Bab 6 Difraksi Gelombang

1. GELOMBA
NG
CAHAYA
INTERFRE
NSI
DIFRAK
SI
CELAH GANDA
CELAH
TIPIS
CELAH
TUNGGAL
DIFRAKSI KISI

2. A. INTERFERENSI CAHAYA
Interferensi Cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang
atau lebih yang koheren.
Dua gelombang dikatakan koheren, jika kedua gelombang
mempunyai frekuensi dan amplitudo sama serta beda fasenya
tetap.
Interferensi cahaya akan menghasilkan pola Interferensi yaitu
 pola garis terang
 pola garis gelap

3.  Terjadi dan tidak terjadinya interferensi
dapat digambarkan seperti pada Gambar
2.3.
 Gambar 2.3. (a) tidak terjadi interferensi,
(b) terjadi interferensi

4. Pola hasil interferensi
1. Garis terang,
merupakan hasil
interferensi
maksimum (saling
memperkuat atau
konstruktif)
2. Garis gelap,
merupakan hasil
interferensi minimum
(saling memprlemah
atau destruktif)
Interferensi Cahaya

5. A. INTERFERENSI CELAH GANDA
Percobaan interferensi dilakukan oleh Thomas Young, seorang ahli fisika membuat
dua sumber cahaya koheren dari satu sumber cahaya monokromatik yang
dilewatkan melalui dua buah celah sempit.
Interferensi maksimum atau
minimum dapat terjadi karena
panjang lintasan yang ditempuh
gelombang S1 tidak sama dengan
gelombang S2, kedua gelombang
tersebut memiliki beda lintasan
sebesar :
Δs = d sin θ …. (1)

6. Interferensi dapat terjadi karena adanya
beda lintasan berkas cahaya dari S1 dan
S2.
Jika jarak antara kedua celah (d ), jauh
lebih kecil daripada jarak celah terhadap
layar, l (d << l ),
maka beda lintasan pada titik sembarang P
adalah S2P – S1P = d sin θ .

7.  Interferensi Maksimum pada Percobaan Young
Interferensi maksimum terjadi bila kedua gelombang yang keluar dari celah
bertemu pada suatu titik memiliki beda fase yang sama atau beda lintasan yang
ditempuh kedua gelombang merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang
(λ, 2λ, 3λ, ...) seperti yang diperlihatkan oleh gambar berikut.
ΔS = mλ ….(2)

8. Sehingga dari persamaan (1) dan (2), Interferensi maksimum dapat dirumuskan:
Untuk sudut θ yang kecil, berlaku nilai sin θ ≈ tan θ =p/L (dalam satuan radian).
dimana :
d = jarak antara kedua celah
p = jarak dari pita terang pusat ke pita terang ke-m
λ = panjang gelombang
m = orde interferensi = 1, 2, 3, . . .
m = 1 untuk pita terang ke-1
m = 2 untuk pita terang ke-2, dst

9. INTERFERENSI MINIMUM PADA PERCOBAAN YOUNG
Interferensi minimum terjadi bila kedua gelombang yang keluar dari celah bertemu
pada suatu titik memiliki beda fase yang berlawanan atau beda lintasan yang
ditempuh kedua gelombang merupakan kelipatan dari setengah panjang gelombang
seperti yang diperlihatkan oleh gambar berikut.

10. Sehingga dari persamaan (2) dan (4), Interferensi minimum dapat dirumuskan:
Untuk sudut θ yang kecil, berlaku nilai sin θ ≈ tan θ =p/L (dalam satuan radian).
dimana :
d = jarak antara kedua celah
p = jarak dari pita terang pusat ke pita gelap ke-m
λ = panjang gelombang
m = orde interferensi = 1, 2, 3, . . .
m = 1 untuk pita gelap ke-1
m = 2 untuk pita gelap ke-2, dst
Untuk Jarak pita terang/gelap yang berurutan (Δp) dirumuskan dengan:

11. Contoh soal :
1.Suatu berkas cahaya monokromatis setelah melewati celah ganda yang jaraknya 0,3 mm
membentuk pola interferensi pada layar yang jaraknya 0,9 m dari celah tersebut. Jika jarak antara
garis gelap kedua ke terang pusat pola sebesar 3 mm. Berapakah panjang gelombang cahaya
tersebut ?
Diketahui :
d = 0,3 mm = 3 x 10-4 m
L = 0,9 m
p = 3 mm= 3 x 10-3 m
m = 2 (interferensi minimum)
Ditanya : λ ... ?
Jawab : Untuk interferensi minimum

12. 2. Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan panjang
gelombang 6,5 x 10-7 m. Garis gelap terang diamati pada layar yang berjarak 1 m
dari celah. Berapakah jarak antara gelap ketiga dan terang ke lima ?
Diketahui :
d = 1mm = 1 x 10-3 m
λ = 6,5 x 10-7 m
L = 1 m
Ditanya : Δp G3 -->T5
Jawab : Jarak antara dua pita terang/gelap yang berurutan :
Δp G3 -->T5 = 2,5 Δp (perhatikan gambar disamping)
Δp G3 -->T5 = 2,5 x 6,5 . 10-1mm = 1,625 mm

13. B. INTERFERENSI PADA LAPISAN TIPIS
Pita-pita berwarna seperti pelangi bila cahaya terefleksikan
dari sebuah gelembung sabun atau dari lapisan minyak
tipis yang mengapung pada permukaan air merupakan
salah satu contoh interferensi lapisan tipis.
Gelombang cahaya direfleksikan (dipantulkan) dari
permukaan-permukaan yang berlawanan dari film
tipis seperti gambar di samping. Interferensi
konstruktif di antara kedua gelombang yang
direfleksikan itu (dengan panjang lintasan yang
berbeda) terjadi di tempat yang berbeda untuk
panjang gelombang yang berbeda.

14. Dua faktor yang mempengaruhi
interferensi pada lapisan tipis,
yaitu:
1. Perbedaan panjang
lintasan optik
2. Perubahan fase sinar
pantul
A E F
D
C
B
Lapisan
tipis
udara
udara
i i
r r Indeks
Bias= n
d

15. Sinar datang dengan sudut datang i pada lapisan
tipis dengan ketebalan d dan indeks bias n, sehingga
sinar mengalami pemantulan dan pembiasan dengan
sudut bias r. Dengan mempertimbangkan kedua faktor di
atas, dapat ditentukan syarat-syarat terjadinya interferensi
berikut ini.
1. Syarat terjadinya interferensi maksimum (terang)
2n.d.cos r = (m – 2
1 ) λ ; m = 1, 2, 3, ............ (2.33)
2. Syarat terjadinya interferensi minimum (gelap)
2n.d.cos r = mλ ; m = 0, 1, 2, ....................... (2.34)

16. a. Interfrensi maksimum garis terang
2 n d Cos r = (2 m – 1) ½ λ
m = 1,2,3...
b. Interfrensi minimum garis gelap
2 n d Cos r = m λ
i
r
O
A
B
C
n
d
n = indeks bias lapisan tipis
d = tebal lapisan
r = sudut sinar bias

17. CONTOH SOAL
Dua celah yang berjarak 1 mm, disinari cahaya merah dengan
panjang gelombang
6,5 × 10-7 m. Garis gelap terang dapat diamati pada layar yang
berjarak 1 m dari
celah. Hitunglah jarak antara gelap ketiga dan terang pusat,
serta jarak antara
terang kedua dengan garis terang keempat!

18. Diketahui: d = 1mm = 10-3 m
λ = 6,5 × 10-7 m
l = 1 m
Ditanya: a. p = ... ?
b. Δp = ... ?

21. Tentukan tebal lapisan
minimum yang dibutuhkan
agar terjadi interferensi
maksimum pada sebuah lapisan
tipis yang memiliki indeks bias
4/3 dengan menggunakan
panjang gelombang 5.600 Å
CONTOH SOAL

22. jawab:
diket:
n = 4/3
 = 5.600 Å
agar tebal lapisan
minimum, maka:
m = 1
cos r = 1
ditanya: d
 
 
 
 
0
3
4
2
1
2
1
2
1
050
.
1
1
2
600
.
5
1
cos
2
cos
2
A
d
d
r
n
m
d
m
r
nd










23. C. DIFRAKSI
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.
1. Difraksi celah tunggal
jika muka gelombang melalui celah sempit, maka gelombang ini akan
mengalami lenturan (difraksi).
Pembelokan cahaya(difraksi) dapat terjadi ketika cahaya melewati suatu celah
tunggal dan akan menghasilkan pola garis terang dan gelap.
terjadinya difraksi diperlihatkan pada animasi berikut

24. A. DIFRAKSI CELAH TUNGGAL
 Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal dijelaskan oleh Christian Huygens. Menurut Huygens, tiap
bagian celah berfungsi sebagai sumber gelombang sehingga cahaya dari satu bagian celah dapat
berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah lainnya.
 Bagaimana garis/pita gelap dan terang pada peristiwa difraksi bisa terjadi?
Analisis Pola Terang/Gelap pada Difraksi Celah
Tunggal;
(a) Cahaya monokromatis yang melewati celah
sempit akan menghasilkan pola terang/gelap; (b)
Interferensi minimum terjadi jika gelombang 1 dan 3
atau 2 dan 4 memiliki beda lintasan sebesar d/2 sin
θ dan beda fase kedua gelombang sebesar ½
panjang gelombang.

25. 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
lagidiperlakukan sebagai bidang sferis, melainkan
sebagaibidang datar. Dengan kata lain, difraksi ini melibatkan
berkas cahaya sejajar.

26. Syarat terjadinya garis gelap ke-m adalah
Untuk sudut θ yg kecil, berlaku
Syarat terjadinya garis terang ke-m adalah
Untuk sudut θ yg kecil, berlaku
,...
3
,
2
,
1
;
sin 
 m
m
d 


m
l
pd

,...
2
,
1
,
0
;
)
(
sin 2
1


 m
m
d 


)
( 2
1

 m
l
pd

27. 1. Pola difraksi minimum
(gelap)
dirumuskan:
d sin θ = n
2. Pola difraksi maksimum (terang)
dirumuskan:
d sin θ = (n-½)
dengan:
n = 1,2,3,……
1
2
3
4
5
½ d sin θ
d
d/2
d/2

28. Dengan menggunakan celah tunggal,
pada layar tampak pola difraksi.
Garis terang pusat dan garis gelap ke
empat membentuk sudut 30o
terhadap garis normal. Jika cahaya
yang digunakan memiliki panjang
gelombang 6.000 Å, tentukanlah
lebar celah yang digunakan.
Contoh soal

29. Jawab:
d sin θ = n
Diket:
θ =30o
n = 4
 = 6.000 Å
Ditanya: d
Penyelesaian
 
m
A
d
d
n
d



8
,
4
48000
30
sin
6000
4
sin
0
0





30. Interferensi minimum yang menghasilkan garis gelap pada layar akan terjadi jika gelombang 1 dan 3 atau 2 dan
4 berbeda fase ½, atau lintasannya sebesar setengah panjang gelombang.
Berdasarkan Gambar tersebut, diperoleh beda lintasan kedua gelombang (d sin θ)/2.
ΔS = (d sin θ)/2 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = λ
Jika celah tunggal itu dibagi menjadi empat bagian, pola interferensi minimumnya menjadi
ΔS = (d sin θ)/4 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = 2λ
Berdasarkan penurunan persamaan di atas maka Interferensi Minimum (destruktif) yang menghasilkan pita
gelap dirumuskan dengan :
.... (1)
dengan:
d = lebar celah
λ = panjang gelombang
m = 1, 2, 3, . . .
m = 1 untuk pita gelap ke–1
m = 2 untuk pita gelap ke-2, dst
untuk sudut θ yang kecil nilai sin θ » tan θ (dalam satuan radian).
Berdasarkan gambar, tan θ = p/L. Sehingga persamaan (1) di atas menjadi:

31. Untuk Jarak pita terang/gelap yang berurutan (Δp) dirumuskan dengan :
dimana :
p = jarak dari pita terang pusat ke pita gelap ke-m
Δp = jarak pita terang/gelap yang berurutan
L = jarak dari celah ke layar
Contoh soal:
1.Seberkas sinar sejajar monokromatis dengan panjang gelombang 6000 melewati celah sempit sehingga
dihasilkan pola difraksi orde gelap ke-3 yang terjadi pada sudut 30°. Berapakah lebar celah sempit tersebut?
Ingat!
1 nm = 10-9 m
= 10-10 m
Diketahui : λ = 6000 = 6.10-7 m
m = 3
q = 30°
Ditanya : d ... ?
Jawab :

32. Dalam percobaan difraksi sebuah celah lebarnya 1 mm
disinari oleh cahaya monokromatik. Sebuah layar
diletakkan sejauh 2 m di belakang celah. Pita gelap ke-2
berjarak 0,96 mm dari terang pusat. Berapakah panjang
gelombang yang digunakan dalam percobaan tersebut ?
Diketahui :
d = 1 mm = 10-3 m
L = 2 m
p = 0,96 mm = 9,6 x 10-4m
m = 2
Ditanya : λ ...?
Jawab :

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

34. B. DIFRAKSI KISI
 Kisi adalah sebuah susunan dari sejumlah besar celah sejajar yang lebar dan jarak antar
celahnya sama. Kisi-kisi dapat dibuat dengan menggunakan sebuah ujung intan untuk
menggoreskan banyak alur yang berjarak sama (presisi tinggi) pada sebuah kaca atau
permukaan logam. Jika seberkas cahaya monokromatis dilewatkan pada kisi, pola difraksi yang
dihasilkan pada layar berupa garis terang dan garis gelap secara bergantian. Pola difraksi yang
dihasilkan oleh kisi jauh lebih tajam dibandingkan dengan interferensi celah ganda. Semakin
banyak celah pada sebuah kisi yang memiliki lebar yang sama, semakin tajam pola difraksi yang
dihasilkan pada layar.
 Perhatikan gambar berikut ini.

35. Interferensi maksimum terjadi bila beda lintasan cahaya datang dari dua celah yang berdekatan
sebesar kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang.
Δs = d sin θ dan Δs = λ, 2λ, 3λ, ...
Sehingga interferensi maksimum yang terjadi pada kisi difraksi dapat dirumuskan sebagai berikut :
Dimana :
dengan:
d = jarak antar celah atau tetapan kisi
N = jumlah garis per satuan panjang
λ = panjang gelombang
m = orde dari difraksi = 1, 2, 3, . . .
m = 1 untuk pita terang ke–1
m = 2 untuk pita terang ke-2, dst
Contoh soal :

37. DIFRAKSI CELAH BANYAK
(KISI)

38. DIFRAKSI CELAH BANYAK
(KISI)
θ= sudut belok=sudut difraksi
λ = panjang gelombang, l= jarak
celah ke layar, p = jarak antara dua
terang atau gelap

39. Sebuah kisi memiliki 10.000 celah
garis per cm. Pada kisi dilewatkan
cahaya tegak lurus dengan panjang
gelombang . Garis terang difraksi
maksimum orde pertama
membentuk sudut 30o terhadap
garis normal. Tentukan 
Contoh soal

40. Jawab:
Diket:
N = 10.000 garis/cm
d = 1/N = 1/10.000
= 10-4 cm
θ = 30o
n = 1
Ditanya: 
Penyelesian
0
4
4
0
4
5000
10
5
,
0
1
5
,
0
10
1
30
sin
10
sin
sin
A
cm
x
x
n
d
n
d


















41. CONTOH SOAL
1.Cahaya monokromatik dilewatkan pada kisi dengan 1000 garis tiap cm. Jarak antara garis terang pusat dan
garis terang ke-5 yang teramati pada layar adalah 20 cm. Jika layar berada pada jarak 100 cm dibelakang kisi,
berapakah panjang gelombang cahaya tersebut?
Diketahui :
N = 1000 garis/cm
m = 5
p = 20 cm
L = 100 cm
Ditanya : λ ...?
Jawab :

42. 2.Seberkas cahaya dengan panjang gelombang 5000 jatuh tegak lurus pada kisi. Jika spektrum
orde ke-2 membentuk sudut deviasi 30°. Berapakah jumlah garis per cm kisi?
Diketahui :
λ = 5000 = 5.10-7 m = 5.10-5 cm
m = 2
q = 30°
Ditanya : N ... ?
Jawab :
= garis/cm

43. PERBEDAAN INTERFERENSI DAN DIFRAKSI
 Sejauh ini kita telah membahas difraksi dan interferensi. Beberapa perbedaan antara difraksi dan
interferensi antara lain:
 Difraksi adalah pelenturan muka gelombang ketika melewati celah sempit, sedangkan interferensi
adalah efek gabungan (superposisi) dari beberapa gelombang.
 Difraksi membutuhkan hambatan (celah) tetapi interferensi tidak.
 Jalur gelombang tetap utuh setelah interferensi, tetapi difraksi mengubah jalur gelombang datang.
 Namun, dari perbedaan dua fenomena gelombang itu, baik difraksi maupun interferensi
menghasilkan pola yang sama. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa tidak ada perbedaan
mendasar antara difraksi dan interferensi. Kita menggunakan istilah interferensi untuk efek yang
melibatkan gelombang-gelombang dari sejumlah kecil sumber, biasanya dua sumber. Sedangkan
difraksi biasanya melibatkan sebuah distribusi kontinu dari gelombang-gelombang kecil Huygens
yang menyeberang area sebuah celah, atau yang melibatkan sejumlah besar sumber atau celah.
Tetapi kedua kategori fenomena itu diatur oleh prinsip fisika dasar superposisi dan prinsip
Huygens yang sama.

44. Aplikasi Gelombang
Cahaya dalam Bidang
Teknologi

45. Laser
▪ Laser (Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation) adalah salah satu sumber cahaya
yang memancarkan berkas cahaya yang
koheren. Laser masuk dalam kelompok cahaya
monokromatik. Selain itu, laser juga mempunyai
intensitas dan tingkat ketelitian yang sangat
tinggi, sehingga laser sering digunakan dalam
berbagai peralatan.

46. Laser
▪ Dalam kehidupan sehari-hari, laser
diterapkan antara lain untuk alat pemutar
CD atau DVD, pemindai barcode di
supermarket, laser printer, dan dioda laser.

47. Laser
▪ Dalam bidang kedokteran, laser
dimanfaatkan untuk pisau bedah
dan untuk menyembuhkan
gangguan akomodasi mata,
khitanan, dan lain-lain.

48. Mesin Foto Kop
▪ Mesin photo copy adalah peralatan
kantor yang membuat salinan ke atas
kertas dari dokumen, buku, maupun
sumber lain. Mesin photo copy zaman
sekarang menggunakan xerografi, proses
kering yang bekerja dengan bantuan listrik
maupun panas. Mesin photo copy lainnya
dapat menggunakan tinta.

49. Mesin Scanner
▪ Mesin scanner adalah alat yang membantu
komputer mengubah gambar atau objek grafis ke
dalam kode digital yang dapat ditampilkan dan
digunakan pada komputer. Mesin scanner dapat
dipadukan dengan suatu software komputer untuk
mengenali karakter yang discan namanya Optical
Character Recognition (OCR).

50. Night vision camera
▪ Kamera ini digunakan manusia untuk melihat
pada malam hari tanpa menggunakan lampu
atau alat penerang.
Karena kamera ini menangkap sinar
inframerah dan merubahnya menjadi sinar
tampak ( sinar yang dapat dilihat oleh mata
manusia ).

51. Sinar X
▪ Dalam Bidag kedokteran
Karena panjang gelombangnya sangat pendek (10-9 cm -
10-6 cm), sinar-X mempunyai daya tembus yang kuat.
Sinar-X dapat menembus benda-benda lunak seperti
daging dan kulit, tetapi tidak dapat menembus benda-
benda keras seperti hidung, gigi, dan logam. Contohnya
adalah Rotngen yang digunakan untuk mengetahui
bagian dalam tubuh tanpa pembedahan.

52. Sinar X
▪ Bidang Lain
Sinar-X juga digunakan di bandara, hotel, dan pusat
perbelanjaan untuk memeriksa barang-barang yang
dibawa oleh pengujung atau penumpang.
Sinar-X juga digunakan dalam teknik radiografi untuk
menguji sebuah benda dan memeriksa kerusakan atau
cacat pada mesin. Sinar-X juga sering dimanfaatkan
untuk memeriksa struktur kristal.