15. PPT - Difraksi Gelombang Cahaya.pdf

(1)

(2)

• Sifat dasar & Perambatan Cahaya • Sifat dasar &

Perambatan Cahaya • Superposisi Gelombang • Superposisi Gelombang • Interferensi Gelombang Cahaya • Interferensi Gelombang Cahaya • Difraksi Gelombang Cahaya • Difraksi Gelombang Cahaya • Polarisasi Cahaya • Polarisasi Cahaya

Difraksi Franhoufer dan Fresnel

Difraksi Franhoufer Celah Tunggal

Intensitas pada Pola Celah Tunggal

Difraksi Franhoufer Celah Ganda

Kisi Difraksi

(3)

• Sifat dasar & Perambatan Cahaya • Sifat dasar &

Perambatan Cahaya • Superposisi Gelombang • Superposisi Gelombang • Interferensi Gelombang Cahaya • Interferensi Gelombang Cahaya • Difraksi Gelombang Cahaya • Difraksi Gelombang Cahaya • Polarisasi Cahaya • Polarisasi Cahaya • Pembentukan Bayangan • Pembentukan Bayangan

Menjelaskan sifat cahaya apabila menemui

penghalang atau lubang.

Memahami pola difraksi cahaya koheren yang

melewati celah sempit.

Memprediksi pola difraksi dari cahaya yang

melewati deret celah sempit yang rapat.

Menjelaskan bagaimana ilmuwan menggunakan kisi

untuk menentukan panjang gelombang.

Menjelaskan efek difraksi yang membatasi detail

(4)

• Franhoufer dan Fresnel • Franhoufer dan Fresnel • Franhoufer Celah Tunggal • Franhoufer Celah Tunggal • Intensitas Celah Tunggal • Intensitas Celah Tunggal • Franhoufer Celah Ganda • Franhoufer Celah Ganda

(5)

Sebuah CD diamati di bawah cahaya

Warna yang teramati berasal dari cahaya yang

dipantukan. Warna dan intensitasnya tergantung

pada arah pandang CD terhadap mata dan sumber

cahaya.

• Franhoufer dan Fresnel • Franhoufer dan Fresnel • Franhoufer Celah Tunggal • Franhoufer Celah Tunggal • Intensitas Celah Tunggal • Intensitas Celah Tunggal • Franhoufer Celah Ganda • Franhoufer Celah Ganda • Kisi Difraksi • Kisi Difraksi

(6)

Permukaan CD mempunyai lintasan beralur spiral

(jarak pisah antar alur sekitar 1

µm).

Jadi, pemukaan CD seperti kisi refleksi .

Cahaya yang terpantul dari jalur yang berdekatan

akan berinterferensi konstruktif hanya pada arah

tertentu saja tergantung dengan panjang gelombang

dan arah datangnya sinar

Salah satu bagian CD berfungsi seperti kisi difraksi

untuk cahaya putih, mengirimkan warna yang

berbeda-beda pada arah yang berbeda-beda

(7)

Tidak menyebar

menyebar

Menghasilkan pola interferensi

(8)

Christiaan Huygens (1629-1695) – teori gelombang

untuk cahaya

Newton was in favor of corpuscular (particle) nature

of light: ironically both are right

Prinsip Huygens – benar untuk semua gelombang

Setiap titik pada suatu muka gelombang dapat

dianggap sebagai suatu sumber baru yang kecil

yang dapat menyebar searah dengan kecepatan

gelombang. Muka gelombang baru adalah

superposisi dari wavelet

Hal ini mengapa gelombang dapat melewati suatu

celah

(9)

Jika cahaya adalah gelombang, Sebuah titik terang

akan muncul pada pusat bayang cakram alumunium

yang disinari oleh sumber cayaha titik

momokromatik

(10)

Divergensi cahaya dari titik awal perambatan

(11)

Difraksi berkenaan dengan berbagai fenomena yang

berhubungan dengan penjalaran gelombang, seperti

pembengkokan, penyebaran dan interferensi dari

gelombang yang melewati suatu benda atau celah yang

menggangu gelombang

Terjadi pada berbagai tipe gelombang, termasuk gel

bunyi, gel air, dan gel elektromagnetik seperti cahaya

tampak, sinar-x dan gel radio

Pada saat difraksi terjadi, tidak semua efek dapat jelas

diamati karena panjang gelombang harus sesuai dengan

ukuran celah

Pola komplek pada intensitas gelombang yang terdifraksi

adalah hasil dari interferensi antara bagian yang berbeda

dari gelombang yang merambat ke pengatamat pada

lintasan yang berbeda.

(12)

Pola terdiri dari terang pusat yang sangat kuat

dengan diapit oleh pola gelap

(13)

Difraksi cahaya pada celah sempit dengan lebar a

Setiap bagian pada celah bertindah sebagai sumber

gel cahaya

Beda lintasan sinar 1 dan 3 atau antara sinar 2 dan 4

adalah (a/2) sin

θ

Kondisi untuk interferensi melemahkan

(14)

Setiap puncak pola terang terletak setengah kali

antara batas pola gelap

Perhatikan bawah terang pusat maksimum dua kali

lebih lebar dari maksimal kedua

(15)

Pola difraksi yang timbul

pada layar ketika cahaya

dilewatkan pada celah

vertikal sempit

Pola terdiri dari pola terang

pusat dan pola – pola

berikutnya yan lebih semit

dan rendah intersitasnya

(16)

Panjang gelombang cahaya 580 nm dijatuhkan pada

celah yang mempunyai lebar 0.300 mm. Suatu layar

terletak 2.00 m dari celah. Carilah

Posisi pola gelap pertama

Lebar pola terang pusat

Lebar pola terang orde pertama

(17)

Dua pola gelap yang mengapit terang pusat terjadi

pada m=

±

1 tan

θ = y

1

/L

θ sangat kecil tan θ = sin θ sin

θ = y

₁

/L

Lebar terang pusat sama dengan

Lebar terang orde pertama

(18)

Intensitas pola difraksi celah tunggal Fraunhofer

I

max

intensitas pada

θ = 0 (maksimum pusat)

(19)

(20)

(21)

Tidak hanya difraksi yang terjadi pada setiap celah

tetapi juga interferensi dari gelombang dari celah

yang berbeda.

(22)

Kondisi untuk interferensi maximal d sin

θ

= m

λ

Difraksi minimum terjadi ketika a sin

θ

= m

λ

Untuk menentukan dimana interferensi maksimum

berhimpit dengan difraksi minimum pertama

d = 18 µm

a = 3 µm

m = 6

(23)

Kemampuan alat optik untuk membedakan dua

benda yang berdekatan karena dibatasi oleh sifat

dasar gelombang cahaya

Cukup lebar untuk pola

difraksi dapat dibedakan

Pola difraksi tumpang tindih

(24)

Sumber tepisah jauh

Sumber hampir

berdekatan

Sumber

berdekatan

(25)

Kriteria Rayleigh: Ketika maksimum pusat jatuh pada

minimum pertama bayangan yang lain, bayangan

dikatakan dapat dipisahkan

Sudut antara dua sumber pada celah harus lebih

besar dari

λ/a jika bayangan dapat dipisahkan.

Resolusi sudut batas suatu celah lingkaran adalah

(26)

Perkirakan resolusi sudut batas mata manusia,

asumsikan resolusinya hanya ditentkan oleh difraksi.

Ambilah suatu panjang gelombang 500 nm, dekat

dengan pusat spektrum cahaya tampak. Meskipun

diameter pupil bervariasi dari orang ke orang,

ambilah suatu diameter 2 mm dan sumber titik

berada 25 cm dari mata

(27)

Solusi untuk

θ minimal

karena

θ

min

kecl

Mendekati tebal rambut manusia

(28)

Peralatan yang digunakan untuk menganalisis

sumber cahaya

Terdiri dari banyak celah paralel yang sama

Setiap celah menghasilkan

difraksi, dan sinar difraksi

interferensi dengan yang

lainya menghasilkan pola

Kondisi untuk

interferensi

maksima

(29)

Distribusi intensitas

(30)

Kisi difraksi dapat digunakan untuk memisahkan

spektrum sesuai dengan komponen panjang

gelombangnya

Daya pisah

Sebuah kisi yang mempunyai daya pisah tinggi dapat

membedakan perbedaan panjang gelombang yang

kecil

Daya pisah difraksi pada orde m

th

Daya pisah meningkat dengan meningkatnya jumlah

(31)

Difraksi sinar-x telah membuktikan untuk menjadi

teknik bernilai tinggi untuk menjelaskan struktur

kristal dan untuk memahami struktur suatu materi

(32)

Kondisi untuk interferensi menguatkan (maksimal

pada sinar pantul)

Jika panjang gelombang dan sudut difraksi diukur,

dapat digunakan untuk menghitung jarak antara

(33)