Laporan Praktikum Kisi Difraksi [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum



Kisi Difraksi



Disusun Oleh: DWI OKTAVIANA WAHYU PUSPARINI XI Akselerasi I / 11



SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 1 SURAKARTA TAHUN PELAJARAN 2012/2013



Laporan Praktikum Kisi Difraksi



A. Tujuan Percobaan a. Menentukan λ merah, λ kuning, dan λ biru.



B. Alat dan Bahan a. Power supply b. Lampu 12 volt c. Kisi d. Layar e. Lensa f. Mistar



C. Konsep Fisis a. Kisi difraksi adalah suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya yang terdiri dari sejumlah besar garis-garis paralel yang berjarak sama, sedangkan celah di antara garis-garis tersebut adalah celah-celah terpisah yang transparan terhadap cahaya. b. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter, dapat ditentukan jarak antar celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d). c. Cahaya akan mengalami pelenturan atau pembelokan ketika dijatuhkan pada celah sempit (penghalang) yang menyebabkan terjadinya gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah belakang celah sempit tersebut. d. Ketika suatu berkas cahaya dirintangi oleh sebuah lensa, maka pada layar yang diletakkan di belakang lensa tersebut akan teramati sebuah bintik terang tepat di pusat bayangan gelap. e. Pembelokkan arah rambat cahaya pada celah sempit, bila ditangkap pada layar akan menghasilkan pola garis terang dan gelap yang berurutan.



f. Intensitas garis-garis terang mencapai maksimun pada garis terang pusat dan garis-garis lainnya yang terletak di kiri dan kanan pita pusat. Sedangkan intensitas garis akan berkurang untuk warna yang sama bila garisnya jauh dari garis terang pusat. g. Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya polikhromatis, akan tampak suatu spectrum warna pada layar. h. Semakin kecil halangan (celah sempit), penyebaran cahaya akan semakin besar. i. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar.



D. Landasan Teori



Suatu sifat gelombang yang menarik adalah bahwa gelombang dapat dibelokkan oleh rintangan. Secara makroskopis, difraksi dikenal sebagai gejala penyebaran arah yang dialami seberkas gelombang ketika menjalar melalui suatu celah sempit atau tepi tajam sebuah benda. Gejala ini juga dianggap sebagai salah satu ciri khas gelombang yang tidak memiliki partikel, karena sebuah partikel yang bergerak bebas melalui suatu celah tidak akan mengalami perubahan arah. Ditinjau secara makroskopis, gelombang elektromagnet yang tiba pada permukaan sebuah layar (screen) akan menggetarkan elektron bagian luar dari atom-atom layar itu. Diumpamakan cahaya yang ditinjau bersifat monokromatis yang berarti bahwa medan listriknya berosilasi dengan frekuensi tertentu. Maka setelah tercapai keadaan stasioner dalam waktu singkat, elektron-elektron tersebut akan berosilasi dengan frekuensi tertentu dan dengan frekuensi yang sama. Antara gelombang datang dan semua gelombang radiasi elektron akan terjadi proses interferensi yang mantap.



Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri dari sejumlah besar slit-slit paralel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara memotong garis-garis paralel di atas permukaan plat gelas dengan mesin terukur berpresisi tinggi. celah diantara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan arena itu bertindak sebagai celah-celah yang terpisah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter kita dapat menentukan jarak antar celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d), jika terdapat N garis per satuan panjang, maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N , yaitu: d =1/N Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, dimana tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang, dengan demikian , cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ yang dirumuskan sebagai berikut: I = Io sin [β/ β]2 Dengan Io adalah intensitas cahaya awal dan β beda fase yang besarnya adalah : β= (πd/λ) sin θ. Agar mendapatkan pola interferensi cahaya pada layar maka harus digunakan dua sumber cahaya yang koheren (cahaya dengan beda fase tetap). Percobaan Young menggunakan satu sumber cahaya tetapi dipisahkan menjadi dua bagian yang koheren, sedangkan percobaan Fresnel menggunakan dua sumber koheren, sehingga pada layar terjadi pola-pola terang (interferensi konstruktif = maksimum) dan gelap (interferensi destruktif = minimum). Pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah disebut difraksi gelombang. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama. Celah sempit yang demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar. (Widiatmoko, 2008) Jika berkas cahaya monokhromatis dijatuhkan pada sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu sumber cahaya monokhromatis dengan perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi



berupa pita-pita terang. Intensitas pita-pita terang mencapai maksimun pada pita pusat dan pitapita lainnya yang terletak dikiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila pitanya jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan : m λ= d sin θ atau d.Y/L = m λ dimana : m = orde pola difraksi (0,1,2,.........) d = jarak antara dua garis kisi ( konstanta kisi) λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan θ = sudut lenturan (difraksi) Y= jarak terang pusat dengan orde ke-n L= jaral layar ke kisi difraksi Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya polikhromatis, kita akan melihat suatu spectrum warna. Spektrum yan paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pertama (m=1) .



E. Cara Kerja



a. Menyusun alat dan bahan seperti pada gambar. Kemudian, menentukan kisi yang akan digunakan. b. Menyalakan power supply, dan mengamati pola yang terjadi pada layar. c. Mengubah-ubah posisi lensa, kisi, dan layar sehingga pada layar terjadi pola garis teranggelap. d. Mengukur jarak kisi ke layar (l). e. Mengukur jarak salah satu warna terang ke terang pusat. f. Menentukan konstanta kisi (d) dengan melihat spesifikasi kisi yang digunakan. (1 inc = 2,5 cm). g. Mengisi data pada tabel hasil pengamatan.



F. Hasil Pengamatan No



1.



2.



3.



Kisi yang



Warna



Digunakan



Cahaya



100 garis/mm



300 garis/mm



600 garis/mm



l (cm)



m



p



d



(m)



Merah



17 cm



1



1,1 cm



10-5 m



6,470 x 10-7 m



Kuning



17 cm



1



1 cm



10-5 m



5,882 x 10-7 m



Biru



17 cm



1



0,8 cm



10-5 m



4,706 x 10-7 m



Merah



15 cm



1



2,8 cm



3 x 10-6 m



6.216 x 10-7 m



Kuning



15 cm



1



2,6 cm



3 x 10-6 m



5,772 x 10-7 m



Biru



15 cm



1



2,1 cm



3 x 10-6 m



4,662 x 10-7 m



Merah



8 cm



1



3,1 cm



1,6 x 10-6 m



6,471 x 10-7 m



Kuning



8 cm



1



2,8 cm



1,6 x 10-6 m



5,845 x 10-7 m



Biru



8 cm



1



2,4 cm



1,6 x 10-6 m



5,010 x 10-7 m



G. Analisa Data Rumus untuk mecari nilai



adalah:



Rumus untuk menemukan dadalah:



Jadi, bisa disimpulkan untuk mencari nilai



tiap warna menggunakan rumus berikut :



a. Pada percobaan I dengan menggunakan kisi 100 celah/mm dapat diketahui



setiap warna



sebagai berikut:  Nilai



meter.



 Nilai



meter.



 Nilai



meter.



b. Pada percobaan II dengan menggunakan kisi 300 celah/mm dapat diketahui



setiap warna



sebagai berikut:  Nilai



meter.



 Nilai



meter.



 Nilai



meter.



c. Pada percobaan III dengan menggunakan kisi 600 celah/mm dapat diketahui



setiap warna



sebagai berikut:  Nilai



meter.



 Nilai



meter.



 Nilai



meter



Untuk mencari nilai  dan kesalahan relatif, cari dengan menggunakan tabel. Nilai λ (x 10-7) m



Kisi yang



100 garis/mm 300 garis/mm 600 garis/mm



2



2



digunakan



2



6,470



41,861



5,882



34,598



4,706



22,145



6.216



38,639



5,772



33,316



4,662



21,734



6,471



41,874



5,845



34,164



5,010



25.100



∑



19,157



122,374



17,499



102,078



14,378



68,979



Rata-rata λ



6,386



40,791



5,833



34,026



4,793



22,993



Rumus : ∑



√







∑



 ̅ 



Nilai 



√







Nilai 



√







Nilai 







Kesalahan relatif







Kesalahan relatif







Kesalahan relatif



√



∑



∑



∑



∑



√



∑



∑



√ √



 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅



 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅



 ̅̅̅̅̅̅̅̅



Pelaporan hasil perhitungan :







meter



 



meter meter



H. Jawab Pertanyaan a. Warna apa yang paling dekat dengan terang pusat ? Biru b. Sebutkan urutan panjang gelombang warna cahaya dari yang paling besar ! Merah, Kuning, Biru



I. Kesimpulan a. Hasil Laporan







meter







meter







meter



b. Perbandingan ukuran Setelah dihitung dengan teliti dan hasilnya dibandingkan dengan referensi yang ada, dapat ditarik kesimpulan bahwa



merah,



merah,



kuning, dan



10-7 m,



kuning = 5 x 10-7 m, dan



kuning, dan



biru hampir mendekati dari besar



biru menurut referensi dan ketetapannya, yaitu besar



merah = 6 x



biru = 4 x 10-7 m. Pengukuran ini terdapat beberapa



kesalahan, diantaranya : 



Mata pengamat tidak sesuai dengan cara mengukur dengan tepat.







Kurangnya pengalaman yang dilakukan oleh pengamat sehingga menghambat percobaan.







Ketidaktelitian dalam perhitungan.







Ketidaktepatan dalam pengukuran.



Surakarta, 12 Oktober 2013 Praktikan



Dwi Oktaviana Wahyu Pusparini