Contoh dan pembahasan soal Kisi difraksi. Thomas Young seorang ahli fisika melakukan percobaan mengenai kisi difraksi. Beliau mempergunakan percobaan celah ganda yang dapat mengukur panjang gelombang cahaya. Thomas Young menemukan masalah saat percobaan yakni pola interferensi yang ditimbulkan pada celah ganda sangat melebar (Kurang tajam). Akibat yang dari permasalahan tersebut adalah hasil hitungan panjang gelombang (λ) menjadi kurang akurat.Kisi difraksi merupakan sebuah alat dalam percobaan atau praktikum yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Kisi tersebut terdiri dari banyak celah sejajar yang disusun dengan jarak sama. Pada pembuatan sebuah kisi dibuat dengan menggunakan teknik mesin presisi. Cara pembuatannya dilakukan dengan mempergunakan beberapa goresan garis-garis sejajar pada sekeping kaca.
Baca juga : contoh soal interferensi cahaya dan penyelesaiannya
Di dalam Kisi difraksi terdapat celah dengan goresan-goresan yang transparan terhadap cahaya serta difungsikan sebagai celah-celah yang terpisah. Sebuah kisi yang dibentuk terdapat ribuan garis persentimeter. Dalam sebuah perhitungan, banyak garis per sentimeter (untuk satuan panjang) kita dapat menghitung jarak antar celah yang disebut sebagai tetapan kisi, d. Apabila terdapat N garis per sentimeter, maka nilai tetapan kisi d merupakan kebalikan dari N.
Berikut ini kami akan bagikan contoh soal dan penyelesaian difraksi
Soal nomor 1
Jika cahaya putih dilewatkan kisi difraksi sehingga menghasilkan spektrum cahaya pada orde pertama, warna bayangan di pusat adalah…A. putih
B. ungu
C. merah
D. jingga
E. kuning
Pembahasan
Jika cahaya putih dilewatkan pada sebuah kisi difraksi maka pada pita 1 sampai pita 3 akan tampak pita-pita pelangi. Hal ini terjadi karena cahaya pecah menjadi me-ji-ku-hi-bi-ni-u akibat perbedaan panjang gelombang. Adapun pada pusat spektrum, pita tetap putih karena cahaya tidak pecah.
Jawaban: A
Soal nomor 2
Seberkas cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5000 Å mengenai kisi yang terdiri dari 10000 celah/cm. Garis terang orde pertama diamati terjadi pada sudut 30o. Apabila kedua ujung kisi ditutup sedemikian hingga cacah celah yang dilewati cahaya tinggal 5000, maka pada sudut 30o tersebut akan diamati…
A. garis terang orde pertama
B. garis terang orde kedua
C. garis terang orde ketiga
D. garis gelap orde pertama
E. garis gelap orde kedua
Pembahasan
Pola terang pada kisi difraksi adalah d sin θ = n λ, dengan d = jarak antar celah
Dengan menutup kedua ujung kisi maka tidak akan mengubah besar d. Karena θ dan λ juga tetap maka yang teramati pada layar tetap saja garis terang orde pertama.
Jawaban A
Soal nomor 3
Seberkas cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5000 Å mengenai kisi yang terdiri dari 10000 celah/cm. Garis terang orde pertama diamati terjadi pada sudut 30o. Apabila kisi tersebut diganti dengan kisi yang terdiri dari 7500 celah/cm, maka pada sudut 30o tersebut akan diamati…
A. garis terang maksimum orde pertama
B. garis terang maksimum orde kedua
C. bukan garis terang maksimum dan gelap minimun
D. garis gelap minimum orde pertama
E. garis gelap minimum orde kedua
Pembahasan
Pola terang kisi difraksi adalah d sin θ = n λ, dengan d = 1/N (N = konstanta kisi) sehingga persamaannya:
1/N sin θ = n λ
n = sin θ / Nλ, karena θ dan λ tetap maka n sebanding 1/N, sehingga:
n2 / n1 = N1 / N2
10000 / 7500 = 4/3
n2 = 4/3 n1 = 4/3 (1) = 4/3 = 1,33
pola terang bila n = 1, 2, 3, …
pola gelap bila n = 1/2, 3/2, 5/2, …
Karena hasilnya n = 1,33 maka bukan garis terang maksimum maupun gelap minimum.
Jawaban: C
Nomor 4
Pola terang kisi difraksi adalah d sin θ = n λ, dengan d = 1/N (N = konstanta kisi) sehingga persamaannya:
1/N sin θ = n λ
n = sin θ / Nλ, karena θ dan λ tetap maka n sebanding 1/N, sehingga:
n2 / n1 = N1 / N2
10000 / 7500 = 4/3
n2 = 4/3 n1 = 4/3 (1) = 4/3 = 1,33
pola terang bila n = 1, 2, 3, …
pola gelap bila n = 1/2, 3/2, 5/2, …
Karena hasilnya n = 1,33 maka bukan garis terang maksimum maupun gelap minimum.
Jawaban: C
Nomor 4
Sebuah kisi mempunyai jarak antar celah 2,4 . 10-6 m. Jika bayangan orde kedua didifraksikan pada sudut 30 terhadap normal, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah..
A. 2 x 10-7 m
B. 4 x 10-7 m
C. 6 x 10-7 m
D. 8 x 10-7 m
E. 10 x 10-7 m
Pembahasan
d sin θ = n λ
2,4 x 10-6 . sin 30 = 2 λ
λ = 6 x 10-7 m
Jawaban: C
Nomor 5
Suatu celah sempit tunggal dengan lebar a disinari oleh cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 5890 Å. Tentukan lebar celah agar terjadi pola difraksi maksimum orde pertama dari sudut 30o
A. 5890 Å
B. 11780 Å
C. 17670 Å
D. 23670 Å
E. 29450 Å
Pembahasan
Pola terang difraksi celah tunggal:
d sin θ = (n + 1/2) λ
d sin 30o = (1 + 1/2) 5890
d = 17670 Å
Seberkas cahaya melewati celah tunggal yang sempit, menghasilkan interferensi minimum orde 3 dengan sudut deviasi 30o. Jika cahaya yang dipergunakan mempunyai panjang gelombang 6000 Ǻ, maka lebar celahnya adalah…
A. 1,3 .10-6 m D. 2,6 . 10-6 m
B. 1,8 .10-6 m E. 3,6 .10-6 m
C. 2,1 . 10-6 m
Pembahasan
Diketahui:
n = 3
θ = 30o
λ = 6.000 Ǻ = 6.000 . 10-10 m
Ditanya: d
Jawab:
d sin θ = n λ
d . sin 30o = 3 . 6000 . 10-10 m
d . ½ = 18 . 10-7 m = 3,6 . 10-6 m
Jawaban: E
Nomor 7
Seberkas cahaya lewat celah sempit dan menghasilkan interferensi minimum orde ke dua dengan sudut deviasi 30o. Apabila lebar celah 2,4 . 10-4 cm, maka panjang gelombang cahaya tersebut adalah…A. 4800 Ǻ D. 14400 Ǻ
B. 6000 Ǻ E. 19200 Ǻ
C. 9600 Ǻ
Pembahasan
Diketahui:
n = 2
θ = 30o
d = 2,4 . 10-4 cm = 2,4 . 10-6 m
Ditanya: λ = …
Jawab:
d sin θ = n λ
2,4 . 10-6 m . sin 30o = 2 . λ
2,4 . 10-6 m . ½ = 2 . λ
λ = 0,6 . 10-6 m = 0,6 . 10-6/10-10 Ǻ = 6000 Ǻ
Jawaban: B
Comments
Post a Comment