Difraksi (Diffraction)

Transkripsi

1 Difraksi (Diffraction) Perilaku Partikel Perilaku Gelombang

2 Pola Difraksi

3 Difraksi (Diffraction) Difraksi adalah pembelokan cahaya dari lintasan lurusnya ketika cahaya melewati bukaan atau berada di sekitar suatu halangan. Difraksi diakibatkan oleh sifat cahaya sebagai gelombang. Menurut prinsip Huygens setiap titik pada front gelombang cahaya dapat dianggap sebagai sumber sekunder gelombang bola. Gelombang ini merambat ke luar dengan kecepatan karakteristik gelombang. Gelombang yang dipancarkan oleh semua titik pada muka gelombang mengganggu satu sama lain untuk menghasilkan gelombang berjalan. Prinsip Huygens juga berlaku untuk gelombang elektromagnetik.

4 Pola Difraksi Frounhofer Pola difraksi Fraunhofer yang dihasilkan oleh celah tunggal selebar a pada layar terdiri atas suatu terang pusat dan rumbairumbai terang dan gelap yang berselang selng dengan intensitas yang jauh lebih rendah. Sudut gelap di mana difraksinya berintensitas nol yang bersesuaian dengan inteferensi distruktif adalah: sin (m = ±1, ± 2, ± 3, ) gelap m a

5 Single Slit Diffraction Equation Intensity of Single-Slit Diffraction Patterns b 2 a sin (a) A plot of light intensity I versus b/2 for the single-slit Fraunhofer diffraction pattern. (b) Photograph nof a single-slit Fraunhofer diffraction pattern.

6 Two Slit Diffraction Equation Intensity of Two-Slit Diffraction Patterns The combined effects of diffraction and interference. This is the pattern produced when 650-nm light waves pass through two 3.0-m slits that are 18 m apart. Notice how the diffraction pattern acts as an envelope and controls the intensity of the regularly spaced interference maxima.

7 Contoh Soal: Maksimum dari difraksi celah tunggal. Cahaya dengan panjang gelombang 750 nm melewati celah yang lebarnya 1,0x10-3 mm. Berapa lebar maksimum pusat (a) dalam derajat, dan (b) dalam sentimeter, pada layar yang jaraknya 20 cm? 7,5 10 sin 6 a m m 0,75 0 (a) 49 (b) 2x 2(20 cm)(tan 49 0 ) 46 cm

8 Resolusi Bukaan Celah Tunggal dan Bukaan Celah Lingkaran (RESOLUTIONa OF SINGLE-SLIT AND CIRCULAR APERTURES) Kemampuan system optik untuk membedakan antara benda-benda yang saling berdekatan sangat terbatas karena sifat dari gelombang cahaya.

9 Resolusi Bukaan Celah Tunggal dan Bukaan Celah Lingkaran (RESOLUTIONa OF SINGLE-SLIT AND CIRCULAR APERTURES) Jika sumber terpisah cukup jauh, maksimum pusatnya tidak saling tumpang tindih, maka citra mereka dapat terbedakan (resolved) (Gambar a). Jika sumber saling berdekatan, maka kedua maksimum pusatnya akan saling tumpeng tindih sehingga citra tidak terbedakan (gambar b).

10 RESOLUTION OF SINGLE-SLIT AND CIRCULAR APERTURES Kriteria Rayleigh, yang merupakan syarat batas bagi resolusi, menyatakan bahwa dua citra yang dibentuk oleh suatu bukaan akan nyaris tak terbedakan jika maksimum pusat dari pola difraksi citra yang satu jatuh pada minimum pertama dari pola difraksi citra yang lainnya. Sudut pembatas resolusi untuk sebuah celah selebar a adalah:

11 RESOLUTION OF SINGLE-SLIT AND CIRCULAR APERTURES Therefore, the limiting angle of resolution for a slit of width a is Analysis shows that the limiting angle of resolution of the circular aperture is where D is the diameter of the aperture

12 RESOLUTION OF SINGLE-SLIT AND CIRCULAR APERTURES Resolusi Mata Perkirakan sudut resolusi pembatas untuk mata manusia, dengan asumsi bahwa resolusinya hanya dibatasi oleh difraksi. Solusi. Dengan memilih panjang gelombang 500 nm, yang dekat dengan tengah-tengah spectrum tampak, dan perkiraan diameter pupil manusia di sianghari 2 mm maka: Untuk titik dekat mata 25 cm,maka:

13 Diffraction Grating

14 Diffraction Grating

15 Spektrum

16 DIFFRACTION OF X-RAYS BY CRYSTALS Schematic diagram of the technique used to observe the diffraction of x-rays by a crystal. The array of spots formed on the film is called a Laue pattern

17 DIFFRACTION OF X-RAYS BY CRYSTALS the condition for constructive interference

18 DIFFRACTION OF X-RAYS BY CRYSTALS Crystalline structure of sodium chloride (NaCl). The blue spheres represent Cl ions, and the red spheres represent Na+ ions. The length of the cube edge is a nm.

19 Latihan (a) Cahaya yang merambat dalam medium dengan indeks bias n1 datang dengan sudut pada permukaan sebuah medium berindeks bias n2. Sudut antara sinar pantul dan sinar biasnya adalah b. Tunjukkan bahwa: (b) Tunjukkan bahwa persamaan untuk ini menjadi hukum Brewster ketika b=90, n 1 =1 and n 2 =n. Gunakan: sin(a+b) = sin A cos B + cos A sin B)

20 POLARIZATION OF LIGHT WAVES

21 POLARIZATION OF LIGHT WAVES

22 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Polarization by Reflection Brewster s law (a) When unpolarized light is incident on a reflecting surface, the reflected and refracted beams are partially polarized. (b) The reflected beam is completely polarized when the angle of incidence equals the polarizing angle p, satisfying the equation n = tan p.

23 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Polarization by Selective Absorption

24 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Polarization by Scattering The scattering of unpolarized sunlight by air molecules. The light observed at right angles is linearly polarized because the vibrating molecule has a horizontal component of vibration

25 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Optical Activity (a) When crossed polarizers are used, none of the polarized light can pass through the analyzer. (b) An optically active material rotates the direction of polarization through the angle, enabling some of the polarized light to pass through the analyzer.

26 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Applications

27 POLARIZATION OF LIGHT WAVES Applications