Percobaan DIFRAKSI CAHAYA

Pendahuluan

Cahaya adalah gelombang, yaitu gelombang elektromagnetik. Salah satu sifat khas gelombang adalah menunjukkan gejala interferensi. Interferensi adalah penguatan atau pelemahan beberapa sumber gelombang. Jika di suati titik, dua gelombang dating bersamaan dengan fasa yang sama, maka simpangan gelombang di titik tersebut menjadi sangat besar. Kondisi ini disebut interferensi konstruktif. Sebaliknya jika pada suati titik dua gelombang sejenis dating bersamaan tetapi dengan fase berlawanan, maka simpangan dua gelombang akan saling melemahkan (menghoialngkan). Kondisi ini disebut interferensi dekstuktif. Jika gelombang dari dua sumber diarahkan ke layar maka akan ada lokasi di layar di mana fasa dua gelomban g sama sehingga terjadi interferensi olonstruktir. Sebaliknya aka nada titik-titik di layar di mana fasa dua gelombang berlawanan sehingga di titik tersebut terjadi interferensi destruktif. Lokasi terjadinya interferensi konstruktif ditandai dengan warna yang sangat terang. Dan lokasi terhadinya interferensi destruktif diutandai dengan warna gelap. Thomas Young adalah orang pertama yang berhasil mengamati pola gelap terang akibat interferensi cahaya dari dua sumber. Pada layar diamati garis gelap dan retang secara berselang-seling seerto diilustrasikan pada Gambar 1.

Pada percobaan Young, interfesni dihasilkan oleh dus sumber sejenis. Namun, interferensi juga dapat dihasilkan oleh banyak sekali sumber sehejis. Feromena ini diberi nama khusus, yaitu difraksi. Bagaimana menghasilkan banyak sumber cahaya sejenis? Salah satu cara adalah menggunakan celah sempit. Satu sumber cahaya dai belakang celah diarahkan ke celah. Setel;ah melewati celah maka cahaya yang keluar dari celah menjadi sumber cahaay baru (teorema Huygens). Satu celah menjadi satu sumber cahaya. Karena pada dasarnya cahaya yang keluar dari celah berasal dari satu sumber yang sama maka celah-celah ersebut menjadi sumber cahaya sejenis. Ketika cahaya yang keluar dari semua celah mencapai layar maka terjadi interferensi. Ada titik di mana cahaya dari semua celah memiliki fase yang sama. Pada titik ini terjadi penguatan yang sangat tinggi sehingga layar tampak sangat celah. Lokasi ini biasanya berada lurus di tengah-tengah susunan celah. Kemudian ada titik di mana cahaya satu fase lebih banyak dari cahaya fase bberlawanan. Pada titi ini terjadi terang juga tati tidak terlalu terang. Kemudian ada titik di mana jumlah cahaya fase berlwanan sama banyak. Pata titik ini terjadi interferensi destruktif dan layar tampak gelap. Gambar 2 adalah contoh pola difraksi.

Membuat celah sepmit yang jumlahnya sangat banyak bukan hal yang budah. Ukuran celah dan jarak antar celah darus sama. Agar perostiwa disfgraksi dapat diamati dengan jelas maka jarak antar celah nilainya kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya yaitu sepersepuluhah micrometer. Menuat celah yang berjarak sama dalam, orde nol koma micrometer diperlukan peralatan yang sangat mahal. Itu sebabnya kisi sem acam ini sangat mahal.

Bagaimana caranya kita dapat melakukan percobaan difraksi dengan mudah? Mari kita coba cari. Cara lain menghasilkan sumber cahaya identic adalah pemantulan. Jika kita bias membuat pemantul yang berjarak sama dalam orde panjang gelombang cahaya pada permukaan bidang datar  maka cahaya yang dipantulkan menjadi sumber cahaya sejenis (Gambar 3). Saat ini juga telah dijual kisi pantuk untuk percobaan diferaksi. Namun hanrnya juga sangat mahal dan sulit dipertoleh. Pertanyaan kita: adakah cara yang lebih mudah?

Bersykurlan, kita diuntungkan oleh adanya CD, VCD, atau DVD. Ketika CD, VCD, atau DVD ditulis data maka yang dilakukan adalah membuat goresan-goresan pada permukaanya. Goresan tersebut menyimpan blangan biner 0 atau 1. Dan yang luar biasa adalah jarak antar goresan kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya. Gambar 4 adalah contoh foro permukaan CD menggunakan miroskop electron. Panjang bar putih adalah 5 mm. Kalau kita lihat secara seksama, jarak antara dua goresan sekitar 0,5 mm. Angka ini kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya. Berati kita dapat menggunakan permukaan CD atau VCD untuk mendemosntrasikan peristiwa difraksi cahaya.

Perumusan

Peritiwa difraksi oleh permukaan CD dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada peristiwa difraksi, terjadi intensitas maksimum dan minimum yang bergantian. Intenasitas cahaya ada layar memenugi persamaan

dengan

d adalah jarak antar goresan

lambda adalah panjang gelombang cahaya

teta adalah sudut antara garis horizontal dari tengah kisi ke arah layar dengan lokasi pengamatan di layar

Dengan N adalah jumlah pemantul. Jika kita menggunakan sinar laser maka N = lebar berkas laser/jarak antar kisi.

Maksimum terjadi jika terpenuhi

Maksimu pertama terjadi di pusat layar, delta = 0 atau teta = 0.

Maksimum kedua terjadi jika  delta = 2 pi, atau

atau

Misalkan jarak kisi ke layar adalah L. Misalkan jarak antara terang pusat dan terang pertama adalah y. umumnnya teta sangat kecil segingga sin teta » tan teta = y/L. Dengan demikian panjang gelombang cahaya memenuhi

Besaran L dan y dapat dikurt. Nilai y dapat diukur cukup teliti jika jarak layar sangat jauh. Ini tidak masalah kalau menggunakan sinar laser sehingga pada jarak yang sangat jauh pun masih tampak jelas. Nilai d untuk VCD atau DVD sekitar 650 nm.

Tujuan

Tujun percobaan ini adalah mengukur panjang gelo,bang cahaya laser pouytenr secara sedehana

Alat/Bahan

1. Keeping VCD atau DVD tang relah berisi data
2. Laser pointer warna merah
3. Laser pointer wartna hijau
4. Layar
5. Meteran
6. Mistar

Langkah Percobaan

1. Set alat seperti pada Gambar 5
2. Gunakan selotip untuk membuat posisis alat-alat stabil.
3. Atur arah laser pointer merah sehingga di latar diamati titik-titik yang terpisas teratur
4. Ukur jarak titik terang tengah dengan titik terang di sampingtna.
5. Ukur jarah dari layar permukaan VCD/DVD
6. Ulangi dengan menggunakan laser pointer hijau

Tugas

1. Hitung panjang gelombang cahaya yang digunakan
2. Bandingkan hasil yang didapat dengan data di referensi.

Sumber gambar fitur: lifepixel.com

Jika merasa bermanfaat, silakan share dan like: