Pilih bahasa
Selasa, 13 Maret 2012
PENEMUAN KONSEP DIFRAKSI DAN INTERFERENSI
Share
Pada waktu cahaya tiba di layar, interferensi itu dapat kita lihat. Pada waktu cahaya tiba dilayar, interferensi yang konstruktif menyebabkan adanya daerah terang dan interferensi yang destruktif menyebabkan adanya daerah gelap. Interferensi dihasilkan oleh sesuatu yang membelah cahaya menjadi gelombang-gelombang yang dapat saling menambah atau saling meniadakan. Jeruji Difraksi, gelembung buih, cakram padat dan bahkan sayap kupu-kupu semuanya menyebabkan timbulnya pola interferensi.
METODE ILMIAH
a. Perencanaan Percobaan
Pada tahun 1803, Thomas Young mengajukan pertanyaan mengenai sifat dasar cahaya. Ia menggunakan suatu eksperimen yang sederhana tetapi dramatis. Di depan sumber cahaya (Young menggunakan cahaya matahari yang masuk melalui suatu celah di atas layar) ia menempatkan suatu layar dengan celah ganda yang terpisah. Tiap celah itu dapat ditutupi dengan selembar kertas.
b. Pengumpulan Data
Bersama dengan Agustin Fresnel, Thomas Young
(1773-1829) mengumpulkan bukti yang menunjukkan bahwa cahaya berjalan dalam bentuk gelombang. Ia menyimpulkan bahwa warna yang berbeda terbentuk dari gelombang yang berbeda panjangnya. Young melakukan eksperimen dengan sangat berhati-hati, tetapi kesimpulannya tidak segera diterima orang. Pada Abad ke-18, orang percaya bahwa cahaya terbentuk dari partikel-partikel, dan pandangan mereka tidak cepat berubah.c. Menganalisa
Pada bagian belakang dari layar bercelah-ganda tersebut terdapat dinding tempat menangkap cahaya. Ketika sumber cahaya dinyalakan dan salah satu celahnya ditutup, dindingnya akan disinari.
Setiap kali gelombang memasuki pintu masuk (celah) yang terlalu kecil sehinga panjang gelombang yang memasukinya lebih besar dari itu, maka gelombang tersebut akan terdifraksi.
d. Menarik Kesimpulan
Singkatnya, eksperimen celah-ganda Young ini menunjukkan bahwa cahaya pastilah mirip gelombang karena hanya gelombang yang menciptakan pola-pola interferensi.
PROSES ILMIAH
Young telah mengkaji mata dan suara manusia. Ia juga melihat kemiripan-kemiripan di antara cahaya dan bunyi. Banyak orang berpendapat bahwa sangat mungkin cahaya juga demikian. Young memperhatikan bahwa berkas cahaya menjadi melebar, atau menurutkan istilah fisikanya, mengalami difraksi, bila melewati celah yang sangat sempit.
Dalam eksperimen Young, cahaya bersinar melalui celah sempit yang berupa irisan pada layar. Celah sempit ini menyebabkan cahaya melebar ke atas atau, dengan perkataan lain, mengalami difraksi. Ketika gelombang-gelombang cahaya dari setiap celah melebar kembali, gelombang-gelombang itu saling bertemu. Kadang-kadang cahaya-cahaya yang bertemu itu seirama dan kadang-kadang agak atau benar-benar tidak seirama. Jika seirama, gelombang-gelombang itu saling memperkuat, dan ini disebut interferensi kontruktif. Sebaliknya jika tidak seirama, gelombang-gelombang itu saling melemahkan atau bahkan meniadakan. Ini disebut interferensi desdruktif. Efek kedua jenis interferensi itu dapat kita lihat.
Eksperimen yang dilakukan Young sederhana tapi dramatis. Di depan sumber cahaya (Young menggunakan cahaya matahari yang masuk melalui suatu celah di atas layar) ia menempatkan suatu layar dengan celah ganda yang terpisah. Tiap celah itu dapat ditutupi dengan selembar kertas. Pada bagian belakang dari layar bercelah-ganda tersebut terdapat dinding tempat menangkap cahaya. Ketika sumber cahaya dinyalakan dan salah satu celahnya ditutup, dindingnya akan disinari
Difraksi Fresnel
Jenis difraksi dimana sumber cahaya dan/atau layar terletak pada jarak tertentu dari celah difraksi. Tinjauan teoretik dari difraksi Fresnel sangat kompleks.
Karena bersifat sebagai gelombang, maka cahaya mempunyai frekuensi, panjang gelombang dan kecepatan rambat cahaya dimana frekuensi cahaya bergantung pada sumbernya dan kecepatan rambat bergantung pada mediumnya.
Intefrensi, yang didalam bahasa sehari-hari disebut gangguan, tidak hanya terjadi pada gelombang cahaya, tetapi juga pada gelombang bunyi dan gelombang air. Jika kolam air berada dalam keadaan tenang sehingga permukaan airnya rata (tanpa riak atau gelombang) dan permukaan itu kita jentik dengan ibu jari dan jari telinjuk, akan timbul dua perangkat gelombang. Seperti gelombang cahaya, gelombang hasil jentikan tersebut menyebar ke segala arah. Bila dua gelombang bertemu dan seirama, kedua gelomabang itu saling mengganggu ‘secara konstruktif”, dan terjadilah gelombang yang lebih besar. Jika dua gelombang bertemu dan iramanya berlainan, keduanya saling mengganngu “ secara dekstruktif”. Artinya, keduanya saling meniadakan.
Percobaan celah ganda oleh Young (Young’s double-slit experiment)
Interferensi gelombang dari dua sumber pertama kali didemonstrasikan oleh Thomas Young pada tahun 1801. Skema eksperimen Young ditunjukkan dalam gambar. Cahaya monokromatik dilewatkan pada suatu celah sempit S0 pada penghalang pertama, tiba pada penghalang kedua yg mempunyai dua celah sejajar S1 dan S2. S1 dan S2 berfungsi sebagai suatu pasangan sumber cahaya koheren dan menghasilkan pada layar suatu pola interferensi yang terdiri dari frinji terang dan gelap.
Jeruji difraksi adalah sisipan kecil yang terbuat dari kaca dan mempunyai banyak celah irisan sempit-sempit tempat berlalunya cahaya. Gelombang-gelombang cahaya yang tersebar itu saling “mengganggu” atau saling menginterferensi sehingga menimbulkan alur-alur warna. Pada jeruji difraksi yang lazim kita jumpai, terdapat 3000 celah irisan dalam setiap sentimeter (kira-kira 7500 dalam setiap inchi), dan celah-celah itu diatur dengan seksama sehingga jarak yang satu ke yang lain persis sama.
Young kemudian mengadakan percobaan untuk menyelidiki apa yang terjadi jika cahaya matahari melewati dua celah yang berdampingan lalu menimpa layar. Ia menemukan bahwa jika celah-celah tersebut lebar dan saling berjauhan, terlihat dua berkas cahaya yang tunpang tindih.
Namun, jika celah-celah itu sempit dan berdekatan, cahaya itu menghasilkan pita-pita warna, yang disebut “interference fringes”.
Young sampai pada kesimpulan bahwa pita-pita berwarna itu hanya dapat dihasilkan oleh gelombang.
PRODUK ILMIAH
a. Fakta :
Bagian difraksi menentukan kelompok dari bayangan dan bagian interferensi menetukan gelap terang pada masing-masing kelompok.
b. Konsep :
Pada Difraksi Dua Celah :
Jika dua buah celah yang berinterferensi didekatkan maka jika jarak keduanya hampir sama lebar masing-masing efek/ gejala difraksi akan teramati.
Interferensi saja akan terjadi jika jarak celah jauh lebih besar daripada lebar celah sedangkan interferensi pada dua celah cahaya hanya dapat terjadi jika sumber-sumber yang berinterferensi adalah koheren atau mempunyai frekuensi yang sama.
c. Teori:
Difraksi adalah pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang seperti misalnya suatu celah.
Interferensi adalah gangguan. Interferensi cahaya berhubungan dengan superposisi gelombang cahaya ketika mereka berinteraksi.
Interferensi (perpaduan) dapat terjadi jika sumber-sumber yang berinterferensi adalah koheren atau mempunyai frekuensi dan sifat-sifat sama. Ini dapat dihasilkan dengan melakukan suatu berkas sejajar melalui dua celah sempit.
