difraksi cahaya praktikum

22
Difraksi Cahaya Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika cahaya melalui celah yang sangat sempit. Kita dapat melihat gejala ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon. Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh. 1. Difraksi Celah Tunggal Gambar memperlihatkan gelombang cahaya yang datang pada sebuah celah yang sangat sempit. Pada titik O di layar B semua sinar memiliki panjang lintasan optis yang sama. Karena semua sinar yang jatuh di O memiliki fase yang sama, maka titik O memiliki intensitas maksimum. Sekarang kita tinjau titik P. Sinar meninggalkan celah dengan sudut θ. Sinar r 1 berasal dari bagian atas celah dan sinar r 2 berasal dari pusatnya. Jika dipilih sudut θ sedemikian sehingga selisih lintasannya adalah 1/2 λ, maka r 1 dan r 2 berlawanan fase dan tidak memberikan efek apapun pada P. Setiap sinar dari setengah bagian atas celah akan dihapuskan oleh pasangannya yang berasal dari bagian bawah, yaitu mulai dari titik 1/2 d bagian bawah. Titik P akan minimum pada pola difraksi dan memiliki intensitas nol. Syarat keadaan ini adalah: , dengan d adalah lebar celah Pita terang utama O akan menjadi lebih lebar jika celah dipersempit. Jika lebar celah sama dengan panjang gelombang (λ), maka minimum pertama akan terjadi pada sudut θ = 90°.

Upload: ririn-sabani

Post on 11-Dec-2014

201 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Difraksi Cahaya praktikum

Difraksi Cahaya

Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika cahaya melalui celah yang sangat sempit. Kita dapat melihat gejala ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon. Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh. 

1.   Difraksi Celah Tunggal 

Gambar  memperlihatkan gelombang cahaya yang datang pada sebuah celah yang sangat sempit. Pada titik O di layar B semua sinar memiliki panjang lintasan optis yang sama. Karena semua sinar yang jatuh di O memiliki fase yang sama, maka titik O memiliki intensitas maksimum. Sekarang kita tinjau titik P. Sinar meninggalkan celah dengan sudut θ. Sinar r1 berasal dari bagian atas celah dan sinar r2  berasal dari pusatnya. 

Jika dipilih sudut θ sedemikian sehingga selisih lintasannya adalah 1/2 λ, maka r1

dan r2 berlawanan fase dan tidak memberikan efek apapun pada P. Setiap sinar dari setengah bagian atas celah akan dihapuskan oleh pasangannya yang berasal dari bagian bawah, yaitu mulai dari titik 1/2 d bagian bawah. Titik P akan minimum pada pola difraksi dan memiliki intensitas nol. Syarat keadaan ini adalah:

, dengan d adalah lebar celah

Pita terang utama O akan menjadi lebih lebar jika celah dipersempit. Jika lebar celah sama dengan panjang gelombang (λ), maka minimum pertama akan terjadi pada sudut θ = 90°.Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n = 1, 2, 3, …

2. Difraksi pada Kisi

Difraksi cahaya juga terjadi jika cahaya melalui banyak celah sempit terpisah sejajar satu sama lain dengan jarak konstan. Celah semacam ini disebut kisi difraksi atau sering disebut dengan kisi. Lebar tiap celah pada kisi difraksi disebut konstanta kisi dan dilambangkan dengan d. Jika dalam sebuah kisi sepanjang 1 cm terdapat N celah konstanta kisinya adalah:

Page 2: Difraksi Cahaya praktikum

 

                Di titik P akan terjadi terang jika memenuhi persamaan berikut.

Keterangan:                                             

d :   konstanta kisi = 1/N , dengan N = jumlah celah/cmhttp://smart-pustaka.blogspot.com/2013/03/difraksi-cahaya.html

Difraksi Prinsip Huygens.

Difraksi Difraksi cahaya diterangkangkan oleh prinsip Huygens.

Page 3: Difraksi Cahaya praktikum

Difraksi pada dua celah berjarak . Fraksi gelombang putih terjadi pada perpotongan antara garis-garis putih. Fraksi gelombang hitam terjadi pada perpotongan garis-garis berwarna hitam. Fraksi-fraksi gelombang terpisah sejauh sudut dan dirunut dengan urutan .

Difraksi, pembelauan atau lenturan ialah 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:

dimana adalah jarak antara dua sumber muka gelombang, adalah sudut yang dibentuk antara fraksi muka gelombang urutan ke- dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-mula yang mempunyai urutan maksimum .[13]. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai near-field diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai 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.

Page 4: Difraksi Cahaya praktikum

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

Geometri difraksi dengan sistem koordinat antara celah pada bidang halangan dan citra pada bidang pengamatan.

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]

Page 5: Difraksi Cahaya praktikum

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

hingga , dan y′ dari 0 hingga .

Jarak r dari celah berupa:

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

Page 6: Difraksi Cahaya praktikum

tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fase 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 . 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]

Page 7: Difraksi Cahaya praktikum

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 Englert-Greenberger.

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

Page 8: Difraksi Cahaya praktikum

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.

Page 9: Difraksi Cahaya praktikum

http://id.wikipedia.org/wiki/Difraksi

C. Difraksi Cahaya

Kamu telah tahu bahwa difraksi adalah peristiwa pelenturan muka gelombang ketika melewati celah sempit. Pola difraksi gelombang cahaya dapat diamati dengan eksperimen menggunakan difraksi celah tunggal dan kisi difraksi.

1. Difraksi celah tunggal

Setiap titik pada celah tunggal dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder. Selisih antara kedua berkas yang terpisah sejauh d adalah d sin θ.

 Gambar 6. Pola difraksi celah tunggal.

Analogi dengan pola interferensi celah ganda Young, pola terang difraksi celah tunggal diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n = 0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah lebar celah.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n = 1, 2, 3, …

 2. Difraksi pada kisi

Kisi difraksi terdiri atas banyak celah dengan lebar yang sama. Lebar tiap celah pada kisi difraksi disebut konstanta kisi dan dilambangkan dengan d. Jika dalam sebuah kisi sepanjang 1 cm terdapat N celah konstanta kisinya adalah:

Page 10: Difraksi Cahaya praktikum

Pola terang oleh kisi difraksi diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah konstanta kisi dan θ adalah sudut difraksi.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Gambar 7. Skema difraksi oleh kisi.

Dalam optika dikenal difraksi Fresnel dan difraksi Fraunhofer. Difraksi Fresnel terjadi jika gelombang cahaya melalui celah dan terdifraksi pada daerah yang relatif dekat, menyebabkan setiap pola difraksi yang teramati berbeda-beda bentuk dan ukurannnya, relatif terhadap jarak. Difraksi Fresnel juga disebut difraksi medan dekat.

Difraksi Fraunhofer terjadi jika gelombang medan melalui celah atau kisi, menyebabkan perubahan hanya pada ukuran pola yang teramati pada daerah yang jauh. Gelombang-gelombang cahaya yang keluar dari celah atau kisi pada difraksi Fraunhofer hampir sejajar. Difraksi fraunhofer juga disebut difraksi medan jauh.

Daya Urai Optik

Jika kita memiliki dua benda titik yang terpisah pada jarak tertentu, bayangan kedua benda bukanlah dua titik tetapi dua pola difraksi.  Jika jarak pisah kedua benda titik terlalu dekat maka pola difraksi kedua benda saling menindih.

Kriteria Rayleigh yang ditemukan Lord Rayleigh menyatakan bahwa dua benda titik yang dapat dibedakan oleh alat optik, jika pusat pola difraksi benda titik pertama berimpit dengan pita gelap  (minimum) ke satu pola difraksi benda kedua.

Ukuran sudut pemisah agar dua benda titik masih dapat dipisahkan secara tepat berdasarkan Kriteria Rayleigh disebut sudut resolusi minimum (θm)

Page 11: Difraksi Cahaya praktikum

D=diameter bukaan alat optik

l =jarak celah ke layar

dm=jari-jari lingkaran terang

θ = sudut resolusi

Pola difraksi dapat diperoleh dengan menggunakan sudut θ yang menunjukkan ukuran sudut dari setiap cincin yang dihasilkan dengan persamaan:

dengan λ merupakan panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Untuk sudut-sudut kecil, maka diperoleh θ≈sinθ ≈ tan θ = dm/l dan sama dengan sudutnya θ  sehingga dapat ditulis:

http://fisikamemangasyik.wordpress.com/fisika-3/optik-fisis/c-difraksi-cahaya/

A.  Difraksi Cahaya (   Light Diffraction   )    

Difraksi cahaya atau lenturan cahaya dapat terjadi karena pembelokkan arah rambat cahaya

oleh suatu penghalang. Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu celah sempit.

Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip

Huygens.

Page 12: Difraksi Cahaya praktikum

Pada pelajaran gerak gelombang, telah diperkenalkan pula bahwa gelombang permukaan air

yang melewati sebuah penghalang berupa sebuah celah sempit akan mengalami lenturan (difraksi).

Peristiwa yang sama terjadi jika cahaya dilewatkan pada sebuah celah yang sempit sehingga

gelombang cahaya itu akan mengalami difraksi. Selain disebabkan oleh celah sempit, peristiwa

difraksi juga dapat disebabkan oleh kisi. Kisi adalah sebuah penghalang yang terdiri atas banyak

celah sempit. Jumlah celah dalam kisi dapat mencapai ribuan pada daerah selebar 1 cm. Kisi difraksi

adalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Perhatikan Gambar 1.

Gambar 1. Cahaya yang melewati celah sempit

(Sumber : Cinda, 2011)

Kita dapat melihat gejala difraksi ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari

yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon.

Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh.

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.

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.

James Gregory pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung yang kemudian

didefinisikan sebagai diffraction grating.

Thomas Young pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari

percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan, Thomas Young

menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda

daripada partikel (en:corpuscles).

Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815 dan tahun 1818, dan menghasilkan perhitungan matematis

yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens

pada tahun 1690 hingga teori partikel Newton mendapatkan banyak sanggahan. Fresnel

mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah ganda Young sebagai interferensi gelombang dengan

persamaan:

; m = 0, 1, 2, 3, …

Page 13: Difraksi Cahaya praktikum

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.. Difraksi Fresnel kemudian dikenal sebagai near-field

diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai m relatif kecil.

Richard C. MacLaurin pada tahun 1909, dalam monograph-nya yang berjudul Light, 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. Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction.

Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan

pendekatan matematis Fresnel. 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 atau half-period elements dapat dihitung.

1.   Difraksi Celah Tunggal

Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal dijelaskan oleh Christian Huygens. Menurut

Huygens, tiap bagian celah berfungsi sebagai sumber gelombang sehingga cahaya dari satu bagian

celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah lainnya.

Gambar 2. Difraksi celah tunggal pada gelombang air

(Sumber : Wikipedia, 2011)

Gambar 3. Grafik dan citra dari sebuah difraksi celah tunggal

(Sumber : My Blog Green, 2010)

Interferensi minimum yang menghasilkan garis gelap pada layar akan terjadi, jika gelombang 1

dan 3 atau 2 dan 4 berbeda fase ½, atau lintasannya sebesar setengah panjang gelombang.

Perhatikan Gambar 2.

Gambar 4. Interferensi celah tunggal

(Sumber : Cinda, 2011)

Page 14: Difraksi Cahaya praktikum

Berdasarkan Gambar 2.9 tersebut, diperoleh beda lintasan kedua gelombang (d sin θ)/2.

Jika celah tunggal itu dibagi menjadi empat bagian, pola interferensi minimumnya menjadi

Berdasarkan penurunan persamaan interferensi minimum tersebut, diperoleh persamaan

sebagai berikut.; m = 1, 2, 3, . . .

dengan d = lebar celah

Untuk mendapatkan pola difraksi maksimum, maka setiap cahaya yang melewati celah harus

sefase. Beda lintasan dari interferensi minimum tadi harus dikurangi dengan hingga beda fase

keduanya mejadi 360°.

Persamaan interferensi maksimum dari pola difraksinya akan menjadi :

atau ; m = 1, 2, 3, …

2.  Difraksi Celah Ganda

Gambar 5. Citra dari sebuah difraksi celah ganda

(Sumber : Wikipedia, 2011)

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.

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat

puncak gelombang (crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk

maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan

gelombang (trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:; m = 0, 1, 2, 3, . . .

Untuk sudut yang sangat kecil, maka nilai , sehingga :

Dimana :

λ adalah panjang gelombang cahaya

a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan

Page 15: Difraksi Cahaya praktikum

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. Persamaan matematika yang lebih

rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas

Englert-Greenberger.

B. Kisi Difraksi (Diffraction Grating)

Alat yang bermanfaat untuk mengukur panjang gelombang cahaya ialah kisi difraksi, yang

terdiri atas sejumlah besar garis atau celah yang berjarak sama pada permukaan datar. Kisi demikian

dapat dibuat dengan memotong alur-alur sejarak dan berjarak sama pada kaca atau plat logam

dengan mesin penggaris presisi. Dengan kisi pantul, cahaya dipantulkan dari punggung di antara

garis. Piringan hitam memperlihatkan sedikit sifat kisi pantul. Pada kisi tembus, cahaya lewat melalui

celah bening di antara garis. Kisi plastik murah dengan 10.000 atau lebih celah persentimeter adalah

hal yang lazim. Jarak-antara celah dalam kisi dengan 10.000 celah per sentimeter ialah d = (1

cm)/10.000 = 10-4 cm.

1.  Kondisi untuk Maksimum Primer dari Kisi 

Kondisi interferensi konstruksi kisi merupakan beda jalan antara sinar dari pengatur celah

besarnya sama dengan satu panjang gelombang l dari beberapa integral perkalian l :

; m = 0, 1, 2, 3, …

Maximum pada q = 0 (m = 0) disebut maksimum orde-0 (zero-order maximum). Maximum pada

jarak sudut q dengan d sinq = l ( m = 1) disebut maksimum orde pertama. Maksimum orde ke m

adalah jarak sudut qm dengan d sinqm = ml.

Gambar 6. Pola Kisi Difraksi

(Sumber : Wikipedia, 2011)

2.    Kondisi Minimum untuk Kisi 

Untuk mendapatkan pola difraksi minimumnya, yaitu garis-garis gelap. Bentuk persamaannya

sama dengan pola interferensi minimum kisi difraksi yaitu: ; m = 0, 1, 2, 3, …

Page 16: Difraksi Cahaya praktikum

Jika pada difraksi digunakan cahaya putih atau cahaya polikromatik, pada layar akan tampak

spectrum warna, dengan terang pusat berupa warna putih.

Gambar 7. Difraksi cahaya putih akan menghasilkan pita-pita spektrum

(Sumber : Cinda, 2011)

Cahaya merah dengan panjang gelombang terbesar mengalami lenturan atau pembelokan

paling besar. Cahaya ungu mengalami lenturan terkecil karena panjang gelombang cahaya atau ungu

terkecil. Setiap orde difraksi menunjukkan spectrum warna.

3.   Pengaruh Memperbesar Jumlah Celah 

Diagram menunjukkan pola interferensi yang dibungkus oleh pita interferensi pusat untuk

setiap kasus. Jarak celah sama untuk 5 kasus tersebut. Hal yang penting adalah:

Posisi angular dari maksimum utama (primary maxima) untuk N yang berbeda adalah sama.

Jumlah maksimum sekunder antara dua maksimum primer meningkat dengan N dan sama dengan N-

2.

Intensitas maksimum sekunder melemah dibandingkan maksimum primer.

Lebar maksimum primer berkurang dengan naiknya N.

Gambar 8. Pola pita interferensi akibat perubahan banyak jumlah celah

(Sumber : Wikipedia, 2011)

C. Jenis-jenis Difraksi (Kind of Diffraction)

Difraksi cahaya terdiri atas dua jenis yaitu :

1.    Difraksi Fresnel

Difraksi Fresnel merupakan jenis difraksi dimana sumber cahaya atau layar terletak pada jarak

tertentu (dekat) dari celah difraksi, dan secara umum difraksi yang dibahas merupakan jenis Difraksi

Fresnel.

Tinjauan teoritis dari difraksi fresnel sangat kompleks. Berikut gambar dari difraksi fresnel :

Gambar 9. Difraksi celah tunggal biasa merupakan jenis Difraksi Fresnel

(Sumber : My Blog Green, 2010)

Page 17: Difraksi Cahaya praktikum

2.    Difraksi Fraunhofer

Difraksi Fraunhofer merupakan jenis difraksi dimana sumber, kisi, dan layar jauh jaraknya,

sehingga semua garis dari sumber ke kisi dapat dianggap sejajar. Berikut adalah suatu eksperimen

untuk memperoleh pola difraksi fraunhofer dari suatu celah tunggal ;

Gambar 10. Difraksi Fraunhofer

(Sumber : My Blog Green, 2010)

Pada Difraksi Fraunhofer digunakan lensa cembung yang berfungsi untuk memfokuskan

cahaya yang datang dari sumber yang jaraknya sangat jauh. Berkas cahaya tersebut terlebih dahulu

difokuskan dengan menggunakan sebuah lensa cembung yang telah diatur agar focus lensa tepat

berada pada celah pertama. Dengan demikian, berkas cahaya yan terfokus ini dapat menjadi sumber

cahaya baru yang akan didifraksikan.

Sebelum melewati celah difraksi, berkas cahaya terlebih dahulu melewati lensa cembung agar

cahaya yang tadinya telah terfokus pada titik fukus lensa pertama dapat sejajar kembali dan

kemudian berkas sejajar inilah yang akan mengalami difraksi.

Perlu diperhatikan bahwa jarak antara lensa cembung kedua dan kisi difraksi haruslah sangat

kecil agar berkas cahaya tidak sempat difokuskan oleh lensa cembung kedua pada titik fokusnya.

Difraksi dapat digunakan untuk membuktikan bahwa cahaya putih merupakan cahaya

polikromatik yang terdiri dari berbagai spectrum warna. Dan spectrum warna cahaya bila dipadukan

akan menghasilkan warna putih kembali dapat dibuktikan dengan difraksi fraunhofer.

http://indahkurniaputridamayanti.blogspot.com/2012/05/difraksi-cahaya.html