Rumus Difraksi Cahaya Beserta Contoh Soal
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.
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.
a. 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.
Pada difraksi celah tunggal, pita terang akan menutup satu orde-m. Maka persamaannya menjadi:
Untuk pita terang:
Untuk pita gelap:
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
Baca Juga:
Jenis-jenis Interferensi Cahaya Beserta Contoh Soal dan Pembahasan
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:
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 Difraksi Celah Tunggal
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 :
b. 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. 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.
Hubungan antara banyaknya celah dengan jarak antar celah dirumuskan sebagai:
Di mana: N = konstanta kisi (garis/m)
Pada difraksi celah banyak, pola terang dan gelang sama dengan Interferensi.
Untuk pita terang:
Untuk pita gelap:
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 Difraksi celah banyak
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 :
