

terang pusat (maksimum pusat), dan juga pada

daerah terang lainnya, adalah: Imaks = N2 I0

� Pada kisi difraksi, beda lintasan antara celah 1

dan celah ke N adalah ∆L = (N–1) d ≈ Nd.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB



� Intensitas cahaya yang dihasilkan adalah nol jika

beda lintasan antara celah ke (1) dan celah ke N

adalah λ.

Nd sin θ = λ• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

Ndgelap

λθ =sin

banyaksangat yang untuk NNd

gelap →≅λ

θ

Nd sin θgelap = λ

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB



� Sudut θgelap tidak lain adalah merepresentasikan

lebar pola gelap pada layar.

� Pola intensitas yang dihasilkan pada difraksi

celah banyak diberikan oleh persamaan berikut:• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

celah banyak diberikan oleh persamaan berikut:

( )λθπ

βββ sin

sin

sin2

0

dNII =→

=

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB



� Prinsip kisi difraksi banyak digunakan untuk

mengkarakterisasi suatu molekul atau atom

tertentu berdasarkan panjang gelombang yang

dihasilkannya. Suatu alat yang digunakan untuk• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

dihasilkannya. Suatu alat yang digunakan untuk

difraksi memiliki tingkat akurasi yang dipengaruhi

oleh dua faktor yaitu dispersi angular dan

resolusi.

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Dispersi angular

� Dispersi angular menyatakan perbandingan

antara lebar spektrum (∆θ) terhadap selisih dua

panjang gelombang yang berdekatan, ∆λ.

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )[ ]

( ) ( )d

n

d

n

d

n

λθθθ

λλλθθθ

λλθθ

∆=−∆+

−∆+=−∆+

−=−

sinsin

sinsin

sinsin

21

1212

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB



� Jika masing-masing panjang gelombang berada

pada sudut θ yang sangat kecil maka kita dapat

melakukan pendekatan sebagai berikut:

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

( ) ( )

( ) θθθθθθθθ

λθθθ

≅∆+∆≅∆+→

∆=−∆+

sindan cossincossinsin

sinsind

n

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB



� Nilai dari cos ∆θ ≈ 1 dan sin ∆θ ≈ ∆θ sehingga:

θθθθθθθ coscossincossin ∆+=∆+∆

• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

( )

θλθ

θλ

θ

λθθθθ

cos

cos

cos

d

n

d

n

d

n

=∆∆

∆=∆

∆=−∆+

• Difraksi

Franhoufer dan

FresnelA

• Difraksi

Franhoufer

Celah TunggalB


� Resolusi

� Daya pisah kisi difraksi didefinisikan sebagai

perbandingan antara panjang gelombang (λ) yang diukur dan selisih panjang gelombang

terkecil (∆λ) yang dapat dideteksi dengan kisi• Intensitas

Cahaya pada

Difraksi

Franhoufer

Celah Tunggal

C

• Difraksi dan

Resolusi Alat

OptikD

• Kisi DifraksiE

terkecil (∆λ) yang dapat dideteksi dengan kisidifraksi.

� Untuk kisi difraksi yang terdiri dari N celah daya

pisah optik dapat dinyatakan dengan:

λλ∆

≡difR

Rdif = nN

difraksi cahaya

Documents