MATERI 10 : DIFRAKSI

I.     Difraksi cahaya (Light Diffraction)

            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 8)

  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.

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. 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. (gambar 9)

2.      Difraksi pada Kisi Jika semakin banyak celah pada kisi yang memiliki lebar sama, maka semakin tajam pola difraksi dihasilkan pada layar. Misalkan, pada sebuah kisi, untuk setiap daerah selebar 1 cm terdapat N = 5.000 celah. Artinya, kisi tersebut terdiri atas 5.000 celah per cm. dengan demikian, jarak antar celah sama dengan tetapan kisi, yaitu

Pola difraksi maksimum pada layar akan tampak berupa garis-garis terang atau yang disebut dengan interferensi maksimum yang dihasilkan oleh dua celah. Jika beda lintasan yang dilewati cahaya datang dari dua celah yang berdekatan, maka interferensi maksimum terjadi ketika beda lintasan tersebut bernilai 0, λ, 2λ, 3λ, …,. Pola difraksi maksimum pada kisi menjadi seperti berikut.

d sinθ = mλ

denganm = orde dari difraksi dan d = jarak antar celah atau tetapan kisi. Demikian pula untuk mendapatkan pola difraksi minimumnya, yaitu garis-garis gelap. Bentuk persamaannya sama dengan pola interferensi minimum dua celah yaitu:

d sin θ = (m+ ½ )λ .......... 

Jika pada difraksi digunakan cahaya putih atau cahaya polikromatik, pada layar akan tampak spectrum warna, dengan terang pusat berupa warna putih.(gambar 10)

Pola berupa pita-pita spectrum. 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.

A.    CONTOH SOAL DIFRAKSI

Ø  Contoh Soal Difraksi Celah Tunggal

1.      Untuk pola difraksi maksimum, tentukanlah beda celah minimum yang dibutuhkan pada difraksi celah tunggal bila diinginkan sudut difraksinya 30°, dan panjang gelombang yang digunakan 500 nm. . .

2.      Celah tunggal mempunyai lebar 0,1 mm disinari cahaya monokromatik dan pada layar sejauh 4 meter dari celah, dapat diamati berbagai jalur, terang dan gelap hasil difraksi. Jika jarak antara garis gelap kedua dan garis terang utama adalah 16 mm, tentukan panjang gelombang cahaya tersebut!

Ø  Contoh Soal Difraksi pada Kisi

1.      Sebuah kisi memiliki 10.000 celah per cm. Pada kisi dilewatkan cahaya tegaklurus dengan panjang gelombang l. Garis terang difraksi maksimum orde pertama membentuk sudut 30^o terhadap garis normal. Tentukanlah λ ? , , ,

2.   Seberkas sinar mempunyai panjang gelombang 9450 Å ditujukan tegak lurus pada sebuah kisi difraksi. Interferensi maksimum terjadi dengan membentuk sudut 30°. Banyak goresan pada kisi tersebut setiap cm adalah…
A. 5291 celah
B. 5200 celah
C. 5560 celah
D. 5650 celah
E. 5670 celah

        3.   Sebuah kisi yang mempunyai 2000 garis setiap cm, digunakan untuk menentukan panjang                   gelombang cahaya. Sudut antara garis pusat dan garis orde 1 adalah 12^o (sin 12^o = 0,208).                   Berapa panjang gelombang cahaya tersebut ?
              A. 10400 Å
              B. 10000 Å
              C. 9640 Å
              D. 9550 Å
              E. 8750 Å

DAFTAR PUSTAKA 

Giancoli,’ Fisika 2 ‘ , Penerbit Erlangga,edisi ke lima, Jakarta,2001

http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=48&Itemid=97

https://gurumuda.net/interferensi-cahaya-kisi-difraksi-contoh-soal-un.htm