Seberkas cahaya yang mengenai kisi difraksi mengalami pola interferensi, dimana
maksimum ‐ maksimum berada dalam posisi yang sama dan tajam. Karena maksimum ‐
maksimum sangat tajam, maka posisi sudut dapat diukur sampai ketelitian yang tinggi.
Maksimal interferensi berada pada sudut
θ
yang diberikan
λ θ
m d
m
= sin
d merupakan jarak tiap garis ‐ garis dan m disebut bilangan orde. Jika m = 0 tidak terjadi
pembelokan. Bila
sebuah kisi yang mengandung ratusan atau ribuan celah disinari oleh sebuah berkas
sinar ‐ sinar cahaya monokromatik yang sejajar, maka terbentuk sederet pola garis
‐ garis yang sangat tajam pada sudut ‐ sudut tertentu. Garis ‐ garis m = 1 dinamakan
orde pertama, garis ‐ garis m = 2 dinamakan garis ‐ garis orde dua, dan seterusnya.
Jika kisi disinari oleh cahaya putih dengan distribusi panjang gelombang kontinyu,
maka setiap nilai m bersesuaian dengan sebuah spektrum kontinyu dan jika kisi
disinari oleh cahaya dengan distribusi panjang gelombang maka setiap nilai m bersesuaian
dengan spektrum garis [8].
2.2 Daya Pisah Kisi Difraksi
Dalam spektrokopi seringkali penting untuk membedakan panjang gelombang ‐
panjang gelombang yang berbeda sedikit. Dua berkas cahaya dengan
1
λ
dan
2
λ
berbeda kecil sekali
1
1 2
− =
Δ
λ λ
λ
jatuh pada sebuah kisi maka maksimum orde yang
sama
1
λ
dan
2
λ
berhimpit. Agar kedua
λ
tersebut dapat dibedakan atau dilihat secara
terpisah maka maksimum
1
λ
berhimpit dengan minimum
2
λ
. Maksimum orde
ke ‐m terjadi bila selisih fasa
φ
untuk celah ‐ celah yang berdekatan adalah
m
π φ
2 =
minimum pertama disamping maksimum terjadi bila
N m
2 2
π π
φ
+ =
, dimana N
adalah banyaknya celah.
φ
diberikan juga oleh
λ θ
π φ
sin d
2 =
, sehingga interval
sudut
θ
d
yang bersesuaian dengan pertambahan pergeseran fasa
φ
d
yang kecil dapat didiferensial
persamaan
λ θ
θ π
φ d
d d
cos 2
=
, dimana
d ,
2 N
π φ
=
sehingga
, cos
2 2
λ θ
θ π
π
d d
N =
1 Atau
N d
d λ
θ θ
= cos
2 Untuk
nilai sudut
θ
d
diantara maksimum ‐ maksimum untuk dua
λ
yang sedikit berbeda
mempunyai persamaan
λ θ
m d
= sin
3 Bila
didiferensialkan maka diperoleh 4
λ θ
θ
md d
d =
cos
4 Dari
persamaan 2 dan 4 dapat peroleh
λ λ
md N
=
dan
Nm d
= λ
λ
jika
λ
Δ
kecil, maka
λ λ
Δ =
d
, sehingga daya pisah R menjadi
Nm R
= Δ
= λ
λ 5
Makin besar jumlah garis pada kisi dan makin tinggi orde dari spektrum, maka daya
pisah kisi makin besar.
3.
RANCANGAN ALAT dan PRINSIP KERJANYA
Telah diketahui bahwa cahaya dapat didispersikan oleh prisma maupun kisi
difraksi. Jika cahaya yang jatuh pada kisi difraksi adalah cahaya monokrom maka akan
muncul pola gelap dan terang pada layar. Pada rancangan alat ini, spektrometer
transmisi sederhana dirancang dengan memanfaatkan kisi difraksi dan digunakan untuk
melakukan penelitian dengan cara menjatuhkan cahaya pada kisi difraksi. Kisi difraksi
yang digunakan memiliki jumlah celah 570 garis per milimeter, dengan demikian jarak
kisinya adalah 1.7 mikrometer.
Merancang spektrometer transmisi sederhana memerlukan alat bantu sebagai
teropong. Dalam rancangan spektrometer kali ini menggunakan paralon yang harganya
relatif murah dan mudah didapatkan. Namun sebelum merancang spektrometer
transmisi sederhana, sudut dari kisi difraksi harus diketahui terlebih dahulu agar semua
spektrum dari cahaya yang masuk mengenai kisi difraksi dapat terlihat. Untuk mencari
sudut kisi difraksi dilakukan percobaan menggunakan laser merah dan laser hijau
dengan cara menjatuhkan sinar laser merah dan laser hijau pada kisi difraksi. Sudut
difraksi yang diperoleh dari laser merah dan laser hijau pada kisi inilah yang menjadi
acuan untuk merancang spektrometer transmisi sederhana.
Menentukan sudut dispersi laser yang diperoleh dari kisi difraksi. Sinar laser
dijatuhkan pada kisi difraksi secara segaris. Pada rancangan alat spektrometer ini
digunakan sudut difraksi pada orde pertama yang memiliki resolusi yang rendah. Ini
dilakukan karena menyesuaikan CCD yang ada pada kamera digital. CCD kamera digital
yang digunakan hanya dapat merekam semua spektrum pada orde pertama. Sedangkan
bila menggunakan orde kedua yang memiliki resolusi yang lebih tinggi akan
mengakibatkan ada sebagian spektrum yang tidak terekam oleh CCD kamera digital.
Nilai sudut difraksi dicari dengan cara mengukur jarak sinar utama dari kisi ke layar dan
jarak sinar utama ke orde pertama, setelah memperoleh jaraknya kemudian sudutnya
dihitung menggunakan arctan. Jarak antara kisi difraksi dan layar dua meter. Untuk laser
hijau jarak sinar utama dengan orde pertama 64.7cm sehingga sudut yang diperoleh 18
sedangkan untuk laser merah jarak sinar utama dengan orde pertama 77cm sehingga
sudut yang didapat 21
. Sudut yang dipakai adalah 20
sebagai sudut tengah yang
diperoleh dari sudut dispersi laser hijau dan laser merah. Setelah memperoleh sudut kisi
difraksi pada orde pertama, barulah spektrometer transmisi sederhana dirancang
dengan menggunakan paralon sebagai teropong.
5
