Peristiwa Difraksi

Difraksi adalah peristiwa pelenturan muka gelombang ketika melewati celah sempit. Pola difraksi gelombang cahaya dapat diamati dengan eksperimen menggunakan difraksi celah tunggal dan kisi difraksi.

A. Difraksi Celah Tunggal

Difraksi celah tunggal adalah pelenturan gelombang ketika melewati celah sempit. Difraksi juga akan menyebabkan munculnya pola terang dan gelap pada layar.

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

Sumber : justitian-fst08.web.unair.ac.id

Analogi dengan pola interferensi celah ganda Young, pola terang difraksi celah tunggal diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n = 0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah lebar celah.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n = 1, 2, 3, …

 B. Difraksi Celah Ganda

Difraksi celah ganda adalah pelenturan gelombang ketika melewati kisi

Apa itu kisi ?

kisi adalah penampang yang memiliki banyak celah. suatu kisi biasanya memilki celah sebanyak N . Dengan N adalah jumlah celah per satuan panjang . Jika N diketahui,maka jarak antar celah (d) dapat dituliskan dengan 

 

keterangan : D dalam centimeter,karena N-nya tiap persatuan garis per centimeter.

Macam-macam kisi

1. Kisi Difraksi adalah alat yang terdiri atas sejumlah besar celah dan digunakan untuk menghasilkan spektrum,kisi difraksi tidak hanya terdiri atas dua celah sempit,melainkan ribuan celah sempit.

2.Kisi Transmisi adalah suatu kisi dengan celah yang memungkinkan cahaya dapat melewatinya.

3.Kisi Refleksi adalah suatu kisi dengan celah yang memantulkan cahaya. Kisi umumumnya mempunyai goresan mencapai 5000 goresan per centimeter. Sehingga jarak antara dua celah sangat kecil yaitu sekitar d=1/5000=200000 cm

Sumber : fisikamemangasyik.wordpress.com

Pola terang oleh kisi difraksi diperoleh jika:

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

dengan d adalah konstanta kisi dan θ adalah sudut difraksi.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Dalam optika dikenal difraksi Fresnel dan difraksi Fraunhofer. Difraksi Fresnel terjadi jika gelombang cahaya melalui celah dan terdifraksi pada daerah yang relatif dekat, menyebabkan setiap pola difraksi yang teramati berbeda-beda bentuk dan ukurannnya, relatif terhadap jarak. Difraksi Fresnel juga disebut difraksi medan dekat.

Difraksi Fraunhofer terjadi jika gelombang medan melalui celah atau kisi, menyebabkan perubahan hanya pada ukuran pola yang teramati pada daerah yang jauh. Gelombang-gelombang cahaya yang keluar dari celah atau kisi pada difraksi Fraunhofer hampir sejajar. Difraksi fraunhofer juga disebut difraksi medan jauh.

Kanginan, Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: 2007

Supiyanto. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Phibeta, 2006

http://fisikaoptik.blogspot.co.id/2013/05/difraksi-cahaya-adalah-peristiwa.html

Peristiwa Interferensi

Interferensi Cahaya
 Interferensi cahaya adalah perpaduan atau interaksi dua atau lebih gelombang cahaya dapat dapat menghasilkan suatu pola interferensi yaitu pola yang teratur terang dan gelap.Perpaduan dua gelombang tersebut haruslah koheren sehingga membentuk pola interferensi ..
Apa itu koheren ?
Koheren  adalah dua berkas cahaya yang memilki fase tetap.

Interferensi memilki dua sifat yaitu interferensi yang sifatnya saling menguatkan/konstruktif (interferensi maksimum) yang akan membuat pola terang dan ada pula interferensi yang sifatnya saling melemahkan/destruktif (interferensi minimum) yang akan membuat pola gelap.

Syarat Terjadinya interferensi
1. Sumber harus bisa mempertahankan suatu beda fase yang tetap (sumber koheren)
2. Sumber harus monokromatis dan menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang sama.

Interferensi Celah Ganda
Pertama kali ditunjukan oleh Thomas Young pada tahun 1801

Sumber : commons.wikimedia.org

 Animasi di bawah ini mungkin akan membantu kita semua untuk memahami interferensi celah ganda yang ditunjukan oleh Thomas Young (klik animasi dibawah ini) 

Inteferensi maksimum (konstruktif) yang ditandai pola terang akan terjadi jika kedua berkas gelombang fasenya sama. Ingat kembali bentuk sinusoidal fungsi gelombang berjalan pada grafik simpangan (y) versus jarak tempuh (x). Dua gelombang sama fasenya jika selisih jarak kedua gelombang adalah nol atau kelipatan bulat dari panjang gelombangnya.

Sumber : fisikamemangasyik.wordpress.com

Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas S₁dan d sin θ, dengan d adalah jarak antara dua celah.

Jadi interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang. Diperoleh,

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n = 1 untuk terang garis gelap pertama, n = 2 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Tidak ada nilai n = 0 untuk perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas.

Interferensi Pada Lapisan Tipis

Interferensi dapat terjadi pada lapisan tipis seperti lapisan sabun dan lapisan minyak. Jika seberkas cahaya mengenai lapisan tipis sabun atau minyak, sebagian berkas cahaya dipantulkan dan sebagian lagi dibiaskan kemudian dipantulkan lagi. Gabungan berkas pantulan langsung dan berkas pantulan setelah dibiaskan ini membentuk pola interferensi.

Sumber : nenysmadda.ucoz.org

 

Seberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i. Sebagian berkas langsung dipantulkan oleh permukaan lapisan tipis (sinar a), sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu ke dalam lapisan tipis dengan sudut bias r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara (sinar b).

Sinar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang indeks biasnya lebih tinggi akan mengalami pembalikan fase (fasenya berubah 180^o), sedangkan sinar pantul dari medium yang indeks biasnya lebih kecil tidak mengalami perubahan fase. Jadi, sinar a mengalami perubahan fase  180^o, sedangkan sinar b tidak mengalami perubahan fase. Selisih lintasan antara a dan b adalah 2d cos r.

Oleh karena sinar b mengalami pembalikan fase, interferensi konstruktif akan terjadi jika selisih lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ). Panjang gelombang yang dimaksud di sini adalah panjang gelombang cahay pada lapisan tipis, bukan panjang gelombang cahaya pada lapisan tipis dapat ditentukan dengan rumus:

λ = λ₀/n.

Jadi, interferensi konstruktif (pola terang) akan terjadi jika

2d cos r = (m – ½ ) λ ; m = 1, 2, 3, …

dengan m = orde interferensi.

interferensi destruktif (pola gelap) terjadi jika

2d cos r = m λ ; m = 0, 1, 2, 3, …

Cincin Newton

Fenomena cincin Newton merupakan pola interferensi yang disebabkan oleh pemantulan cahaya di antara dua permukaan, yaitu permukaan lengkung (lensa cembung) dan permukaan datar yang berdekatan. Ketika diamati menggunakan sinar monokromatis akan terlihat rangkaian pola konsentris (sepusat) berselang-seling antara pola terang dan pola gelap.

Jika diamati dengan cahaya putih (polikromatis), terbentuk pola cincin dengan warna-warni pelangi karena cahaya dengan berbagai panjang gelombang berinterferensi pada ketebalan lapisan yang berbeda. Cincin terang terjadi akibat interferensi destruktif.

Sumber : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton_ring.png

Cincin di bagian luar lebih rapat dibandingkan di bagian dalam. Dengan R adalah jari-jari kelengkungan lensa, dan panjang gelombang cahaya dalam kaca adalah λ, radius cincin terang ke-n, yaitu r_n dapat dihitung dengan rumus

dengan m = 1, 2, 3, … adalah nomor urut cincin terang.

Sedangkan radius cincin gelap ke-n, yaitu  r_n dapat dihitung dengan rumus

dengan m = 1, 2, 3, … adalah nomor urut cincin gelap.

Perlu diingat bahwa panjang gelombang λ pada persamaan di atas adalah panjang gelombang cahaya dalam kaca (lensa) yang dapat dinyatakan dengan: λ = λ₀/r, di mana λ₀ adalah panjang gelombang cahaya di udara dan n adalah indeks bias kaca (lensa).

Kanginan, Marthen. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: 2007

Supiyanto. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Phibeta, 2006

 

Peristiwa Dispersi

APA ITU DISPERSI ?
Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya putih (polikromatik) menjadi komponen-komponen karena pembiasan. Komponen-komponen warna yang terbentuk yaitu merah,jingga,kuning,hijau,bitu,nila, dan ungu. Dispersi terjadi akibat adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias. 

Tahukah kamu bahwa terjadinya pelangi merupakan contoh dari peristiwa dispersi ?

Suatu tetes hujan memiliki bentuk dan konsistensi yang berbeda dari prisma kaca, tapi itu mempengaruhi cahaya dengan cara yang sama. Ketika sinar matahari putih menerobos kumpulan rintik hujan pada sudut yang cukup rendah, Anda dapat melihat warna komponen merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu – sebuah pelangi. Untuk mudahnya, kita hanya akan melihat warna merah dan ungu, warna cahaya di ujung spektrum cahaya tampak.

 

Gambar di bawah menunjukkan apa yang terjadi ketika sinar matahari menerobos satu tetes air hujan.

 

sumber www.ekorahayu.com 

Gambar Proses Terjadinya Pelangi: Ketika sinar matahari menerobos satu tetes air hujan.

 

Ketika cahaya putih melewati dari udara ke dalam setetes air, warna komponen cahaya melambat ke kecepatan yang berbeda tergantung pada frekuensi mereka. Sinar ungu berbelok pada sudut yang relatif tajam ketika memasuki tetes air hujan itu. Pada sisi kanan dari tetesan, beberapa cahaya menembus kembali ke udara, dan sisanya dipantulkan ke belakang. Beberapa cahaya yang dipantulkan lewat dari sisi kiri tetesan, berbelok saat ia bergerak ke udara lagi.

Dengan cara ini, setiap tetes hujan mendispersikan sinar matahari putih menjadi warna komponennya. Jadi mengapa saat kita melihat pita warna yang lebar, seolah-olah setiap area hujan yang berbeda mendispersikan hanya satu warna saja? Karena kita hanya melihat satu warna dari setiap tetes hujan. Anda dapat melihat bagaimana proses terjadinya dalam pada gambar dibawah ini.

sumber www.ekorahayu.com 

Gambar Proses Terjadinya Pelangi: Ketika sinar matahari menerobos satu tetes air hujan.

Ketika tetesan air hujan A mendispersikan cahaya, hanya cahaya merah di sudut yang tepat yang memantul persis ke arah mata kita. Cahaya warna lainnya keluar atau memantul dari sudut yang lebih rendah, sehingga arah pantulan tidak tepat ke arah mata kita. Sinar matahari akan menerabas semua tetesan air hujan disekitarnya dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan di atas, sehingga mereka semua akan memantulkan cahaya merah ke pengamat.

Tetesan air hujan B jauh lebih rendah di langit, sehingga tidak memantulkan cahaya merah ke mata kita. Pada akhirnya, cahaya ungu keluar pada sudut yang benar untuk memantul ke arah mata kita. Semua tetes air hujan disekitar tetes air hujan B memantulkan cahaya dengan cara yang sama. Tetesan air hujan antara A dan B semua memantulkan warna cahaya yang berbeda ke arah mata pengamat, sehingga pengamat melihat spektrum penuh warna. Jika Anda naik di atas hujan, Anda akan melihat pelangi sebagai lingkaran penuh, karena cahaya akan memantul kembali dari segala penjuru dimana kamu berada. Di darat, kita melihat busur pelangi yang terlihat di atas cakrawala.

Kadang-kadang Anda bisa melihat pelangi ganda — satu pelangi dengan warna tajam dan satu pelangi redup di atasnya. Pelangi redup diproduksi dengan cara yang sama seperti pelangi dengan warna tajam, tapi cahaya tersebut bukan dipantulkan sekali di dalam tetes hujan, melainkan dipantulkan dua kali. Sebagai hasil dari refleksi ganda ini, cahaya keluar dari tetes air hujan pada sudut yang berbeda, jadi kita melihat pelangi tersebut lebih tinggi. Jika Anda perhatikan dengan teliti, Anda akan melihat bahwa warna di dalam pelangi kedua akan berada dalam urutan terbalik dari pelangi utama.

Nah, itulah semua hal bagaimana proses terjadinya pelangi. Cahaya dan air saling berkombinasi dengan cara yang tepat untuk melukiskan gambaran alam yang indah

  Sumber referensi : 
http://www.ekorahayu.com/proses-terjadinya-pelangi.html
http://yandjaya29.blogspot.co.id/2013/06/dispersi- cahaya.html 
http://sudut-buku.blogspot.co.id/2012/02/dispersi-cahaya-dan-terjadinya        pelangi.html