PEMBELAJARAN DIFRAKSI SMA

BAHAN AJAR

• Difraksi (Pelenturan)

            Difraksi adalah penyebaran atau pelenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang, dengan demikian, cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ.

            Cahaya memiliki sifat sebagai gelombang sehingga cahaya mengalami difraksi dan interferensi. Syarat terjadinya difraksi adalah koheren dan selisih fase tetap. Difraksi cahaya dapat terjadi jika cahaya melalui kisi. Kisi adalah celah sempit sejajar yang jumlahnya sangat banyak. Konstanta kisi (d) adalah jarak antara dua celah yang berdekatan.

d          = Konstanta kisi

p         = Jarak titik terang pusat

l          = Jarak kisi ke layar

m         = Orde

l          = Panjang gelombang cahaya

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.

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. Perhatikan Gambar

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 = 2 λ.

Berdasarkan penurunan persamaan interferensi minimum tersebut, diperoleh persamaan sebagai berikut.

d sin θ = mλ                                                      

dengan: d = lebar celah

m = 1, 2, 3, . . .

Untuk mendapatkan pola difraksi maksimum, maka setiap cahaya yang melewati celah harus sefase. Beda lintasan dari interferensi minimum tadi harus dikurangi dengan  sehingga beda fase keduanya mejadi 360°. Persamaan interferensi maksimum dari pola difraksinya akan menjadi :

Dengan (2m – 1) adalah bilangan ganjil, m = 1, 2, 3, 

b.      Difraksi Celah Majemuk (Kisi Difraksi)

Kisi difraksi merupakan piranti untuk menghasilkanspektrum dengan menggunakan difraksi dan interferensi,yang tersusun oleh celah sejajar dalam jumlah sangat banyakdan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam orde 1.000per mm). Dengan menggunakan banyak celah, garis-garisterang dan gelap yang dihasilkan pada layar menjadi lebih tajam. Bila banyaknya garis (celah) per satuan panjang, misalnya cm adalah N, maka tetapan kisi d adalah:

Bila cahaya dilewatkan pada kisi dan diarahkan kelayar, maka pada layar akan terjadi hal-hal berikut ini.

1. Garis terang (maksimum), bila:

d.sin θ = n.λ; n= 0, 1, 2, ...........................

2. Garis gelap (minimum), bila:

d.sin θ = (n-1/2) λ; n= 1, 2, 3, ....................

Kemampuan lensa untuk membebaskan bayangan dari dua titik benda yang sangat dekat disebut resolusi lensa. Jika dua titik benda sangat dekat, maka pola difraksi bayangan yang terbentuk akan tumpang tindih. Kriteria Rayleigh menyatakan bahwa “dua bayangan dapat diuraikan jika pusat piringan difraksi salah satunya persis di atas minimum pertama pola difraksi yang lainnya”. Ukuran kemampuan alat optik untuk membentuk bayangan terpisahkan dari benda-benda rapat atau untuk memisahkan panjang gelombang radiasi yang rapat disebut daya urai

MEDIA PEMBELAJARAN

Media yang digunakan dalam dalam materi yang diajarkan yaitu :

·         Gambar

·         Animasi

Materi kisi difraksi termasuk pada materi yang menekankan pada konsep dan juga pada materi ini memerlukan media yang interaktif berupa animasi dan gambar yang menjelaskan bagaimana sebuah cahaya melewati sebuah celah sempit dan mengenai rambat cahaya dijelaskan juga dengan animasi. Sehingga siswa lebih mudah untuk memahami mengenai materi ini. Penggunan media ini juga berkaitan dengan praktikum yang dilakukan yang menunjukan bagaimana sebuah percobaan kisi difraksi.

Ranah yang ingin dicapai dengan penggunaan media tersebut adalah ranah kognitif dan juga psikomotor. Karena dalam penggunaan media ini  menjelaskan bagaimana peristiwa perambatan cahaya yang melewati sebuah kisi yang mempermudah siswa untuk memahami tentang konsep konsep kisi difraksi. Dan juga dengan penampilan sebuah bagan atau skema praktikum sederhana yang ditampilkan di layar mempermudah siswa untuk melakukan kegiatan praktikum untuk membuktikan prinsip Huygens tentang gelombang cahaya.

EVALUASI

1.             Laser berwarna hijau ditembakkan ke dalam sebuah celah yang mempunyai lebar 0,550 mm. Difraksi terlihat pada dinding yang berada pada jarak 2,06 m dari celah. Jarak gelap kedua dari terang pusat adalah 4,10 mm. Berapakah panjang gelombang sinar tersebut?

2.             Sebuah layar ditempatkan pada jarak 50 cm dari celah tunggal yang disinari oleh cahaya dengan panjang gelombang 600 nm. Jika jarak antara gelap ke 3 dengan gelap 1 adalah 3 mm, berapa lebar dari ceah tersebut?

3.             Sebuah sinar melewati dua buah celah yang mempunyai lebar sama yaitu 30 mikrometer. Jarak kedua celah 240 mikrometer. Jika dalam keadaan ini terjadi difraksi dan interferensi. Pada orde terang interferensi ke berapa tidak terlihat di layar?

4.             Tunjukkan sudut yang dibentuk oleh difraksi maupun interferensi pada keadaan tersebut,Jika cahaya yang digunakan 600 nm?