FISIKA Kelompok Kita Fira [PDF]

Citation preview

1 LKPD



DIFRAKSI DAN INTERFERENSI



Kompetensi Dasar



1.



3.10 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi 4.10 Melakukan percobaan tentang gelombang bunyi dan/atau cahaya, berikut presentasi hasil dan makna fisisnya misalnya sonometer, dan kisi difraksi



2.



Tujuan pembelajaran



1. Siswa mampu mengidentifikasi peristiwa interferensi celah ganda Young melalui pengamatan dalam video pembelajaran 2. Siswa mampu memformulasikan pola gelap terang pada interferensi cahaya berdasarkan percobaan sederhana 3. Siswa mampu mengidentifikasi peristiwa difraksi celah tunggal melalui percobaan sederhana 4. Siswa mampu menjelaskan peristiwa kisi difraksi berdasarakan percobaan serta mampu memformulasikan persamaan pola gelap terang pada difraksi cahaya. 5. Siswa mampu membedakan peristiwa difraksi dan interferensi melalui pengamatan pada percobaan sederhana 6. Siswa melakukan percobaan sederhana dan mampu membuat rekayasa peristiwa difraksi



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



2



Jangan lupa, kembangkan sikap sosial seperti sabar, tekun, jujur, peduli, dan bertanggungjawab; 3. Identitas kecapakan hidup abad 21 seperti berpikir kritis, berkreasi, berkolaborasi, dan berkomunikasi, serta A. Mata Pelajaran Fisika literasi. akseslah informasi: sebagai B. Semester



: II (Satu)



C. Materi Pokok



: Difraksi Cahaya



D. Alokasi Waktu E. Nama Kelompok



: 1 x 4 x 45 menit : Kelompok 5



Anggota : 1.Ahmad Taufiqurahman 2.Firanika anggraini 3.Mulfi Dwi Susan 4.Rezza Hafidh Arnanditya 5.Veronika 6.Widya Setya Ningsih



4.



Petunjuk Kerja



Melalui kegiatan berikut,kalian akan dibimbing untuk dapat memahami, merekayasa, membuat persamaan matematika serta mengerti produk teknologi yang dikembangkan yang berkaitan dengan konsep difraksi dan interferensi



Difraksi Cahaya



Petunjuk: 1. Akses lah bahan ajar melalui : ----------------- dan pelajari dengan sungguhsungguh 2. Kerjakanlah LKPD ini dengan teman-teman sekelompokmu



LKPD Terintegrasi 3. Jika STEM kurang mengerti segera tanyakan kepada gurumu dan



3



Pojok Teknologi Teknologi Teknologi Hologram Hologram Apa Apa kamu kamu salah salah satu satu peggemar peggemar film film avenger? avenger? Atau Atau kamu kamu maniak maniak film film marvel marvel lainnya lainnya seperti seperti iron iron man man dan dan sebagainya? sebagainya? memang memang salah salah satu satu studio studio film film ini ini selalu selalu memproduksi memproduksi film–film film–film tentang tentang super super hero hero yang yang disertai disertai teknologi teknologi canggih, canggih, salah salah satu satu yang yang paling paling terkenal terkenal adalah adalah Iron Iron Man dengan teknologi serba canggihnya. Jika kita amati, yang paling Man dengan teknologi serba canggihnya. Jika kita amati, yang paling mencolok mencolok dari dari film film ini ini adalah adalah teknologi teknologi hologram hologram 3D 3D dimana dimana tampilan tampilan digital diproyeksikan dalam bentuk hologram yang bisa disentuh. digital diproyeksikan dalam bentuk hologram yang bisa disentuh. Banyak Banyak sekali sekali penemuan penemuan teknologi teknologi yang yang terinspirasi terinspirasi oleh oleh film. film. Dan Dan lagilagilagi, lagi, salah salah satu satu dari dari sekian sekian banyak banyak film film penginspirasi penginspirasi tersebut tersebut adalah adalah Iron Iron Man. seperti Man. seperti tokoh tokoh Tony Tony Stark, Stark, sedang sedang berinteraksi berinteraksi dengan dengan komputer komputer yang yang dia dia jadikan jadikan asisten asisten pribadi, pribadi, menggunakan menggunakan teknologi teknologi yang yang disebuthologram.  disebuthologram.  (Sumber (Sumber :: ))



Tahap Kegiatan Belajar



Pembelajaran ini dimulai dengan terlebih dahulu mempelajari bahan ajar yang dapat diunduh di ;



INTERFERENSI DIFRAKSI CELAH TUNGGAL



Kegiatan selanjutnya adalah kegiatan tatap muka Difraksi Cahaya



DIFRAKSI



LKPD Terintegrasi STEM



Pembahasan dalam pertemuan ini adalah tentang sifat fisis CAHAYA 4



DISPERSI



POLARISASI



PERTEMUAN PERTAMA



Kegiatan Pendahuluan



A.



Setelah membaca dan mendiskusikan materi yang kalian pelajari dirumah sebelumnya pada : Makalah Interferensi Cahaya cipt Ambarwati Teranningtyas (Universitas Negeri Surabaya)Informasi apa yang kalian peroleh?



Dalam makalah materi interferensi menjelaskan : Difraksi Cahaya LKPD Terintegrasi STEM Interferensi merupakan perpaduan dua gelombang atau lebih yang memiliki beda fase konstan dan amplitude yang hamper sama yang dapat menghasilkan suatu pola gelombang baru.



5 Amati gambar berikut !Ceritakan dan jelaskan hasil disuksi kalian!



(a)



(b)



Sumber : http://www.wisatafisika.com/p/optik.html



a) Warna-warni pada gambar a adalah hasil interferensi cahaya yang terjadi pada gelembung sabun, yaitu interferensi konstruktif dan destruktif yang berasal dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis gelembung. Timbulnya interferensi ini adalah bukti yang paling meyakinkan bahwa cahaya itu merupakan gelombang. cahaya putih seperti pancaran sinar matahari memiliki banyak panjang gelombang, maka sinar yang masuk ke dalam lapisan sabun dan yang dipantulkan oleh lapisan sabun itu juga akan mengalami pembiasan dan pemantulan yang tidak sama karena masing-masing panjang gelombang memiliki indeks bias sendiri-sendiri. Lintasan yang dilewati tiap-tiap gelombang tidak sama. Sinar putih tersebut akan mengalami penguraian atau dispersi warna dan terbentuklah cahaya berwarna-warni. b) Wana-warni pada gambar b Merupakan hasil interferensi cahaya pada tumpahan minyak di aspal. Warnaa tersebut timbul dikarenakan cahaya yang masuk tidak sepenuhnya dipantulkan oleh tumpahan minyak itu, tapi sebagian cahaya tersebut diteruskan ke permukaan aspal terlebih dahulu dan baru dipantulkan. Ini akan membuat dua cahaya yaitu cahaya yang dipantulkan permukaan minyak dan cahaya yang dipantulkan permukaan aspal akan mempunyai panjang lintasan yang berbeda. Setelah dipantulkan kemudian menuju ke arah mata kita, kedua gelombang tersebut mengalami interferensi. Interferensi dua cahaya yang berbeda fase inilah yang menyebabkan fenomena pola warna-warni di permukaan minyak tadi.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



6



B. Kegiatan Pembelajaran



INTERFERENSI



Tahu kah kamu???



(a)



(b)



Sumber: a. https://burungnya.com/keindahan-bulu-burung-merak-saat-dilihat-menggunakan-mikroskop/ b. https://www.explainthatstuff.com/thin-film-interference.html



Sama seperti lapiasan sabun yang berwarna warni peristiwa interfernsi pun terjadi pada permukaan burung atau kupu-kupu, yang sebenarnya



Difraksi Cahaya



disebabkan oleh struktur permukaan kecilLKPD kulitTerintegrasi atau buluSTEM burung, kupukupu, kumbang, atau makhluk lain yang kita lihat. Gelombang yang datang



7



Ayo membaca Interferensi merupakan perpaduan dari dua gelombang cahaya atau lebih yang menimbulkan pola gelombang yang baru. Interferensi dapat bersifat memperkuat atau memperlemah. Bersifat memperkuat jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat memperlemah jika jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan. Interferensi Cahaya pada celah ganda Eksperimen interferensi cahaya dari dua sumber pertama kali dilakukan tahun 1800 oleh Thomas Young (1773-1829), seorang ilmuawan berkebangsaan inggris. Pada eksperimen Young, dua sumber cahaya kohern diperoleh dari cahaya monokromatis yang dilewatkan dua celah.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



8



y



Interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika d sin θ = m λ,  (m =0, 1, 2, 3, …)



(7)



Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus di atas, nilai m = 0 untuk terang pusat, m = 1 untuk terang garis terang pertama, m= 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, (m =1, 2, 3, …)



(8)



Interferensi pada lapisan tipis Jika cahaya mengenai suatu lapisan dengan ketebalan tertentu, sebagaian cahaya akan dipantulkan oleh permukaan pertama dan sebagaian lagi akan dibiaskan ke permukaan ke dua. Selanjutnya, cahaya yang dibiaskan kepermukaan ke dua akan dipantulkan ke permukaan pertama, demikian seterusnya. Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



9



Panjang gelombang cahaya di dalam lapisan tipis ( λ n ) memenuhi persamaan λ n=



λ n



(9)



Untuk sinar-sinar yang tegak lurus permukan lapisan tipis dengan ketebalan d, interferensi konstruktif diperoleh jika berlaku hubungan



( 12 ) λ



2 d= m+



n,



m=0,1,2 , …



(10)



λ Dengan subtitusi λ n= , syarat interferensi konstruktif untuk sinar n datang dengan panjang gelombang λ adalah



( 12 ) λ m=0,1,2 , …



2 nd= m+



,



(11)



Syarat agar diperoleh interferensi destruktif adalah 2 nd=mλ , m=0,1,2 , …



(12)



Cincin Newton Fenomena 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 Difraksi Cahaya LKPD Terintegrasi STEM rangkaian pola konsentris (sepusat) berselang-seling antara pola terang



10



Ayo bereksplorasi



1. Lakukan langkah-langkah kegiatan seperti yang kalian pelajari pada video : https://www.youtube.com/watch?v=547Ffof8l6E Siapkan alat-alat percobaan sesuai dengan video yang kalian pelajari sebelumnya Alat dan bahan : Daun talas Oli bekas Air a. Lakukan langkah percobaan sesuai dengan prosedur yang dilakuakn pada video yang kalian pelajari, tuliskan langkah-langkah percobaan di bawah ini ! Langkah Percobaan 1 : 1. 2. 3. 4. 5.



Sediakan oli bekas dan air Menumpahkan air ke lantai Mencampurkan dengan oli Amati hal yang terjadi pada campuran tersebut Buatlah kesimpulan dari percobaan tersebut



Langkah Percobaan 2 : 1. 2. 3. 4. 5.



Siapkan oli bekas, air, serta daun talas Tumpahkan air ke permukaan dauntalas Lalu campurkan dengan oli Amati hal yang terjadi pada campuran tersebut Buatlah kesimpulan dari percobaan tersebut



Langkah Lanjutan : 1. Carilah perbedaan dari kedua percobaan tersebut dan berilah penjelasannya



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



11



b. Dari percobaan yang kalian lakukan, apa saja hasil percobaan dan informasi apa yang kalian peroleh?



1. Warna-warni terbentuk pada percobaan tersebut karena adanya interferensi gelombang cahaya yang memasuki lapisan tipis oli. diKarenakan cahaya putih yaitu sinar matahari memiliki banyak panjang gelombang, maka sinar yang menuju kedalam lapisan oli dan yang dipantulkan oleh lapisan



lapisan oli itu juga akan mengalami pembiasan dan pemantulan yang tidak sama karena masing-masing panjang gelombang memiliki indeks bias sendiri-sendiri. Jalur yang dilalui tiap-tiap gelombang juga tidak sama. Sinar putih ini mengalami dispersi atau penguraian warna dan terbentuklah cahaya berwarna-warni. 2.



Ternyata warna yang dihasilkan saat pecobaan 1 dan percobaan 2 berbeda. Pada percobaan pertama lapisan oli yang ditumpahkan sangat tipis sedangkan untuk percobaan kedua lebih tebal. Warna-warni yang dihasilkan pada percobaan pertama juga lebih indah daripada percobaan kedua karena perbedaan indeks bias di masingmasing titik lapisan oli serta tidak samanya ketebalan lapisan oli.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



 Pola interferensi yang terjadi pada lapisan selaput tipis udara yang ada dibawah lensa diatas kaca secara matematika



12



dirumuskan sbb : Interferensi Maksimum/lingkaran terang ( 2 m−1 ) 1 nr 2t = ; m=1 ,2,3 , … 2 λR



(13)



Interferensi Minimum/Lingkaran gelap : ( 2 m) 1 nr 2g= ; m=0,1,2 , … . 2 λR Ayo merancang



(14)



Keterangan : 1. Lakukan percobaan dengan menyiapkan alat- alat seperti karton, layar, cutter, penggaris, senter, n = Indeks bias udara = 1 keping cd dan keping dvd



rt= Jari-jari lingkaran terang/gelap  ke m.



2. Lakukan dua macam percobaan, yang pertama membuktikan tentang interferensi celah tunggal dan m=Orde (1,2,3,…dst) celah ganda lakukan dengan jarakinterferensi layar dan sumber yang bervariasi. Percobaan ke dua, adalah membandingkan hasil interferensi yang dihasilkan oleh keping dvd dan keping cd seperti pada : l=Panjang gelombang cahaya (meter) https://www.youtube.com/watch?v=MDeIOXmAkpc dan https://www.youtube.com/watch? R= Jari-jari lengkungan Lensa Plan Konveks v=lQPMrbQBmn8 3. Tulis nama percobaan, tujuan percobaan serta alat dan bahan pada percobaan 1 Interferensi Celah Ganda Young Tujuan : Guna membuktikan kedua berkas cahaya koheren yang didapat dari cahaya monokromatis yang dilewatkan dua celah akan bergabung membentuk pola-pola interferensi. Alat dan Bahan : 1. 2 buah kertas karton 2. Lilin 3. Senter 4. Map biru yang diisi kertas HVS



4.Tulis langkah pada percobaan 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.



Menyiapkan alat dan bahan Buatlah satu buah celah sempit pada satu kertas karton Taruh map biru yang telah diisi kertas HVS di belakang karton sebagai layar Hidupkan lampu senter dan arahkan cahaya ke celah di karton Amati cahaya pada layar Buatlah 2 celah sempit di kertas karton Nyalakan lampu senter dan arahkan cahaya ke celah di karton Mengamati cahaya pada layar



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



13 3. Tuliskan data hasil percobaan 1 yang kalian lakukan Tabel hasil Pengamatan No



Jumlah celah



Jarak celah



1.



1



Lebar Celah 1 mm



2.



1



Lebar Celah 2mm



Terlihat cahaya pada layar berpola gelap terang memiliki garis terang berjumlah 2 buah. Salah satu garis terang tersebut mempunyai warna yang lebih cerah dibanding garis yang lain. Lebar celah pada layar juga sangat rapat



3.



1



Lebar Celah 2 mm



Terlihat cahaya pada layar berpola gelap terang memiliki garis terang berjumlah 2 buah. Salah satu garis terang tersebut mempunyai warna yang lebih cerah dibanding garis yang lain. Lebar celah pada layar juga sangat rapat



4.



2



Jarak antar celah : 1 mm



Terlihat cahaya di layar berpola gelap terang serta memilikigaris terang berjumlah 3 buah, garis terang yang terdapat ditengah lebih terang disbanding 2 buah garis yang lain serta jarak antar garis terang sangat rapat



5.



2



Jarak antar celah : 2 mm



Terlihat cahaya di layar berpola gelap terang serta memiliki garis terang berjumlah 3 buah, garis terang yang terdapat ditengah lebih terang disbanding 2 buah garis yang lain serta jarak antar



Difraksi Cahaya



Hasil percobaan dan pengamatan Terlihat cahaya pada layar berpola gelap terang memiliki garis terang berjumlah 2 buah. Salah satu garis terang tersebut mempunyai warna yang lebih cerah dibanding garis yang lain. Lebar celah pada layar juga sangat rapat



LKPD Terintegrasi STEM



14 garis terang sedikit tau agak rapat 6.



2



Jarak antar celah : 3 mm



Terlihat cahaya di layar berpola gelap terang serta memiliki garis terang berjumlah 3 buah, garis terang yang terdapat ditengah lebih terang disbanding 2 buah garis yang lain sertajarak antar garis terang lebih lebar atau luas dari percobaan sebelumnya



4. Buatlah sketsa pada percobaan 1 yang kalian lakukan, apa saja kekurangan rancangan pada percobaan 1 dan bagaimana perbaikan rancangan kalian selanjutnya!



Kekurangan dalam proses percobaan : 1. Pengukuran yang kurang tepat atau kurang teliti 2. Pencahayaan yang kurang saat melakukan percobaan 3. Pendokumentasian yang kurang efektif Rancangan perbaikan : 1. Melakukan pengukuran yang lebih teliti dan memperhatikan ketepatanya 2. Memperhatikan pencahayaan saat melakukan percobaan 3. Melakukan pendokumentasian yang lebih efektif 5. Gambarkan bagaimana peristiwa interferensi terjadi, lengkapi dengan variabel-veriabel yang mempengaruhi dan rumuskan persamaan dari variabel yang kalian peroleh! Interferensi Celah Ganda :



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



15



a) Interferensi Maksimum Apabila dua gelombang bertemu, dan saling menguatkan, maka akan terjadi interferensi maksimum dan terbentuk pola garis terang. Pada celah ganda, interferensi ini akan terjadi apabila kedua gelombang memiliki fase yang sama (sefase), yaitu apabila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi pada saat yang sama. Jarak garis terang ke-n dari pusat terang dinyatakan dengan persamaan: n . λ = d . sin θ Karena sudut θ sangat kecil, sehingga berlaku pendekatan :



jadi persamaannya dapat dituliskan menjadi :



b) Interferensi Minimum Interferensi maksimum terjadi jika dua gelombang bertemu dan saling menguatkan. Namun, jika dua gelombang tidak bertemu, dan akan saling meniadakan maka terjadi interferensi minimum, sehingga terbentuk pola garis gelap. Interferensi ini terjadi pada dua gelombang yang tidak sefase. Jarak garis gelap ke-n dari pusat terang adalah:



Mengingat sin θ =



maka persamaannya menjadi:



Pada interferensi celah ganda, jarak dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis gelap yang berurutan. Dengan mengunakan persamaan :



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



16



6. Buatlah kesimpulan hasil percobaan percobaan 1 Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih baru. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua syarat berikut ini.



menjadi



satu



gelombang



1. Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama. 2. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitudo yang hampir sama.



3. Tulis nama percobaa, tujuan percobaan serta alat dan bahan pada percobaan Cara Membuat Proyektor Hologram 3D Tujuan : Untuk membuat proyektor hologram 3D dan dapat menjelaskan mengapa hal tersebut dapat terjadi. 1. Siapkan bahan-bahannya 2. Tandai ukuran kerangka pada kertas grafik. Alat dan Bahan : 3. Gunakan pulpen dan penggaris untuk membuat garis di atas kertas grafik. 1. Plastik mika 4. Potong kerangka yang Anda buat di kertas grafik. 2. Selotip 5. Salin bentuk kerangka pada permukaan plastik mika 3. Gunting 6. Potong kerangka proyektor dari plastik mika 4. Video dalam ponsel 7. Bentuk proyektor 8. Nyalakan video sederhana atau gambar bergerak di ponsel



Tulis langkah pada percobaan 2



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



4.



17 5. Tulis hasil pengamatan yang kalian lakukan pada percobaan dua Dari hasil percobaan terbentuk hologram yang terlihat dari atas ponsel. Gambar bergerak atau video yang dimainkan dalam ponsel dapat bergerak seolah-olah nyata diatas ponsel. Hal ini sungguh menarik karena percobaan itu sungguh menakjubkan. Bukan tidak mungkin, pada suatu saatn nanti film-film yang biasa kita tonton di layar bioskop ataupun layar gadget dapat kita nikmati dalam bentuk hologram. Dan kita dapat cerita dari film tersebut seolah-olah memang benar-benar terjadi di depan mata kita.



4. Buatlah sketsa pada percobaan 2 yang kalian lakukan, apa saja kekurangan rancangan pada percobaan 2 dan bagaimana perbaikan rancangan kalian selanjutnya! Sketsa gambar :



Kekurangan : 1. Proses pengerjaan tidak rapi 2. Tidak memperhatikan tata cara yang telah dijelaskan dalam video dengan baik Perbaikan : 1. Lebih rapi lagi dalam proses pengerjaan 2. Lebih memperhatikan tata cara yang telah disediakan



6. Buatlah kesimpulan hasil percobaan percobaan 2 Hologram adalah produk dari teknologi holografi. Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam bentuk mikroskopik.Hologram bertindak sebagai gudang informasi optik. Informasi-informasi optik itu kemudian akan membentuk suatu gambar, pemandangan, atau adegan. Difraksi Cahaya Hal itu disebabkan prinsip kerja hologram tidak sesederhana lensa fotografi.Hologram LKPD Terintegrasi STEM menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi, yang merupakan bagian dari



18



Ayo berpikir 7. Diskusikan dengan teman kelompok mu beberapa pertanyaan berikut ini ! a. Perhatikan gambar di bawah !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



19



(a)



(b)



Sumber : a. https://simple.wikipedia.org/wiki/Compact_disc b. https://ind.sciences-world.com/researchers-investigate-chladni-patterns-liquid-microscale-53511



Gambar (a) adalah CD ( Compact Disk) yang nampak terlihat warna pelangi pada bagian dalamnya. Sedangkan gambar (b) adalah CD yang disinari dengan senter dan memantulkan warna pelangi pada layar. Menurut kalian manakah yang ditimbulkan dari pengaruh interferensi ? Jelaskan alasan kalian!







s



Gambar a merupakan contoh dari pengaruh interferensi cahaya. Sebagai media penyimpanan, CD (Compact Disk) menyimpan informasi dalam bentuk lubang-lubang kecil pada lempeng aluminium. Pada kondisi pencahayaan normal, berkas-berkas sinar yang terpantul bisa saling berinterferensi, sehingga beberapa frekuensi tampak lebih kuat disbanding yang lain. Hal inilah yang menyebabkan permukaan bawah CD menampilkan warna pelangi ketika terkena sinar putih. Gambar b merupakan contoh dari pengaruh difraksi cahaya. Pada saat permukaan bawah CD disinari oleh senter, pantulan cahaya tersebut akan membentuk pelangi pada layar. Peristiwa ini disebut peristiwa difraksi karena cahaya putih dari senter yang menuju ke bagian bawah permukaan CD mengalami pelenturan dan pembelokkan gelombang oleh celah sempit dari permukaan CD.



b. Perhatikan gambar berikut !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



20



Sumber : https://www.fisikabc.com/2017/12/pelangi.html



Menurut kalian, warna-warna yang dihasilkan pelangiapakah dari proses interferensi? Jelaskan alasan kalian!



Bukan, karena pelangi merupakan salah satu contoh dispersi cahaya yang dapat kita amati secara alami. Saat setelah hujan, butir-butir air hujan yang jatuh tersebut disinari oleh sinar matahari yang mulai muncul kembali namun saat tersinar, spektrum sinar dalam sinar putih tersebut dapat dipecah menjadi warna-warni sehingga menghasilkan warna yang berbeda karena adanya perbedaan panjang gelombang masing-masing spektrum warna.



c. Perhatikan gambar di bawah !



Jika d adalah jarak antara 2 celah, L adalah jarak celah ke layar, dan P2 adalah jarak garis terang ke-2 dari terang pusat, maka panjang gelombang cahaya yang digunakan (1Å = 10 −10 m) adalah …. Dik :



d L p m Difraksi Cahaya 1Å Dit :



λ= … ?



= 1 × 10-3 m =1m = 1 × 10-3 m =2 = 10−10 m



λ= 5 × 10-7 m = (5 × 10-7) . 1010 = 5 × 103 = 5000 Å LKPD Terintegrasi STEM



Apa siih difraksi celah tunggal



21



Presentation Time



8. Setelah melakukan semua kegiatan dan menjawab pertanyaan. Presentasikan hasil kerja kelompok kalian. Pertahankan komunikasi dan kejasama kelompok, dan pastikan semua anggota kelompok berkontribusi serta memahami apa yang kalian kerjakan!



PERTEMUAN KEDUA



Kegiatan Pendahuluan



B.



Setelah membaca dan mendiskusikan materi yang kalian pelajari sebelumnya pada: Buku Fisika Suharyanto Kelas XII, informasi apa yang kalian peroleh?



Dalam buku tersebut khususnya pada bab II tentang difraksi menjelaskan : Apabila permukaan gelombang melewati sebuah celah sempit, dimana lebar celah lebih kecil daripada panjang gelombangnya, maka gelombang tersebut akan mengalami lenturan. Selanjutnya terjadi gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah bagian belakang celah tersebut. Peristiwa ini disebut difraksi atau lenturan.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



22



Amati gambar berikut? Ceritakan dan jelaskan hasil disuksi kalian!



Sumber : https://www.plazakamera.com/fotolah-cahayanya-belajar-komposisi-fotograf



Peristiwa tersebut merupakan contoh difraksi cahaya yang sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari, yaitu difraksi sinar matahari oleh celah-celah rumah. Jika kita perhatikan, pada gambar tersebut dijumpai wilayah yang terang dan agak gelap karena matahari tidak dapat menjangkau daerah tersebut. Terlihat bahwa seolah-olah tedapat garis miring yang memisahkan kedua wilayah tersebut. Garis batas tersebut menunjukkan bahwa cahaya matahari dibelokkan oleh benda yang menghalangi tersebut.



B. Kegiatan Pembelajaran



DIFRAKSI CELAH TUNGGAL



Tahu kah kamu???



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



23



Sumber : https://www.rainbowsymphonystore.com/blogs/blog/the-science-of-diffraction-what-is-the-diffraction-of-light



Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai hal seperti gambar diatas, Efek visual ini adalah hasil dari sinar matahari yang membengkok di sekitar tepi awan. Berbagai warna yang kadang-kadang diamati di awan adalah contoh lain dari cahaya yang terdifraksi, kali ini oleh tetesan air awan. Warna-warna yang berbeda menggambarkan bagaimana gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda difraksi secara berbeda dan 'tersebar'.



Ayo membaca Difraksi cahaya merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang karena melewati celah sempit sebagai penghalang. Cahaya yang keluar dari susunan celah-celah dapat membentuk pola gelap terang yang sangat menarik. Macam-macam Difraksi : Difraksi Fraunhofer terjadi apabila letak sumber cahaya dan layar jauh sekali dari celah, artinya berkas yang memasuki celah harus sejajar dan yang keluar dari celah harus sejajar. Untuk bermacammacam arah belokan. Celah sempit adalah celah yang memiliki lebarjauh lebih kecil dari panjang dan lebar celah juga sangat lebih kecil dari pada jarak celah ke layar. Topik yang dibicarakan pada



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



difraksi Fraunhofer adalah difraksi oleh : Celah tunggal (single slit),



24



Layar



Difraksi Fresnel terjadi apabila jarak sumber-celah dan celah-layar dekat, berkas tidak perlu sejajar; celah lebar; tidak sempit. Celah adalah lubang yang berbentuk empat persegi panjang yang memiliki lebar kecil sekali bila dibandingkan dengan panjangnya. Topik yang dibicarakan pada difraksi Fresnel adalah difraksi oleh : Lubang bulat, Celah



persegi,



Penghalang



berbentuk



piringan,



Penghalang



berbentuk lancip (tajam).  P



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



Gambar 2. Difraksi Fresnel



25



Ayo bereksplorasi 1. Lakukan langkah-langkah kegiatan seperti yang kalian pelajari pada video :



https://www.youtube.com/watch?v=ecxHhQ-CVBA a. Siapkan alat-alat percobaan sesuai dengan video yang kalian pelajari sebelumnya Alat dan Bahan Silet Laser b. Lakukan langkah percobaan sesuai dengan prosedur yang dilakuakn pada video yang kalian pelajari, tuliskan langkah-langkah percobaan di bawah ini ! 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Siapkan semua alat dan bahan Bagi silet menjadi 2 bagian memanjang Taruh kedua potongan silet diatas magnet dengan posisi pisau silet saling berhadapan Buat sedikit jarak antara kedua pisau pada potongan silet sebagai celah Arahkan sinar laser ke arah celah silet pada magnet Amati sinar pada layar Buatlah kesimpulan atas percobaan yang dilakukan



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



26



c. Dari percobaan yang kalian lakukan, apa saja hasil percobaan dan informasi apa yang kalian peroleh?



1. Berdasarkan percobaan tersebut, diketahui cahaya cahaya yang tampak pada layar pengamatan memiliki pola terang pada pusatnya lalu terdapat pola gelap terang disekitar pusat. Pola gealp terang pada layar tidak dapat dianalisa apabila menggunakan sifat cahaya sebagai



sebagai patikel karena pola cahaya yang keluar daari celah akan menghasilkan satu titik cahaya saja pada layar pengamatan. Pola cahaya yang tampak pada laya pengamatan saat dilakukan percobaan hanya dapat dianalisa dengan menerapkan sifat cahaya sebagai gelombang. Proses difraksi celah tunggal dapat dijelaskan oelh fakta bahwa cahaya merupakan gelombang. Ketika cahaya koheren monokromatik menabrak sebuah celah maka cahaya akan berbelok, fenomena ini dikenal dengan difraksi. Fenomena difraksi digambarkan sebagai pelenturan gelombang akibat hambatan kecil dan penyebaran dari gelombang melewati lubang kecil. 2. Pada percobaan ini cahaya yang keluar melalui celah akan menyebar dan sesuai prinsip Huygens yang menerangkan bahwa tiap-tiap titik dari sebuah muka gelombang dapat ditinjau sebagai sumber gelombang-gelombang kecil sekunder yang menyebar keluar ke segala arah dengan laju yang sama dengan laju perambatan gelombang itu. Prinsip Huygens bisa dipakai untuk menerangkan terjadinya difraksi cahaya pada celah kecil. Laser pada percobaan ini menghasilkan cahaya koheren, yang berarti cahaya akan memasuki celah dengan fase yang sama. Apabila cahaya jatuh pada layar yang ditempatkan dengan jarak tertentu dari celah maka akan terjadi suatu pola gelap terang pada layar. Pola cahaya tersebut dikenal dengan pola difraksi celah tunggal atau pola difraksi Fraunhoffer. Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



27



Ayo merancang 1. Ulangi langkah-langkah percobaan seperti yang dilakukan pada https://www.youtube.com/watch? v=U54P0V2860I. Rangkailah percobaan difraksi celah tunggal dengan alat sederhana. Tulis nama percobaan, tujuan percobssn, alat dan bahan serta langkah percobaan Percobaan Difraksi Celah Tunggal Tujuan : Alat dan Bahan : 1. Penjepit kertas 2. Plastik bekas sim card yang telah dipotong 3. Kabel serabut 4. Laser diode / mainan Langkah Percobaan : 1. Jepit kedua potongan plastik bekas sim card menggunakan penejpit kertas dikedua sisi dan salah satunya diletakkan dibawah untuk menyangga sim card agar tetap berdiri 2. Buat celah sedikit antara kedua potongan plastik bekas sim card 3. Arahkan sinar laser ke celah pada plastic bekas sim card 4. Amati sinar yang dihasilkan pada layar 5. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



28



2. Lakukan dengan jarak pancar dan layar yang bervariasi serta amati dan bandingkan dengan percobaan sebelumnya 3. Tulis hasil percobaan yang kalian buat ke dalam tabel serta gambar sketsa hasil percobaan Tabel hasil Pengamatan No



Jarak celah



Posisi celah



Pola yang dihasilkan



1.



Jenis Bahan yang digunakan sebagai celah Karton



1 mm



Membujur



Dihasilkan pola gelap terang membujur dengan pola terang pada bagian pusat lebih terang dibanding dengan pola terang pada sisi atas dan bawah pola terang pusat. Selain itu jarak antar pola sangat rapat



2.



Karton



1 mm



Melintang



Dihasilkan pola gelap terang melintang dengan pola terang pada bagian pusat lebih terang dibanding dengan pola terang pada sisi kanan dan kiri pola terang pusat. Selain itu jarak antar pola sangat rapat



3.



Karton



2 mm



Membujur



Dihasilkan pola gelap terang membujur dengan pola terang pada bagian pusat lebih terang dibanding dengan pola terang pada sisi atas dan



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



29 bawah pola terang pusat. Selain itu jarak antar pola lebih lebar 4.



Karton



2 mm



Melintang



Dihasilkan pola gelap terang melintang dengan pola terang pada bagian pusat lebih terang dibanding dengan pola terang pada sisi kanan dan kiri pola terang pusat. Selain itu jarak antar pola lebih lebar



4. Buatlah sketsa pada percobaan yang kalian lakukan, apa saja kekurangan rancangan pada percobaan dan bagaimana perbaikan rancangan kalian selanjutnya! Sketsa Percobaan :



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



30



5. Gambarkan bagaimana peristiwa difraksi celah tunggal terjadi, lengkapi dengan variabel-veriabel yang mempengaruhi dan rumuskan persamaan dari variabel yang kalian peroleh!



Berdasarkan Gambar tersebut, diperoleh beda lintasan kedua gelombang : ΔS = (d sin θ)/2 dan ΔS = ½λ, jadi d sin θ = λ Jika celah tunggal itu dibagi menjadi empat bagian, pola interferensi minimumnya menjadi ΔS = (d sin θ)/4 dan ΔS = ½λ, jadi d sin θ = 2λ Berdasarkan penurunan persamaan di atas maka Interferensi Minimum (destruktif) yang Difraksi Cahaya LKPD Terintegrasi STEM menghasilkan pita gelap dirumuskan dengan :  .... (1)



31



Ayo berpikir 6. Diskusikan dengan teman kelompok mu beberapa pertanyaan berikut ini ! a. Perhatikan gambar di bawah !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



32



Menurut kalian apakah gambar diatas termasuk difraksi? Jika Iya berikan alasanbagaimana cahaya melentur pada celah sempit. Dan jika bukan mengapa cahaya yang Nampak terpola gelap terang?



Bukan, karena saya tidak melihat cahaya yang terdifraksi pada gambar tersebut. Saya hanya melihat cahaya matahari sore yang bersinar dari jalan raya. Saya tidak melihat cahaya yang melentur pada celah sempit maupun cahaya yang nampak terpola gelap terang.



b. Perhatikan ke dua gambar di bawah !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



33 (a)



(b)



Sumber gambar a : https://travel.detik.com/destination/d-2054934/kilau-batu--misteri-fosil-penyu-di-gua-batu-cermin b : http://physicssvian.blogspot.com/2010/09/diffraction-of-white-light-theough-tree.html



Jelaskan peristiwa yang terjadi pada ke dua gambar temukan pesamaan dan perbedaan ke duanya !



Gambar a dan gambar b merupakan dua buah foto yang menampakkan cahaya. Gambar a merupakan gambar dengan penampakkan cahaya matahari dari mulut goa dan gambar b merupakan penampakkan cahaya matahari yang menembus daun-daun pepohonan. Namun, cahaya pada gambar b merupakan difraksi cahaya putih matahari yang menembus daun pohon. Kita sering melihat foto semacam ini dan hanya menikmati keindahannya tanpa menyadari ini adalah gambar yang menunjukkan proses ilmiah yang disebut difraksi cahaya. Ketika cahaya melewati hambatan seperti daun-daun seperti pada foto tersebut, itu akan menyebar yaitu sinar dekat bawah yang jauh lebih luas daripada sinar dekat bagian atas



b. Perhatikan gambar berikut !



Celah tunggal selebar 0,5 mm disinari berkas cahaya sinar dengan Panjang gelombang 500 nm. Pola difraksi yang terjadi ditangkap pada layar yang berjarak 120 cm dari celah. Jarak antara garis gelap ketiga dan garis terang pusat adalah… Dik :



Dit : Jawab :



d L



= 5 × 10-4 m = 1,2 m



λ



= 5 × 10-7 m =3



n y= … ?



dy (5 × 10-4) . y Difraksi Cahaya 1 × 10-6



(5 × 10-4) . y y



= 1,8 × 10-6 = 3,6 × 10-3 m



= L nλ = (1,2) (3) (5 × 10-7) =2λ



LKPD Terintegrasi STEM



Apa siih difraksi celah tunggal



34



Presentation Time



7. Setelah melakukan semua kegiatan dan menjawab pertanyaan. Presentasikan hasil kerja kelompok kalian. Pertahankan komunikasi dan kejasama kelompok, dan pastikan semua anggota kelompok memahami serta berkontribusi dengan apa yang kalian kerjakan!



PERTEMUAN KETIGA



Kegiatan Pendahuluan



C.



Setelah membaca dan mendiskusikan materi yang kalian pelajari sebelumnya pada: Buku Fisika Suharyanto Kelas XII, informasi apa yang kalian peroleh? Dalam buku tersebut khususnya pada bab II tentang kisi difraksi menjelaskan : Kisi adalah celah sangat sempit yang dibuat dengan menggores sebuah lempengan kaca dengan intan. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 700 celah setiap 1mm. Pada kisi, setiap goresan merupakan celah. Pada sebuah kisi yang disinari cahaya yang sejajar dan tegak lurus kisi, dan di belakang kisi ditempatkan sebuah layar, maka pada layar tersebut akan terdapat garis terang dan gelap, jika cahaya yang dipakai adalah monokromatik. Kemudian akan terbentuk deretan spektrum warna , jika cahaya yang digunakan sinar putih (polikromatik). Garis gelap dan terang atau pembentukan spectrum akan lebih jelas dan tajam jika lebar celahnya semakin sempit atau konstanta kisinya semakin banyak / besar. Garis gelap dan terang serta spektrum tersebut merupakan hasil interferensi dari cahaya yang berasal dari kisi tersebut yang jatuh pada layar titik / tempat tertentu. Difraksi Cahaya LKPD Terintegrasi STEM



35



Amati gambar berikut? Ceritakan dan jelaskan hasil disuksi kalian!



(a)



(b)



Sumber Gambar : a. https://docobook.com/queue/full-sinar-laser-mainan-sebagai-alternatif-hfi-diy-jateng.html b. https://www.bukalapak.com/p/industrial/tools/9sk8lb-jual-kisi-difraksi-diffraction-grating-alat-peraga



a) Gambar a merupakan percobaan kisi difraksi yang disinari oleh laser mainan cahaya merah sebagai sinar monokromatik. Pada gambar a, terlihat jelas pola interferensi maksimum terang ke terang berdekatan. Semakin besar konstanta kisinya, semakin lebar jarak pola interferensi antara terang yang berdekatan pada layar. Ini menggambarkan besar sudut difraksi cahaya laser warna merah semakin besar. Jika jarak celah ke layar semakin jauh, maka jarak pola interferensi maksimum pada layar akan semakin lebar dan panjang gelombang sinar laser sama atau tetap. Kemudian, semakin besar diperoleh jarak pola interferensi maksimum pada layar, maka sudut difraksinya semakin besar dan panjang gelombang sinar laser sama. Ini menunujukkan bahwa percobaan kisi difraksi dapat menentukan besar panjang gelombang cahaya tampak misalnnya pada sinar laser mainan cahaya warna merah. b) Gambar b merupakan kisi difraksi. Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri dari sejumlah besar slit-slit parallel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara memotong garis-garis parallel diatas 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. Kisi difraksi terdiri atas sebaris celah sempit yang saling berdekatan dalam jumlah banyak. Jika seberkas sinar dilewatkan kisi difraksi akan terdifraksi dan dapat menghasilkan suatu pola difraksi pada layar. Jarak antara celah yang berurutan tersebut disebut tetapan kisi.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



36



B. Kegiatan Pembelajaran



KISI DIFRAKSI



Tahu kah kamu???



Sebuah biofilm pada permukaan tangki ikan menghasilkan efek kisi difraksi ketika semua bakteri berukuran sama dan berjarak. Fenomena seperti itu adalah contoh cincin Quetelet. Sumber :https://en.wikipedia.org/wiki/Diffraction_grating



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



37



Efek kisi difraksi kadang-kadang terlihat dalam meteorologi. Difraksi korona adalah cincin berwarna-warni yang mengelilingi sumber cahaya, seperti matahari. Ini biasanya diamati jauh lebih dekat ke sumber cahaya daripada lingkaran cahaya, dan disebabkan oleh partikel yang sangat halus, seperti tetesan air, kristal es, atau partikel asap di langit yang berkabut. Ketika semua partikel hampir sama ukurannya, mereka mendifraksi cahaya yang masuk pada sudut yang sangat spesifik. Sudut yang tepat tergantung pada ukuran partikel. Difraksi korona biasanya diamati di sekitar sumber cahaya, seperti nyala lilin atau lampu jalan, dalam kabut. Cloud iridescence disebabkan oleh difraksi, terjadi di sepanjang cincin koronal ketika partikel-partikel di awan semuanya Ayoukuran membaca seragam dalam Seperti yang telah kita ketahui bahwa, peristiwa difraksi tidak hanya terjadi pada celah tunggal atau celah ganda. Tetapi difraksi cahaya juga dapat terjadi ketika cahaya dilewatkan melalui kisi. Kisi merupakan celah-celah sejajar yang mempunyai lebar sama dan jarak antara celah tersebut teratur. Percobaan difraksi cahaya dengan menggunakan kisi pertama kali dilakukan oleh Joseph Fraunhofer (1787-1826). Kisi yang digunakan oleh Fraunhofer berupa kawat-kawat yang berdiameter 0,04 mm-0,6 mm yang disusun denga jarak antara 0,0528 mm – 0,6866 mm.



Gambar 3. Kisi Difraksi Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



38



Berdasarkan Gambar 2.1 apabila d menyatakan jarak antar celah, maka ∆ l=d sin θ. Dengan demikian, syarat terjadinya pola terang pada kisi difraksi adalah d sin θ=mλ



(4)



Dimana d=



1 N



(5)



Dengan : d = jarak antar celah (m) N = tetapan kisi (banyaknya celah tiap satuan Panjang) m=0 ,± 1 ,± 2 , …. (Menyatakan orde difraksi). Difraksi gelombang cahaya dapat menimbulkan pengaruh pada bayangan yang dibentuk oleh sebuah celah sempit (kisi) atau sebuah lensa. Pengaruh yang ditimbulkannya adalah terhadap ketajaman dan perbesaran bayangan.



Untuk memahami pernyataan tersebut,



perhatikan gambar berikut.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



39



Terbentuknya bayangan seperti Gambar 3 disebabkan pengaruh difraksi cahaya oleh celah di depan lensa. Dalam hal ini, kemampuan sebuah lensa atau sistem optik dalam memisahkan bayangan dua titik sumber cahaya yang terpisah dengan jarak minimum disebut daya urai alat optik. Pada jarak minimum, bayangan dua buah titik sumber cahaya masih dapat ditampilkan sebagai dua titik terpisah. Berdasarkan kriteria Rayleigh, hubungan daya urai (dm) dengan sudut resolusi ( θ m ) dapat dinyatakan dengan persamaan berikut sin θm =1,22



λ dm



(4)



karenaθm sangat kecil, maka sin θm ≈ tanθ m= dm λ =1,22 l D dm=



1,22 λl D



dm , sehingga : l



(5)



(6)



Dengan : d m = daya urai (m)



Difraksi Cahaya



λ



= Panjang gelombang cahaya (m)



l



= jarak benda (sumber cahaya) dari lensa (m)



LKPD Terintegrasi STEM



40



Ayo bereksplorasi



2. Lakukan langkah-langkah kegiatan seperti yang kalian pelajari pada video : https://www.youtube.com/watch?v=9l3WMavEJzs a. Siapkan alat-alat percobaan sesuai dengan video yang kalian pelajari sebelumnya Alat Kisi difraksi Meteran Laser Rel (boleh mengunakan rel yang dirancang sendiri)



b. Lakukan langkah percobaan sesuai dengan prosedur yang dilakuakn pada video yang kalian pelajari, tuliskan langkah-langkah percobaan di bawah ini ! 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.



Ukur jarak antara layar dengan kisi difraksi menggunakan meteran Buatlah tabel jarak titik-titik ke titik pusat hasil difraksi Arahkan sinar laser ke kisi difraksi kotak pertama Amati sinar yang terbentuk pada layar Beri tanda untuk titik pusat sinar hasil difraksi pada layar Beri tanda juga titik-titik sinar hasil dari difraksi di kiri dan kanan titik pusat pada layar Ukur jarak antara titik disebelah kanan titik pusat ke titik pusat maupuh antara titik disebelah kiri titik pusat ke titik pusat menggunakan meteran Tulis data yang diperoleh pada tabel Ulangi langkah-langkah diatas menggunakan kisi difraksi kotak kedua dan ketiga Carilah panjang gelombang menggunakan ketiga data kisi difraksi yang diperoleh menggunakan rumus kisi difraksi Bandingkan panjang gelombang pada percobaan dengan lambda yang tertera pada laser Buatlah kesimpulan dari hasil tersebut



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



41



c. Dari percobaan yang kalian lakukan, apa saja hasil percobaan dan informasi apa yang kalian peroleh? 1. Jika kita melakukan pengukuran dengan memperhatikan tingkat presisi yang tinggi, maka dengan melakukan percobaan penyinaran sinar laser ke kisi difraksi dan mengolah data tersebut dengan rumus yang telah ditetapkan dengan baik kita dapat menentukan panjang gelombang sinar pada laser yang kita gunakan.



gunakan. 2. Peristiwa difraksi juga dapat disebabkan oleh kisi. Kisi adalah sebuah penghalang yang terdiri atas banyak celah sempit. Kisi difraksi ialah alat yang berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya berupa penghalang yang terdiri dari banyaknya celah sempit. Cahaya yang dilewatkan pada kisi difraksi akan dilenturkan sedemikian rupa sehingga cahaya dapat melewati celah tersebut. Apabila dilihat dari sebuah layar, maka cahaya akan menghasilkan pola interferensi gelap terang apabila sebuah kisi tersebut memiliki jarak kisi dan lebar kisi yang sama.



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



42



Ayo merancang 1. Ulangi langkah-langkah percobaan seperti yang dilakukan sebelumnya. Ganti lah celah tunggal yang dilewati cahaya dan lampu sebagai sumber cahaya (kulit daun atau pelepah yang dikeringkan dan touch screen berbagai merk android). Tulis nama percobaan, tujuan percobaan, alat dan bahan serta langkah -langkah percobaan. Percobaan Kisi Difraksi yang dilewati Batang Tumbuhan Tujuan : Untuk mengamati hal yang terjadi jika batang tumbuhan digunakan sebagai kisi difraksi. Alat dan Bahan : 1. Batang tumbuhan 2. Pisau / cutter 3. Laser diode / mainan 4. Meteran Langkah – Langkah : 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Siapkan alat dan bahan Potong melintang batang tumbuhan hingga dihasilkan preparatnya saja Ukur jarak antara batang tumbuhan dan layar pengamatan Sinarkan cahaya laser ke batang tumbuhan Amati hal yang terjadi pada layar Buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah dilakukan



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



43 2.Tulis hasil percobaan yang kalian buat ke dalam tabel serta gambar sketsa hasil percobaan Tabel hasil Pengamatan No



Bahan Kisi



Jarak celah



1.



Batang talas



-



2.



Batang genjer bagian pangkal



-



3.



Pelepah pisang



-



4.



Batang genjer bagian ujung



-



Hasil percobaan dan pengamatan Terdapat pola gelap terang pada layar dalam jumlah yang banyak ketika disinari laser diode. Namun pada batang talas jumlah gelap terang lebih banyak daripada percobaan yang lain. Terdapat pola gelap terang pada layar dalam jumlah yang banyak ketika disinari laser diode. Namun pada batang genjer bagian pangkal jumlah gelap terang sedikit dan besarbesar. Terdapat pola gelap terang pada layar dalam jumlah yang banyak ketika disinari laser diode. Namun pada pelepah pisang jumlah gelap terang agak banyak. Terdapat pola gelap terang pada layar dalam jumlah yang banyak ketika disinari laser diode. Namun pada batang genjer bagian ujung, jumlah gelap terang sedikit dan besarbesar namun lebih kecil daripada bagian pangkal



3. Buatlah sketsa pada percobaan yang kalian lakukan, apa saja kekurangan rancangan pada percobaan dan bagaimana perbaikan rancangan kalian selanjutnya!



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



44



4. Gambarkan bagaimana peristiwa pada kisi difraksi, lengkapi dengan variabel-veriabel yang mempengaruhi dan rumuskan persamaan dari variabel yang kalian peroleh!



Kisi adalah sebuah susunan dari sejumlah besar celah sejajar yang lebar dan jarak antar celahnya sama. Kisi-kisi dapat dibuat dengan menggunakan sebuah ujung intan untuk menggoreskan banyak alur yang berjarak sama (presisi tinggi) pada sebuah kaca atau permukaan logam. Jika seberkas cahaya monokromatis dilewatkan pada kisi, pola difraksi Interferensi maksimum terjadi bila beda lintasan cahaya datang dari dua celah yang Sketsa : yang dihasilkan pada layar berupa garis terang dan garis gelap secara bergantian. Pola berdekatan sebesar kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang. difraksi yang dihasilkan oleh kisi jauh lebih tajam dibandingkan dengan interferensi celah Δs = d sin θ dan Δs = λ, 2λ, 3λ, ... Kekuangan : banyak celah pada sebuah kisi yang memiliki lebar yang sama, semakin ganda. Semakin Sehingga interferensi maksimum yang terjadi pada kisi difraksi dapat dirumuskan sebagai 1. Kurangnya alat dandihasilkan bahan untuk percobaan tajam pola difraksi yang pada layar. berikut : 2. Tidak memiliki alat ukur yang lebih presisi dari mistar ataupun meteran   3. Tidak terlalu paham atas perintah yang diberikan Perbaikan :



Dimana :



1. Menyiapkan alat dan bahan dengan seksama 2. Menyediakan alat ukur dengan tingkat presisi yang tinggi 3. Memperhatikan perintah yang diberikan dengan seksama



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



45



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



46



Ayo berpikir 5. Diskusikan dengan teman kelompok mu beberapa pertanyaan berikut ini ! a. Perhatikan gambar di bawah !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



47



Sumber : https://www.amazon.com/Diffraction-Grating-sheet-lines-inch/dp/B007FZXNL6



Menurut kalian apakah gambar diatas termasuk pengaruh dari kisi difraksi? Jika ya berikan alasana mengapa cahaya yang timbul terlihat seperti pelangi? Jika bukan mengapa cahaya terbentuk setelah melewati kaca?



Ya, hal tersebut merupakan pengaruh dari kisi difraksi. Cahaya yang timbul terlihat seperti pelangi kaena sumber cahaya merupakan sinar putih matahari yang merupakan sinar polikromatik. Kaca jendela tesebut terbuat dari bahan atau dilapisi bahan rool difraksi sehingga ketika cahaya matahari menembus kaca jendela, cahaya putih polikromatik akan terurai menjadi cahaya monokromatik. Oleh kaena itulah cahaya matahari yang menembus jendela telihat seperti sinar warna-warni pelangi



b. Perhatikan ke dua gambar di bawah !



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM



48



Sumber :http://labman.phys.utk.edu/phys136core/modules/m9/interference.htm



Dari gambar terlihat adanya perbedaan yang dihasilkan dari kisi berbeda. Menurut kalian, apakah kerapatan kisi difraksi mempengaruhi hasil gambar yang diperoleh? Berikan alasan kalian !



Ya, kerapatan kisi difraksi mempengaruhi hasil gambar yang diperoleh. Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya putih (cahaya polikromatis), kita akan melihat suatu spektrum warna. Spektrum yang paling jelas terlihat adalah spektrum orde pertama (m=1). Jika cahaya yang digunakan adalah cahaya monokromatis maka pola difraksi yang dihasilkan pada layar adalah pola gelap dan terang (seperti pada contoh gambar diatas). Garis gelap dan terang atau pembentukan spektrum akan lebih jelas dan tajam jika lebar celahnya semakin sempit (konstanta kisinya semakin banyak). Jadi semakin rapat kisi difraksi (semakin banyak celah pada sebuah kisi difraksi) yang digunakan maka semakin jelas dan tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar.



c. Kisi difraksi memiliki 104 garis tiap 2,5 cm. Kisi difraksi ini disinari lampu cahaya kuning dari lampu sodium ( λ 1=0,58959 μm dan λ2=0,85900 μm¿ pada arah normal. Sudut deviasi maksimum pada arah pertama untuk garis-garis tersebut adalah……. derajat dan…… derajat Dik :



N = 4000 garis/cm = 0,4 garis/ μm n=1



λ 1=0,58959 μm λ 2=0,85900 μm Difraksi Cahaya Dit : θ1=…? dan θ2 = …?



d sinθ2 = n λ 2 (2,5). sinθ2



= (1) .(0,85900)



sinθ2



= 0, 3436



θ2 LKPD Terintegrasi = 20⁰ STEM



Apa siih difraksi celah tunggal



49



Presentation Time



7. Setelah melakukan semua kegiatan dan menjawab pertanyaan. Presentasikan hasil kerja kelompok kalian. Pertahankan komunikasi dan kejasama kelompok, dan pastikan semua anggota kelompok berkontribusi serta memahami apa yang kalian kerjakan!



Difraksi Cahaya



LKPD Terintegrasi STEM