Makalah Fisika Kelas 12 Difraksi

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan limpahan rahmatNYAlah maka saya boleh menyelesaikan sebuah karya tulis dengan tepat waktu.

 Berikut ini penulis mempersembahkan sebuah makalah dengan judul "DIFRAKSI CAHAYA", yang menurut saya dapat memberikan manfaat yang besar bagi kita untuk mempelajari proses Interferensi dan Difraksi.

Melalui kata pengantar ini penulis lebih dahulu meminta maaf dan memohon permakluman bila mana isi makalah ini ada kekurangan dan ada tulisan yang saya buat kurang tepat atau menyinggung perasaan pembaca.

Dengan ini saya mempersembahkan makalah ini dengan penuh rasa terima kasih dan semoga Allah SWT.memberkahi makalah ini sehingga dapat memberikan manfaat.

                                                                                                                           Hormat Kami,

                                                                                                                 "Penulis"
DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR......................................................................................................................

DAFTAR ISI.....................................................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................................

A. Latar Belakang.............................................................................................................................

B. Tujuan...........................................................................................................................................

C. Metode Penulisan.........................................................................................................................

BAB II PEMBAHASAN..................................................................................................................

A. Penjelasan Difraksi Cahaya..........................................................................................................

B. Contoh Soal..................................................................................................................................

                                                                    

BAB I

PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.

Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak.

Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel".Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna.Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Terdapat 2 jenis cahaya, yaitu :

Ø  Cahaya Monokromatik

Cahaya yanghanya terdiri atas satu warna dan satu panjang gelombang.

Contoh cahaya merah dan ungu

Ø  Cahaya polikromatik

Cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang.

Contoh cahaya putih

v  Sifat-sifat Cahaya

1.      Cahaya merambat lurus

Banyak dimanfaatkan pada lampu kendaraan bermotor dan lampu senter.

2.      Cahaya dapat menembus benda bening

Cahaya yang masuk kedalam rumah karna menembus jendela, tetapi apabila cahaya mengenai kertas, karton, triplek, kayu dan tembok hanya dapat membentuk bayangan.

3.      Cahaya dapat di pantulkan

Contohnya saat bercermin bayangan akan terlihat karna cahaya yang dipantulkan tubuh kita.

Pemantulan cahaya ad 2.

·         Baur

Cahaya yang jatuh pada permukaan kasar sehingga tidak beraturan.

Contohnya peristiwa pemantula cahaya kepermukaan bumi, dimana permukaan bumi memiliki permukaan yang kasar yang menyebabkan cahaya ke dalam ruangan dirumah.

·         Teratur

Cahaya yang jatuh pada permukaan yang licin sehingga teratur.

Contohnya pemantulan pada cermin.

4.      Cahaya dapat dibiaskan

Contoh dasar sungai yang terlihat lebih dangkal.

5.      Cahaya dapat di uraikan

Contohnya peristiwa terbentuknya pelangi

B.      TUJUAN

Menyelesaikan tugas materi Cahaya

C.      METODE PENULISAN

Metode yang di gunakan dalam pembuatan makalah ini adalah dengan cara browsing atau mencari dari internet

BAB II

PEMBAHASAN

A.     PENGERTIAN DIFRAKSI

Dalam fisika, difraksi adalah fenomena gelombang, difraksi didasarkan pada penyebaran gelombang ketika menghadapi kendala atau melalui sedikit kendala.Difraksi terjadi pada semua jenis gelombang, dari gelombang suara, gelombang pada permukaan cairan dan gelombang elektromagnetik seperti cahaya dan gelombang radio. Hal ini juga terjadi ketika sekelompok gelombang merambat dalam ukuran terbatas, misalnya karena difraksi, sinar sempit dari gelombang cahaya dari laser akhirnya menyimpang dalam balok yang lebih luas pada jarak dari emitor.

Macam macam difraksi antara lain:

1.      Difraksi Fresnel

Difraksi Fresnel adalah pola gelombang pada titik (x,y,z) dengan persamaan:

dimana:

 , dan

 is the satuan imajiner.

2.      Difraksi Fraunhofer

Dalam teori difraksi skalar (en:scalar diffraction theory), Difraksi Fraunhofer adalah pola gelombang yang terjadi pada jarak jauh (en:far field) menurut persamaan integral difraksi Fresnel sebagai berikut:

 ^[1]

Persamaan di atas menunjukkan bahwa pola gelombang pada difraksi Fresnel yang skalar menjadi planar pada difraksi Fraunhoferakibat jauhnya bidang pengamatan dari bidang halangan.

3.      Difraksi Celah Tunggal

Sebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinar cahaya insiden menjadi deretan gelombang circular, dan muka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform.

Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik   dengan panjang gelombang &lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x′-y′, difraksi yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:

dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x′ akan bernilai dari   hingga  , dan y′ dari 0 hingga  .

Jarak r dari celah berupa:

Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika faserelatif dari interferensi ini bervariasi lebih dari 2π, maka akan terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut.Maksima dan minima adalah hasil interferensi gelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal.

Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara dua sumber titik tersebut adalah  . Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara tiap sumber titik destruktif adalah:

Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah:

Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan integral difraksi Fraunhofer menjadi:

dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x ? 0, and sinc(0) = 1.

Setiap titik pada celah tunggal dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder.Selisih antara kedua berkas yang terpisah sejauh d adalah d sin θ.

* Pola difraksi celah tunggal.

4.      Difraksi Celah Tunggal

Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan daricahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, padabidang pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.^[3][4]

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang (en:crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombangberinterferensi dengan landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:

dimana

λ adalah panjang gelombang cahaya

a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan

n is the order of maximum observed (central maximum is n = 0),

x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance) pada bidang pengamatan

L adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatan

Persamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu.^[5] Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.

5.      Difraksi celah majemuk

Difraksi celah majemuk (en:Diffraction grating) secara matematis dapat dilihat sebagai interferensi banyak titik sumber cahaya, pada kondisi yang paling sederhana, yaitu yang terjadi pada dua celah dengan pendekatan Fraunhofer, perbedaan jarak antara dua celah dapat dilihat pada bidang pengamatan sebagai berikut:

Dengan perhitungan maksima:

		dimana  adalah urutan maksima  adalah panjang gelombang  adalah jarak antar celah and   adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif

Dan persamaan minima:

.

Pada sinar insiden yang membentuk sudut θ_i terhadap bidang halangan, perhitungan maksima menjadi:

Cahaya yang terdifraksi dari celah majemuk dapat dihitung dengan penjumlahan difraksi yang terjadi pada setiap celah berupa konvolusi dari pola difraksi dan interferensi.

B.     CONTOH SOAL

1. 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
Pembahasan :

Diketahui :

Ditanya :
Banyak goresan pada kisi tiap 1 cm.

Jawab :

Banyak goresan atau celah tiap 1 cm :
1/18900 x 10^-8 cm = 5291 goresan / cm
Jawaban yang benar adalah A.

2. 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

Pembahasan :

Diketahui :

Ditanya :
Panjang gelombang ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

3. Sebuah celah ganda disinari dengan cahaya yang mempunyai panjang gelombang 560 nm. Sebuah layar diletakkan 1 m dari celah. Jika jarak antara kedua celah 0,5 mm, maka jarak dua pita terang yang berdekatan adalah …
A. 1,00 mm
B. 1,12 mm
C. 1,40 mm
D. 1,60 mm
E. 2,00 mm

Pembahasan :

Diketahui :

Ditanya :

Jarak dua pita terang yang berdekatan (y)
Jawab :

Jawaban yang benar adalah B.

TUGAS MAKALAH

KELOMPOK DIFRAKSI :

AHMAD JALALUDDIN RABBANY

GIGIN GINANJAR

ALI MARWAN

M.MACHRUS FACHRUR ROZI

ARIEF MAULANA

MUHAMMAD AZMI

XII IPA 2

MADRASAH ALIYAH NEGERI 2 KOTA CIREBON

JL.PELANDAKAN KEL.KARYAMULYA KEC.KESAMBI KOTA CIREBON KODE POS 45135 TELEPON (0231) 484510