Absorptivitas adalah kemampuan suatu benda atau ruang untuk menerima radiasi elektromagnetik. Secara umum, benda yang berwarna hitam memiliki absorptivitas yang tinggi. Dan sama seperti emisivitas, jika ada suatu benda atau ruangan yang hitam pekat, maka benda atau ruang tersebut memiliki absorptivitas 100%. Jadi benda atau ruang yang hitam pekat menerima semua radiasi yang dipancarkan benda lain tanpa memantulkannya, memanaskan dirinya sendiri, kemudian melepaskan semua energinya bergantung temperaturnya sendiri. Lambang absorptivitas adalah α.

B.Jumlah GasKonduktifitas termal berbeda pengaruh terhadap kepadatan apabila poro-pori bahan semakin

banyak maka konduktifitas termak rendah. Perbedaan konduktifitas termal bahan dengan

kepadatan yang sama, akan tergantung kepada perbedaan struktur, yang meliputi: ukuran,

distribusi, hubungan pori/lubang.

Batas Konduktifitas Termal Bahan.

Konduktifitas termal bahan insulasi terbatas kepada konduktifitas gas dalam pori-por.

Tidak mungkin bahan yang berpori memiliki konduktifitas termal lebih rendah dari udara tenang

(still air).

Namun demikian ada bahan insulasi (foam) yang mempunyai konduktifitas termal lebih rendah

dari udara tenang.

Beberapa sifat konduktifitas termal bahan dan sifat lainnya.

Klasifikasi Perincian Berat jenis Kalor spesifik konduktifitas

Kgm/m³ Kkal/kgm˚c. Kkal/m²

Papan Asbestos semen 1602 0,20 0,56

Gypsum board 993 0,25 0,15

Tanah pengisi Tanah 1201 0,20 0,32

Bahan lantai Aspal 2243 0,22 1,12

Marmer 2723 0,20 2,16

Teraso 2435 0,20 1,49

Bahan kaca Kaca 2483 0,16 0,64

Bahan insulasi Asbestos,selimut 144 0,20 0,05

Asbes, Papan insulasi 705 - 0,09

Papan gabus 96 0,47 0,04

Mineral wool 16-160 0,21 0,03

Bahan bata Batu bata 1826 0,18 0,71

Beton (ringan) 320 0,21 0,07

Beton (padat) 2323 0,21 1,30

Plester 1762 0,22 0,58

Bahan atap Atap genteng 1922 0,22 0,75

Tanah - -

Baja 7849 0,12 45,88

Kayu Kayu 481 0,45 0,11

Koefisien Permukaan

Koefisien permukaan berpengaruh terhadap perpindahan kalor secara konduksi,

konveksi, dan radiasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan kalor pada permukaan :

1.Emisifitas permukaan (e)

2. Kekasaran permukaan

3. Kecepatan udara diatasnya atau disebelahnya

4. Suhu

C.Hukum Boyle

Hukum Boyle (atau sering direferensikan sebagai Hukum Boyle-Mariotte) adalah salah satu dari

banyak hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle

mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volume udara, jika suhu tetap

konstan dalam sistem tertutup.[1][2] Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle,

yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662.[3]Hukumnya sendiri berbunyi:

Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P [tekanan] dan V [volume] merupakan

proporsional terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya).

P.V = n.R.TKeterangan :

P : tekanan gasV : volume gasn : jumlah mol gasT : temperatur mutlak ( Kelvin)R : konstanta gas universal(0,082liter.atm.mol-1.K-1)

D.Hukum Boyle Gay LussacHukum Gay Lussac

Pada keadaan isokhoris, yaitu proses pada volume gas tetap (V = tetap), persamaan yang berlaku adalah: 

P1/T1 = P2/T2

Keterangan: 

T1: suhu mutlak mula-mula T2: suhu mutlak akhir

Pada keadaan isobaris, yaitu proses pada tekanan tetap (P = tetap). Persamaan yang berlaku adalah:

V1/T1 = V2/T2

Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac ini berlaku jika tekanan, volume, dan suhu berubah. Persamaan yang berlaku adalah:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

E.KelembamanInersia atau kelembaman adalah kecenderungan semua benda fisik untuk menolak perubahan terhadap keadaan geraknya. Secara numerik, ini diwakili oleh massa benda tersebut. Prinsip inersia adalah salah satu dasar dari fisika klasik yang digunakan untuk memerikan gerakan benda dan pengaruh gaya yang dikenakan terhadap benda itu. Kata inersia berasal dari kata bahasa Latin, "iners", yang berarti lembam, atau malas. Isaac Newton mendefinisikan inersia sebagai:[1]

"vis insita", atau gaya dalam materi, adalah daya untuk menahan, yang dengannya setiap benda berusaha untuk mempertahankan keadaannya saat itu, apakah diam, atau bergerak beraturan ke depan dalam garis lurus.

Dalam pemakaian umum orang juga dapat menggunakan istilah "inersia" untuk mengacu kepada "jumlah tahanan terhadap perubahan kecepatan" (yang dikuantifikasi sebagai massa), atau kadang-kadang juga terhadap

momentumnya, tergantung terhadap konteks. Istilah "inersia" lebih baik dipahami sebagai istilah yang lebih pendek untuk "prinsip inersia" seperti yang dideskripsikan oleh Newton dalam hukum I Newton. Hukum ini, dinyatakan dengan singkat, mengatakan bahwa sebuah benda yang tidak dikenakan oleh gaya luar (gaya netto sama dengan nol) bergerak dengan kecepatan tetap. Dalam kata-kata yang lebih sederhana, suatu benda akan terus bergerak pada kecepatannya saat ini tanpa berubah arah, hingga ada gaya yang menyebabkannya mengubah kecepatan atau arahnya. Ini juga termasuk benda yang tidak bergerak (kecepatan = nol), yang akan tetap dalam keadaan diam sampai ada gaya yang menyebabkannya bergerak.

5.HUKUM TERMODINAMIKAA.Proses Adiabatiksuatu proses yang terjadi sedemikian rupa sehingga tidak ada panas yang masuk atau keluar sistem disebut proses adiabatik. Proses ini dapat dilakukan baik dengan cara membalut sistem dengan lapisan tebal tebal bahan isolasi panas (misalnya gabus, asbes, bata tahan api, atau serbuk ringan berpori) ataupun dengan melakukan proses secara cepat. Pengaliran panas merupakan proses yang berlangsung lambat, sehingga tiap proses yang berjalan cukup cepat praktisnya bersifat adiabatik. Jika hukum pertama dipakaikan pada proses adiabatik maka diperoleh                                                                U2-U1=-W (proses adiabatik)

Jadi, pada proses adiabatik, perubahan energi dakhil dri suatu sistem sama dengan usaha mutlak. Jika usaha W negatif, yaitu apabila sistem dikompresi, maka –W positif, U2 akan lebih besar daripada U1, dan energi dakhil dalam sistem bertambah. Jika W positif, yaitu apabila sistem memuai, makaq energi sistem akan berkurang. Penambahan energi dakhil biasanya dibarengi kenaikan suhu, dan pengurangan energi dakhil menurunkan suhu.

Kompresi campuran uap bensin dan udara yang terjadi pada langkah kompresi sebuah motor bensin merupakan sebuah contoh hampir

adiabatik dalam mana terjadi kenaikan suhu. Pemuaian produk pembakaran yang berlangsung pada langkah daya motor itu merupakan sebuah contoh proses hampir adiabatik dalam mana terjadi penurunan suhu. Oleh karena itu, proses adiabatik memainkan peranan sangat penting dalam teknik mesin.                                                                  Proses Adiabatik, đQ = 0 (Q = Konstan)

B.Proses IsohorikIsokhorik adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume

tetap .

Jika gas melakukan proses termodinamika dalam volume yang konstan, gas dikatakan melakukan proses isokhorik. Karena gas

berada dalam volume konstan (∆V = 0), gas tidak melakukan usaha (W = 0) dan kalor yang diberikan sama dengan perubahan energi dalamnya. Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada

volume konstan QV.QV  =   ∆U

C.Proses IsotermikSuatu sistem dapat mengalami proses termodinamika dimana terjadi perubahan-perubahan di dalam sistem tersebut. Jika proses yang terjadi berlangsung dalam suhu konstan, proses ini dinamakan proses isotermik. Karena berlangsung dalam suhu konstan, tidak terjadi perubahan energi dalam (∆U = 0) dan berdasarkan hukum I termodinamika kalor yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan sistem (Q = W).

Proses isotermik dapat digambarkan dalam grafik p – V di bawah ini. Usaha yang dilakukan sistem dan kalor dapat dinyatakan sebagai

Dimana V2 dan V1 adalah volume akhir dan awal gas.

D.Proses Isobarikika gas melakukan proses termodinamika dengan menjaga tekanan tetap konstan, gas dikatakan melakukan proses isobarik. Karena gas berada dalam tekanan konstan, gas melakukan usaha (W = p∆V). Kalor di sini dapat dinyatakan sebagai kalor gas pada tekanan konstan Qp. Berdasarkan hukum I termodinamika, pada proses isobarik berlaku

Sebelumnya telah dituliskan bahwa perubahan energi dalam sama dengan kalor yang diserap gas pada volume konstan

QV =∆U

Dari sini usaha gas dapat dinyatakan sebagai

W = Qp − QV

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas (W) dapat dinyatakan sebagai selisih energi (kalor) yang diserap gas pada tekanan konstan (Qp) dengan energi (kalor) yang diserap gas pada volume konstan (QV).

E.Kapasitas Panas Gas SempurnaKapasitas panas adalah banyaknya kalor yang diserap oleh gas untuk menaikan suhunya. Kapasitas panas dapat terjadi pada volum tetap (CV) atau tekanan tetap (CP)

Kapasitas panas molar pada volum tetap (CV)

Pada volum konstan sistem tidak melakukan kerja

Kapasitas panas molar pada tekanan tetap (CP)

Karena P konstan perubahan volume sebanding dengan perubahan suhunya

Subtitusikan persamaan 1 dengan persamaan 2

Bagi kedua ruas dengan n dT

Rasio kapasitas panas

dQ = nCV dT

dW = 0→ dU= dQ

dU = nCV dT . . .. .. . .. ..(1 )

dQ = nC PdT

dW = P dV → dW =nR dT

nC p dT = dU + nR dT .. .. . .. .. . ..(2 )

dU = nCV dT . . .. .. . .. ..(1 )nC p dT = dU + nR dT .. .. . .. .. . ..(2 )

nC p dT = nCV dT + nR dT

C p = CV + R

γ =CP

CV

F.Efisiensi Thermal

Dalam termodinamika, efisiensi termal adalah ukuran tanpa dimensi yang menunjukkan performa

peralatan termal seperti mesin pembakaran dalam dan sebagainya. Panas yang masuk

adalahenergi yang didapatkan dari sumber energi. Output yang diinginkan dapat berupa panas

atau kerja, atau mungkin keduanya. Jadi, termal efisiensi dapat dirumuskan dengan

Berdasarkan hukum pertama termodinamika, output tidak bisa melebihi input, sehingga

Ketika ditulis dalam persentase, efisiensi termal harus berada di antara 0% dan 100%. Karena

inefisiensi seperti gesekan, hilangnya panas, dan faktor lainnya, efisiensi termal mesin tidak

pernah mencapai 100%. Seperti contoh, mesin mobil bensin memiliki efisiensi 25%, dan mesin

pembangkit listrik tenaga batu bara yang besar memiliki efisiensi maksimum 46%. Mesin diesel

terbesar di dunia memiliki efisiensi maksimum 51,7%.

6.GELOMBANG YANG MERAMBATA.Amplitudo

Amplitudo adalah pengukuran skalar yang nonnegatif dari

besar osilasi suatu gelombang. Amplitudo juga dapat didefinisikan sebagai jarak terjauh dari garis

kesetimbangan dalam gelombang sinusoide yang kita pelajari pada mata

pelajaran fisika dan matematika - geometrika.

B.Angka Gelombang

Y = A sin (ω t − kx)

Y adalah simpangan gelombang dalam satuan meter, ω adalah frekuensi sudut dalam rad/s, dimana ω = 2π f, k adalah bilangan gelombang atau tetapan gelombang dimana nilai k = 2π/λ, dengan λ adalah panjang gelombang (wavelength) dalam satuan meter.Diberikan sebuah persamaan gelombang berjalan sebagai berikut :Y = 0,02 sin (5π t − 4πx)dimana Y dan x dalam satuan meter dan t dalam sekon. 

 

Terlihat 0,02 meter adalah amplitudo, 5π rad/s adalah frekuensi sudut dan 4π adalah tetapan gelombang.

Menentukan Frekuensi dari Persamaan GelombangPada persamaan di atas nilai ω adalah 5π

ω = 2π f

5π = 2π ff = 5π/2π

f = 2,5 Hz 

Menentukan Panjang Gelombang

k = 2π/λ

Dari tetapan gelombang,k = 4π2π/λ = 4πλ = 2π/4π = 0,5 meter

Menentukan Cepat Rambat Gelombang

v = ω/k

v = 5π/4π = 1,25 m/s

Read more: http://fisikastudycenter.com/reviews/222-gelombang-persamaan-simpangan-

gelombang-berjalan#ixzz2YcyvzoUb

C.Periode

benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode [3] . Periode ayunan

(T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu

getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik

tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik[3].

D.Lamda

Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang.

Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda (λ).

Dalam sebuah gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak:

Axis x mewakilkan panjang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi (misalnya tekanan udara untuk

sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan magnet untuk cahaya), pada suatu titik dalam

fungsi waktu x.

Panjang gelombang λ memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi f, jumlah puncak untuk melewati

sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjan gelombang sama dengan kecepatan jenis

gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam

ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuku sinyal (gelombang) di udara, ini

merupakan kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah:  di mana:

λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik

c = kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 km/d ~ 300,000 km/d = 300,000,000 m/d atau

c = kecepatan suara dalam udara = 343 m/d pada 20 °C (68 °F)

f = frekuensi gelombang

7.BENDA YANG BERGETAR

A.Prinsip Superposisi

Prinsip superposisi= penjumlahan dari semua gaya interaksisecara matematika, prinsip superposisi dapat

dinyatakan dalam notasi vektor.

Jadi misalnya F12 menyatakan gaya antara q1 dan q2, maka menurut hukum coloumb :

Begitu pula dengan interaksi antara q1 dan q3 tanpa adanya muatan q2 dinyatakan sebagai :

Maka, menurut prinsip superposisi, gaya total yg dialami q1 tak lain adalah jumlah vektor gaya-gaya

semula :

B.Frekuensi Gelombang

Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam satuan waktu yang diberikan.

Definisi dan satuan[sunting]

Untuk menghitung frekuensi, seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa,

dan membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Pada Sistem Satuan Internasional, hasil

perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich Rudolf

Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang

terjadi satu kali per detik.

Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara dua buah kejadian / peristiwa (dan

menyebutnya sebagai periode), lalu memperhitungkan frekuensi (  ) sebagai hasil kebalikan dari periode

(  ), seperti nampak dari rumus di bawah ini :

dengan f adalah frekuensi (hertz) dan T periode (sekon atau detik).

C.Deret Harmoni

Tali yang ke dua ujungnya tertambat akan menghasilkan frekuensi . yang terdiri dari nada dasar dan nada-nada atas yang secara . keseluruhan disebut deret harmoni , sebagaimana berikut ini :

Harmoni pertama (nada dasar) :

f1 = V/2L

Harmoni ke dua (nada atas pertama) :

f2 = 2V/2L = 2 f1

Harmoni ke tiga (nada atas ke dua ) :

f3 = 3V/2L = 3 f1 … dst

D.Frekuensi Dasar

Frekuensi Gelombang adalah Banyak Getraran yang dibagi waktu yang diketahui

Rumus   : T = t/n, T=1/f, F=n/t, f=1/t

Keterangan T= Periode Gelombang

                t = Waktu Getaran

                 n = Banyak Getaran

                  f = Frekuensi

E.SimpulGelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatnya.

Contohnya : gelombang tali, gelombang pada permukaan air.

Perambatan gelombang trasversal berbentuk bukit dan lembah.

Beberapa istilah yang berkaitan dengan gelombang transversal, antara lain :- Puncak gelombang adalah titik-titik tertinggi pada gelombang, misalnya b dan f.- Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang, misalnya d dan h.- Bukit gelombang, misalnya lengkungan a-b-c dan g-h-i.- Lembah gelombang, misalnya cekungan c-d-e dan g-h-i.- Amplitudo (A) adalah nilai simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel.- Panjang gelombang (l) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan, misalnya b-f, atau jarak antara dua dasar yang berurutan, misalnya d-h.- Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang, atau selang waktu yang diperlukan untuk dua puncak yang berurutan atau dua dasar yang berurutan.

F.Perut

Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatnya.

Contohnya : gelombang tali, gelombang pada permukaan air.

Perambatan gelombang trasversal berbentuk bukit dan lembah.

Beberapa istilah yang berkaitan dengan gelombang transversal, antara lain :- Puncak gelombang adalah titik-titik tertinggi pada gelombang, misalnya b dan f.- Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang, misalnya d dan h.- Bukit gelombang, misalnya lengkungan a-b-c dan g-h-i.- Lembah gelombang, misalnya cekungan c-d-e dan g-h-i.- Amplitudo (A) adalah nilai simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel.- Panjang gelombang (l) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan, misalnya b-f, atau jarak antara dua dasar yang berurutan, misalnya d-h.- Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang, atau selang waktu yang diperlukan untuk dua puncak yang berurutan atau dua dasar yang berurutan.

8.FENOMENA AKUSTIKA.Taraf Intensitas

Kepekaan telinga manusia normal terhadap intensitas bunyi memiliki dua ambang, yaitu ambang

pendengaran dan ambang rasa sakit. Bunyi dengan intensitas di bawah ambang pendengaran tidak

dapat didengar. Intensitas ambang pendengaran bergantung pada frekuensi yang dipancarkan oleh

sumber bunyi. Frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia normal adalah antara 20 Hz sampai

dengan 20 kHz. Di luar batas frekuensi tersebut , anda tidak dapat mendengarnya.

Telah diketahui bahwa batas intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran manusia berada

antara 10-12 Wm-2 dan 1 Wm-2. Untuk melihat bilangan yang lebih riil, dipakai skala logaritma yaitu

logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dan harga ambang intensitas bunyi yang anda dengar,

dan disebut dengan taraf intensitas (TI). Hubungan antara I dan TI dinyatakan dengan persamaan.

TI=10 log I/I_θ 

Dengan 

Iθ = ambang intensitas endengaran = 10-12 Wm-2

I = intensitas bunyi (Wm-2) 

TI = taraf intensitas (dB)

B.Bunyi Layang

Besamya energi gelombang yang melewati suatu permukaan disebut dengan intensitas gelombang.

Intensitas gelombang (0 didefinisikan sebagai jumlah energi gelombang per satuan waktu (daya) per

satuan luas yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Hubungan antara daya, luas, dan

intensitas memenuhi persamaan

I= P/A

'

'Dengan :

P = daya atau energy gelombang per satuan waktu (Watt)

A = luas bidang (m2)

I = intensitas gelombang (Wm-2)

    Jika sumber gelombang berupa sebuah titik yang memancarkan gelombang serba sama ke segala

arah dan dalam medium homogen, luas bidang yang sama akan memiliki intensitas gelombang sama.

Intensitas gelombang pada bidang permukaan bola yang memiliki jari-jari R memenuhi persamaan

berikut.

I= P/A= P/(4πR2 )

    Dari persamaan diatas , dapat dilihat bahwa jika gelombang berupa bunyi, intensitas bunyi berbanding

terbalik dengan kuadrat jarak sumber bunyi tersebut ke bidang pendengaran. Batas intensitas bunyi yang

bisa didengar telinga manusia normal antara lain sebagai berikut:

1) Intensitas terkecil yang masih dapat menimbulkan rangsangan pendengaran pada telinga manusia

adalah sebesar  10-12Wm-2 pada frekuensi 1.000 Hz dan disebut intensitas ambang Pendengaran.

2) Intensitas terbesar yang masih dapat diterima telinga manusia tanpa rasa sakit adalah sebesar 1 Wm-

2. Jadi, batasan pendengaran terendah pada manusia adalah 10 -12 Wm-2 dan batasan pendengaran

tertinggi pada manusia adalah 1 Wm-2.

C.Efek DopplerEfek Doppler, dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Andreas Doppler, adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah

sumbergelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatanpengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.

Efek Doppler total, f, dapat merupakan hasil superposisi dari gerakan sumber dan/atau gerakan pengamat, sesuai dengan rumusan berikut:

di mana

 adalah kecepatan Rambat gelombang adalah kecepatan sumber gelombang relatif terhadap medium;

positif jika pengamat mendekati sumber gelombang/suara. adalah kecepatan pengamat (receiver) relatif terhadap medium;

positif jika sumber menjauhi pengamat.

9.REFLEKSI &REFLAKSIA.Indeks Bias

Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam

ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium[1].

Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:

dimana:

n = indeks bias

c = kecepatan cahaya dalam ruang

hampa (299,792,458 meter/detik)

 = cepat rambat cahaya pada suatu

medium

Indeks bias tidak pernah lebih

kecil dari 1 atau (n ≥ 1).

Beberapa nilai indeks bias

Material λ[2](nm) n Ref.

Hampa udara 1 (exactly)

Udara @ STP 1.0002926

Gas @ 0 °C and 1 atm

Udara 589.29 1.000293 [3]

Helium 589.29 1.000036 [3]

Hidrogen 589.29 1.000132 [3]

Karbon dioksida 589.29 1.00045

[4]

[5] [6]

Cairan @ 20 °C

Benzena 589.29 1.501 [3]

Air 589.29 1.3330 [3]

Ethyl alcohol (ethanol) 589.29 1.361 [3]

Karbon tetraklorida 589.29 1.461 [3]

Karbon disulfida 589.29 1.628 [3]

Benda padat @ suhu kamar

Intan 589.29 2.419 [3]

Strontium titanate 589.29 2.41

Ambar 589.29 1.55 [3]

Fused silica 589.29 1.458 [3]

Natrium klorida 589.29 1.50 [3]

Material lain

Pyrex 1.470 [7]

Sapphire 1.762–1.778

Es 1.31

Cryolite 1.338

Aseton 1.36

Ethanol 1.36

Teflon 1.35 - 1.38

Gliserol 1.4729

Kaca akrilik 1.490 - 1.492

Crown glass (optics) 1.50 - 1.54

Polikarbonat 1.584 - 1.586

PMMA 1.4893 - 1.4899

PET 1.5750

Flint glass 1.60 - 1.62

Kaca 1.485 - 1.755

Brom 1.661

Cubic zirconia 2.15 - 2.18

Silicon carbide 2.65 - 2.69

Cinnabar (Mercury sulfide) 3.02

Gallium phosphide 3.5

Gallium arsenide 3.927

Silikon 4.01 [8]

B.Letak Snellius

Jika suatu sinar cahaya melalui perbatasan dua jenis zat cair, maka garis semula dari sinar tersebut,

garis sesudah sinar itu membias dan garis normal dititik-biasnya, ketiga-tiga garis tersebut terletak

dalam satu bidang datar.

Perbandingan antara sinus-sinur dari sudut masuk dan sudut bias adalah konstan.

C.Sudut Datang

Sudut datang : Sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal

D.Sudut Refleksi

Refleksi (atau pemantulan) adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi (medium) asalnya,

setelah menumbuk antarmuka dua medium.

Refleksi pada era optik geometris dijabarkan dengan hukum refleksi yaitu:

Sinar  insiden, sinar refleksi dan sumbu normal antarmuka ada pada satu bidang yang sama

Sudut yang dibentuk antara masing-masing sinar insiden dan sinar refleksi terhadap sumbu normal

adalah sama besar.

Jarak tempuh sinar insiden dan sinar refleksi bersifat reversible.

E.Sudut Refraksi

Refraksi (atau pembiasan) dalam optika geometris didefinisikan sebagai perubahan arah rambat partikel

cahaya akibat terjadinyapercepatan.

Pada optika era optik geometris, refraksi cahaya yang dijabarkan dengan Hukum Snellius, terjadi

bersamaan dengan refleksi gelombang cahaya tersebut, seperti yang dijelaskan oleh persamaan

Fresnel pada masa transisi menuju era optik fisis. Tumbukan antara gelombang

cahaya dengan antarmuka dua medium menyebabkan kecepatan fase gelombang

cahaya berubah. Panjang gelombang akan bertambah atau berkurang dengan frekuensi yang sama,

karena sifat gelombang cahaya yang transversal (bukan longitudinal). Pengetahuan ini yang membawa

kepada penemuan lensa dan refracting telescope. Refraksi di era optik fisis dijabarkan sebagai

fenomena perubahan arah rambatgelombang yang tidak saja tergantung pada perubahan kecepatan,

tetapi juga terjadi karena faktor-faktor lain yang disebut difraksi dandispersi.

The straw appears to be broken, due to refraction of light as it emerges into the air.

Contoh terjadinya refraksi yang sangat umum dijumpai adalah seperti ilustrasi gambar di samping.

Dengan adanya perbedaan indeks biasantara udara (1,0003) dan air (1,33) di dalam sebuah mangkok,

sebuah benda lurus seperti pensil atau sedotan akan tampak seperti patah dengan kedalaman air yang

tampak lebih dangkal.

F.Garis Normal

Garis normal adalah garis yang tegak lurus terhadap garis singgung. Dari

pembahasan terdahulu kita telah mengetahui bahwa dua garis dikatakan saling

tegak lurus jika perkalian kemiringan garisnya sama dengan -1; atau dalam

bentuk rumus dapat ditulis menjadi :

m1.m2 = -1

dimana m1 adalah kemiringan garis singgung dan m2 adalah kemiringan garis

normalnya.

G.Sudut DeviasiSudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan berkas sinar datang dan berkas sinar yang keluar dari prisma seperti tampak pada gambar 14 di atas. Besar sudut deviasi D sesuai gambar 14 adalah

Di atas telah didapatkan bahwa b = r1 + i2, sehingga

  Persamaan sudut deviasi prisma denganD = sudut deviasii1 = sudut datang pada bidang batas pertamar2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prismab = sudut puncak atau sudut pembias prisma

H.Refleksi Internal Total

Pemantulan internal total (total internal reflection) adalah proses pemantulan seberkas

cahaya pada permukaan batas antara satu medium dengan medium yang lain yang indeks biasnya

lebih kecil, jika sudut datang ke medium kedua melebihi suatu sudut kritis tertentu.

Dengan demikian, cahaya berjalan di dalam medium yang memiliki indeks bias yang tinggi

seperti air, kaca, dan plastik ke medium yang memiliki indeks bias lebih rendah seperti

udara. Akibatnya gambar dengan sifat semu dan terbalik akan membentuk fatamorgana. 

10.ALAT OPTIKA.Jarak Benda

B.Jarak Bayangan

C.Jarak Fokus

D.Perbesaran linier

E.Sifat BayanganSalah satu alat optik alamiah yang merupakan salah satu anugerah dari Sang Pencipta adalah mata. Di dalam mata terdapat lensa kristalin yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Lensa kristalin atau lensa mata berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan di depan lensa. Cairan ini dinamakan aqueous humor. Intensitas cahaya yang masuk ke mata diatur oleh pupil.

Bagian-bagian mata

Cahaya yang masuk ke mata difokuskan oleh lensa mata ke bagian belakang mata yang disebut retina. Bentuk bayangan benda yang jatuh di retina seolah-olah direkam dan disampaikan ke otak melalui saraf optik. Bayangan inilah yang sampai ke otak dan memberikan kesan melihat benda kepada mata. Jadi, mata dapat melihat objek dengan jelas apabila bayangan benda (bayangan nyata) terbentuk tepat di retina.

Lensa mata merupakan lensa yang kenyal dan fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan objek yang dilihat. Karena bayangan benda harus selalu difokuskan tepat di retina, lensa mata selalu berubah-ubah untuk menyesuaikan objek yang dilihat. Kemampuan mata untuk menyesuaikan diri terhadap objek yang dilihat dinamakan daya akomodasi mata.

daya akomodasi mata

Saat mata melihat objek yang dekat, lensa mata akan berakomodasi menjadi lebih cembung agar bayangan yang terbentuk jatuh tepat di retina. Sebaliknya, saat melihat objek yang jauh, lensa mata akan menjadi lebih pipih untuk memfokuskan bayangan tepat di retina.

Titik terdekat yang mampu dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik dekat mata (punctum proximum/PP). Pada saat melihat benda yang berada di titik dekatnya, mata dikatakan berakomodasi maksimum. Titik dekat mata disebut juga dengan jarak baca normal karena jarak yang lebih dekat dari jarak ini tidak nyaman digunakan untuk membaca dan mata akan terasa lelah. Jarak baca normal atau titik dekat mata adalah sekitar 25 cm.

Adapun, titik terjauh yang dapat dilihat oleh mata dengan jelas disebut titik jauh mata (punctum remotum/PR). Pada saat melihat benda yang berada di titik jauhnya, mata berada dalam kondisi tidak berakomodasi. Jarak titik jauh mata normal adalah di titik tak hingga (~).

Rabun Jauh dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun jauh atau miopi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang jauh tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek di titik dekatnya (pada jarak 25 cm). titik jauh mata orang yang menderita rabun jauh berada pada jarak tertentu (mata normal memiliki titik jauh tak berhingga).

Rabun jauh dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa divergen yang bersifat menyebarkan (memencarkan) sinar. Lensa divergen atau lensa cekung atau lensa negatif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

miopi dikoreksi menggunakan lensa negatif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami rabun jauh dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.

Di sini jarak s adalah jarak tak hingga (titik jauh mata normal), dan s’ adalah titik jauh mata (PR). Prinsip dasarnya adalah lensa negatif digunakan untuk memindahkan (memajukan) objek pada jarak tak hingga agar menjadi bayangan di titik jauh mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Rabun Dekat dan Cara Memperbaikinya

Orang yang menderita rabun dekat atau hipermetropi tidak mampu melihat dengan jelas objek yang terletak di titik dekatnya tapi tetap mampu melihat dengan jelas objek yang jauh (tak hingga). Titik dekat mata orang yang menderita rabun dekat lebih jauh dari jarak baca normal (PP > 25 cm).

Cacat mata hipermetropi dapat diperbaiki dengan menggunakan lensa konvergen yang bersifat mengumpulkan sinar. Lensa konvergen atau lensa cembung atau lensa positif dapat membantu lensa mata agar dapat memfokuskan bayangan tepat di retina.

hipermetropi dikoreksi menggunakan lensa positif

Jarak fokus lensa dan kuat lensa yang digunakan untuk memperbaiki mata yang mengalami hipermetropi dapat ditentukan berdasarkan persamaan lensa tipis dan rumus kuat lensa.

Di sini jarak s adalah jarak titik dekat mata normal (25 cm), dan s’ adalah titik dekat mata (PP). Prinsip dasarnya adalah lensa positif digunakan untuk memindahkan (memundurkan) objek pada jarak baca normal menjadi bayangan di titik dekat mata tersebut sehingga mata dapat melihat objek dengan jelas.

Kaca Pembesar

Kaca pembesar atau lup digunakan untuk melihat benda kecil yang tidak bisa dilihat dengan mata secara langsung. Lup menggunakan sebuah lensa cembung atau lensa positif untuk memperbesar objek menjadi bayangan sehingga dapat dilihat dengan jelas.

Bayangan yang dibentuk oleh lup bersifat maya, tegak, dan diperbesar. Untuk mendapatkan bayangan semacam ini objek harus berada di depan lensa dan terletak diantara titik pusat O dan titik fokus F lensa. untuk menghasilkan bayangan yang diinginkan, lup dapat digunakan dalam dua macam cara, yaitu dengan mata berakomodasi maksimum dan dengan mata tidak berakomodasi.

Lup dapat digunakan dengan mata berakomodasi maksimum untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan. Agar mata berakomodasi maksimum, bayangan yang terbentuk harus tepat berada di titik dekat mata (s’ = sn = jarak titik dekat mata).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata berakomodasi maksimum adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Menggunakan lup dalam keadaan mata berakomodasi maksimum membuat mata menjadi cepat lelah. Agar mata relaks dan tidak cepat lelah, lup digunakan dalam keadaan mata tidak berakomodasi. Untuk mendapatkan perbesaran bayangan yang diinginkan dalam keadaan mata tidak berakomodasi, bayangan yang terbentuk harus berada sangat jauh di depan lensa (jarak tak hingga). dalam hal ini objek harus berada di titik fokus lensa (s = f).

Perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lup dengan mata tidak berakomodasi adalah

Dimana P adalah perbesaran lup, sn adalah jarak titik dekat mata (sn = 25 cm untuk mata normal), dan f adalah jarak fokus lup.

Mikroskop

Perbesaran bayangan yang dihasilkan dengan menggunakan lup yang hanya menggunakan sebuah lensa cembung kurang maksimal dan terbatas. Untuk mendapatkan perbesaran yang lebih besar diperlukan susunan alat optik yang lebih baik. Perbesaran yang lebih besar dapat diperoleh dengan membuat susunan dua buah lensa cembung. Susunan alat optik ini dinamakan mikroskop yang dapat menghasilkan perbesaran sampai lebih dari 20 kali.

Sebuah mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung (lensa positif). lensa yang dekat dengan objek (benda) dinamakan lensa objektif, sedangkan lensa yang dekat mata dinamakan lensa okuler. Jarak fokus lensa okuler lebih besar daripada jarak fokus lensa objektif.

mikroskop dan bagian-bagiannya

pembentukan bayangan pada mikroskop

Objek yang ingin diamati diletakkan di depan lensa objektif di antara titik Fob dan 2Fob. Bayangan yang terbentuk oleh lensa objektif adalah I1 yang berada di belakang lensa objektif dan di depan lensa okuler. Bayangan ini bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Bayangan I1 akan menjadi benda bagi lensa okuler dan terletak di depan lensa okuler antara pusat optik O dan titik fokus okuler Fok. Di sini lensa okuler akan berfungsi sebagai lup dan akan terbentuk bayangan akhir I2 di depan lensa okuler. Bayangan akhir I2 yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, dan terbalik terhadap objek semula.

Perbesaran yang dihasilkan mikroskop adalah gabungan dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Perbesaran lensa objektif mikroskop adalah

Dimana Pob adalah perbesaran lensa objektif, s’ob adalah jarak bayangan lensa objektif dan sob adalah jarak objek di depan lensa objektif.

Adapun perbesaran lensa okuler mikroskop sama dengan perbesaran lup, yaitu sebagai berikut.

untuk mata berakomodasi maksimum

untuk mata tidak berakomodasi

Dimana Pok adalah perbesaran lensa okuler, sn adalah jarak titik dekat mata (untuk mata normal sn = 25 cm), dan fok adalah jarak fokus lensa okuler.

Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler. Jadi,

P = Pob × Pok

Hal-hal penting yang perlu diketahui berkaitan dengan mikroskop:

(1) jarak antara lensa objektif dan lensa okuler disebut juga panjang tabung (d). panjang tabung sama dengan penjumlahan jarak bayangan yang dibentuk lensa objektif (s’ob) dengan jarak benda (bayangan pertama) ke lensa okuler (sok).

d = s’ob + sok

(2) menggunakan mikroskop dengan mata berakomodasi maksimum berarti letak bayangan akhir berada di titik dekat mata di depan lensa okuler. Jadi, dapat dituliskan

s’ok = −sn

(3) menggunakan mikroskop dengan mata tidak berakomodasi berarti jarak benda di depan lensa okuler (sok ) berada tepat di titik fokus lensa okuler (fok). Jadi, dapat dituliskan

sok = fok

Teropong Bintang

Bintang-bintang di langit yang letaknya sangat jauh tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Teropong atau teleskop dapat digunakan untuk melihat bintang atau objek yang letaknya sangat jauh.

Teropong terdiri atas dua lensa cembung, sebagaimana mikroskop. Pada teropong jarak fokus lensa objektif lebih besar daripada jarak fokus lensa okuler (fob > fok). Teropong digunakan dengan mata tidak berakomodasi agar tidak cepat lelah karena teropong digunakan untuk mengamati bintang selama berjam-jam. Dengan mata tidak berakomodasi, bayangan lensa objektif harus terletak di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, panjang teropong (atau jarak antara kedua lensa) adalah

d = fob + fok

dimana fob adalah jarak fokus lensa objektif dan fok adalah jarak fokus lensa okuler.

Adapun perbesaran P yang dihasilkan oleh teropong adalah

11.Inteferensi

Interferensi adalah interaksi antar gelombang di dalam suatu daerah. Interferensi dapat bersifat

membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga

gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak

jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan.

A.Inteferensi KonstraktifJika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan

jumlah dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi linear. Gelombang-

gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang

yang terpadu tersebut disebutinterferensi gelombang.

Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang dan gelombang

pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut, kedua

gelombang salingmemperkuat (interferensi konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali

amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua gelombang saling

memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.

Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi

bila kedua gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan dua kali

amplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang

berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol. Interferensi konstruktif dan destruktif

mudah dipahami dengan menggunakan ilustrasi pada Gambar 1.24.

Gambar 1.24. Interferensi Konstruktif

B. Inteferensi DestraktifJika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan

jumlah dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi linear. Gelombang-

gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang

yang terpadu tersebut disebutinterferensi gelombang.

Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang dan gelombang

pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut, kedua

gelombang salingmemperkuat (interferensi konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali

amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua gelombang saling

memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.

Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi

bila kedua gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan dua kali

amplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang

berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol. Interferensi konstruktif dan destruktif

mudah dipahami dengan menggunakan ilustrasi pada Gambar 1.24.

Gambar 1.24. Interferensi Konstruktif

C. Inteferensi Young

Gambar 9. Skema eksperimen Young

Inteferensi maksimum (konstruktif) yang ditandai pola terang akan terjadi jika kedua berkas gelombang fasenya sama. Ingat kembali bentuk sinusoidal fungsi gelombang berjalan pada grafik simpangan (y) versus jarak tempuh (x). Dua gelombang sama fasenya jika selisih jarak kedua gelombang adalah nol atau kelipatan bulat dari panjang gelombangnya.

Gambar 10. Selisih lintasan kedua berkas adalah d sin θ

Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas S1dan d sin θ, dengan d adalah jarak antara dua celah.

Jadi interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika

d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika selisih lintasan kedua sinar merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang. Diperoleh,

d sin θ = (n – ½ )λ, dengan n =1, 2, 3, …

Pada perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas, n = 1 untuk terang garis gelap pertama, n = 2 untuk garis gelap kedua, dan seterusnya. Tidak ada nilai n = 0 untuk perhitungan garis gelap menggunakan rumus di atas.

D.Cincin NewtonFenomena cincin Newton merupakan pola interferensi yang disebabkan oleh pemantulan cahaya di antara dua permukaan, yaitu permukaan lengkung (lensa cembung) dan permukaan datar yang berdekatan. Ketika diamati menggunakan sinar monokromatis akan terlihat rangkaian pola konsentris (sepusat) berselang-seling antara pola terang dan pola gelap.

Jika diamati dengan cahaya putih (polikromatis), terbentuk pola cincin dengan warna-warni pelangi karena cahaya dengan berbagai panjang gelombang berinterferensi pada ketebalan lapisan yang berbeda. Cincin terang terjadi akibat interferensi destruktif.

12.DifraksiDifraksi, pembelauan atau lenturan ialah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya

halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan

oleh prinsip Huygens. Pada animasi pada gambar sebelah kanan atas terlihat adanya pola gelap dan

terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit tersebut saling

berinterferensi satu sama lain.

Untuk menganalisa atau mensimulasikan pola-pola tersebut, dapat digunakan Transformasi Fourier atau

disebut juga dengan Fourier Optik.

Difraksi cahaya berturut-turut dipelajari antara lain oleh:

Isaac Newton  dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang

sekarang dikenal sebagai cincin Newton.[1]

Francesco Maria Grimaldi  pada tahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang

cahaya ke arah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambil bahasa

Latin diffringere yang berarti to break into pieces.[2][3][4]

James Gregory  pada tahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung[5] yang kemudian

didefinisikan sebagai diffraction grating.[6]

Thomas Young  pada tahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari

percobaan yang mengamati pola interferensi  pada dua celah kecil yang berdekatan,[7] Thomas

Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang

berbeda daripada partikel (en:corpuscles).[8]

Augustin Jean Fresnel  pada tahun 1815[9] dan tahun 1818[10], dan menghasilkan perhitungan

matematis yang membenarkan teori gelombang cahaya yang dikemukakan sebelumnya

oleh Christiaan Huygens [11]  pada tahun 1690 hingga teori partikel Newtonmendapatkan banyak

sanggahan. Fresnel mendefinisikan difraksi dari eksperimen celah

ganda Young sebagai interferensi gelombang [12]  dengan persamaan:

dimana   adalah jarak antara dua sumber muka gelombang,   adalah sudut yang dibentuk

antara fraksi muka gelombang urutan ke- dengan sumbu normal muka gelombang fraksi mula-

mula yang mempunyai urutan maksimum  .[13]. Difraksi Fresnel kemudian dikenal

sebagai near-field diffraction, yaitu difraksi yang terjadi dengan nilai   relatif kecil.

Richard C. MacLaurin  pada tahun 1909, dalam monographnya yang berjudul Light[14],

menjelaskan proses perambatan gelombang cahaya yang terjadi pada difraksi Fresnel jika celah

difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh.

Joseph von Fraunhofer  dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran

akibat jauhnya bidang pengamatan.[15][16] Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field

diffraction.

Francis Weston Sears  pada tahun 1948 untuk menentukan pola difraksi dengan menggunakan

pendekatan matematis Fresnel [17] . Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang

halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang

gelombang sinar  insiden, sejumlah area yang disebut zona Fresnel (en:Fresnel zone) atau half-

period elements dapat dihitung.

A.Celah Tunggal

Sebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinar cahaya insiden menjadi

deretan gelombang circular, danmuka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan

berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform.

Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik   dengan panjang

gelombang &lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x′-y′, difraksi

yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:

dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x′ akan bernilai dari   

hingga  , dan y′ dari 0 hingga  .

Jarak r dari celah berupa:

Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber

titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada

sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fase relatif

dariinterferensi ini bervariasi lebih dari 2π, maka akan

terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut. Maksima dan minimaadalah

hasil interferensi gelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal.

Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat

kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan

berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara

dua sumber titik tersebut adalah  . Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara

tiap sumber titik destruktif adalah:

Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah:

Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan

integral difraksi Fraunhofer menjadi:

dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x ? 0, and sinc(0) = 1.

B. Celah Ganda

Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan

sifat yang tidak terpisahkan daricahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren

yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa

pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, padabidang

pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.[20][21]

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat

puncak gelombang (en:crest) berinterferensidengan puncak gelombang yang lain, dan

membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensidengan

landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:

dimana

λ adalah panjang gelombang cahaya

a adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanan

n is the order of maximum observed (central maximum is n = 0),

x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance)

pada bidang pengamatan

L adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatan

Persamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu.

[22] Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam

konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.

C. Kisi

Kisi adalah suatu susunan celah yang sangat sempit dan rapat dimana celah tersebut berfungsi sebagai cahaya tunggal yang koheren. Kisi difraksi atau dapat juga disebut kisi inteferensi terdiri dari banyak kisi-kisi paralel yang dapat mentransmisikan berkas cahaya melewati kisi-kisi tersebut. Kisi seperti ini disebut pula sebagai kisi transmisi. Jika kisi difraksi disinari dengan berkas cahaya paralel maka sinar- sinar yangditransmisikan oleh kisi dapat berinterferensi seperti gambar di bawah ini.

       Gambar 2.3 Sinar-sinar yang melewati kisis difraksi

Suatu kisi difraksi terdiri dari sejumlah besar celah sejajar yg serba sama.  Kisi dapat dibuat dengan membuat goresan-goresan halus pada sekeping kaca.

      Kisi transmisi (Transmission grating) – Suatu kisi dengan celah yang memugkinkan cahaya dapat melewatinya.

      Kisi Refleksi (Reflection grating) – Suatu kisi dengan celah yang memantulkan cahaya . 

Kisi umumnya mempunyai goresan mencapai 5000 goresan per centimeter.  Sehingga jarak antara dua celah sangat kecil yaitu sekitar  d = 1/5000 =  20000 A.Pola distribusi cahaya oleh kisi

Jika suatu kisi transmisi disinari dari belakang, tiap celah bertindak sebagai suatu sumber cahaya koheren. Pola cahaya yg diamati pada layar dihasilkan dari kombinasi efek interferensi dan difraksi. Tiap celahmenghasilkan difraksi, dan berkas difraksi ini berinterferensi dengan yang lain untuk menghasilkan pola akhir. Kita telah melihat pola dari efek kombinasi ini untuk kasus 2 celah:

Gambar 2.5. Pola distribusi intensitas cahaya pada kisi DifraksiPerhatikan bagaimana pola difraksi bertindak sebagai suatu “envelop” dan mengo

ntrol intensitas interferensi maksimum secara teratur. Cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya daribagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ yang dirumuskan sebagai berikut:

                                      I = I0 sin [ β / β ] 2                                         …(2.1)Dengan I0 adalah intensitas cahaya awal dan β beda fase yang besarnya adalah

β = ( π d / λ ) sin θ                                          …(2.2) 

  I = I0 sin [ β / β ] 2  dengan    β = ( π d / λ ) sin θ        maka       I = I0 {[sin ( π d / λ ) sin θ ] / [( π d / λ ) sin θ  ] }2                    …(2.3)  

Sinar-sinar yang tidak mengalami deviasi (θ = 0) berinterferensi konstruktif menghasilkan berkas yang tajam (maximum/puncak) pada pusat layar. Interferensi konstruktif juga tejadi pada sudut θ ketika sinar-sinar mempunyai selisih panjang lintasan (L = k) dimana k merupakan bilangan bulat seperti gambar dibawah ini, jadi jika jarak antar kisi adalah d maka L = d sin θ, sehingga :

                                …(2.4)   

                                   …(2.5)

                            …(2.6)

Jika m=1  ;                                 …(2.7)dimana :  d = jarak antar celah pada kisi    θ = sudut deviasi    k = garis-garis orde  ( k = 1, 2, 3, … )     = panjang gelombang laser    L = jarak kisi dengan layar

              Xk = jarak terang pusat ke terang pertamaTiap-tiap celah pada gambar diagram difraksi kisi lebarnya sama, masing-masing ce

lah akan menghasilkan pola difraksi. Karena itu intensitas pola-pola di tiap-tiap tingkatan makin melemah jika harga kmembesar menurut pola lenturan

Sebuah kisi dapat terdiri dari ribuan yang berupa garis per millimeter. Tetapan kisi d (jarak antar celah), bila banyaknya garis per satuan panjang misal mm adalah N maka tetapan kisi adalah d=1/N mm.Syarat terjadinya garis terang ke-m adalah

d sin θ = (m +   ) λ                 (d ≈ b dan θ ≈ θm)                           …(2.8)maka  persamaan 2.8 menjadi

b sin θm = (m +   ) λMasing-masing ruas dikalikan 2

2(b sin θm)       = 2(m +   ) λ2b sin θm            = (2m + 1 ) λ

b          =                                                             …(2.9)   Persamaan 2.9 untuk pola garis terang ke-m. sedangkan persamaan dibawah ini u

ntuk perhitungan pola garis gelap ke-m.Syarat terjadinya garis gelap ke-m adalah

  d sin θ = (m -   ) λ                (d ≈ b dan θ ≈ θm)              …(2.10)maka  persamaan 2.10 menjadi

b sin θm = (m -   ) λMasing-masing ruas dikalikan 2

2(b sin θm)       = 2(m -   ) λ2b sin θm            = (2m - 1 ) λ

b          =                                                              …(2.11)