Makalah Optik Difraksi Fraunhofer 1

MAKALAH OPTIKDifraksi Fraunhofer

Disusun Oleh :Kelompok 4Anggota: 1. NOPRIANTI061210110012. MUHAMMAD ANGGI P.061210110063. SRI RAHMASARI061210110234. HIKMA PUJIATI 061210110275. MIRNA JULAIKA A. 061210110356. AMALIA RATNASARI06121011037

Dosen Pembimbing : Apit Fathurohman, M. Si

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS SRIWIJAYA201512

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum, wr.wb.Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah swt, karena atas berkat dan rahmat-Nya lah penyusun dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Difraksi Fraunhofer . Tujuan utama penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Optik. Dalam penyusunan makalah ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada Dosen Pengasuh Mata Kuliah Optik, Bapak ApitFathurohman , S. Pd., M. Si, kedua orang tua kami yang senantiasa memberikan dukungan dan nasihatnya, serta sahabat-sahabat kami tercinta keluarga besar HIMAPFIS yang selalu memberikan dukungan serta semangatnya dalam penyusunan makalah ini.Meskipun telah berusaha dengan segenap kemampuan, namun penyusun menyadari bahwa makalah ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, segala tegur sapa, kritik, serta saran yang diberikan pembaca akan penyusun terima dengan kelapangan hati guna perbaikan pada masa yang akan datang. Akhir kata, penyusun berharap semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.Wassalamualaikum, wr.wb.

Indralaya, 20 April 2015

Penyusun

Daftar IsiKata Pengantar.......................................................................................iDaftar Isi................................................................................................iiBab I : Pendahuluan1.1. Latar Belakang................................................................................11.2. Rumusan Masalah...........................................................................11.3. Tujuan Penulisan.............................................................................21.4. Metodologi Penulisan......................................................................21.5. Manfaat Penulisan...........................................................................2Bab II : Pembahasan2.1. Difraksi .......................................................................32.2. Difraksi Fraunhofer........................................42.3. Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari....................................................72.4. Contoh Soal....................................................................9Bab III : Penutup3.1. Kesimpulan.......................................................................................11Daftar Pustaka........................................................................................12BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada hakikatnya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan . Gelombang cahaya mempunyai frekuensi antara . Panjang gelombang dan frekuensi akan menentukan warna cahaya.Perpaduan cahaya dapat mengakibatkan terjadinya interferensi dan difraksi. Difraksi ada dua yaitu difraksi Fraunhofer dan difraksi Fresnel. Difraksi atau lenturan merupakan peristiwa pelenturan gelombang cahaya pada rintangan yang berupa celah sempit. Supaya terjadi difraksi cahaya, maka celah sempit itu harus seorde dengan panjang gelombang cahaya.Dalam makalah ini yang akan dibahas adalah difraksi Fraunhofer karena memiliki ciri khas yaitu bahwa sinar-sinar yang datang sejajar dan pola difraksi diamati pada jarak yang cukup jauh sehingga secara efektif yang diterima adalah sinar-sinar terdifraksi yang sejajar. Inilah yang membedakan difraksi Fraunhofer dan difraksi Fresnel.Gejala difraksi pertama kali diungkapkan oleh Francesco Grimaldi (1618-1663), dan dijelaskan dengan tepat oleh Agustian Fresnel (1788-1827), sehingga dikenal dengan difraksi Fresnel. Percobaan Fresnel disederhanakan oleh Fraunhofer sehingga dikenal dengan difraksi Fraunhofer. Tanpa kita sadari dalam kehidupan sehari-hari terdapat alat yang berprinsip pada difraksi Fraunhofer. Oleh karena itu, penulis menyusun makalah dengan judul Diftaksi Fraunhofer dan Aplikasinya.1.2 Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut :a. Apakah yang dimaksud dengan hakikat gelombang cahaya dan sifat-sifat gelombang cahaya?b. Jelaskan pengertian difraksi cahaya?c. Jelaskan jenis-jenis difraksi cahaya?d. Bagaimanakah syarat terjadinya difraksi Fraunhofer?e. Apakah aplikasi difraksi Fraunhofer dalam kehidupan sehari-hari?

1.3 Tujuan PenulisanAdapun tujuan penulisan makalah ini adalah untuk :a. Menjelaskan hakikat gelombang cahaya dan sifat-sifat gelombang cahaya.b. Menjelaskan pengertian difraksi cahaya.c. Menelaskan jenis-jenis difraksi cahaya.d. Menjelaskan syarat terjadinya difraksi Fraunhofer.e. Menjelaskan aplikasi difraksi Fraunhofer dalam kehidupan sehari-hari.

1.4 Metodologi PenulisanAdapun metode yang digunakan dalam penyusunan makalah ini adalah studi pustaka.Yakni dengan mengumpulkan sumber-sumber, baik dari buku ataupun internet tentang pembahasan mengenai Difraksi Fraunhofer.

1.5 Manfaat PenulisanAdapun setelah disusunnya makalah ini, kami berharap dapat bermanfaat bagi pembaca sebagaimana yang kami jadikan tujuan.Yakni memberikan informasi dan pengetahuan tentang semua pembahasan mengenai Difraksi Fraunhofer, serta terpenuhinya tugas kelompok Optik kami.

BAB IIPEMBAHASAN2.1 DifraksiSesuai dengan teori Huygens, difraksi dapat dipandang sebagai interferensi gelombang cahaya yang berasal dari bagian-bagian suatu medan gelombang. Medan gelombang boleh jadi suatu celah. Tiap titik pada muka gelombang dapat dipandang sebagai sumber gelombang baru dan menghasilkan gelombang sekunder yang memancar ke segala arah dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan rambat gelombang. Muka gelombang berikutnya berupa permukaan yang menyinggung muka gelombang semua anak gelombang yang berasal dari titik sefase pada muka gelombang terdahulu. Ini berarti semua anak gelombang pada saat muka gelombang tertentu bersifat saling koheren. Jika gelombang datang dari tempat yang jauh bertemu dengan sebuah celah sempit, maka bentuk gelombang yang keluar dari celah sama dengan sebuah sumber titik tanpa memperhatikan bentuk gelombang yang datang. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2. 1 di bawah ini:

Gambar 2.1 Lenturan Gelombang yang Melalui Celah Sempit

Penyebaran gelombang ketika melewati celah sempit yang lebarnya seorde dengan panjang gelombang akan mengalami peristiwa yang dikenal sebagai peristiwa lenturan atau difraksi. Semakin sempit celah itu maka semakin lebar penyebaran gelombang yang terjadi. Jika ukuran lebar celah mendekati nol, maka gelombang yang diteruskan seperti sebuah sumber titik.Sebelum menurunkan rumusan matematis yang bersangkutan, terlebih dahulu dipahami karakteristik gejala difraksi secara kualitatif berdasarkan prinsip Huygens. Perhatikan gambar 2.2 yang merupakan ilustrasi efek penyebaran arah gelombang datar yang menjalar melalui suatu celah dengan lebar D.

Gambar 2.2 Difraksi Gelombang Datar Oleh Celah Selebar D

Muka gelombang yang tiba di celah berhimpit dengan bidang datar celah, karena itu titik A, B pada tepi celah memiliki fase sama selain berfrekuensi sama, serta efek difraksi diamati di titik P, maka selisih lintasan optik antara dua gelombang sekunder itu adalah r = | AP BP |, dan ini merupakan selisih lintasan optik terbesar antara semua gelombang sekunder yang berasal dari titik- titik antara A dan B. Mengingat bahwa semua sumber gelombang antara A dan B berfase sama maka setibanya di titik P, gelombang-gelombang tersebut akan saling berinterferensi. Makin jauh P dari sumber celah atau makin kecil sudut , makin kecil pula r dimana sudut merupakan batas arah difraksi.Syarat terjadinya difraksi, apabila panjang gelombang sinar yang datang mendekati atau seorde dengan lebar celah ( D ). Semakin sempit celah maka pola difraksinya semakin jelas, sebaliknya semakin lebar celah, pola difraksinya semakin tidak jelas, sehingga ketika lebar celah jauh melebihi panjang gelombangnya maka pola difraksi tidak akan terjadi.Intensitas difraksi pada setiap titik di layar dapat ditentukan dengan menggunakan diagram fasor untuk N buah celah. Sebagai ganti celah-celah dapat digunakan titik-titik pada muka gelombang dalam celah tunggal. Hal ini dapat dilakukan, sebab menurut teori Huygens yang berlaku untuk setiap gelombang, titik-titik pada muka gelombang berlaku sumber gelombang sekunder yang keluar dari celah. Sebagai contoh dapat digunakan 9 buah titik pada muka gelombang (Gambar 2.3)

Untuk mempermudah persoalan, jarak dari celah ke layar jauh lebih besar daripada lebar celah, sehingga dalam Gambar 2.3 berkas-berkas sinar yang keluar dari celah AB sejajar sehingga dapat dianggap bahwa sinar BP sejajar dengan sinar CP dan AP. Difraksi ini disebut difraksi fraunhofer.Dalam membahas pola interferensi secara analitis, ipikirkan dua cara pendekatan Apabila jarak layar penangkap pola interferensi jauh lebih panjang daripada ukuran celah, maka sinar-sinar pembentuk pla interferensi dapat ddipandang sebagai cara pendekatan demikian dikenal dengan difraksi Fraunhofer. Di lain pihak apabila jarak layar dari celah tidak jauh lebih panjang dibanding ukuran celah, sinar-sinar pembentuk pola interferensi itu tidak layak dipandang berkas sejajar sehingga analisisnya pun tidak sesederhana pada difraksi Fraunhofer. Difraksi yang ditinjau secara demikian disebut difraksi Fresnel.

2.2 Difraksi FraunhoferCelah sempit dipandang sebagai medan gelombang cahaya sehingga setiap bagiannya adalah sumber gelombang yang koheren. Gambar 2.4 setiap bagiannya adalah sumber gelombang yang koheren. Difraksi Fraunhofer adalah difraksi yang terjadi jika letak sumber dan layar pengamatan jauh sekali dari celah. Difraksi fraunhofer adalah difraksi dimana gelombang datang dan yang keluardari celah tetap planar atau linier. Difraksi Fraunhofer dilakukan oleh:a. satu celah sempitb. satu lubang bulatc. dua celah sempit atau lebihd. kisi difraksi

2.2.1 Difraksi Fraunhofer oleh celah tunggalSebuah celah tunggal disinari akan menghasilkan pola difraksi pada layar yang diletakkan di belakangnya. Bentuk pola akan sama dengan celahnya (persegi panjang) yaitu daerah-daerah terang dan gelap berbentuk persegi panjang. Pola ini disebut pita-pita atau rumbai, berupa pita terang dan pita gelap.

2.2.2 Difraksi Fraunhofer oleh lubang bulatDifraksi oleh lubang bulat lebih penting daripada celah persegi karena kebanyakan alat-alat optik berbentuk bulat dan difraksi akan membatasi daya pisahnya. Pola difraksi yang terbentuk mempunyai daerah yang berbentuk piringan yang terang dengan pusat piringan terletak pada garis tegak lurus melalui pusat lubang. Di sekeliling piringan atau lingkaran terang terdapat cincin-cincin gelap dan terang.

2.2.3 Difraksi Fraunhofer oleh celah rangkapKedua celah ini sejajar, identik berjarak d. Masing-masing celah akan menghasilkan pola difraksi.

2.2.4 Difraksi Fraunhofer oleh kisiKisi difraksi adalah alat optis yang terdiri dari banyak celah yang identik, yang disusun sejajar, berjarak sama.2.3 Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari-hari1. Analisis pembagian corak bentuk dari model biologi dan sel dengan analisis Fourier pengukuran sebaran cahaya statis.Model sel biologi dalam bermacam-macam kompleksitas geometris digunakan untuk menghasilkan data untuk menguji suatu metoda penyulingan corak geomtris dari distribusi sebaran cahaya. Pengukuran tergantung pada sudut dan cakupan cahaya dan intensitas yang dinamis menyebar dari model ini dibandingkan kepada distribusi yang diramalkan oleh suatu teori sebaran cahaya (Mie) dan oleh teori difraksi (Fraunhofer). Suatu perkiraan daripada teori Fraunhofer menyediakan suatu yang bermakna dalam ukuran perolehan dan membentuk corak data oleh suatu analisis spektrum. Verifikasi dari percobaan yang menggunakan nucleated erythrocytes sebagai material bilogi menunjukkan aplikasi potensi dari metode ini untuk pengelompokan ukuran yang penting dan parameter bentuk dari data sebaran cahaya.2. Aplikasi Teori Difraksi Fraunhofer ke Desain Detektor yang Bersifat SpesifikCahaya menyebar dari sel epithelial di dalam suatu celah penelitian aliran sistem diperagakan menggunakan difraksi Fraunhofer kondisi skalar. Kekuatan spektrum dihitung untuk posisi model sel yang berurutan di dalam baris fokus dari suatu dariberkas cahaya laser dengan suatu program komputer transformasi Fourier. Menggunakan kekuatan spektrum yang dihitung, bentuk wujud detektor dirancang untuk mendeteksi struktur sel secara spesifik. Bentuk wujud detektor diuji di dalam suatu piranti celah penelitian sebaran statis. Data menandakan kemampuan untuk orientasi mendeteksi sel dan batasan-batasan tertentu.3. Perhitungan Resolusi TeleskopGambaran mengenai ruang dari kuat cahaya yang melintas suatu celah adalah transformasi Fourier pada celah itu. Ini mengikuti dari dasar teori difraksi Fraunhofer. Suatu celah adalah suatu rangkaian celah kecil sekali. Cahaya yang melintas dua celah bertentangan dengan dirinya sendiri, secara berurutan secara konstruktif dan destrktif. Intensitas deret di belakang celah adalah penyiku dari amplitudo menyangkut garis vektor yang elektromagnetis itu. Pengintegrasian ke seberang celah, ditemukan bahwa intensitas cahaya, sebagai fungsi jarak off-axis adalah Teropong bintang yang biasanya mempunyai tingkap lingkaran, karenya profil mengenai ruang dari intensitas adalah transformasi Fourier dari suatu lingkarab. Seseorang dapat juga lakukan pengntegrasian 2-dimensional.Bagaimanapun, bahkan semakin dekta sumber dengan sama terang akan menghasilka suatu puncak pusat tidak melingkar, kaleng sumber dengan sama terang/cerdas pada prinsipnya dideteksi ke sekitas 1/3 jarak rayleigh.Teropong bintang riil tidak mempunyai semata-mata tingkap lingkaran. Efek dari suatu penggelapan pusat akan berkurang jumlah cahya di dalam puncak pusat, dan meningkatkan intensitas di dalam cincin difraksi. Sebgai tambahan, pendukung untuk penggelapan pusat lenturan cahaya yang datang berikutnya, memberi poin-poin untuk melihat gambaran dari bintang terang.

2.4 Contoh soal1. Sebuah kisi difraksi yang mempunyai 5000 goresan per 1 cm. Kisi tersebut di lewati cahaya kuning dari lampu gas Na. Cahaya tersebut mempunyai 2 garis yang berdekatan dengan panjang gelombang 5890.0 and 5895.9 A (dikenal sebagai doublet Na). a) Pada sudut berapakah terjadi orde pertama maximum untuk garis cahaya 5890.0 A line? b) Berapakah separasi sudut antara maksimum pertama dari kedua garis cahaya Na tersebut?Jawab :a) Jarak kisi d = 1/5000 cm = 20000A Jadi maksimum pertama dari garis 5890.0 A terjadi pada : b) Jadi : 2. Laser helium-neon ( = 6328 A) dipakai untuk kalibrasi kisi difraksi. Jika orde pertama maksimum terjadi pada 20.50, berapakah jarak antar celah dalam kisi difraksi tersebut?

m =1, = 6328 A, = 20.50

3. Tiga spektrum garis terjadi pada sudut 10.090, 13.710 dan 14.770 dalam spektrum orde pertama dari spektroskopi kisi. a) Jika kisi memiliki 3660 celah per centimeter, berapakah panjang gelombang cahaya? b) Pada sudut berapa saja akan diperoleh garis spektrum orde kedua ?Jawab :

a) memakai :

Diperoleh :

b)

BAB IIIPENUTUPa. KesimpulanDifraksi Fraunhofer adalah difraksi yang terjadi jika letak sumber dan layar pengamatan jauh sekali dari celah. Difraksi fraunhofer adalah difraksi dimana gelombang datang dan yang keluardari celah tetap planar atau linier. Difraksi Fraunhofer dilakukan oleh:a. satu celah sempitb. satu lubang bulatc. dua celah sempit atau lebihd. kisi difraksi

Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari-hari1. Analisis pembagian corak bentuk dari model biologi dan sel dengan analisis Fourier pengukuran sebaran cahaya statis.2. Aplikasi Teori Difraksi Fraunhofer ke Desain Detektor yang Bersifat Spesifik.3. Perhitungan Resolusi Teleskop.

DAFTAR PUSTAKAA. Handoyo.1987.Optika Teknik. Diklat kuliah Jurusan Teknik Fisika.ITB.BandungBahtiar, Ayi.2008.Rekayasa Optik. Diktat kuliah Jurusan Fisika.UNPAD.Bandunghttp://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/pengertian-difraksi-cahaya-fisika-celah-tunggal-dan-majemuk-kisi-difraksi-sifat-gelombang-rumus-contoh-soal-jawaban.htmlhttp://fisika-maya.blogspot.com/2013/05/difraksi.html