Difraksi celah tunggal, celah ganda, celah persegi , celah lingkaran

EKO NURSULISTIYO
1
A. PENGERTIAN
 Jika muka gelombang bidang tiba
pada suatu celah sempit (lebarnya
lebih kecil dari panjang gelombang),
maka gelombang ini akan
mengalami lenturan sehingga
terjadi gelombang-gelombang
setengah lingkaran yang melebar di
belakang celah tersebut. Peristiwa
ini dikenal dengan difraksi.
Difraksi merupakan pembelokan
cahaya di sekitar suatu penghalang
/suatu celah.
2
Prinsip Huygens-Fresnel
 Prinsip Huygens-Fresnel : setiap titik dari muka-muka gelombang yang tidak
terganggu, pada saat tertentu bertindak sebagai sumber muka-muka
gelombang speris kedua (frekuensinya sama dengan sumber primer).
Amplitudo medan optik (listrik/magnet) di suatu titik merupakan superposisi
dari muka-muka gelombang speris tadi.
 Jika panjang gelombang (λ) lebih besar dibandingkan dengan lebar celah (d),
maka gelombang akan disebar keluar dengan sudut yang cukup besar.
3
B. PERBEDAAN DIFRAKSI DAN INTERFERENSI
 interferensi cahaya gelombang berasal dari dua




gelombang.
pada difraksi berdasarkan prinsip Huygens –Fresnel
cahaya yang masuk melalui celah sempit dianggap
sebagai titik-titik sumber baru
Pada interferensi intensitas pola gelap-terang
dianggap sama besar.
Akan tetapi pada difraksi terlihat sekali distribusi
intensitas yang sangat berbeda. Pada bagian
terangnya jauh lebih terang daripada bayanganya.
PADA DASARNYA KEDUANYA TERJADI AKIBAT
ADANYA SUPERPOSISI GELOMBANG
4
C. MACAM-MACAM DIFRAKSI
DIFRAKSI FRESNEL
DIFRAKSI FRAUNHOFER
Jarak sumber ke celah dan celah ke
layar dekat berkas tidak perlu
sejajar celah lebar dan tidak sempit
Letak sumber cahaya dan layar jauh
sekali dari celah. Berkas yang
memasuki celah harus sejajar dan
yang keluar dari celah harus sejajar
Topik yang dibicarakan adalah
difraksi oleh :
1. lubang bulat
2. celah persegi
3. penghalang berbentuk piringan
4. penghalang berbentuk lancip
(tajam)
Topik yang akan dibicarakan adalah
difraksi oleh
1. Celah tunggal (single slit)
2. Lubang bulat (circular aperture)
3. Dua celah sempit
4. Kisi (celah banyak)
Jika sebuah difraksi fresnel ditempatkan lensa cembung pada sinar yang
masuk dan sinar yang keluar dari celah maka sinar dianggap sejajar dan
disebut sebagai difraksi faunhofer.
5
D. DIFRAKSI FRAUNHOFER OLEH CELAH TUNGGAL
6
7
 Jika jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari lebar
celah a (l >> a), maka sudut θ sangat kecil, sehingga sin θ
= tan θ = p/l (Pada gambar awal p = y.).
8
Contoh soal
9
Garap bareng nyok...
 1. laser berwarna hijau ditembakkan ke dalam sebuah
celah yang mempunyai lebar 0,550 mm. Difraksi
terlihat pada dinding yang berada pada jarak 2,06 m
dari celah. Jarak gelap kedua dari terang pusat adalah
4,10 mm. Berapakah panjang gelombang sinar
tersebut?
 2. sebuah layar ditempatkan pada jarak 50 cm dari
celah tunggal yang disinari oleh cahaya dengan
panjang gelombang 600 nm. Jika jarak antara gelap ke
3 dengan gelap 1 adalah 3 mm, berapa lebar dari ceah
tersebut?
10
E. DIFRAKSI FRAUNHOFER CELAH GANDA
 Pada pola intensitas gelombang interferensi semua titik terang mempunyai amplitudo
yang sama. Pola intensitas pada difraksi mempunyai amplitudo yang makin lama makin
lemah. Kombinasi dari kedua amplitudo ini menghasilkan pola campuran antara difraksi
dan interferensi. Dalam gambar di bawah ini dilakukan percobaan dengan menggunakan
jarak antar celah d = 18 μm dan lebar celah a = 3μm. Pola yang diproleh adalah seperti
gambar di bawah ini :
11
Terjadi gabungan antara difraksi celah dengan interferensi dari kedua buah celah.
Interferensi masuk dalam pola difraksi sehingga pada suatu tempat terdapat pola
interferensi maksimum yang tidak terlihat disebut orde yang hilang (missing orde’s)
12
Soal
 Sebuah sinar melewati dua buah celah yang
mempunyai lebar sama yaitu 30 mikrometer. Jarak
kedua celah 240 mikrometer. Jika dalam keadaan ini
terjadi difraksi dan interferensi. Pada orde terang
interferensi ke berapa tidak terlihat di layar?
 Tunjukkan sudut yang dibentuk oleh difraksi maupun
interferensi pada keadaan tersebut,Jika cahaya yang
digunakan 600 nm?
13
F. DIFRAKSI KISI
 Apabila sebuah sinar melewati kisi maka yang akan terjadi adalah
 1. dispersi : peruraian warna dari berkas sinar yang polikromatis
 Cahaya yang mempunyai panjang gelombang yang sama akan mengalami
superposisi dengan cahaya dengan panjang gelombang yang sama. Sehingga
yang terjadi adalah adanya pola garis yang mempunyai warna tertentu. Akan
tetapi jika cahaya yang digunakan polikromatis maka tidak akan didapatkan
terjadinya peruraian warna. Yang ada adalah superposisi dari cahaya tersebut
sehingga hanya akan tampak satu warna saja.
 2. deviasi : perubahan arah dari jalanya sinar
 Jika gelombang dengan berbagai panjang gelombang melewati kisi maka
setiap panjang gelombang akan membentuk maksimum pada sudut yang
berbeda kecuali pada orde m = 0.
14
Contoh soal
 Sebuah sinar polikromatis mengarah ke kisi difraksi
dengan 1000 garis per cm. Jika panjang gelombang
sinar merah = 640 nm, berapa sudut yang dibentuk
pada maksimum pertamanya? Jika panjang gelombang
sinar 750 nm berapa sudut yang dibentuknya pada
maksimum 1?
 Sebuah kisi dengan 20.000 garis memiliki panjang 4
cm. Tentukan sudut yang dibentuk oleh dua buah
sinar dengan panjang gelombang 400 nm dan 800 nm
pada interferensi orde pertamanya?
15
G. DIFRAKSI CELAH PERSEGI
16
H. DIFRAKSI CELAH LINGKARAN
17
I. DAYA URAI OPTIS
 “Saat pusat maksimum dari sebuah gambar jatuh pada minimum 1 dari
gambar yang lain maka kedua gambar tersebut dapat dipisahkan. Hal ini
disebut sebagai Kriteria Rayleigh”. Gambar 12 sebelah kiri menunjukkan
keadaan dimana sudut yang dibentuk cukup lebar sehingga dua buah sumber
dapat dipisahkan/terihat terpisah. Sebaliknya jika sudut terlalu kecil maka
kedua sumber tidak dapat dipisahkan.
18
Jauh (bersatu)
mulai bisa dipisahkan
terpisahkan
19
20
21
Intensitas daya pisah dua buah sumber cahaya
22
23
Soal digarap bareng....
 Titik dekat seorang wanita 25 cm. Jika diameter pupil
matanya 2 mm berapa sudut minimum dua buah benda
yang memancarkan cahaya dengan panjang gelombang
500 nm agar masih bisa terlihat terpisah? Berapa jarak
minimumnya agar masih terlihat terpisah?
24
Dicobo rek.....
 Dua monster jahat dan baik sedang bertarung dan
diperlihatkan pada sebuah layar tancap. Monster jahat
mempunyai satu buah mata dan memancarkan cahaya
merah. Monster baik juga demikian. Jika panjang
gelombang sinar merah dari mata kedua monster 660
nm dan kedua mata monster terpisah sejauh 10 cm,
berapakah jarak maksimum agar mata kita (diameter
7 mm) dapat membedakan mata kedua moster
tersebut?
25