Laporan Praktikum Kisi Difraksi Dan Interferensi [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ASISTENSI FISIKA I KISI DIFRAKSI



DISUSUN OLEH : 1.



Dini Nafidzah F



(12306141032)



2.



Husnul Amri



(12306141035)



JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA TAHUN 2015



A. Tujuan Praktikum 1. Menghitung nilai panjang gelombang laser yang digunakan 2. Menghitung lebar celah tunggal yang digunakan 3. Membuat grafik kesebandingan intensitas pada difraksi celah tunggal



B. Alat dan Bahan 1. Laser pointer merah 2. Multimeter 3. Silet 4. Penggaris 5. Milimeter blok 6. Sensor intensitas LDR (Light Dependent Resistor) 7. Kisi difraksi 8. Kabel penghubung 9. Lakban



C. Langkah Kerja -



Menghitung nilai panjang gelombang 1. Memasang alat percobaan seperti ilustrasi berikut :



2. Menyinari kisi seperti pada ilustrasi dengan pilihan N adalah 100 garis/mm 3. Mengatur jarak L sesuai dengan kebutuhan, sehingga akan didapat minimal 3 orde terang pada layar 4. Mencatat jarak terang ke pusat ke masing- masing orde terang (P)



-



Membuat celah tunggal 1. Memadukan 2 silet dengan ilustrasi sebagai berikut :



2. Menentukan jarak antar kedua silet, sehingga terjadi pola difraksi yang diinginkan serta memudahkan pengukuran intensitasnya -



Mengambil data pada difraksi celah tunggal 1. Menyusun rangkaian percobaan seperti gambar berikut :



2. Mengatur jarak L agar memudahkan dalam mengukur intensitas cahaya menggunakan LDR 3. Layar yang terpasang adalah milimeter blok, sehingga pada saat pola difraksi dihasilkan, pola tersebut ditebalkan menggunakan pensil, untuk nantinya diukur jarak antar orde (p) yang dihasilkan 4. Pada difraksi celah tunggal, nilai p yang dicatat adalah nilai jarak antar terang pusat ke masing- masing orde terang serta orde gelap 5. Mencatat nilai p , serta jarak dari celah ke layar L



-



Mengukur intensitas orde gelap dan terang menggunakan LDR



1. Menutup permukaan LDR dengan lakban agar memudahkan dalam mengukur, seperti gambar berikut :



Dengan



pemasangan



lakban



tersebut,



diharapkan



LDR



hanya



menyensor bagian yang tidak ditutupi sehingga mengurangi gangguangangguan dari cahaya yang lain 2. Menghubungkan kaki-kaki LDR dengan multimeter sebagai ohm meter 3. Menempatkan LDR di bagian-bagian pola difraksi yang ingin diukur intensitasnya 4. Mengukur intensitas secara bergantian, misalnya dari orde 1, lalu ke -1, tidak dari 1, lalu ke 2, karena terbatasnya kapasitas baterai yang terpasang pada laser, sehingga dikhawatirkan intensitasnya perlahan menurun, dan terjadi ketidak seimbangan intensitas apabila dilakukan berurutan 1,2,3 dan seterusnya. 5. Ilustrasi pengukuran intensitas dapat dilihat pada gambar berikut :



Pada ilustrasi tersebut hanya untuk 1 orde terang dan gelap. Namun, dalam pengukuran, akan dilakukan pada 3 orde gelap dan 4 orde terang termasuk terang pusat, masing-masing ke arah kanan dan kiri. 6. Mencatat nilai hambatan terukur oleh multimeter pada tabulasi data percobaan



D. Data Hasil Praktikum : 1. Data Hasil Pengukuran Intensitas Pada Tiap-Tiap Orde Celah Tunggal Orde 3



2



1



0



Bagian ke-1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 -1 0 1



Intensitas (Ω) 658000 470000 651000 18440000 26700000 18280000 619000 357000 623000 14210000 17150000 15160000 216900 115700 218600 10470000 13330000 10000000 17760 10400 18970



Orde



-1



-2



-3



Bagian ke- Intensitas (Ω) -1 10890000 0 11360000 1 10740000 -1 217700 0 120800 1 218700 -1 14000000 0 17210000 1 14080000 -1 698000 0 324100 1 672000 -1 18300000 0 26440000 1 18230000 -1 650000 0 476000 1 647000



Keterangan : - Bilangan bulat (-3,-2,-1,0,1,2,3) menandakan bagian terang - Bilangan pecahan ( -5/2, -3/2, -1/2, 1/2, 3/2, 5/2) menandakan bagian gelap - -1,0,1 pada “Bagian ke-“ menandakan posisi dari pengukuran, dimana -1 adalah bagian kiri, 0 pada bagian tengah dan 1 adalah bagian kanan



2. Data Jarak Orde Terang dan Gelap pada Celah Tunggal



Keterangan : - Jarak dari celah ke layar ( L = 5,8 m ) - Bilangan bulat (-3,-2,-1,0,1,2,3) menandakan bagian terang - Bilangan pecahan ( -5/2, -3/2, -1/2, 1/2, 3/2, 5/2) menandakan bagian gelap



3. Data Jarak Tiap Orde pada Kisi Difraksi Orde 3 2 1 0 -1 -2 -3



L(m)



0,66



p(m) 0,044 0,088 0,133 0 0,045 0,089 0,135



Keterangan : - L = Jarak dari kisi ke layar - P = Jarak dari terang pusat ke Orde terang tertentu - N yang dipilih pada kisi difraksi adalah 100 garis/mm



E. Analisis Data 1. Mencari nilai panjang gelombang Untuk mencari nilai panjang gelombang dari laser, digunakan data yang didapatkan pada kisi standar. Dari data tersebut, diolah sesuai dengan persamaan :



𝑛𝜆 = 𝑑𝑠𝑖𝑛 𝜃......................................... (1) Karena menggunakan kisi standar, maka nilai dari d dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut : 1



𝑑 = 𝑁..................................................(2) Keterangan : - N = konstanta kisi (garis/mm) Selain itu, nilai sin θ tidak didapatkan secara langsung, namun didapat dengan perhitungan sesuai ilustrasi berikut :



Dari ilustrasi tersebut, didapat bahwa nilai sin θ adalah : sin 𝜃 =



𝑝 …… … …… … ( ) 𝑋



X adalah besaran yang belum diketahui, dan dapat dicari menggunakan teorema phytagoras, yaitu : 𝑋 = √𝑝 2 + 𝐿2 … … … … … … (4) Sehingga, dengan memasukkan persamaan (4) ke (3) akan didapat : sin 𝜃 =



𝑝 √𝑝 2 + 𝐿2



… … …… … . ( )



Dengan memasukkan persamaan (2) dan (5) ke persamaan (1) akan didapat persamaan sebagai berikut : 𝑛𝜆 =



𝑝 𝑁√𝑝 2 + 𝐿2



Atau bila dicari nilai λ akan menjadi : 𝑝 𝜆= … … … … … (6) 𝑛 𝑁√𝑝 2 + 𝐿2 Keterangan : - n = Bilangan Orde - λ = Panjang gelombang (m) - N = Konstanta kisi (garis/mm) - p = Jarak antar orde - L = Jarak kisi ke layar Dengan menggunakan persamaan (6) selanjutnya dapat dicari nilai dari λ masing- masing orde yang diukur, yaitu : n 3 2 1 -1 -2 -3



L(m) 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66



p(m) 1/N (m) 0.133 0.00001 0.088 0.00001 0.044 0.00001 0.045 0.00001 0.089 0.00001 0.135 0.00001



sin θ 0.197544 0.132164 0.066519 0.068024 0.133639 0.200396



λ (m) 6.58E-07 6.61E-07 6.65E-07 -6.8E-07 -6.7E-07 -6.7E-07



Selain mencari nilai dari λ, perlu juga untuk diketahui nilai dari Δ λ, yaitu ralat dari nilai panjang gelombang. Untuk menentukan nilai dari ralatnya, dilakukan penurunan persamaan sebagai berikut : 𝜕𝜆 2 𝜕𝜆 2 2 ∆𝜆 = √| | |∆𝑝| + | | |∆𝐿 |2 𝜕𝑝 𝜕𝐿 2



∆𝜆 = √|



𝑑𝑝 2



𝑑 𝑛√𝑝 2



+



𝐿2



3 𝑛 (𝑝 2 + 𝐿2 )2



2



𝑑𝑝𝐿2



2 | |∆𝑝|2 + | 3 | |∆𝐿 | 𝑛 (𝑝2 + 𝐿2 )2



2



𝑑 𝐿2



∆𝜆 = √| | 𝑛(𝑝 2 + 𝐿2 )√𝑝 2 + 𝐿2



|∆𝑝|2



2



𝑑𝑝𝐿2



+| | |∆𝐿 |2 … … (7) 2 2 2 2 𝑛(𝑝 + 𝐿 )√𝑝 + 𝐿



●Δp = ΔL = 0,0005 m Dengan persamaan (7) tersebut dapat dibuat tabulasi data antara nilai λ dan Δ λ sebagai berikut : n 3 2 1 -1 -2 -3



λ (m) 6.58E-07 6.61E-07 6.65E-07 -6.8E-07 -6.7E-07 -6.7E-07



Δλ (m) 4.32E-09 6.7E-09 1.37E-08 1.37E-08 6.69E-09 4.31E-09



Agar didapat hanya 1 nilai λ dan Δ λ, maka dilakukan sistem rata-rata berbobot. Namun, agar dapat dilakukan rata-rata berbobot, perlu untuk dilakukan uji diskripansi pada nilai-nilai tersebut,



yaitu dengan membuat grafik



diskripansi berikut, yang merupakan hasil plot antara λ, (λ + Δ λ) dan (λ - Δ λ). n 3 2 1 -1 -2 -3



λ (m) 6.58E-07 6.61E-07 6.65E-07 6.8E-07 6.7E-07 6.7E-07



Δλ (m) 4.32E-09 6.7E-09 1.37E-08 1.37E-08 6.69E-09 4.31E-09



λ+Δλ 6.63E-07 6.68E-07 6.79E-07 6.67E-07 6.62E-07 6.64E-07



λ-Δλ 6.54E-07 6.54E-07 6.52E-07 6.94E-07 6.75E-07 6.72E-07



6.95E-007 6.90E-007



panjang gelombang



6.85E-007 6.80E-007 6.75E-007 6.70E-007 6.65E-007 6.60E-007 6.55E-007 6.50E-007 -3



-2



-1



0



n (orde)



1



2



3



B



uji



Dengan melihat grafik uji diskripansi tersebut, diketahui bahwa semua data panjang gelombang di semua orde overlaping (tumpang tindih) sehingga semua data tersebut masuk persyaratan untuk dilakukan perata-rataan berbobot tanpa ada data yang diabaikan. Sehingga dilakukan rata-rata berbobot sebagai berikut : n 3 2 1 -1 -2 -3



λ (m) 6.5848E-07 6.60819E-07 6.6519E-07 6.80E-07 6.68E-07 6.68E-07



Δλ (m) 4.32E-09 6.69714E-09 1.36619E-08 1.36577E-08 6.69313E-09 4.31099E-09



Δλ^2 1.87E-17 4.49E-17 1.87E-16 1.87E-16 4.48E-17 1.86E-17



Σ



1/(Δλ^2) λ*(1/Δλ^2) 5.36E+16 3.53E+10 2.23E+16 1.47E+10 5.36E+15 3.56E+09 5.36E+15 3.65E+09 2.23E+16 1.49E+10 5.38E+16 3.59E+10 1.63E+17 1.08E+11



Digunakan persamaan rata-rata berbobot berikut untuk mencari nilai λ : 𝜆̅ =



∑ 𝜆 × ( /𝛥𝜆 ) ∑ /(𝛥𝜆 )



𝜆̅ = 6,64 × 0−7 𝑚 Beserta ralatnya adalah :



∆𝜆̅ = √ ∑ /(𝛥𝜆 ) ∆𝜆̅ = ,47 × 0−9 𝑚 Sehingga didapat nilai panjang gelombang beserta ralatnya adalah : ̅ ± ∆𝝀̅) = (𝟔, 𝟔𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟐) × 𝟏𝟎−𝟕𝒎 (𝝀 2. Mencari nilai lebar celah dari celah tunggal Dalam analisisnya, didapatkan hubungan antar intensitas terang pusat serta terang pada setiap orde dengan bentuk persamaan sebagai berikut : 2 𝛽 𝐼𝑛 sin ( ) = … … … … … (8) 𝐼0 𝛽 2 ( )



Persamaan (8) tersebut kemudian disederhanakan untuk mencari nilai dari β (sudut fase total). Dalam penyederhanaannya diambil intensitas pada pusat orde gelap, sehingga nantinya intensitasnya akan bernilai mendekati 0 atau (In ~ 0). Dengan menerapkan penyederhanaan tersebut ke persamaan (8) akan menjadi : 2 𝛽 0 sin ( ) = 𝐼0 𝛽 2 ( )



0=



𝛽 sin2 ( ) 𝛽 2 ( )



𝛽 sin2 ( ) = 0 𝛽 = 0, 𝜋, 4𝜋, 6𝜋 … . , 𝑛𝜋 … … … … (9) Dengan hasil (9), diketahui bahwa sudut fase total pada orde gelap bernilai 2nπ. Setelah memperoleh nilai β, selanjutnya, nilai tersebut akan dimasukkan ke persamaan dari β itu sendiri, yaitu : 𝛽=



𝜋𝑑𝑠𝑖𝑛𝜃 … … … … … … … . ( 0) 𝜆



Namun, karena yang ingin dicari adalah nilai lebar celah dari celah tunggal, maka persamaan tersebut dimanipulasi untuk menghasilkan nilai d, yaitu : 𝑑=



𝛽𝜆 … … …… … …… ( 𝜋𝑠𝑖𝑛𝜃



)



Nilai sin θ pada persamaan (11) digantikan dengan hasil sin θ dari persamaan (5) menjadi :



𝑑= Keterangan :



𝛽𝜆√𝑝 2 + 𝐿2 …… … …… . ( 𝜋𝑝



)



d



= Lebar celah tunggal (m)



β



= Sudut fase total (2nπ)



λ



= Panjang gelombang sinar laser (m)



p



= Jarak antar orde (m)



L



= Jarak dari celah ke layar (m)



Sudut fase yang digunakan pada β diberikan berdasarkan orde gelap yang digunakan pada perhitungan, dengan ilustrasi sebagai berikut :



Dengan digunakannya orde gelap pada perhitungan, maka jarak antar orde (p) yang digunakan juga hanya pada jarak antar terang pusat ke orde gelap. Sehingga pada perhitungannya, akan didapat data sebagai berikut : n 3 2 1 -1 -2 -3



β 6π 4π 2π 2π 4π 6π



p (m) 0.087 0.0485 0.029 0.0285 0.0485 0.087



L (m) 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8



λ (m) 6.64E-07 6.64E-07 6.64E-07 6.64E-07 6.64E-07 6.64E-07



d (m) 0.000132858 0.000158869 0.000132844 0.000135175 0.000158869 0.000132858



Dihitung juga nilai ralat dari d, yaitu : 𝜕𝑑 2 𝜕𝑑 2 𝜕𝑑 2 ∆𝑑 = √| | |∆𝜆|2 + | | |∆𝑝|2 + | | |∆𝐿 |2 𝜕𝜆 𝜕𝑝 𝜕𝐿



∆𝑑 = √|



𝛽√𝑝2 +𝐿2 2𝜋𝑝



2



| |∆𝜆| 2 + |



−𝛽𝜆𝐿2



2



| |∆𝑝|2 + | 2



2𝜋𝑝2 √𝑝2 +𝐿



𝛽𝜆𝐿



2



| |∆𝐿 |2....... (13) 2



2𝜋𝑝 √𝑝2 +𝐿



●Δp = ΔL = 0,0005 m Dari persamaan ralat (13) didapat data ralat dari lebar celah d yaitu : n 3 2 1 -1 -2 -3



Sebagaimana



d (m) 0.00013 0.00016 0.00013 0.00014 0.00016 0.00013



dengan



Δd (m) 7.6493E-07 1.6392E-06 2.2919E-06 2.3729E-06 1.6392E-06 7.6493E-07



mencari nilai dari panjang gelombang beserta



ralatnya, pada d juga dibuat uji diskripansi untuk rata-rata berbobot, sehingga nantinya akan didapat satu nilai dari d beserta dengan ralatnya. n 3 2 1 -1 -2 -3



Δd (m) 7.6493E-07 1.6392E-06 2.2919E-06 2.3729E-06 1.6392E-06 7.6493E-07



d (m) 0.00013 0.00016 0.00013 0.00014 0.00016 0.00013



d+Δd



d-Δd



0.000134 0.000161 0.000135 0.000138 0.000161 0.000134



0.000132 0.000157 0.000131 0.000133 0.000157 0.000132



0.000165 0.000160 0.000155



lebar celah d



0.000150 0.000145 0.000140 0.000135 0.000130 -3



B



-2



-1



0



orde (n)



1



2



3



Dari hasil plot, didapat data pada orde 2 dan -2 gelap tidak masuk ke dalam range yang lainnya, sehingga data tersebut diabaikan, dan perhitungan ratarata berbobotnya menjadi : n 3 1 -1 -3



Δd (m) 7.64935E-07 2.29186E-06 2.37293E-06 7.64935E-07



d (m) 0.000132858 0.000132844 0.000135175 0.000132858



Δd^2 5.85E-13 5.25E-12 5.63E-12 5.85E-13



Σ



1/(Δd^2) d*(1/Δd^2) 1.71E+12 2.27E+08 1.90E+11 2.53E+07 1.78E+11 2.40E+07 1.71E+12 2.27E+08 3.79E+12 5.03E+08



Dicari nilai dari d dengan persamaan berikut : 𝑑̅ =



∑ 𝑑 × ( /𝛥𝑑 ) ∑ /(𝛥𝑑 )



𝑑̅ = ,



0 × 0−4 𝑚



Beserta ralatnya adalah :



∆𝑑̅ = √



∆𝑑̅ = ,



∑ /(𝛥𝑑 ) × 0−7 𝑚



Sehingga didapat nilai dari lebar celah beserta ralatnya adalah : (𝒅 ± ∆𝒅) = (𝟏, 𝟑𝟑𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟓) × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎 3. Plot kesebandingan intensitas Untuk melakukan plot kesebandingan distribusi intensitas, dilakukan dengan merubah data Intensitas pada tabulasi data menjadi sebagai berikut : N 3



5/2 2



bagian 1 0 -1 1 0 -1 1



R (Ω) 658000 470000 651000 18440000 26700000 18280000 619000



In (1/Ω) 1.51976E-06 2.12766E-06 1.5361E-06 5.42299E-08 3.74532E-08 5.47046E-08 1.61551E-06



In/I0 0.015805471 0.02212766 0.015975422 0.000563991 0.000389513 0.000568928 0.016801292



3/2



1



½



0



-1/2



-1



-3/2



-2



-5/2



-3



0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1 1 0 -1



357000 623000 14210000 17150000 15160000 216900 115700 218600 10470000 13330000 10000000 17760 10400 18970 10890000 11360000 10740000 217700 120800 218700 14000000 17210000 14080000 698000 324100 672000 18300000 26440000 18230000 650000 476000 647000



2.80112E-06 1.60514E-06 7.0373E-08 5.8309E-08 6.59631E-08 4.61042E-06 8.64304E-06 4.57457E-06 9.5511E-08 7.50188E-08 0.0000001 5.63063E-05 9.61538E-05 5.27148E-05 9.18274E-08 8.80282E-08 9.31099E-08 4.59348E-06 8.27815E-06 4.57247E-06 7.14286E-08 5.81058E-08 7.10227E-08 1.43266E-06 3.08547E-06 1.4881E-06 5.46448E-08 3.78215E-08 5.48546E-08 1.53846E-06 2.10084E-06 1.5456E-06



0.029131653 0.016693419 0.000731879 0.000606414 0.000686016 0.047948363 0.08988764 0.04757548 0.000993314 0.000780195 0.00104 0.585585586 1 0.548234054 0.000955005 0.000915493 0.000968343 0.047772164 0.086092715 0.047553727 0.000742857 0.0006043 0.000738636 0.014899713 0.032088861 0.01547619 0.000568306 0.000393343 0.000570488 0.016 0.021848739 0.016074189



Dengan : In = 1/R Dari data tersebut dibuat plot kesebandingan intensitas sebagai berikut :



Grafik Kesebandingan Intensitas Difraksi Celah Tunggal 1.0



0.8



In/I0



0.6



0.4



0.2



0.0 -4



-3



-2



-1



0



1



n (orde)



2



3



4



B



Dikarenakan secara analitis sudah ditemukan nilai dari d, maka dimungkinkan untuk membuat grafik distribusi intensitas secara teoritis dengan memanfaatkan persamaan (8), dan (10) sehingga dapat dibuat tabulasi data sebagai berikut : n 3 5/2 2 3/2 1 ½ 0 -1/2 -1 -3/2 -2 -5/2 -3



β 22.33327775 18.86488287 15.82968151 10.40902565 9.54165903 6.288923073 0 6.072068801 9.54165903 104.8123241 15.82968151 18.86488287 28.61839021



Serta plot hasilnya adalah :



Sin2(β/2) 0.971021238 5.87277E-05 0.996300738 0.77674492 0.99658859 8.23047E-06 0 0.011101221 0.99658859 0.708903321 0.996300738 5.87277E-05 0.97069709



(β/2^2 124.6938238 88.97095144 62.6447042 27.08695373 22.76081426 9.887638354 0 9.21750488 22.76081426 2746.40582 62.6447042 88.97095144 204.7530646



In/I0 0.007787244 6.60077E-07 0.01590399 0.028675979 0.043785278 8.324E-07 1 0.001204363 0.043785278 0.00025812 0.01590399 6.60077E-07 0.004740818



Grafik Kesebandingan Intensitas Celah Tunggal (teori) 1.0



0.8



In/I0



0.6



0.4



0.2



0.0 -3



-2



-1



0



1



2



n (orde)



3



B



F. Dasar Teori dan Pembahasan - Dasar Teori Jauh



sebelum orang-orang mengerti karakter cahaya sebagai gelombang



elektromagnetik, Christian Huygens ilmuwan pada abad ke 17 mengumumkan teori tentang penyebaran gelombang dari satu posisi ke posisi yang lain, yang disebabkan oleh pengembangan dari bentuk muka gelombang. Teknik tersebut merupakan dasar dari pembelajaran kuantitatif dari Interferensi dan Difraksi. Teori Huygen secara garis besar mengatakan bahwa setiap titik muka gelombang



pada sebuah medium dapat



diperlakukan sebagai sumber muka gelombang kedua yang menyebar ke seluruh arah dengan kecepatan gelombang sesuai dengan medium sumber. Ilustrasi dari teori Huygens tersebut dapat dilihat di gambar 1 berikut (Pedrotti, 2004 :126) :



Gambar 1. Teori Penyebaran Gelombang Huygens (Sumber : http://www.physics.usyd.edu.au/super/life_sciences/L/L5.pdf)



Tahun 1801, Thomas Young berhasil membuat eksperimen yang mengukuhkan teori gelombang cahaya. Dengan percobaannya, Young berhasil mendapatkan nilai panjang gelombang cahaya, hal tersebut merupakan pengukuran pertama untuk besaran tersebut (Halliday & Resnick, 1984 : 688). Young melewatkan cahaya mathari pada sebuah lubang yang kecil. Sinar yang keluar melewati lubang tersebut akan melebar karena adanya peristiwa difraksi. Sinar tersebut kemudian jatuh pada dua lubang kecil lain di layar selanjutnya. Di layar tersebutm terjadi peristiwa difraksi kembali, dan dua gelombang yang saling bertumpang tindih (overlap) menyebar ke layar selanjutnya. (Halliday & Resnick, 1984 : 688). Difraksi gelombang pada celah (atau pada suatu penghalang tertentu) diperoleh karena adanya prinsip Huygens, apabila ditinjau bagian-bagian muka gelombang yang tiba pada celah tertentu, maka setiap titik pada celah tersebut dapat dipandang sebagai kedudukan gelombang sferis Huygens yang semakin membesar (gambar 2). Lenturan dari cahaya keluaran ke bayang-bayang geometris celah disebabkan oleh tertahannya gelombang-gelombang Huygens dari bagian gelombang datang yang terletak pada tepi belakang celah (Halliday & Resnick, 1984 : 636-637).



Gambar 2. Difraksi Gelombang Cahaya (Sumber : Halliday & Resnick, 1984 hal. 636) Difraksi tersebut dapat diabaikan apabila perbandingan antara a/λ cukup besar, dengan a adalah ukuran rentang (lateral) terkecil dari celah ataupun penghalang. Apabila a>>λ, cahaya akan tampak merambat langsung lurus yang mematuhi hukum refleksi, sehingga memenuhi syarat optika geometris (Halliday & Resnick, 1984 : 637). Namun, pada eksperimen yang dilakukan oleh Young, persyaratan a>>λ tidak terpenuhi.



Celah



tersebut



tidak



memberikan



bayang-bayang



geometris,



tetapi



bertindak sebagai sumber gelombang Huygens yang menyebar. Oleh karena itu, dalam praktikum ini akan digunakan sifat cahaya sebagai gelombang serta teori optika gelombang, bukan lagi optika geometris (Halliday & Resnick, 1984 : 688). Untuk ilustrasi dari percobaan Young dapat dilihat pada gambar 3 berikut :



Gambar 3. Eksperimen Interferensi Young (Sumber : Pedrotti, 2004 :130) Sesuai dengan teori Young tentang interferensi beserta teori Huygens tentang penyebaran muka gelombang, maka difraksi celah tunggal dapat dijelaskan dimana pada celah tunggal yang disinari laser akan muncul titik-titik yang berlaku sebagai muka



gelombang



baru



yang



nantinya



gelombang



baru tersebut akan saling



berinterferensi, sehingga muncul pola gelap terang pada layar. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 4 berikut (pada percobaan tidak digunakan lensa) :



Gambar 4. Ilustrasi Celah Tunggal (pada percobaan tidak menggunakan lensa) (Sumber : Pedrotti, 2004 hal. 139) Sinar yang digunakan sebagai sumber adalah sinar laser merah HeNe yang bersifat monokromatis (memiliki satu arah rambat gelombang) sehingga percobaan dapat dilakukan. Proses interferensi terjadi karena adanya beda fase antara muka gelombang baru yang dihasilkan oleh celah tersebut, sehingga pada saat beda fasenya bernilai 00 , akan terjadi interferensi konstruktif (terang maksimum), dan sebaliknya, pada saat beda fasenya bernilai 180 0 maka akan terjadi interferensi destruktif (gelap). Proses interferensi tersebut dapat dilihat pada ilustrasi berikut :



Gambar 5. Interferensi Konstruktif dan Destruktif (Sumber : Pedrotti, 2004 hal. 128)



Dimana, pada kondisi terang maksimum, berlaku persamaan yang digunakan pada analisa data, yaitu persamaan (1). Sehingga teori-teori diatas yang kemudian mendasari adanya praktikum difraksi dan interferensi. Untuk analisa intensitas dari interferensi dan difraksi dapat dilihat pada ilustrasi berikut dari R.Nave berikut :



(sumber : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/sinint.html#c3) Penjelasan sederhana pada ilustrasi tersebut yang kemudian menjadi dasar penggunaan persamaan (8). Dimana dalam penjelasannya digunakan sistem fasor dari cahaya tersebut. Selain itu, variabel ϭ pada ilustrasi digantikan β pada analisa data. Selain itu, dasar dari kesebandingan Intensitas dengan hambatan pada LDR dapat dibuktikan dengan kalibrasi yang sudah pernah dilakukan sebagai berikut (Husnul, 2014 : 3) :



Dibuat plot di origin sebagai berikut :



Dari grafik,



diketahui bahwa hambatan sebanding dengan jarak



kuadrat, dimana setiap pertambahan jarak kuadrat, maka nilai hambatan juga akan meningkat, dari hal tersebut akan diketahui bahwa : r2 ~R Secara teoritis, hubungan antara intensitas dan jarak adalah : I ~ (1/r2 ) Dari persamaan tersebut akan didapatkan hubungan sebagai berikut : I ~ (1/R) Maka diketahui bahwa intensitas nantinya akan berbanding terbalik dengan hambatan pada LDR.



-



Pembahasan Dari data yang didapat, diketahui bahwa nilai panjang gelombang yang dihasilkan dari analisa data memberikan hasil sebagai berikut : ̅ ± ∆𝝀 ̅ ) = (𝟔, 𝟔𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟐) × 𝟏𝟎−𝟕𝒎 (𝝀 Secara teoritis, panjang gelombang laser merah adalah 630-680 nm (Puji, 2010 : 2). Apabila dibandingkan dengan data yang didapat pada percobaan yang dikonversikan ke dalam satuan nanometer adalah 664 nm. Sehingga dapat secara jelas diketahui bahwa panjang gelombang yang dihasilkan secara perhitungan memenuhi dan sesuai dengan panjang gelombang laser merah yang telah secara umum diketahui. Dari hasil tersebut, dianggap perhitungan dari panjang gelombang memiliki hasil yang valid serta sesuai dengan teori. Selain perhitungan panjang gelombang, selanjutnya adalah perhitungan dari lebar celah, yang menghasilkan data sebagai berikut : (𝒅 ± ∆𝒅) = (𝟏, 𝟑𝟑𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟓) × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎 Hasil perhitungan tersebut masuk nalar, karena menghasilkan nilai yang sangat kecil, sesuai dengan kecilnya lebar celah yang digunakan pada percobaan. Namun,



kekurangan dari perhitungan lebar celah adalah tidak



adanya data



pembanding dari alat ukur lain ataupun sistem pengukuran lainnya yang menunjukkan hasil berbeda dari lebar celah terukur. Oleh karena itu, tidak diketahui kevalidan data hasil analisis lebar celah ini karena tidak adanya data pembanding ataupun data teoritisnya. Setelah itu, dibahas hasil perbandingan antara grafik distribusi intensitas yang didapat dari hasil eksperimen dan hasil teoritis.



Hasil perbandingan grafik tersebut memberikan gambaran bahwa distribusi intensitas yang dihasilkan oleh eksperimen dengan pengukuran nilai dari hambatan masing-masing orde memiliki hasil yang lebih halus dibandingkan dengan data secara teori. Hal tersebut dikarenakan pada perhitungan teori, belum diketahui apakah nilai d yang didapatkan benar-benar valid ataupun tidak, selain itu pada eksperimen, untuk satu orde, dilakukan tiga kali pengukuran, sedangkan pada teori, hanya pada bagian pusat dari orde karena tidak diukurnya bagian-bagian lain dari orde tersebut. Sehingga, perbandingan grafik secara langsung tidak dapat dilakukan. Namun, secara garis besar, grafik tersebut memiliki kesamaan pola, dimana terdapat pola gelap terang pada kedua grafik tersebut. Selain itu, perlu dibahas kenapa pada saat β bernilai 0, hasil perbendingan intensitas menghasilkan nilai 1. Padahal, secara teoritis, hasil tersebut haruslah menghasilkan nilai tidak terdefinisi (0/0). Namun, hal tersebut dapat dibuktikan dengan plot menggunakan aplikasi Matlab berikut (Husnul, 2014): beta=-2*pi:0.0001:2*pi; y=(sin(beta)).^2./(beta.^2); plot(z,y)



Sehingga, dari hasil tersebut terbukti bahwa pada saat β bernilai 0, nilai kesebandingan intensitas akan bernilai 1. G. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1. Panjang gelombang laser yang didapatkan adalah sebesar :



̅ ± ∆𝝀̅) = (𝟔, 𝟔𝟒 ± 𝟎, 𝟎𝟐) × 𝟏𝟎−𝟕𝒎 (𝝀 Hasil tersebut sesuai dengan teori dimana panjang gelombang sinar merah ada pada rentang 640-680 nm 2. Lebar celah tunggal yang didapatkan dari hasil analisis adalah



(𝒅 ± ∆𝒅) = (𝟏, 𝟑𝟑𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟓) × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎 Namun, sulit untuk diketahui kebenaran dari hasil tersebut karena tidak adanya data pembanding, sehingga belum diketahui kevalidan dari hasil analisis tersebut 3. Grafik kesebandingan intensitas yang didapat secara teori dan praktik adalah



sebagai berikut :



Saran 1. Menggunakan berbagai macam laser dalam percobaan agar ada variasi lebih 2. Mencari metode pengukuran ataupun alat ukur yang dapat digunakan pada perhitungan nilai lebar celah (d)



DAFTAR PUSTAKA Amri, Husnul.2014.Difraksi Pada Rambut.Yogyakarta Pedrotti, Leno S. .2004.Basic Physical Optics.Texas :CORD Resnick, Halliday. 1984. Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga Sharma, Manjula. 2006. Diffraction. http://www.physics.usyd.edu.au/super/life_sciences/L/L5.pdf . University of Sydney