Tim dosen fisika ppdu stttelkom Difraksi Angota kelompok 1.Alfrajjiady 2.Yudi gusrianto September 20, 2019 Fisika 11

2 Difraksi Gambaran tentang difraksi Difraksi celah tunggal Difraksi oleh lubang berbentuk lingkaran Kisi difraksi (grating)

Fisika 13 Gambaran tentang difraksi PPeristiwa dibelokkannya gelombang CContoh MMeskipun dipisahkan tembok, suara di dalam ruangan sering kali masih bisa didengar oleh orang diluar ruangan DDi sekitar bayangan gelap, ada pola terang AAir yang terhalang batu akan membelok DDifraksi merupakan superposisi gelombang dari banyak sumber PPrinsip Huygens: setiap muka gelombang merupakan sumber gelombang sekunder baru

Fisika 14 Contoh peristiwa difraksi Cahaya terhalang tangan Air dilewatkan pada lubang sempit Difraksi oleh celah tunggalDifraksi oleh celah ganda

Fisika 15

6 Difraksi Cahaya  Difraksi cahaya sulit diamati karena:  Biasanya sumber cahaya polikromatik sehingga pola difraksi yang ditimbulkan setiap gelombang cahaya saling tumpang tindih  Sumber cahaya terlalu lebar sehingga pola difraksi yang dihasilkan masing-masing bagian akan saling tumpang tindih  Cahaya tidak selalu koheren, sehingga polanya berubah-ubah selalu sesuai perubahan beda fasanya  Dua macam difraksi cahaya  Difraksi Fresnel: pola difraksi diamati di tempat yang tidak jauh dari sumber. Sinar yang terlibat dalam proses difraksi tidak sejajar  Difraksi Fraunhofer: pola difraksi diamati di tempat yang jauh dari sumber. Sinar yang terlibat dalam proses difraksi semuanya sejajar

Fisika 17  Difraksi Fresnel sumber Celah difraksi layar

Fisika 18  Difraksi Fraunhofer ideal Sumber sangat jauh, sinar yang datang ke celah sejajar Menuju layar yang sangat jauh, sinar sejajar satu sama lain

Fisika 19  Skema difraksi Fraunhofer real sumber lensa celah lensa layar

Fisika 110 Difraksi Celah Tunggal  Skema difraksi celah tunggal Lebar celah total w, dibagi menjadi n buah celah kecil yang banyak, masing-maing dianggap sebagai sumber gelombang sekunder baru Untuk kasus ini misalnya n=9 Jarak antar celah d L layar O=pusat layar P=titik yang diamati pola difraksinya Muka gelombang datang y1y1 y5y5 y9y9 

Fisika 111 Analisis Difraksi Celah Tunggal  Asumsi: Difraksi Fraunhofer  Persamaan Gelombang  y 1 =Asin(kx 1 -  t)  y 2 =Asin(kx 2 -  t)  y 9 =Asin(kx 9 -  t)  Pada celah, semua gelombang (y 1...y 9 ) sefase  Di titik P terjadi superposisi : y p = y 1 + y y 9 

September 20, 2019Fisika 112 Perhitungan beda fasa di P  Beda fasa di titik P hanya karena selisih jarak yang ditempuh masing-masing gelombang dari celah ke titik P  Perhitungan beda fasa:   2 -  1 =(kx 2 -  t)-(kx 1 -  t)=k(x 2 -x 1 )=kdsin    3 -  2 =(kx 3 -  t)-(kx 2 -  t)=k(x 3 -x 2 )=kdsin    3 -  1 =(kx 3 -  t)-(kx 1 -  t)=k(x 3 -x 1 )=2kdsin    9 -  1 =(kx 9 -  t)-(kx 1 -  t)=k(x 9 -x1)=8kdsin  =wksin  x1x1 x2x2 d  x1x1 x2x2  x 2 -x 1 = d sin  d

Fisika 113 Penggambaran dengan Fasor  Gelombang di titik P  Y 1 =Asin(kx 1 -  t)=Asin   Y 2 =Asin(kx 2 -  t)  Y 2 =Asin(  +kdsin  )  Y 9 =Asin(kx 9 -  t)  Y 9 = Asin(  +wksin  )  Beda fasa gelombang dari tepi atas dan tepi bawah celah  = wksin  A1A1 A2A2 A9A9 A s = A 1 +A A 9 R A 0 =R    /2 A s =2Rsin  /2

Fisika 114 Perhitungan intensitas  Perbandingan amplitudo gelombang superposisi dan amplitudo gelombang pada sumber  Perbandingan intensitas difraksi di Pdengan sumber  Intensitas maximum terjadi pada terang pusat  Terang berikutnya terjadi pada saat sin(  /2)=1.  Intensitas minimum (gelap) terjadi pada saat sin(  /2)=0  =2nπ, n=1,2,…

September 20, 2019Fisika 115 Syarat Gelap dan Terang  Syarat minimum (gelap)   =2nπ, n=1,2,…  wksin  =2n   w(2  / )sin  =2n   wsin  =n, n=1,2,....  Syarat terang  Pola terang terjadi di tengah-tengah antara dua minimum  wsin  =(n+½), n=1,2,....

Fisika 116 Grafik intensitas difraksi I0I0 0 22 44 66 88 -2  -4  -6  -8   wsin 

Fisika 117 Contoh 1  Sebuah celah tunggal lebar 0,2 mm dilewati cahaya yang panjang gelombangnya 100 Å. Jika sebuah layar diletakkan pada jarak 8 m dari celah, tentukan dimana terjadi difraksi minimum pertama. Catatan: minimum pertama adalah minimum setelah terang pusat (n=1) Solusi: Syarat minimum pertama: wsin  = sin  ≈tan  ≈y/L, dengan y = jarak minimum pertama ke terang pusat dan L=jarak celah ke layar (y/8)=  y= m =0,4 mm

Fisika 118 Contoh 2  Sebuah celah tunggal dilewati gelombang dengan =200 Å. Jarak layar ke celah 8 m. Berapa lebar celah agar terang pusat mempunyai lebar 2 kali lebar celah Solusi Syarat minimum 1: wsin  =  sin  ≈tan  ≈y/L Minimum pertama terjadi pada y=w w(w/L)= w 2 = /L=25 Å w = 5 Å w w w L

September 20, 2019Fisika 119 Contoh 3  Soal seperti contoh 1 dengan intensitas sumber 10 W/m 2. Dimana terjadinya dan berapa intensitas maksimum ke-1 (maksimum pertama setelah terang pusat) Solusi: Syarat maksimum: wsin  =(n+½), n=1,2,.... maksimum orde ke-1: wsin  =3 /2 0, (y 1 /8)= /2 y 1 = = 0,6 mm

Fisika 120  Intensitas   =kwsin   untuk maksimum orde 1:  =(2  / ).(3 /2)=3   Intensitas maksimum orde 1: W/m 2

Fisika 121 Difraksi oleh lubang berbentuk lingkaran  Secara matematis lebih susah analisisnya karena harus membuat superposisi gelombang yang bersumber dari setiap titik yang ada di lingkaran  Secara fisis pola difraksi tidak berbeda dengan celah, terjadi pola gelap-terang berbentuk cincin yang disebut cincin Airy  Untuk lingkaran berdiameter d, minimum pertama memenuhi syarat

Fisika 122 Cincin Airy

Fisika 123 Kisi Difraksi (Grating)  Dibuat dengan membuat goresan pada suatu bahan tertentu dan berfungsi sebagai sistem banyak celah, misalnya 10000/cm.  Cahaya datang ke tiap goresan akan diteruskan atau dipantulkan tergantung jenis gratingnya. Gelombang-gelombang transmisi/pantul itu akan disuperposisikan dan mengalami difraksi  Berdasarkan interferensi banyak celah, makin banyak celahnya makin tajam intensitas maksimumnya. Tetapi karena ada proses difraksi maka semakin tinggi ordenya makin kecil intensitasnya  Jumlah celah dalam kisi difraksi menentukan kemampuan kisi tersebut untuk memisahkan gelombang

Fisika 124 Daya pisah gelombang  Misal ada dua gelombang 1 dan 2. Agar kedua gelombang itu terpisah polanya, maka minimum 1 harus berimpit dengan maksimum 2. Misalkan kisi terdiri atas N celah. Pemisahan warna pada orde ke-n terjadi jika  Contoh: agar pada orde ke-2 terjadi pemisahan antara gelombang 5896 Å dan 5890 Å, maka dibutuhkan kisi difraksi dengan jumlah celah sekitar 500

Fisika 125 Pola difraksi oleh grating m=0 m=1 m=-1 m=2

Fisika 126 Pembiasan Gelombang

Fisika 127 Polarisasi

Fisika 128 Dispersi

Fisika 129 Difraksi Fraunhofer

Fisika 130 Penggabungan Warna

Fisika 131 A Fabry-Perot fiber optic interferometer formed by the fiber end face and a movable mirror.

Fisika 132 Daftar Pustaka  Eugene Hecht and Alfred Zajac, Optics, Addison-Wesley, New York, 1974  Halliday and Resnick, Fisika, terjemahan oleh Pantur Silaban dan Erwin Sucipto, Erlangga, Jakarta, 1984  Sutrisno, Gelombang dan Optik (Seri Fisika), Penerbit ITB, 1984