Percobaan Difraksi Cahaya

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari- hari kita sering mendengar istilah difraksi, difraksi merupakan lentur gelombang (seperti gelombang cahaya atau gelombang suara) ketika mereka melewati sekitar hambatan atau melalui sebuah lubang. Siapapun yang telah menonton gelombang laut memasuki teluk atau pelabuhan mungkin telah menyaksikan difraksi. Sebagai gelombang menyerang titik pertama dari tanah, mereka mengubah arah.

Difraksi cahaya memiliki banyak aplikasi penting. Sebagai contoh, sebuah perangkat yang dikenal sebagai kisi difraksi digunakan untuk memecah cahaya putih menjadi komponen terpisah yang berwarna. Pola yang dihasilkan oleh kisi-kisi difraksi memberikan informasi tentang jenis cahaya yang jatuh pada mereka. Semua gelombang tunduk pada difraksi ketika mereka menghadapi kendala di jalan mereka. Pertimbangkan bayangan tiang bendera dilemparkan oleh matahari di tanah. Dari kejauhan zona gelap bayangan memberikan kesan bahwa perjalanan cahaya dalam garis lurus dari Matahari terhalang oleh tiang. Tapi pengamatan yang cermat dari tepi bayangan akan mengungkapkan bahwa perubahan dari gelap ke terang tidak tiba-tiba.

1.2  Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan difraksi cahaya adalah sebagai berikut :

1.      Memahami konsep difraksi cahaya

2.      Mengamati bentuk difraksi pada berbagai bentuk kisi difraksi

3.      Mengukur panjang gelomabang cahaya

1.3  Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada percobaan difraksi cahaya adalah :

1.      Bagaimana yang cara membuktikan adanya sifat difraksi pada cahaya

2.      Bagaimana yang dikatakan dengan cahaya polikromatik

1.4  Manfaat Percobaan

Adapun manfaat dari percobaan difraksi cahaya adalah sebagai berikut :

1.      Mampu mangamati proses difraksi cahaya dalam kehidupan sehari-hari

2.      Mampu memahami cahaya polikromatik.

BAB II

DASAR TEORI

Difraksi adalah kecenderungan gelombang yang dipancarkan dari sumber melewati celah yang terbatas untuk menyebar ketika merambat. Menurut prinsip Huygens, setiap titik pada front gelombang cahaya dapat dianggap sebagai sumber sekunder gelombang bola. Difraksi mengacu pada berbagai fenomena yang terjadi ketika gelombang bertemu dengan rintangan atau celah. Ini didefinisikan sebagai pembengkokan gelombang di sekitar sudut-sudut suatu hambatan atau celah ke dalam wilayah bayangan geometris dari rintangan. Dalam fisika klasik, fenomena difraksi digambarkan sebagai interferensi gelombang sesuai dengan prinsip Huygens-Fresnel yang memperlakukan setiap titik di depan gelombang sebagai kumpulan dari masing-masing gelombang bola (Tipler, 1998)

Perilaku-perilaku khas ini diperlihatkan ketika sebuah gelombang bertemu dengan rintangan atau celah yang sebanding dengan panjang gelombangnya. Efek serupa terjadi ketika gelombang cahaya bergerak melalui media dengan indeks refraktif yang bervariasi, atau ketika gelombang suara menjalar melalui media dengan berbagai impedansi akustik. Difraksi memiliki dampak pada ruang akustik. Difraksi terjadi dengan semua gelombang, termasuk gelombang suara, gelombang air, dan gelombang elektromagnetik seperti cahaya tampak, sinar-X dan gelombang radio (Tipler, 1998)

Karena benda-benda fisik memiliki sifat seperti gelombang (pada tingkat atom), difraksi juga terjadi dengan materi dan dapat dipelajari sesuai dengan prinsip mekanika kuantum. Ilmuwan Italia, Francesco Maria Grimaldi menciptakan kata "difraksi" dan merupakan yang pertama mencatat pengamatan akurat dari fenomena tersebut pada 1660 (Serway, 2010)

Sementara difraksi terjadi setiap kali gelombang menjalar mengalami perubahan seperti itu, efeknya umumnya paling jelas untuk gelombang yang panjang gelombangnya secara kasar sebanding dengan dimensi objek atau celah yang terdifraksi. Jika objek yang menghalangi menyediakan banyak, bukaan yang berjarak dekat, pola kompleks dari berbagai intensitas dapat dihasilkan. Hal ini disebabkan oleh penambahan, atau interferensi, dari berbagai bagian gelombang yang berjalan ke pengamat oleh jalur yang berbeda, di mana panjang jalur yang berbeda menghasilkan fase yang berbeda (lihat kisi difraksi dan superposisi gelombang). Formalisme difraksi juga dapat menggambarkan cara di mana gelombang dengan tingkat terbatas menyebar di ruang bebas. Sebagai contoh, profil meluas dari sinar laser, bentuk pancaran antena radar dan bidang pandang dari transduser ultrasonik semuanya dapat dianalisis menggunakan persamaan difraksi (Halliday, 2010)

Pendekatan numerik pola difraksi dari celah lebar empat panjang gelombang dengan gelombang pesawat insiden. Pembalikan pusat utama, nol, dan fase jelas. Sebuah celah panjang lebar infinitesimal yang diterangi oleh cahaya difraksi cahaya menjadi serangkaian gelombang melingkar dan wavefront yang muncul dari celah adalah gelombang silindris dengan intensitas yang seragam (Serway, 2010)

Celah yang lebih lebar dari panjang gelombang menghasilkan efek interferensi di ruang hilir celah. Ini dapat dijelaskan dengan mengasumsikan bahwa celah tersebut berperilaku seolah-olah memiliki sejumlah besar sumber titik yang ditempatkan secara merata di sepanjang lebar celah. Analisis sistem ini disederhanakan jika kita mempertimbangkan cahaya satu panjang gelombang. Jika cahaya insiden koheren, sumber-sumber ini semua memiliki fase yang sama. Insiden cahaya pada titik tertentu di ruang hilir celah terdiri dari kontribusi dari masing-masing sumber titik ini dan jika fase relatif dari kontribusi ini bervariasi 2π atau lebih, kita mungkin berharap menemukan minima dan maxima dalam cahaya terdifraksi . Perbedaan fase seperti itu disebabkan oleh perbedaan panjang lintasan di mana kontribusi sinar mencapai titik dari celah (Halliday, 2010)

Kita dapat menemukan sudut di mana minimum pertama diperoleh dalam cahaya yang terdifraksi oleh penalaran berikut. Cahaya dari sumber yang terletak di tepi atas celah mengganggu secara destruktif dengan sumber yang terletak di tengah celah, ketika perbedaan jalur di antara keduanya sama dengan λ / 2. Demikian pula, sumber tepat di bawah bagian atas celah akan mengganggu secara destruktif dengan sumber yang terletak tepat di bawah bagian tengah celah pada sudut yang sama. Kita dapat melanjutkan penalaran ini sepanjang seluruh tinggi celah untuk menyimpulkan bahwa kondisi gangguan destruktif untuk seluruh celah sama dengan kondisi gangguan destruktif antara dua celah sempit yang terpisah satu setengah lebar celah. Perbedaan jalur kira-kira d sin θ / 2  {\displaystyle {\frac {d\sin(\theta )}{2}}}sehingga intensitas minimum terjadi pada sudut θ_min diberikan oleh

d sin θ_min  =  λ                                                                                            (2.1)                               

dimana

d = jarak antar celah

θ_min  = Sudut kisi

λ =Panjang gelombang

Argumen serupa dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa jika kita membayangkan celah dibagi menjadi empat, enam, delapan bagian, dll., minima diperoleh dari sudut θn yang diberikan oleh

               d sin θn = n λ                                                                                         (2.2)                                                                                                                    

dimana

n = 0,1,2,3,4, ….     (Serway, 2010)