Pembahasan soal difraksi celah tunggal

Nomor 1
Seberkas cahaya melewati celah tunggal yang sempit, menghasilkan interferensi minimum orde 3 dengan sudut deviasi 30⁰. Jika cahaya yang dipergunakan mempunyai panjang gelombang 6000 Ǻ, maka lebar celahnya adalah...

A. 1,3 . 10^-6
B. 1,8 . 10^-6 m
C. 2,1 . 10^-6 m
D. 2,6 . 10^-6 m
E. 3,6 . 10^-6 m

Ebtanas 1993
Pembahasan:
Diketahui:
n = 3
θ = 30
λ = 6.000 Ǻ = 6.000 . 10^-10 m

Ditanya: d

Jawab:

d sin θ = n λ

d . sin 30⁰ = 3 . 6000 . 10^-10 m

d . ½ = 18 . 10^-7 m = 3,6 . 10^-6 m
Jawaban: E

Nomor 2
Seberkas cahaya lewat celah sempit dan menghasilkan interferensi minimum orde ke dua dengan sudut deviasi 30⁰. Apabila lebar celah 2,4 . 10^-4 cm, maka panjang gelombang cahaya tersebut adalah...
A. 4800 Ǻ
B. 6000 Ǻ
C. 9600 Ǻ
D. 14400 Ǻ
E. 19200 Ǻ

Ebtanas 1992
Pembahasan:
Diketahui:
n = 2
θ = 30⁰

d = 2,4 . 10^-4cm = 2,4 . 10^-6 m

Ditanya: λ = ...

Jawab:

d sin θ = n λ

2,4 . 10^-6 m . sin 30⁰ = 2 . λ

2,4 . 10^-6 m . ½ = 2 . λ

λ = 0,6 . 10^-6 m = 0,6 . 10^-6/10^-10 Ǻ = 6000 Ǻ
Jawaban: B

Pengertian Difraksi Cahaya Fisika, Celah Tunggal dan Majemik, Kisi Difraksi, Sifat Gelombang, Rumus, Contoh Soal, Jawaban.

1. Pengertian Difraksi Cahaya

Difraksi cahaya adalah peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang. Gelombang terdifraksi selanjutnya berinterferensi satu sama lain sehingga menghasilkan daerah penguatan dan pelemahan.

Tahun 1665 Francesco Grimaldi memperlihatkan bahwa cahaya tampak berbelok dan memancar melebar jika melewati celah sempit. Ia menamakan pembelokan itu difraksi.

Gambar 1. Pola difraksi pada pisau cukur sehingga tampak diperbesar.

2. Difraksi Celah Tunggal

Dalam topik ini akan dibahas difraksi Fraunhofer yang dihasilkan oleh celah tunggal. Salah satu jenis difraksi Fraunhofer, yaitu difraksi dengan sumber cahaya dan layar penerima berada pada jarak tak terhingga dari benda penyebab difraksi, sehingga muka gelombang tidak lagi diperlakukan sebagai bidang sferis, melainkan sebagai bidang datar. Dengan kata lain, difraksi ini melibatkan berkas cahaya sejajar.

Gambar 2. Difraksi celah tunggal.

Pada Gambar 2. menunjukkan gelombang cahaya dengan panjang gelombang λ didifraksikan oleh celah sempit dengan lebar d. Pola gelap dan terang terbentuk ketika gelombang cahaya mengalami interferensi.

Beda lintasan ke titik P adalah (d/2) sinθ, dengan θ adalah sudut antara garis tegak lurus terhadap celah dan garis dari pusat celah ke P. Apabila beda lintasan yang terjadi adalah 1/2 λ maka kedua cahaya (Gambar 2) akan saling memperlemah dan menyebabkan terjadinya interferensi minimum sehingga pada layar terbentuk pola gelap.

Jadi, pola gelap (difraksi minimum) terjadi jika:

d.sin θ = n. λ ; n = 1, 2, 3 .................................... (1)

Sementara itu, pola terang (difraksi maksimum) terjadi bila:

d.sin θ = (n- 1/2) λ; n = 1, 2, 3 ........................... (2)

3. Difraksi Celah Majemuk (Kisi Difraksi)

Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkan spektrum dengan menggunakan difraksi dan interferensi, yang tersusun oleh celah sejajar dalam jumlah sangat banyak dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000 per mm).

Gambar 3. Kisi difraksi.

Dengan menggunakan banyak celah, garis-garis terang dan gelap yang dihasilkan pada layar menjadi lebih tajam. Bila banyaknya garis (celah) per satuan panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d adalah:

d = 1/N .............................................................. (3)

Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan ke layar, maka pada layar akan terjadi hal-hal berikut ini.

1. Garis terang (maksimum), bila:

d.sin θ = n. λ ; n = 0, 1, 2, ........................... (4)

2. Garis gelap (minimum), bila:

d.sin θ = (n - 1/2) λ ; n = 1, 2, 3, .................... (5)

Kemampuan lensa untuk membebaskan bayangan dari dua titik benda yang sangat dekat disebut resolusi lensa. Jika dua titik benda sangat dekat, maka pola difraksi bayangan yang terbentuk akan tumpang tindih. Kriteria Rayleigh menyatakan bahwa “dua bayangan dapat diuraikan jika pusat piringan difraksi salah satunya persis di atas minimum pertama pola difraksi yang lainnya”.

Ukuran kemampuan alat optik untuk membentuk bayangan terpisahkan dari benda-benda rapat atau untuk memisahkan panjang gelombang radiasi yang rapat disebut daya urai.

Contoh Soal :

Celah tunggal yang lebarnya 0,1 mm disinari berkas cahaya dengan panjang gelombang 4.000 . Apabila pola difraksi ditangkap pada layar yang jaraknya 20 cm dari celah, tentukan jarak antara garis gelap ketiga dan garis pusat terang!

Pembahasan / Penyelesaian:

Diketahui:

d = 0,1 mm = 10^-4 m

λ = 4.000 Å = 4 × 10^-7 m

l = 20 cm = 2 × 10^-1 m

Jarak garis gelap ketiga dari pusat terang p dapat dihitung dari rumus jarak gelap ke-n dari pusat terang. Jadi,

d.sin θ = n. λ

pd / l = n. λ

Untuk garis gelap ke-3 maka n = 3

jarak antara garis gelap ketiga dan garis pusat terang

Praktikum / Percobaan Fisika Sederhana

Tujuan : Melakukan percobaan difraksi pada celah tunggal.

Alat dan bahan : Sumber cahaya laser atau lampu sorot yang kuat, celah tunggal yang terbuat dari kertas disilet sepanjang ± 2,5 cm, penggaris, layar.

Cara Kerja :

Pasang alat percobaan seperti gambar.
Sinarilah celah itu dengan laser.
Tangkaplah bayangannya dengan layar.
Ukurlah jarak yang sesuai dengan orde yang ditinjau.
Ukurlah jarak x.

Anda sekarang sudah mengetahui Difraksi Cahaya.

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

Pembahasan soal difraksi celah tunggal