Seberkas cahaya yang melalui celah sempit akan mengalami pelenturan yang peristiwanya disebut sebagai difraksi cahaya. Hasil difraksi cahaya oleh celah tunggal sempit berupa pita gelap dan pita terang yang membentuk suatu pola. Contoh persitiwa difraksi cahaya dapat diamati pada saat cahaya matahari yang melewati celah-celah awan.
Seberkas cahaya melewati celah sempit dengan lebar d sehingga layar bejarak L di belakang celah menangkap pita terang dan gelap dengan suatu pola tertentu. Pada difraksi cahaya oleh celah tunggal, jarak antara pita terang pusat ke pita terang berikutnya sama dengan 1 panjang gelombang dan jarak antara terang pusat ke pita gelap pertama sama dengan ½ panjang gelombang.
Pola pita terang dan pita gelap dari hasil difraksi cahaya celah tunggal sempit dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan. Persamaan tersebut menyatakan hubungan antara lebar celah, sudut deviasi, orde interferensi, dan panjang gelombang cahaya.
Bagaimana persamaan yang menyatakan pola pita terang dan pola pita gelap pada difraksi cahaya oleh celah tunggal sempit? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Daftar isi:
Baca Juga: Persamaan Gelombang Berjalan
Rumus Pola Terang dan Gelap pada Difraksi Cahaya oleh Celah Tunggal
Difraksi cahaya adalah fenomena penyebaran gelombang cahaya yang muncul ketika gelombang tersebut melewati sebuah celah sempit. Di mana, setiap bagian dari celah dapat dianggap sebagai sumber cahaya yang dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah yang lain (Prinsip Huygens).
Hasil dari peristiwa difraksi cahaya oleh celah tunggal sempit adalah pola cahaya terang dan gelap yang ditangkap pada sebuah layar L. Pola terang (interferensi maksimum) akan dihasilkan pada layar L saat selisih sebesar ½(2n + 1)λ = (n + ½)λ untuk n = 0, 1, 2, 3, … dan seterusnya. Sedangkan pola gelap (interferensi minimum) akan dihasilkan pada layar L saat selisih lintasannya nλ untuk n = 1, 2, 3, …, dan seterusnya.
Rumus pola gelap dan pola terang pada difraksi cahaya oleh celah tunggal:
- Keterangan:
- d = lebar celah
- θ = sudut diviasi
- n = orde interferensi (urutan pola gelap dan terang)
n = 0, 1, 2, 3, … - p = jarak gelap/terang ke-n dari terang pusat
- L = jarak layar dari celah
- λ = panjang gelombang
Baca Juga: 2 Jenis Gelombang Berdasarkan Arah Getar dan Rambatan Gelombang
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman rumus difraksi cahaya oleh celah tunggal untuk pola terang dan gelap. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya.
Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Jarak antara garis gelap ketiga dan garis terang pusat
Celah tunggal selebar 0,5 mm disinari berkas cahaya sejajar dengan panjang gelombang 500 nm. Pola difraksi yang terjadi ditangkap pada layar yang berjarak 120 cm dari celah. Jarak antara garis gelap ketiga dan garis terang pusat adalah ….
A. 3,00 mm
B. 3,60 mm
C. 4,80 mm
D. 5,80 mm
E. 6,00 mm
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa informasi seperti berikut.
- Lebar celah tunggal: d = 0,5 mm
- Panjang gelombang: λ = 500 nm = 5.000 × 10‒7 mm
- Jarak layar dari celah tunggal: 120 cm = 1.200 mm
Menghitung jarak antara garis gelap ketiga (n = 3) dan garis terang pusat :
d · sin θ = nλ
d · y/L = nλ
0,5y = 1.200 × 15.000 × 10‒7
0,5y = 12 × 15 × 105 × 10‒7
0,5y = 180 × 10‒2
Jadi, jarak antara garis gelap ketiga dan garis terang pusat adalah 3,60 mm.
Jawaban: B
Contoh 2 – Lebar pola terang tengah
Suatu lubang disinari berkas cahaya dengan panjang gelombang λ = 500 nm. Jika jejari lubang sebeasar a = 400 λ. Maka lebar pola terang tengah yang terlihat pada layar sejauh 1 m dari lubang adalah sebesar ….
A. 0,5 mm
B. 1 mm
C. 2 mm
D. 5 mm
E. 10 mm
Pembahasan:
Keterangan yang diberikan pada soal memuat beberapa informasi seperti berikut.
- Panjang gelombang cahaya: λ = 500 nm
- Besar jejari lubang/celah: a = 400 λ
- Letak layar dari celah: L = 1 m
Menentukan lebar pola terang tengah yang terlihat pada layar:
Jadi, lebar pola terang tengah yang terlihat pada layar sejauh 1 m dari lubang adalah sebesar 5 mm.
Jawaban: D
Contoh 3 – Difraksi Cahaya oleh Celah Tunggal
Sebuah celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya manokromatis dengan panjang gelombang 5.890 Å. Lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut 30o adalah ….
A. 5.890 Å
B. 11.780 Å
C. 17.670 Å
D. 23.670 Å
E. 29.450 Å
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.
- Lebar celah sempit tunggal: d = a
- panjang gelombang cahaya manokromatis: 5.890 Å
- Pola difraksi maksimum orde pertama: n = 1
- Sudut yang dibentuk: θ = 30o
Menghitung lebar celah (a):
a = 3 × 5.890 Å = 17.670 Å
Jadi, lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama pada sudut 30o adalah 17.670 Å.
Jawaban: D
Demikianlah tadi ulasan pola difraksi cahaya oleh celah tunggal sempit yang berbentuk pola pita terang dan pita gelap. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!
Baca Juga: Rumus Frekuensi pada Pipa Organa Terbuka dan Tertutup
Aku mau bertanya kak, di buku lks saya rumua difraksi pola pita gelap itu
D sin ø = (n – ½) x panjang gelombang
Tapi di soal nomer 3 kok malah pakai rumus interferensi
S sin ø = (n +⅓) x panjang gelombang
Ini typo atau bagaimana?
Haloo, Rumus pola difraksi maksimum dapat menggunakan persamaan d sin θ = (n + 1/2)λ (saat n dimulai dari 0 yaitu untuk n = 0, 1, 2, 3, …) atau d sin θ = (n – 1/2)λ (saat dimulai dari 1 yaitu untuk n = 1, 2, 3, …).
Gambaran pola pita terang dan gelap nampak seperti gambar berikut:
sumber gambar: difraksi cahaya
Kalau minimum dimulai dari m= 1
Kalau maksimum dimulai m = 0
Intine jarak terang ke gelap 0,5 lamda
Tp jarak terang ke terang 1 lamda