Download as PDF, PPTX
Uploaded byRafika Witama
Materi 12 interferensi_difraksi
Dokumen tersebut membahas tentang interferensi lapisan tipis dan difraksi cahaya, termasuk contoh soal dan penjelasan tentang interferensi lapisan tipis, difraksi oleh celah tunggal dan grating, serta persamaan yang terkait.
More Related Content
Similar to Materi 12 interferensi_difraksi
Materi 12 interferensi_difraksi
- 1. 20:12:40 Fisika I Interferensi Interferensi LapisanTipis (Gelombang Pantul) m2π, di mana m = 0,1,2,... (2n-1)π, di mana n =1,2,3,... maksimum;0,2π,4π,6π,... minimum;π,3π,5π,... t n2 n1 n1 A B C’ (1) (2) C layar maksimum;0,2π,4π,6π,... minimum;π,3π,5π,... 2 m2π, di mana m = 0,1,2,... 2k t - π (2n-1)π, di mana n =1,2,3,... 2 2 (2m+1) (maks), di mana m = 0,1,2,... 4n t 2n (min), di mana n =1,2,3,... 4n = 2 k2AB – (k1AC’ + ) nc vvc f n n Gel. yang dipantul maksimum Gel. yang diteruskan maksimum
- 2. 20:12:56 Fisika I Interferensi maksimum;0,2π,4π,6π,... minimum;π,3π,5π,... t n2 n1 n1 A B (3) (4) C layar D D’ m2π,di mana m = 0,1,2,... (2n-1)π, di mana n =1,2,3,... Interferensi Lapisan Tipis (Gelombang transmisi) = 2 k2BC – k1BD’ 2 m2π, di mana m = 0,1,2,... 2k t = (2n-1)π, di mana n =1,2,3,... 2 2 2m (maks), di mana m = 0,1,2,... 4n t (2n-1) (min), di mana n =1,2,3,... 4n nc vvc f n n Gel. yang diteruskan maksimum Gel. yang dipantulkan maksimum
- 3. 20:12:57 Fisika I Interferensi Suatu lensakacamata mempunyai indeks bias 1,50. Lensa ini dilapisi oleh MgF2 yang mempunyai indeks bias 1,38. Tentukan tebal minimum dari lapisan tipis tersebut agar terjadi transmisi sempurna (tidak ada refleksi). Anggap panjang gelombang 550 nm. n1 =1 n2 =1,38 n3=1,50 Contoh 1.
- 4. 20:12:57 Fisika I Interferensi Contoh 2. Suatupelat gelas berindeks bias 1,40 dilapisi oleh film yang terbuat dari bahan dengan indeks bias 1,55. Perangkat ini dirancang untuk meneruskan cahaya hijau (525 nm). Tentukan tebal minimum dari film tersebut. Jika dirancang untuk memantulkan cahaya biru (450 nm), tentukan tebal minimum dari film tersebut. n1 =1 n2 =1,55 n3=1,40 A B
- 5. 20:12:57 Fisika I Interferensi Sebuah kapaltanker mengalami kebocoran sehingga di atas laut tergenang solar. Indeks bias solar dan air laut masing-masing adalah 1,20 dan 1,30. a. Bila saudara yang berada di atas lapisan solar yang tebalnya 460 nm , warna apa saudara lihat ? b. Bila saudara berada di bawah lapisan solar tersebut warna apa yang saudara lihat ? Contoh 3. n1 =1,20 n2 =1,30
- 6. 20:12:57 Fisika I Difraksi • Peristiwadibelokkannya gelombang • Contoh – Meskipun dipisahkan tembok, suara di dalam ruangan sering kali masih bisa didengar oleh orang diluar ruangan – Di sekitar bayangan gelap, ada pola terang – Air yang terhalang batu akan membelok • Pola difraksi yang diamati merupakan superposisi gelombang dari banyak sumber gelombang • Prinsip Huygens: setiap muka gelombang merupakan sumber gelombang sekunder baru
- 7. 20:12:58 Fisika I Difraksi Cahaya terhalangtangan Air dilewatkan pada lubang sempit Difraksi oleh celah tunggal Difraksi oleh celah ganda
- 8. 20:12:58 Fisika I Difraksi • Difraksicahaya 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 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
- 9. 20:13:00 Fisika I Difraksi • DifraksiFresnel sumber Celah difraksi layar
- 10. 20:13:00 Fisika I Difraksi • DifraksiFraunhofer ideal Sumber sangat jauh, sinar yang datang ke celah sejajar Menuju layar yang sangat jauh, sinar sejajar satu sama lain
- 11. 20:13:00 Fisika I Difraksi • Skemadifraksi Fraunhofer real sumber lensa celah lensa layar
- 12. 20:13:00 Fisika I Difraksi CelahTunggal • 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 y1 y5 y9
- 13. 20:13:00 Fisika I • Asumsi:Difraksi Fraunhofer • Persamaan Gelombang – y1=Asin(kx1- t) – y2=Asin(kx2- t) – y9=Asin(kx9- t) • Pada celah (posisi awal), semua gelombang (y1...y9) sefase • Di titik P terjadi superposisi : yp= y1+ y2+ ...+ y9 Analisa Difraksi Celah Tunggal . . .
- 14. 20:13:00 Fisika I Difraksi • Bedafasa di titik P hanya karena selisih jarak yang ditempuh masing- masing gelombang dari celah ke titik P • Perhitungan beda fasa: – 2- 1 =(kx2- t)-(kx1- t)=k(x2-x1)=kdsin – 3- 2 =(kx3- t)-(kx2- t)=k(x3-x2)=kdsin – 3- 1 =(kx3- t)-(kx1- t)=k(x3-x1)=2kdsin – 9- 1 =(kx9- t)-(kx1- t)=k(x9-x1)=8kdsin =wksin x1 x2 d x1 x2 x2-x1= d sin d
- 15. 20:13:00 Fisika I Menggunakan caraFasor • Gelombang di titik P – Y1=Asin(kx1- t)=Asin – Y2=Asin(kx2- t) Y2=Asin( +kdsin ) – Y9=Asin(kx9- t) Y9= Asin( +wksin ) • Beda fasa gelombang dari tepi atas dan tepi bawah celah = wksin A1 A2 A9 As = A1+A2+...+A9 R A0 =R /2 As=2Rsin /2
- 16. 20:13:01 Fisika I Difraksi (PerbandinganIntensitas) • Perbandingan amplitudo gelombang superposisi dan amplitudo gelombang pada sumber • Perbandingan intensitas difraksi di P dengan 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,… 2/ 2/sin2/sin2 0 R R A Ap 2 2 2 0 2 0 )2/( 2/sin2/sin2 R R A A I I pp
- 17. 20:13:01 Fisika I Syarat terjadinyagelap/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,....
- 18. 20:13:01 Fisika I Grafik IntensitasDifraksi I0 0 2 4 6 8-2-4-6-8 2 3 4 wsin--2-3-4
- 19. 20:13:01 Fisika I 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 jarak terjadinya difraksi minimum pertama dari terang pusat . Solusi: Syarat minimum pertama: wsin = sin ≈tan ≈y/L, dengan y = jarak minimum pertama ke terang pusat dan L=jarak celah ke layar. 2.10-4 . (y/8)=100.10-10 y=4.10-4 m =0,4 mm
- 20. 20:13:01 Fisika I • Sebuahcelah 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)= w2 = .L=1600 Å w = 40 Å w w w L Contoh 2
- 21. 20:13:01 Fisika I • Soalseperti contoh 1 dengan intensitas sumber 10 W/m2. 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 0,2.10-3.(y1/8)=300.10-10/2 y1=6.10-4 = 0,6 mm Contoh 3
- 22. 20:13:01 Fisika I Difraksi • Intensitas •=kwsin • untuk maksimum orde 1: =(2 / ).(3 /2)=3 • Intensitas maksimum orde 1: 2 2 0 )2/( 2/sin I Ip 45,0 )2/3( )2/3(sin 10 )2/( 2/sin 2 2 2 2 01 II W/m2
- 23. 20:13:02 Fisika I Difraksi Difraksi olehlubang 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 d 22,1 sin
- 24. 20:13:02 Fisika I Difraksi Contoh difraksioleh lubang dalam bentuk lingkaran (Cincin Airy)
- 25. 20:13:02 Fisika I Difraksi • Dibuatdengan 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 Kisi Difraksi (Grating)
- 26. 20:13:02 Fisika I Difraksi • Misalada 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 nN 12 1 Daya pisah gelombang
- 27. 20:13:00 Fisika I Difraksi Contoh poladifraksi oleh grating
- 28. 20:13:00 Fisika I Latihan Dalam suatuperagaan difraksi celah tunggal, berkas laser dengan panjang gelombang 700 nm melewati celah dengan lebar 0,2 mm dan mengenai layar yang jaraknya 6 meter. Carilah lebar maksimum difraksinya (lebar terang pusat) Cahaya Natrium datang pada kisi difraksi dengan 10.000 garis persentimeter. Pada sudut berapakah dua garis kuning yang panjang gelombangnya 589 nm dan 589,59 nm akan terlihat dalam orde pertama? Jika kedua panjang gelombang kuning tersebut ingin diamati sebagai suatu hasil difraksi yang terpisah, berapakah daya penguraian minimal dari kisi difraksinya? 1. 2.