Pembahasan Difraksi, Interferensi, Dan Pembiasan [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM GELOMBANG DAN OPTIK PEMBIASAN, DIFRAKSI DAN INTERFERENSI PADA GELOMBANG PERMUKAAN Untuk memenuhi tugas matakuliah Praktikum Gelombang dan Optik yang dibimbing oleh Ibu Chusnana Insyaf Yogihati



Hari dan Tanggal Praktikum



: Kamis, 3 Maret 2014



Kelompok



:4



Anggota Kelompok



:



 Mimo Putriyani  Okta Defa Yulhamidah  Silfia Dwi Ananda



UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PRODI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM



Maret 2014



A. Judul Praktikum Pembiasan, Difraksi dan Interferensi pada Gelombang Permukaan



B. Tujuan Praktikum Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan memahami penyebab terjadinya pembiasan pada gelombang, lenturan (difraksi), dan akibat interferensi antara dua gelombang koheren.



C. Dasar Teori ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….



D. Alat dan Bahan alat dan Bahan yang dibutuhkan dalam praktikum Pembiasan, Difraksi, dan Interferensi pada Gelombang Permukaan adalah sebagai berikut: 



1 catu-daya







1 set tangki riak







1 kabel penghubung merah







1 kabel penghubung hitam



E. Prosedur Praktikum 



Pembiasan Gelombang 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Meletakkan sepotong balok kaca (balok pembias) di bawah permukaan air di dalam tangki. Salah satu sisi balok diatur sejajar dengan pembangkit riak datar. Keberadaan balok ini menyebabkan sebagian kedalaman (ketebalan) air berkurang. Air di atas balok menjadi dangkal. 3. Membangkitkan gelombang datar pada permukaan air. Gelombang mula-mula melewati air yang dalam kemudian air yang dangkal.



4. Mengamati gelombang yang terjadi, terutama ada atau tidaknya perubahan panjang gelombang. 5. Membuat sketsa muka-muka gelombang yang terjadi 6. Memutar balok pembias sehingga satu sisinya miring (tidak tegak lurus) terhadap arah datangnya gelombang 7. Mengamati gelombang yang terjadi, terutama arah dan panjang gelombang-gelombang di tempat yang dalam (panjang gelombang dan arah rambatan) 8. Membuat sketsa muka-muka gelombang yang terjadi di kedua kedalaman air dan arah rambatan gelombang dating dan gelombang pantul.  Lenturan (Pelengkungan) atau Difraksi Gelombang 1. Menghalangi perambatan gelombang datar menggunakan penghalang lurus 2. Mengamati dengan teliti yang terjadi pada muka-muka gelombang setelah melewati penghalang. Lalu membuat sketsa kasar mengenai bentuk muka-muka gelombang setelah melewati penghalang 3. Gelombang datar dilewatkan melalui celah yang agak lebar (±5 cm) 4. Mengamati dengan teliti yang terjadi pada muka-muka gelombang setelah gelombang melewati penghlang. Lalu membuat sketsa kasar mengenai bentuk muka-muka gelombang setelah melewati penghalang 5. Mempersempit celah menjadi kira-kira 1 cm 6. Mengamati dengan teliti yang terjadi pada muka-muka gelombang melewati penghalang. Lalu membuat sketsa kasar mengenai bentuk muka-muka gelombang setelah melewati penghalang  Interferensi Dua Sumber Gelombang Koheren 1. Memasang pembangkit riak lingkaran ganda. Kedua pembangkit itu dipasang pada suatu sumber getaran. Dengan cara ini getaran kedua pembangkit riak ada dalam keadaan koheren: frekuensi dan fase keduanya selalu sama.



2. Mengamati saling pengaruhi (interferensi) antara kedua gelombang itu. 3. Mengenali daerah yang tampak tenamg, tidak beriak. Di sini interferensi saling melemahkan, atau saling meniadakan. 4. Mengenali daerah yang tampak beriak. Di sini interferensi saling menguatkan.



F. Data Pengamatan Lampiran



G. Analisis ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………



H. Pembahasan Jika suatu benda linear berosilasi maju-mundur pada permukaan air, maka akan dihasilkan gelombang lurus (straight waves). Gelombang lurus memiliki bukit dan lembah. Pada layar di bawah tangki, bukit-bukit gelombang ditunjukkan oleh garis-garis gelap dan lembah-lembah gelombang ditunjukkan oleh garis-garis terang. Gelombang tersebut akan merambat pada air sampai bertemu dengan penghalang, seperti dinding tangki atau suatu benda yang ditempatkan pada air. Pembiasan gelombang merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut lewat dari suatu medium ke medium lainnya. Pembiasan, atau pembelokan lintasan gelombang, disertai oleh perubahan laju dan panjang gelombang. Laju gelombang bergantung pada sifat medium yang dilalui gelombang. Jika medium (dan sifat-sifatnya) berubah, maka laju gelombang juga berubah. Pada gelombang air, kedalaman air berpengaruh pada laju gelombang yang merambat pada permukaannya. Gelombang air merambat paling cepat pada medium paling dalam. Jadi, jika gelombang air lewat dari air dalam ke air dangkal, maka lajunya akan berkurang. Berkurangnya laju ini disertai oleh berkurangnya panjang gelombang. Dengan demikian, pada gelombang air yang



ditransmisikan dari air dalam ke air dangkal, lajunya berkurang, panjang gelombangnya berkurang, dan arahnya berubah. (Waslaludin, Tanpa Tahun) Pada praktikum ini untuk mengetahui pembiasan gelombang dilakukan dengan cara menempatkan balok kaca pada tangki riak. Untuk menciptakan gelombang datang dapat digunakan dengan menggerakkan penggaris pada pemukaan air. Ketika penggaris tersebut digetarkan maka akan terbentuk gelombang datang yang bentuknya lurus. Ketika gelombang datang tersebut sampai di balok kaca, maka gelombang yang semula letak antara bukit dan lembah agak renggang menjadi agak rapat. Dan ketika balok kaca posisinya diubah sedikit miring, maka gelombang yang dibiasknpun terbentuk sedikit miring sesuai dengan posisi balok kacanya. Dalam praktikum pembiasan gelombang, balok kaca pada tangki riak seluruhnya diletakkan di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak.membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini untuk menggambarkan adanya dua medium rambatan gelombang, permukaan dalam menggambarkan medium yang rapat dan permukaan air yang dangkal menggambarkan medium yang kurang rapat (Anonim, 2014). Gelombang merambat dari ujung bagian dalam ke ujung bagian dangkal dapat terlihat mengalami pembiasan (berbelok), di mana front gelombangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya. Panjang gelombangnya berkurang (jarak antara muka gelombang lebih dekat), dan melambat (memerlukan waktu yang lebih lama untuk menempuh jarak yang sama). Ketika merambat dari air dalam ke air dangkal, gelombang terlihat membelok ke arah yang lebih tegak terhadap permukaan, begitu pula sebaliknya. (Waslaludin, Tanpa Tahun) Dalam



pembiasan



gelombang



berlaku



Hukum



pembiasan



yang



menyatakan : “Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap.” Secara umum sering dituliskan :



=



=



dengan : i = sudut datang gelombang (derajat atau radian) r = sudut bias gelombang (derajat atau radian) λ1 = panjang gelombang pada medium 1 (m) λ2 = panjang gelombang pada medium 2 (m) v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s) v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s) n1 = indeks bias medium 1 n2 = indeks bias medium 2 n21 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 (Anonim, 2014).



Difraksi adalah lenturan yaitu peristiwa pematahan gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang. Difraksi terjadi dengan kuat bila lebar celah tidak jauh berbeda dengan panjang gelombangnya. Difraksi dapat terjadi pada semua bentuk gelombang. Misalnya gelombang permukaan air yang terhalang oleh papan bercelah. Setelah gelombang melewati celah itu, maka akan menyebar ke segala arah. Peristiwa difraksi yang dialami oleh gelombang cahaya adalah sebagai berikut : 1. Difraksi pada celah tunggal 2. Difraksi pada kisi ( Abdul, 2014)



Difraksi juga disebut penyebaran gelombang karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Difraksi adalah peristiwa pembelokan gelombang saat melewati suatu objek (misalnya berupa rintangan ataupun celah).. Prinsip Huygens-Fresnel : “setiap titik dari muka-muka gelombang yang tidak terganggu, pada saat tertentu bertindak sebagai sumber mukamuka gelombang speris kedua (frekuensinya sama dengan sumber primer). Amplitudo medan optik



(listrik/magnet) di suatu titik merupakan superposisi dari muka-muka gelombang speris tadi. (Metri, 2010) Difraksi dapat didemonstrasikan dengan meletakkan penghalang dan perintang kecil pada tangki riak dan mengamati lintasan gelombang air saat melewati rintangan. Gelombang tersebut terlihat melalui daerah pinggiran penghalang ke daerah di belakangnya. Bagian air di belakang penghalang terganggu. Sejumlah difraksi (ketajaman pembelokan) meningkat dengan meningkatnya panjang gelombang dan sebaliknya. Secara faktual, jika panjang gelombang lebih kecil dari perintang, tidak akan terjadi difraksi. (Waslaludin, Tanpa Tahun)



Jika gelombang melalui celah sempit, air pada celah bervibrasi seperti sumber titik, sehingga terbentuk gelombang di belakang celah. Gelombang difraksi berupa gelombang lingkaran dengan puaat pada celah. Gelombang menjadi lurus jika ukuran celah lebih besar dari panjang gelombang



Jika sebuah gelombang permukaan air tiba pada suatu celah sempit, maka gelombang ini akan mengalami lenturan/pembelokan sehingga terjadi gelombanggelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah belakang celah tersebut. Gejala ini disebut difraksi. (Tienkarina,2010)



Pada praktikum ini, Untuk menunjukkan adanya difraksi gelombang dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang



mempunyai



celah,



yang



lebar



celahnya



dapat



diatur.Difraksi



gelombang adalah peristiwa pembelokan/penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila lebar celah semakin sempit. Hasil dari difraksi antara celah sempt dan celah lebar ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:



Gambar Difraksi gelombang (a) penghalang dengan celah lebar, (b) penghalang dengan celah sempit Interferensi gelombang merupakan fenomena yang terjadi jika dua gelombang bertemu saat merambat pada medium yang sama. Tinjau dua pulsa dengan amplitudo yang sama merambat pada arah yang berbeda dalam medium yang sama. Misalkan masing-masing gelombang memiliki amplitudo 1 satuan dan berbentuk gelombang sinus. Kedua pulsa sinus tersebut bergerak saling mendekati, sehingga pada saat tertentu akan bertemu. Pada saat bertemu tersebut amplitudo pulsa menjadi 2 satuan. Interferensi terjadi sebagai akibat berlakunya prinsip superposisi. Prinsip superposisi menyatakan bahwa jika dua atau lebih gelombang bertemu, jumlah pergeseran medium pada setiap tempat merupakan jumlah aljabar pergeseran gelombang individual pada tempat yang sama. (Waslaludin, Tanpa Tahun) Pada praktikum ini, untuk menunjukkan gejala interferensi gelombang dipergunakan dengan menggetarkan dua sumber getar berbentuk titik yang diberi dua lubang/celah di mana celah tersebut dapat dianggap sebagai sumber getaran (gelombang). Untuk mengamati gejala interferensi gelombang agar teramati dengan jelas, maka kedua gelombang yang berinterferensi tersebut harus



merupakan dua gelombang yang koheren. Dua gelombang disebut koheren apabila kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama serta memiliki selisih fase yang tetap/konstan. Ketika kedua sumber getar yang berupa titik tersebut digetarkan secara terus-menerus dengan kecepatan yang sama,maka akan nampak interferensi gelombang seperti dibawah ini



Ada



dua



sifat



hasil



interferensi



gelombang,



yaitu



interferensi



bersifat konstruktif dan destruktif. Interferensi bersifat konstruktif artinya saling memperkuat, yaitu saat kedua gelombang bertemu (berinterferensi) memiliki fase yang sama. Sedang interferensi bersifat destruktif atau saling melemahkan jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan. (Waslaludin, Tanpa Tahun)



Gambar Pola interferensi gelombang



Gambar diatas menunjukkan pola interferensi yang ditunjukkan tangki riak, di mana garis tebal/tidak terputus adalah hasil interferensi yang bersifat konstruktif, sedangkan garis putus-putus menunjukkan interferensi yang bersifat destruktif. (Waslaludin, Tanpa Tahun)



Daftar Pustaka Pembahasan



Abdul, Arie.2014. Difraksi, (online), (http://arieabdul.blogspot.com /2012/05/ difraksi.html) Diakses 6 Maret 2014.



Anonim, 2014. Pengertian Gelombang Mekanik, (online), (http://smakita. net/ tags/interferensi-dan-difraksi-gelombang/)



Metri, Yulia Hadi. 2010. Tugas optic Interferensi dan Difraksi, (online), (http:// www.scribd.com/document_downloads/direct/111002966?extension) Diakses 17 Maret 2014



Tienkarina.2010. Difraksi Cahaya/ Pembelokan Cahaya, (online), (http:// tienkartina.wordpress.com/2010/08/13/difraksi-cahayapembelokancahaya/), Diakses 17 Maret 2014



Waslaludin, Tanpa Tahun. Jenis dan Sifat Gelombang, (online), (http://file.upi. Edu /Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/196302071991031WASLALUDDIN/GGO2_%5BCompatibility_Mode%5D.pdf) Diakses 13 Februari