Difraksi Cahaya: Pengertian, Proses Terbentuknya, Rumus + Contoh Soal

difraksi cahaya
Ilustrasi oleh dribbble.com

Difraksi cahaya adalah suatu gejala pembelokan cahaya saat mengenai celah sempit, sehingga celah yang dilalui cahaya akan semakin sempit, dan dapat menghasilkan perubahan arah penjalaran cahaya yang semakin lebar.

Pengertian Difraksi Cahaya

Hasil gambar untuk ilustrasi difraksi cahaya

Difraksi cahaya merupakan pelenturan cahaya saat cahaya melalui celah sehingga cahaya akan terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki sifat cahaya yang baru.

Pertama kali Difraksi ditemukan oleh FrancescoM.Grimaldi (1618-1663) dan gejala ini juga diketahui oleh Huygens (1620-1695) dan Newton (1642-1727).

Namun, Newton tidak melihat kebenaran tentang teori gelombang disisni, sedangkan, Huygens yang percaya pada teori gelombang tidak percaya pntuk menerangkan difraksiada difraksi.

Sehingga, ia tetap menyatakan bahwa cahaya berjalan lurus. Frensel (1788-1827) secara tepat menggunakan teori Huygens yang disebut prinsip Huygens frensel, berbunyi:

Setiap titik muka gelombang di celah merupakan sumber cahaya titik dari gelombang bola, sehingga muka gelombang neto pada titik-titik diluar celah adalah hasil superposisi gelombang bola yang bersumber dari titik muka gelombang muka dicelah”.

Difraksi Celah Tunggal

Saat cahaya melalui celah yang sangat kecil maka dapat terjadi peristiwa terbentuknya pita gelap dan terang yang disebut sebagai difraksi celah tunggal. Setelah cahaya melalui celah tersebut, terbentuklah cahaya baru (dengan menganggap celah sebagai sumber cahaya baru) yang menyebar ke segala arah.

difraksi cahaya

Pada difraksi celah tunggal, pita terang akan menutup satu orde-m. Maka persamaannya menjadi:

Untuk pita terang:

Untuk pita gelap:

Difraksi Pada Kisi (Celah Banyak)

Jika sebuah cahaya monokromatis dilewatkan pada lempeng kisi atau celah banyak, maka akan terbentuk pola difraksi berupa pola gelap dan terang pada layar.

Baca juga:  Cara Cepat dan Mudah Membuat Hand Sanitizer di Rumah

Kisi adalah susunan celah yang sejajar dan memiliki ukuran yang sama, dan dapat dibuat dengan cara membuat goresan-goresan pada lempeng kaca atau logam menggunakan ujung intan.

difraksi cahaya

Hubungan antara banyaknya celah dengan jarak antar celah dirumuskan sebagai:

d = \frac{1}{N}

Di mana: N = konstanta kisi (garis/m)

Pada difraksi celah banyak, pola terang dan gelang sama dengan Interferensi.

Untuk pita terang:

Untuk pita gelap:

Proses Terbentuknya Difraksi Cahaya

Pada suatu penghalang hanya dapat meneruskan sebagian kecil dari gelombang yang dapat melalui lubang celah dapat terus, yang lainnya berhenti atau kembali.

Kemudian selanjutnya pada saat cahaya masuk dengan melalui celah yang cukup lebar, maka akan membentuk suatu bayangan geometris pada layar.

difraksi cahaya

Untuk bagian yang terang akan persis sama lebar dengan panjang celah. Di luar bagian yang terang yaitu bayangan geometris.

Sekarang apabila celah dipersempit, maka pada bagian yang terang dilayar akan melebar ke daerah bayangan geometmetrisnya.

Contoh Soal dan Pembahasan

  1. Pada celah tunggal mempunyai lebar 0,1 mm dan disinari berkas cahaya dengan panjang gelombangnya 4.000 .

Jika pola difraksi ditangkap pada layar yang berjarak 20 cm dari celah, maka tentukanlah jarak antara garis gelap ketiga dan garis pusat terang!

Pembahasan

Diketahui:

  • d = 0,1 mm = 10-4 m
  • λ = 4.000 Å = 4 × 10-7 m
  • l = 20 cm = 2 × 10-1 m

Jawab:

Jarak garis gelap ketiga dari pusat terang p dapat dihitung dari rumus jarak gelap ke-n dari pusat terang. Jadi,

  • d.sin θ = n. λ
  • pd / l = n. λ

Untuk garis gelap ke-3 maka n = 3 p=31λ/d

  •  =(3)(2×10¯¹)(4×10¯7)/10¯4
  •  24×10¯8/10¯4.
  • 24×10¯4=2,4×10¯³m=2,4mm

2. Jarak antara dua lampu depan sebuah lampu mobil 122 cm, diamatai oleh mata yang memiliki diameter pupuil 3 mm, jika panjang gelombang cahaya yang diterima mata 500 nm, maka jarak mobil paling jauh supaya masih dapat dibedakan sedabagai dua lampu yang terpisah adalah….

Baca juga:  Contoh Surat Undangan Resmi (Terbaru) yang Baik dan Benar

Pembahasan:

Diketahui:

  • d = 122 cm = 1,22 m
  • D = 3 mm = 0,003 m  
  • λ.= 500 nm = 5.10-7 m

Jawab:

  • d = 1,22 λ. l/D
  • 1,22 = 1,22 . 5.10-7. l/0,003
  • l = 6000 m

Demikian pembahasan tentang difraksi cahaya baik dari pengertian, proses terbentuknya, rumus dan contoh soalnya. Semoga bermanfaat!

Referensi:

  • studibelajar.com
  • kabarkan.com
Tertarik dunia sains dan kepenulisan.