Difraksi Cahaya pada Kisi

Fisika SMAMA XII 72 Gambar 2.9 menggambarkan cahaya monokromatik sejajar yang datang tegak lurus bidang kisi, cahaya yang melalui kisi dilenturkan dan memiliki fase yang sama. Semua cahaya yang melalui celah kisi akan dikumpul- kan menjadi satu oleh lensa positif dan diproyeksikan pada layar menjadi garis terang dan gelap. Misalkan semua cahaya yang melalui celah kisi dilenturkandidifraksikan dengan sudut T dan dikumpulkan pada satu titik P yang berjarak p dari terang pusat O pada layar yang berjarak L dari kisi. Hasil interferensi cahaya di titik P tergantung pada selisih lintasan yang ditempuh cahaya dari celah yang berdekatan yaitu d sin T. Di titik P akan terjadi garis terang jika d sin T sama dengan kelipatan bilangan bulat kali panjang gelombang atau kelipatan bilangan genap kali setengah gelombang. Sebaliknya akan terjadi garis gelap jika d sin Tsama dengan kelipatan bilangan ganjil kali setengah panjang gelombang. Secara matematik dapat dinyatakan : Di P terjadi garis terang jika : d sin T= n O atau p = .... 2.15 Di P akan terjadi garis gelap jika : d sin T = 2n + 1 O atau p = .... 2.16 dengan : d = lebar celah kisi m T = sudut difraksi derajat O = panjang gelombang cahaya m n = orde difraksi p = jarak garis gelapterang ke terang pusat m L = jarak layar ke kisi m Gambar 2.9 Difraksi pada kisi 73 Fisika SMAMA XII Suatu berkas cahaya yang panjang gelombangnya 5.10 -7 m dijatuhkan tegak lurus pada sebuah kisi difraksi. Jika spektrum orde kedua jatuh pada sudut 30 o terhadap garis normal pada kisi, tentukan besarnya konstanta kisi banyaknya goresan tiap meter tersebut Penyelesaian : Diketahui : O = 5. 10 -7 m T = 30 o n = 2 Ditanyakan : N = ? Jawab : d sin T = n O d = = 2.10 -6 m N = = 5 × 10 5 celahmeter Jadi, banyaknya goresan tiap meter adalah : 5 x 10 5 celahmeter. Soal Latihan : 1. Sebuah kisi yang memiliki 4.000 garis tiap sentimeter disinari tegak cahaya monokromatik yang panjang gelombangnya 6.000 Å. Tentukan orde maksimum garis terang yang dapat diamati 2. Sebuah kisi yang memiliki 5.000 garis tiap sentimeter disinari dengan cahaya secara tegak lurus. Apabila spektrum orde ke-3 terbentuk pada sudut 30 o terhadap garis normal bidang kisi, tentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan Contoh Soal Adanya difraksi cahaya akan memengaruhi hasil pembentukan bayangan pada alat optik misalnya kamera. Pada sebuah kamera profesional selalu dilengkapi dengan tombol pengatur kecepatan, diafragma, fokus dan ukuran kepekaan film yang digunakan ASA yang pada umumnya tertulis dalam angka-angka. Cobalah kamu membuat tabel pengaturan dari kecepatan dan bukaan diafragma untuk memotret dalam ruangan yang redup, ruangan yang terang dan memotret benda yang bergerak agar dihasilkan gambar yang bagus. Berilah alasan atas pilihannya penggunaan tersebut Life Skills : Kecakapan Vokasional Fisika SMAMA XII 74 Celah horisontal Celah vertikal Gambar 2.10 Polarisasi gelombang

D. Polarisasi Cahaya

Polarisasi adalah peristiwa pe- nyerapan arah bidang getar dari gelom- bang. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi me- nunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar. Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkan gelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut. Sinar alami seperti sinar Matahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. Sinar tak terpolarisasi dilambangkan sedangkan sinar yang terpolarisasi dilambangkan atau . Cahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan.

1. Polarisasi karena Pemantulan

Perhatikan Gambar 2.11 menggambarkan peristiwa polarisasi yang terjadi pada cahaya yang disebabkan oleh peristiwa pemantulan. Cahaya yang datang ke cermin dengan sudut datang sebesar 57 o , maka sinar yang terpantul akan merupakan cahaya yang terpolarisasi. Cahaya yang berasal dari cermin I adalah cahaya terpolarisasi akan dipantulkan ke cermin. Apabila cermin II diputar sehingga arah bidang getar antara cermin I dan cermin II saling tegak lurus, maka tidak akan ada cahaya yang dipantulkan oleh cermin II. Peristiwa ini menunjukkan terjadinya peristiwa polarisasi. Cermin I disebut polarisator, sedangkan cermin II disebut analisator. Polarisator akan menyebabkan sinar yang tak terpolarisasi menjadi sinar yang terpolarisasi, sedangkan 75 Fisika SMAMA XII analisator akan menganalisis sinar tersebut merupakan sinar terpolarisasi atau tidak. Gambar 2.11 Polarisasi gelombang karena pemantulan

2. Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan

Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan Fisika menunjukkan bahwa polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut 90 o . Di mana cahaya yang dipantulkan merupakan cahaya yang terpolarisasi sempurna, sedangkan sinar bias merupakan sinar terpolarisasi sebagian. Sudut datang sinar yang dapat menimbulkan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan merupakan sinar yang terpolarisasi. Sudut datang seperti ini dinamakan sudut polarisasi i p atau sudut Brewster. Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus membentuk sudut 90 o akan berlaku ketentuan bahwa : i c + r = 90 o atau r = 90 o - i Dari hukum Snellius tentang pembiasan berlaku bahwa : = n = = n = = n tg i p = = n .... 2.17 Cermin I Cermin I Cermin II Cermin II Gambar 2.12 Polarisasi karena pemantulan dan pembiasan