Lapak Eksper M-4

7/29/2019 Lapak Eksper M-4

1/16

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar BelakangDifraksi terjadi ketika sebuah berkas cahaya melewati penghalang, dimana

penghalang tersebut berupa celah kecil, yang menyebabkan terjadinya

pelenturan terhadap gelombang cahaya. Interferensi dikatakan sebagai

superposisi yang merupakan peristiwa penggabungan dua gelombang atau

lebih, sehingga menghasikan gelombang. Dua pengertian tersebut merupakan

dasar pemahaman terhadap percobaan ini. Pola difraksi dan interferensi

menunjukan sifat cahaya sebagai gelombang, karena difraksi dan interferensi

merupakan bagian dari sifat gelombang. Selain kedua pengertian tadi yang ada

pula prinsip Huygens yang menyatakan bahwa setiap bagian celah akan

menjadi suatu sumber cahaya (gelombang) yang baru.

1.1.Identifikasi MasalahPada percobaan ini kita dapat mengetahui bagaimana terjadinya difraksi

dan interferensi. Dimana interferensi cahaya merupakan hasil perpaduan

(superposisi) gelombang cahaya yang terdifraksi (telah mengalami

pelenturan). Interferensi membentuk pola teratur, berupa garis gelap dan

terang yang ditinjau berdasarkan intensitas, titik focus n, jarak antar celah dan

panjang gelombang dari cahaya laser. Disamping itu, pola difraksi yang

terbentuk menurut posisi dan intensitasnya dapat diukur menggunakan foto

dioda yang digeser.


2/16

1.1.Tujuan Percobaan Menentukan pola dan intensitas difraksi dari celah dan grid ganda. Menentukan posisi intensitas minimum pertama yang berhubungan

dengan celah tunggal. Harga intensitas minimum tersebut digunakan

untuk menghitung lebar dari celah.

Menentukan distribusi intensitas pada pola difraksi dari celah kelipatantiga, kelipatan empat dan kelipatan lima, dimana seluruh celah

memiliki lebar dan jarak antar celah yang sama. Selanjutnya menaksir

hubungan intensitas dari puncak pusat difraksi.

Menentukan posisi puncak beberapa orde dari difraksi untuk gridtransmisi dengan konstanta kisi berbeda. Selanjutnya menghitung

panjang gelombang dari laser.


3/16

BAB II

TEORI DASAR

Cahaya dikenal dengan sifat dualisme, yaitu sebagai partikel dan gelombang.

Cahaya berperan sebagai partikel pada peristiwa sampainya panas ke bumi. Hal

tersebut dikarenakan cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri

dari aliran-aliran partikel dan mengalami gerak serta memilki kecepatan gerak

sehingga terjadi gesekan antar partikel atau foton yang menimbulkan panas.

Cahaya dikatakan sebagai partikel karena terdiri dari foton-foton yang memilkimassa berupa energi. Sedangkan cahaya dikatakan sebagai gelombang karena

sifatnya yang sama dengan gelombang, dimana cahaya mengalami dispersi,

polarisasi, difraksi, interferensi, dan lainnya. Sifat gelombang pada cahaya dapat

terlihat pada peristiwa pemantulan dan peristiwa pelenturan terhadap cahaya

karena melewati suatu celah atau halangan, sehingga membentuk pola gelap-

terang. Adapun perbedaan antara cahaya dan sinar ialah pada panjang gelombang.

Dimana pada cahaya hanya memilki satu panjang gelombang, sedangkan pada

sinar memiliki lebih dari satu panjang gelombang. Sehingga pada percobaan

mengenai difraksi celah dan grid ganda akan membahas mengenai difraksi,

prinsip Huygens, difraksi Fraunhofer, difraksi Frensel dan interferensi.

I. DifraksiDifraksi adalah peristiwa dimana gelombang dilenturkan saat melewati celah.

Celah sempit disebut juga kisi difraksi, yang berupa kepingan kaca yang digores

sejajar dan berjumlah sangat banyak dan memilki jarak yang sama. Kita dapat

melihat difraksi cahaya melalui sela-sela jari yang dirapatkan dan diarahkan pada

sumber cahaya yang jauh. Difraksi pertama kali diungkapkan oleh Francesco

Grimaldi (1681-1663). Jean Agustin Frensel (1788-1827) menerapkan prinsip

Huygens untuk dapat menjelaskan tentang difraksi. Prinsip Huygens juga

digunakan untuk menghitung intensitas di sembarang titik dalam ruang.


4/16

1.1. Prinsip Huygens (Huygens Principle)

Prinsip Huygens menyatakan bahwa setiap titik-titik pengganggu yang berada

didepan muka gelombang utama akan menjadi sumber bagi terbentuknya deretan

gelombang yang baru. Jumlah energi total deretan gelombang baru tersebut sama

dengan energi utama.

Gambar dibawah ini menunjukkan prinsip Huygens.

Didalam eksplorasi seismik titik-titik diatas dapat berupa patahan, rekahan,

pembajian, antiklin, dll. Sedangkan deretan gelombang baru berupa gelombang

difraksi. Untuk menghilangkan efek ini dilakukanlah proses migrasi.

Nama Huygens diberikan untuk menghormati matematikawan, astronomer dan

fisikawan Christian Huygens (1629-1695). Sebelum menggeluti bidang sains

beliau sempat kuliah di Fakultas Hukum Universitas Leiden.

Adapun jenis-jenis difraksi, yaitu:

1. Difraksi FrenselJenis difraksi yang berasal dari sumber cahaya dan layar yang terletak

pada jarak terhingga (dekat) dengan celah, sehingga muka gelombang tidak

berbentuk datar. Tinjauan teoritis dari difraksi Fresnel sangat kompleks.
http://3.bp.blogspot.com/_XDhgYlcSKOs/RoifCFLks2I/AAAAAAAAAQE/zSbF2Z-waLI/s1600-h/HuygensDiffraction.jpghttp://3.bp.blogspot.com/_XDhgYlcSKOs/RoifCFLks2I/AAAAAAAAAQE/zSbF2Z-waLI/s1600-h/HuygensDiffraction.jpg


5/16

2. Difraksi FraunhoferJenis difraksi yang berasal dari sumber cahaya dan layar yang terletak

pada jarak tak terhingga (jauh) dengan celah, sehingga muka gelombang tidak

lagi diperlakukan sebagai bidang sferis, melainkan dapat diperlakukan

sebagai bidang datar.

3. Difraksi ElektronMerupakan difraksi seberkas elektron oleh atom atau molekul. Kenyataan

bahwa elektron dapat didifraksi dengan cara yang mirip dengan difraksi

cahaya yang menunjukan bahwa partikel dapat berperilaku sebagai

gelombang.

Pola-pola pada difraksi, diantaranya:

a. Pola difraksi celah tunggalPersamaan a*sin = l :

Maksimum pertama terletak di pusat dari pola jika a semakin kecil, maka pada suatu saat akan diperoleh a=l, sehingga

sin=1 atau =90o tidak terjadi pola difraksi (hanya diperoleh seberkas

titik terang)

Dengan mengunakan diagram Fasor, maka diperoleh:I() = Im(sina/a)

2


6/16

dimana

a = = (a/l)sin

Pola amplitudo difraksi dapat dilihat seperti pada gambar bawah ini

b. Difraksi oleh celah berbentuk lingkaran Terjadi disaat cahaya melewati peralatan-peralatan yang mempunyai

berbentuk silinder seperti, teleskop dan mikroskop

Pola gelap pertama terjadi pada: circularsin = 1.22l/d ; dimana d = diameter dari lingkaran

Pola Dofraksi dari suatu sumber yang melewati celah berbentuk lingkaran


7/16

c. Difraksi Celah Ganda Setiap celah menghasilkan pola difraksi, sehingga akan terbentuk pola

yang merupakan gabungan dari 2 buah pola difraksi ditambah dengan pola

interferensi.

o Jika a


8/16

Kisi Difraksi

Jika jumlah kisi menjadi n buah dimana pada umumnya:Nslits = ~ribuan buah per mm

Kisi difraksi digunakan untuk menganalisa spektum cahaya dari suatusumber cahaya, misalnya

o Zat kimia yang dibakaro Lampu yang diisi dengan zat berbedao Bintang

Hal yang perlu diperhatikan:o Jarak antara sumber dan layar sangat jauho w adalah lebar celah dan N jumlah dari celaho Seperti pada kisi 2 celah

Jarak 2 buah celah yang berdampingan pada N buah celah d=w/N,menghasilkan pola terang:

dsin= ml, m=0,1,2, atau = sin-1(ml/d), m=0,1,2,

Untuk setiap pasang celah yang berdampingan akan memberikan polaseperti diatas

Dari persamaan tersebut nampak bahwa l yang berbeda menghasilkan yang

berbeda pula .


9/16

II. InterferensiInterferensi meruppakan perpaduan dua gelombang cahaya yang menghasilkan

pola tertentu . Perpaduan terjadi karena sinar tersebut sudah mengalami pelenturan

atau difraksi sebelumnya. Efek interferensi sukar untuk diamati karena berada

dalam skala gelombang cahaya, maka dari itu ada beberapa syarat yang harus

dipenuhi yaitu :

1. Sumber dari cahaya itu harus koheren, maksudnya adalah mempunyai fase

yang sama satu dengan yang lainnya.

2. Sumber sinar harus memancarkan sinar yang bersifat monokromatic,

maksudnya adalah hanya mempunyai satu panjang gelombang.

3. Berlakunya prinsip superposisi.

Suatu sumber cahaya monochromatic datang pada layar pertama yang diberi

celah So menuju layar kedua yang diberi celah S1 dan S2 menghasilkan

interferensi dengan pola yang teratur ( berasal dari sumber cahaya koheren ). Pola

interferensi terdiri dari garis-garis terang dan gelap yang silih berganti. Garis

terang terjadi jika cahaya dari kedua celah mengalami interferensi maksimum

(konstruktif) sedangkan garis gelap terjadi jika cahaya dari kedua celah

mengalami interferensi minimum (destruktif).

Interferensi adalah peristiwa penggabungan dua gelombang atau lebih yang

menghasilkan gelombang baru. Untuk mendapatkan interferensi cahaya,

diperlukan sumber cahaya yang koheren, yaitu sumber cahaya yang mempunyai

beda fase tetap. Dua sumber cahaya koheren yang diperlukan untuk penyelidikan

proses interferensi secara percobaan, dapat diperoleh dari sumber cahaya tunggal

dengan dua cara, yaitu :

1. Pemecahan muka gelombang menjadi dua bagian menghasilkan duaberkas sinar yang berkoherensi ruang / spasial, kemudian keduanya

dipertemukan kembali di daerah interferensi : percobaan dua celah Young,


10/16

interferensi dengan menggunakan biprisma, cermin kembar Fresnel atau

cermin tunggal Lloyd.

2. Pembagian amplitudo gelombang menjadi dua bagian denganmenggunakan keping kaca yang mempunyai lapisan pemantul yang tidak

penuh dan dipasang sehingga sudut datang berkas cahaya primer yang

tunggal = 45.

Percobaan Thomas Young berkaitan dengan interferensi :

Untuk memperoleh dua sumber gelombang cahaya yang koheren, layar A

diberi sebuah celah sempit So. Layar B yang dipasang sejajar dengan layar A

diberi dua buah celah sempit S1 dan S2 yang sama jaraknya ke celah S0. Layar C

untuk menampung bayangan pada jarak L dari layar B.

Thomas Young pertama kali menggunakan cahaya matahari menembus celah

sempit So. Dari celah So cahaya berdifraksi kecelah sempit S 1 dan S2. Maka S1

dan S2 menjadi dua sumber gelombang dan setelah berdifraksi, berpadu pada layar

C. jarak layar D, jauh lebih besar dari pada jarak d antara S 1 dan S2.

Pada gambar di atas celah So, S1 dan S2, dibuat celah-celah sempit yang

sejajar. Kemudian cahaya monokromatik dijatuhkan ke atas layar A. Kalau layar

C diganti dengan film potret, dan jarak d kira-kira 1 mm, maka Interferensi pada

celah ganda.

L

S1

S2

Y

O

d


11/16

Intensitas cahaya di P adalah resultan dari intensitas cahaya yang datang dari

kedua celah. Pada gambar tampak bahwa lintasan yang ditempuh oleh cahaya dari

S1 (S1P) lebih pendek daripada cahaya dari S2(S2P). Selisih antara keduanya

disebut beda lintasan. Dalam kasus ini jarak antara celah ke layar C jauh lebih

besar dibandingkan dengan jarak antar kedua celah (L>>d), sehingga sinar S1P

dapat dianggap sejajar dengan sinar S2P Jadi beda lintasannya adalah :

S2P - S1P = S2R

Perhatikan S2RS1 siku-siku;

Sin =21

2

ss

Rs=

d

Rs2 sehingga S2R = d sin

Interferensi maksimum terjadi jika kedua gelombang yang berpadu

memiliki fase yang sama. Fase antara dua gelombang yang terjadi jika beda

lintasan antara keduanya sama dengan nol atau kelipatan genap dari setengahpanjang gelombang.Secara matematis :

d sin = (2n) x ; n = 1,2,3,= bil cacah

Bilangan n disebut orde atau nomor terang. Untuk n = 0 disebut maksimum orde

nol atau garis terang ke nol, disebut juga garis terang pusat (terang utama).Untuk

n = 1 disebut maksimum orde ke-1 atau garis terang ke-1.begitu juga selanjutnya.

Interferensi minimum (garis gelap) terjadi jika gelombang berbeda fase

180o.Beda fase 180o terjadi jika beda lintasan antara kedua gelombang sama

dengan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang.Secara matematis :

d sin = (2n - 1) x ; n = 1,2,3,= bil asli

Bilangan n disebut orde atau nomor gelap. Untuk n = 1 disebut minimum orde ke-

1 atau garis gelap ke-1.untuk n = 2 disebut minimum orde ke-2 atau garis gelap

ke-2, dan seterusnya.


12/16

Jarak garis terang atau garis gelap ke-n dari terang pusat sangat bermanfaat untuk

dapat menyatakan kedudukan garis terang ke-n atau garis gelap ke-n diukur

vertikal dari O ke P. Pada gambar kedudukan ini dinyatakan oleh y. Karena jarak

antara celah dan layar sangat jauh dibandingkan dengan jarak antara kedua celah

(L>>d), maka sudut bernilai sangat kecil. Jadi dapat digunakan pendekatan sin

= tan .

Perhatikan POQ siku-siku pada gambar.

Sin = tan =

L

y

Untuk garis terang ke-n

Dari persamaan diatas : d sin = (2n)

d (y/L ) = (2n)

L

yd= (2n)

Untuk garis gelap ke-n

Dari persamaan diatas : d sin = (2n - 1)

d (y/L ) = (2n - 1)

L

yd= (2n - 1)

dimana :

d = jarak antara celah pada layar

l = jarak celah ke layar

= panjang gelombang cahaya

n = orde interferensi (0, 1, 2, )


13/16

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

Alat Dan Bahan He-Ne Laser, 1.0 mW. 220V AC Amplifier pengukur universal Dudukan optic (optical protile bench) 1=60cm Base f. opt. profile-bench, adjust. Slide dengan pengatur ketinggian f optic Slide mount, lateral,adjust,cal. Pemegang lensa (lens holder) dan pemegang objek 535cm.

Lensa +20mm, lensa f+100mm

Fotoelemen, f.opt base plt. Diafagma, 3 celah tunggal ; 4 celah ganda Grating difraksi 4 garis/mm; 8 garis/mm,10 garis/mm, 50 garis/mm. Multi-range meter A 07028.011 Karbon resistor PEK 1 W5 2.2 kohm Kabel koneksi 750 mm, merah dan biru


14/16

Prosedur Percobaan Menyusun alat percobaan seperti pada gambar.1. Menyalakan lampu. Dengan bantuan lensa f =+20mm dan f=+100mm,

atur sinar laser yang lebar dan sejajar agar jatuh tepat di pusat foto sel

dengan gap celah. Tempatkan foto sel kira-kira di tengah-tengah hajak

pergeseran. Pasang objek difraksi di pemegang objek dan sinar laser

uniform.

Menghubungankan foto sel dengan input 10 pangkat 4 ohm, dariamplifier pengukur. Hubungkan resistor 2.2 kOhm parallel dengan foto

sel. Saat factor amplikasi di ubah, titik nol dari amflifier pengukuran

arus diperiksa di mana fotosel ditutup, koreksi jika diperlukan.

Menentukan harga intensitas difraksi untuk celah ganda denganmenggeser fotosel sejauh 0,1mm-0,2mm.

Menentukan posisi puncak difraksi untuk grid transmisi, kemudianhiung panjang gelombang sinar laser yang digunakan. Untuk grid

transmisi 50 garis/mm, puncak sekunder berada di luar jangkauan

pergeseran dari fotosel, oleh kare itu dalam kasus ini posisi dari

difraksi yang refleksi harus ditandai pada gambar selembar kertas dan

jaraknya diukur dengan menggunakan mistar


15/16

BAB IV

TUGAS PENDAHULUAN

Jelaskan dengan singkat prinsip Huygens, interferensi, difraksi Fraunhofer,

difraksi frensel, koherensi dan Laser !

Jawab

Prinsip Huygens mengemukakan bahwa Setiap bagian celah akanmenjadi suatu sumber gelombang (cahaya) baru. Hal tersebut

menerangkan penyebaran cahaya karena adanya halangan. Semakain kecil

halangan, maka penyebarannya semakin besar (proses difraksi). Prinsip

Huygens digunakan untuk menghitung intensitas cahaya

Interferensi adalah penggabungan dua gelombang atau lebih, sehinggamenghasilkan gelombang baru. Untuk mendapatkan interferensi cahaya,

diperlukan cahaya yang koheren.

Difraksi Fraunhofer diamati pada jarak jauh dari halangan, sehingga sinar-sinat yang mencapai sembarang titik hampir sejajar, dan dapat diamati

dengan lensa.

Difraksi frensel diamati dengan jarak dekat dari sumbernya, hal tersebutsulit diamati karena panjang gelombang yang kecil, sedangkan

intensitanya tidak cukup.

Koherensi merupakan suatu syarat dari gelombang cahaya untuk dapatmenghasilkan efek interferensi. Efek interferensi sulit diamati karena

berada dalam skala gelombang cahaya , sehingga untuk berinterferensi

diperlukan syarat, dimana sumber cahaya harus koheren (mempunyai fase

yang sama), sumber sinar memencarkan sinar yang bersifat

monokromatik, dan berlakunya prinsip superposisi.

Laser merupakan sumber pancaran yang koheren.


16/16

BAB V

DATA DAN ANALISA

5.1. Data

N

(garis/mm)

L

(cm)

y kanan

(mm)

y kiri

(mm)

V pusat

(volt)

V kanan

(volt)

V kiri

(volt)

8

94,5 1 1 14,27 14,2 14,2

105 4 4 14,28 14,24 14,27

110 2 4 14,23 14,25 14,27

10110 4 3 14,25 14,23 14,21116 4 4 14,22 14,26 14,24

130 3 5 14,27 14,27 14,27

50

80 12 9 14,28 14,27 14,01

70 8 8 14,28 14,27 14,2

60 4 4 13,79 14,26 14,27

Lapak Eksper M-4

Documents

Transcript of Lapak Eksper M-4