Laporan Praktikum Modul OR 02: Fisika Dasar 2 2013

7/22/2019 Laporan Praktikum Modul OR 02: Fisika Dasar 2 2013

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-praktikum-modul-or-02-fisika-dasar-2-2013 1/38

LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB FISIKA DASAR

PENGUKURAN LEBAR CELAH

Nama : Rizqi Pandu Sudarmawan

NPM : 0906557045

Grup : 5-Rabu Pagi

Fakultas/Departemen :Teknik/Teknik Kimia

No.Percobaan : OR-02

Nama Percobaan : Pengukuran Lebar Celah

Tanggal Percobaan : 12 Oktober 2013

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)Universitas Indonesia

Depok, 2013



A. Tujuan Percobaan

Mengukur lebar celah tunggal dengan menggunakan metode difraksi.

B. Landasan Teori

Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil dari

panjang gelombang ), maka gelombang ini akan mengalami pelenturan sehingga terjadi

gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di belakang celah tersebut. Peristiwa

ini dikenal dengan difraksi .

Difraksi merupakan pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang /suatu celah.

Semakin kecil penghalang atau celah yang menghalangi cahaya tersebut, maka penyebaran

gelombang akan menjadi semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens.

Menurut prinsip Huygens, pada saat melewati celah kecil, muka gelombang (wave front)

akan menimbulkan wavelet-wavelet baru yang jumlahnya tak terhingga sehingga gelombang

tidak mengalir lurus saja, tetapi menyebar.

Gambar 1. Ilustrasi Pembentukan Inferensi Konstruktif dan Destruktif

Difraksi atau pembelokkan (pelenturan) cahaya merupakan salah satu cara untuk menguji

apakah cahaya merupakan suatu gelombang. Difraksi cahaya sebenarnya sudah ditemukan

sejak pertengahan abad ke-17 oleh Fransesco Grimaldi. Namun baru 10 tahun setelah

penemuan Young, orang mengakui bahwa cahaya mempunyai sifat gelombang. Augustin

Fresnel dan Francois Argo menunjukkan sederetan percobaan difraksi dan interferensi yang

menyimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang. Gambar 2 merupakan suatu tepi tajam yang

menghalangi sumber cahaya dengan layar.



Gambar 2. Difraksi Cahaya oleh Tepi Tajam

Jika tidak ada difraksi kita mengharapkan pada layer akan gelap. Namum kenyataannya

pada layer terdapat pola gelap dan terang, pola-pola tersebut timbul karena adanya peristiwa

pelenturan (difraksi) cahaya oleh tepi tajam tersebut.

Berkas sinar dengan panjang gelombang λ yang dilewatkan pada sebuah celah sempit

dengan lebar a akan mengalami difraksi. Pola difraksi ini dapat dilihat pada layar atau diukur

dengan sensor cahaya. Jika jarak antara celah dengan layar jauh lebih besar dari pada lebar

celah (L » a), maka berkas yang sampai di layar dapat dianggap paralel. Pada difraksi celah

tunggal, pola gelap (intensitas minimum) akan terjadi jika perbedaan panjang lintasan berkas

(a sin θ) antara berkas paling kiri dan berkas paling kanan sebesar λ, 2λ, 3λ, dst, (Gbr. 3).

Dengan demikian pola gelap pada difraksi yang terjadi karena celah tunggal dapat dinyatakan

oleh:

... (1)

dengan n = 1, 2, 3, dst

Gambar 3. Diagram difraksi pada celah tunggal

Pola interferensi dihasilkan dari celah ganda. Kita juga dapat menghasilkan pola

interferensi dengan celah tunggal yang lebar celahnya mendekati l (tidak lebih kecil atau lebih

besar).



Gambar 4. Arah sinar-sinar pada kisi difraksi

Pada Gambar 4, tiap bagian dari celah berlaku sebagai suatu titik sumber gelombang.

Menurut prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah gelombang. Dengan

demikian, cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian

lainnya, dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ.

Untuk menganalisis pola difraksi, kita bagi celah menjadi dua bagian. Perhatikan

gelombang 1 dan 3, yang keluar dari bawah dan tengah celah. Gelombang 1 menempuh

lintasan yang jauh lebih jauh daripada gelombang 3 dengan beda lintasan (a/2) sin θ. Serupa

dengan itu, beda lintasan antara gelombang 2 dan 4 juga sama dengan (a/2) sin θ. Interferensi

minimum (pita gelap) terjadi jika kedua gelombang berbeda fase 180o atau beda lintasannya

sama dengan setengah panjang gelombang.

... (2)

Jika celah dibagi menjadi empat bagian dan memakai cara yang sama, maka akan

diperoleh bahwa pita gelap terjadi saat ketika beda lintasannya memenuhi hubungan

matematis berikut.

... (3)



C. Peralatan

Piranti laser dan catu daya

Piranti pemilih otomatis celah tunggal

Piranti scanner beserta fotodioda

Camcorder

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

D. Prosedur Percobaan dan Data Pengamatan

a. Prosedur Percobaan

1. Melakukan login di http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory, lalu masuk ke dalam

halaman login R-LAB melalui link yang tertera pada Pekan Praktikum ke-2

untuk tanggal 9 Oktober 2013 dengan modul praktikum OR02 – Pengukluran

Lebar Celah.

2. Melakukan login pada halaman login R-LAB sehingga muncul tampilan

peralatan berikut.

Gambar 5. Rangkaian percobaan pengukuran lebar celah dengan metode difraksi.

3. Memasang kisi, dengan menset pilihan pasang kisi sebagai berikut.

4. Mengaktifkan power supply laser dengan mengklik radio button pada pilihan

menghidupkan power supply sebagai berikut.

http://sitrampil.ui.ac.id/elaboratory






5. Mengukur intensitas pola difraksi, dengan mengklik tombol scanning sebagai

berikut.

b. Data Pengamatan

Tabel 1. Rekapitulasi Data Percobaan Pengukuran Lebar Celah

Posisi (mm) Intensitas (Cd)

0.00 0.22

0.44 0.22

0.88 0.21

1.32 0.22

1.76 0.22

2.20 0.222.64 0.22

3.08 0.22

3.52 0.22

3.96 0.22

4.40 0.22

4.84 0.22

5.28 0.22

5.72 0.22

6.16 0.22

6.60 0.22

7.04 0.22

7.48 0.22

7.92 0.22

8.36 0.22

8.80 0.22

9.24 0.22

9.68 0.22

10.12 0.22

10.56 0.22

11.00 0.22

11.44 0.22

11.88 0.22

12.32 0.22

12.76 0.22

13.20 0.21

13.64 0.22

14.08 0.22

14.52 0.22

14.96 0.22

15.40 0.22

15.84 0.22

16.28 0.22

16.72 0.22

17.16 0.22



17.60 0.22

18.04 0.22

18.48 0.22

18.92 0.22

19.36 0.2219.80 0.22

20.24 0.22

20.68 0.22

21.12 0.22

21.56 0.22

22.00 0.22

22.44 0.22

22.88 0.22

23.32 0.22

23.76 0.22

24.20 0.22

24.64 0.22

25.08 0.22

25.52 0.22

25.96 0.22

26.40 0.22

26.84 0.22

27.28 0.22

27.72 0.2228.16 0.22

28.60 0.22

29.04 0.22

29.48 0.22

29.92 0.22

30.36 0.22

30.80 0.22

31.24 0.22

31.68 0.2232.12 0.22

32.56 0.22

33.00 0.22

33.44 0.22

33.88 0.22

34.32 0.22

34.76 0.22

35.20 0.22

35.64 0.22

36.08 0.22

36.52 0.22

36.96 0.22

37.40 0.22

37.84 0.22



38.28 0.23

38.72 0.22

39.16 0.22

39.60 0.22

40.04 0.2240.48 0.22

40.92 0.22

41.36 0.22

41.80 0.22

42.24 0.22

42.68 0.22

43.12 0.22

43.56 0.22

44.00 0.22

44.44 0.22

44.88 0.22

45.32 0.22

45.76 0.22

46.20 0.22

46.64 0.22

47.08 0.22

47.52 0.22

47.96 0.22

48.40 0.2248.84 0.22

49.28 0.22

49.72 0.22

50.16 0.22

50.60 0.22

51.04 0.22

51.48 0.22

51.92 0.22

52.36 0.2252.80 0.22

53.24 0.22

53.68 0.22

54.12 0.22

54.56 0.22

55.00 0.22

55.44 0.22

55.88 0.22

56.32 0.22

56.76 0.22

57.20 0.22

57.64 0.22

58.08 0.22

58.52 0.22



58.96 0.22

59.40 0.22

59.84 0.22

60.28 0.22

60.72 0.2261.16 0.22

61.60 0.22

62.04 0.22

62.48 0.22

62.92 0.22

63.36 0.22

63.80 0.22

64.24 0.22

64.68 0.22

65.12 0.22

65.56 0.22

66.00 0.22

66.44 0.22

66.88 0.22

67.32 0.22

67.76 0.22

68.20 0.22

68.64 0.22

69.08 0.2269.52 0.22

69.96 0.23

70.40 0.22

70.84 0.22

71.28 0.23

71.72 0.22

72.16 0.22

72.60 0.23

73.04 0.2273.48 0.22

73.92 0.22

74.36 0.22

74.80 0.22

75.24 0.22

75.68 0.22

76.12 0.22

76.56 0.22

77.00 0.22

77.44 0.22

77.88 0.22

78.32 0.22

78.76 0.22



79.20 0.22

79.64 0.22

80.08 0.22

80.52 0.22

80.96 0.2381.40 0.22

81.84 0.22

82.28 0.23

82.72 0.22

83.16 0.22

83.60 0.23

84.04 0.22

84.48 0.22

84.92 0.22

85.36 0.22

85.80 0.22

86.24 0.22

86.68 0.22

87.12 0.23

87.56 0.22

88.00 0.22

88.44 0.23

88.88 0.22

89.32 0.2289.76 0.22

90.20 0.22

90.64 0.23

91.08 0.22

91.52 0.22

91.96 0.23

92.40 0.22

92.84 0.22

93.28 0.2393.72 0.22

94.16 0.22

94.60 0.23

95.04 0.22

95.48 0.22

95.92 0.22

96.36 0.22

96.80 0.22

97.24 0.22

97.68 0.22

98.12 0.23

98.56 0.22

99.00 0.22



99.44 0.23

99.88 0.22

100.32 0.22

100.76 0.23

101.20 0.22101.64 0.22

102.08 0.23

102.52 0.22

102.96 0.23

103.40 0.22

103.84 0.22

104.28 0.23

104.72 0.22

105.16 0.22

105.60 0.23

106.04 0.22

106.48 0.22

106.92 0.23

107.36 0.22

107.80 0.23

108.24 0.23

108.68 0.22

109.12 0.23

109.56 0.22110.00 0.22

110.44 0.23

110.88 0.22

111.32 0.22

111.76 0.22

112.20 0.22

112.64 0.22

113.08 0.22

113.52 0.22113.96 0.22

114.40 0.22

114.84 0.22

115.28 0.23

115.72 0.22

116.16 0.22

116.60 0.23

117.04 0.22

117.48 0.22

117.92 0.23

118.36 0.22

118.80 0.22

119.24 0.22



119.68 0.22

120.12 0.23

120.56 0.22

121.00 0.22

121.44 0.23121.88 0.22

122.32 0.22

122.76 0.23

123.20 0.22

123.64 0.22

124.08 0.22

124.52 0.22

124.96 0.22

125.40 0.22

125.84 0.22

126.28 0.23

126.72 0.22

127.16 0.22

127.60 0.23

128.04 0.22

128.48 0.22

128.92 0.23

129.36 0.22

129.80 0.22130.24 0.22

130.68 0.22

131.12 0.23

131.56 0.22

132.00 0.22

132.44 0.23

132.88 0.22

133.32 0.22

133.76 0.22134.20 0.22

134.64 0.22

135.08 0.22

135.52 0.22

135.96 0.23

136.40 0.22

136.84 0.22

137.28 0.23

137.72 0.22

138.16 0.22

138.60 0.23

139.04 0.22

139.48 0.22



139.92 0.23

140.36 0.22

140.80 0.22

141.24 0.22

141.68 0.22142.12 0.22

142.56 0.22

143.00 0.22

143.44 0.23

143.88 0.22

144.32 0.22

144.76 0.23

145.20 0.22

145.64 0.23

146.08 0.23

146.52 0.22

146.96 0.23

147.40 0.22

147.84 0.22

148.28 0.23

148.72 0.22

149.16 0.22

149.60 0.23

150.04 0.22150.48 0.22

150.92 0.23

151.36 0.22

151.80 0.23

152.24 0.23

152.68 0.22

153.12 0.23

153.56 0.22

154.00 0.22154.44 0.23

154.88 0.22

155.32 0.22

155.76 0.23

156.20 0.22

156.64 0.22

157.08 0.23

157.52 0.22

157.96 0.23

158.40 0.22

158.84 0.22

159.28 0.23

159.72 0.22



160.16 0.22

160.60 0.23

161.04 0.22

161.48 0.23

161.92 0.23162.36 0.22

162.80 0.23

163.24 0.23

163.68 0.22

164.12 0.23

164.56 0.23

165.00 0.22

165.44 0.23

165.88 0.22

166.32 0.23

166.76 0.23

167.20 0.22

167.64 0.23

168.08 0.24

168.52 0.23

168.96 0.24

169.40 0.24

169.84 0.23

170.28 0.24170.72 0.23

171.16 0.23

171.60 0.23

172.04 0.22

172.48 0.23

172.92 0.23

173.36 0.22

173.80 0.23

174.24 0.24174.68 0.23

175.12 0.25

175.56 0.26

176.00 0.26

176.44 0.29

176.88 0.29

177.32 0.31

177.76 0.33

178.20 0.33

178.64 0.35

179.08 0.36

179.52 0.36

179.96 0.38



180.40 0.38

180.84 0.37

181.28 0.37

181.72 0.36

182.16 0.34182.60 0.34

183.04 0.32

183.48 0.31

183.92 0.30

184.36 0.27

184.80 0.27

185.24 0.26

185.68 0.24

186.12 0.25

186.56 0.23

187.00 0.23

187.44 0.23

187.88 0.23

188.32 0.23

188.76 0.23

189.20 0.22

189.64 0.23

190.08 0.23

190.52 0.22190.96 0.23

191.40 0.23

191.84 0.22

192.28 0.23

192.72 0.23

193.16 0.22

193.60 0.23

194.04 0.22

194.48 0.22194.92 0.23

195.36 0.22

195.80 0.22

196.24 0.23

196.68 0.22

197.12 0.23

197.56 0.23

198.00 0.22

198.44 0.23

198.88 0.22

199.32 0.22

199.76 0.23

200.20 0.22



200.64 0.22

201.08 0.23

201.52 0.22

201.96 0.22

202.40 0.22202.84 0.22

203.28 0.23

203.72 0.22

204.16 0.22

204.60 0.23

205.04 0.22

205.48 0.22

205.92 0.23

206.36 0.22

206.80 0.22

207.24 0.23

207.68 0.22

208.12 0.22

208.56 0.22

209.00 0.22

209.44 0.23

209.88 0.22

210.32 0.22

210.76 0.23211.20 0.22

211.64 0.22

212.08 0.23

212.52 0.22

212.96 0.22

213.40 0.23

213.84 0.22

214.28 0.23

214.72 0.22215.16 0.22

215.60 0.23

216.04 0.22

216.48 0.22

216.92 0.23

217.36 0.22

217.80 0.22

218.24 0.23

218.68 0.22

219.12 0.22

219.56 0.22

220.00 0.22

220.44 0.23



220.88 0.22

221.32 0.22

221.76 0.23

222.20 0.22

222.64 0.22223.08 0.23

223.52 0.22

223.96 0.22

224.40 0.22

224.84 0.22

225.28 0.23

225.72 0.22

226.16 0.22

226.60 0.23

227.04 0.22

227.48 0.22

227.92 0.23

228.36 0.22

228.80 0.22

229.24 0.23

229.68 0.22

230.12 0.22

230.56 0.22

231.00 0.22231.44 0.23

231.88 0.22

232.32 0.22

232.76 0.23

233.20 0.22

233.64 0.22

234.08 0.23

234.52 0.22

234.96 0.23235.40 0.23

235.84 0.22

236.28 0.23

236.72 0.22

237.16 0.22

237.60 0.23

238.04 0.22

238.48 0.22

238.92 0.23

239.36 0.22

239.80 0.22

240.24 0.23

240.68 0.22



241.12 0.22

241.56 0.23

242.00 0.22

242.44 0.23

242.88 0.22243.32 0.22

243.76 0.23

244.20 0.22

244.64 0.22

245.08 0.23

245.52 0.22

245.96 0.22

246.40 0.23

246.84 0.22

247.28 0.23

247.72 0.22

248.16 0.22

248.60 0.23

249.04 0.22

249.48 0.22

249.92 0.23

250.36 0.22

250.80 0.22

251.24 0.23251.68 0.22

252.12 0.22

252.56 0.23

253.00 0.22

253.44 0.23

253.88 0.22

254.32 0.22

254.76 0.23

255.20 0.22255.64 0.22

256.08 0.23

256.52 0.22

256.96 0.22

257.40 0.23

257.84 0.22

258.28 0.22

258.72 0.23

259.16 0.22

259.60 0.23

260.04 0.22

260.48 0.22

260.92 0.23



261.36 0.22

261.80 0.22

262.24 0.23

262.68 0.22

263.12 0.22263.56 0.23

264.00 0.22

264.44 0.23

264.88 0.22

265.32 0.22

265.76 0.23

266.20 0.22

266.64 0.22

267.08 0.23

267.52 0.22

267.96 0.22

268.40 0.23

268.84 0.22

269.28 0.22

269.72 0.22

270.16 0.22

270.60 0.23

271.04 0.22

271.48 0.22271.92 0.23

272.36 0.22

272.80 0.22

273.24 0.23

273.68 0.22

274.12 0.22

274.56 0.23

275.00 0.22

275.44 0.22275.88 0.22

276.32 0.22

276.76 0.23

277.20 0.22

277.64 0.22

278.08 0.23

278.52 0.22

278.96 0.22

279.40 0.23

279.84 0.22

280.28 0.22

280.72 0.22

281.16 0.22



281.60 0.23

282.04 0.22

282.48 0.22

282.92 0.23

283.36 0.22283.80 0.22

284.24 0.23

284.68 0.22

285.12 0.22

285.56 0.22

286.00 0.22

286.44 0.22

286.88 0.22

287.32 0.22

287.76 0.23

288.20 0.22

288.64 0.22

289.08 0.23

289.52 0.22

289.96 0.22

290.40 0.23

290.84 0.22

291.28 0.22

291.72 0.22292.16 0.22

292.60 0.22

293.04 0.22

293.48 0.22

293.92 0.23

294.36 0.22

294.80 0.22

295.24 0.23

295.68 0.22296.12 0.22

296.56 0.22

297.00 0.22

297.44 0.22

297.88 0.22

298.32 0.22

298.76 0.22

299.20 0.22

299.64 0.22

300.08 0.22

300.52 0.22

300.96 0.22

301.40 0.22



301.84 0.22

302.28 0.22

302.72 0.22

303.16 0.22

303.60 0.22304.04 0.22

304.48 0.22

304.92 0.22

305.36 0.22

305.80 0.22

306.24 0.23

306.68 0.22

307.12 0.22

307.56 0.22

308.00 0.22

308.44 0.22

308.88 0.22

309.32 0.22

309.76 0.22

310.20 0.22

310.64 0.22

311.08 0.22

311.52 0.22

311.96 0.22312.40 0.22

312.84 0.22

313.28 0.22

313.72 0.22

314.16 0.22

314.60 0.22

315.04 0.22

315.48 0.22

315.92 0.22316.36 0.22

316.80 0.22

317.24 0.22

317.68 0.22

318.12 0.22

318.56 0.23

319.00 0.22

319.44 0.22

319.88 0.22

320.32 0.22

320.76 0.22

321.20 0.22

321.64 0.22



322.08 0.22

322.52 0.22

322.96 0.22

323.40 0.22

323.84 0.22324.28 0.22

324.72 0.22

325.16 0.22

325.60 0.22

326.04 0.22

326.48 0.22

326.92 0.22

327.36 0.22

327.80 0.22

328.24 0.22

328.68 0.22

329.12 0.22

329.56 0.22

330.00 0.22

330.44 0.22

330.88 0.22

331.32 0.22

331.76 0.22

332.20 0.22332.64 0.22

333.08 0.22

333.52 0.22

333.96 0.22

334.40 0.22

334.84 0.22

335.28 0.22

335.72 0.22

336.16 0.22336.60 0.22

337.04 0.22

337.48 0.22

337.92 0.22

338.36 0.22

338.80 0.22

339.24 0.22

339.68 0.22

340.12 0.22

340.56 0.22

341.00 0.22

341.44 0.22

341.88 0.22



342.32 0.22

342.76 0.22

343.20 0.22

343.64 0.22

344.08 0.22344.52 0.22

344.96 0.22

345.40 0.22

345.84 0.22

346.28 0.22

346.72 0.22

347.16 0.22

347.60 0.22

348.04 0.22

348.48 0.22

348.92 0.22

349.36 0.22

349.80 0.22

350.24 0.22

350.68 0.22

351.12 0.22

351.56 0.22

352.00 0.22

352.44 0.22352.88 0.22

353.32 0.22

353.76 0.22

354.20 0.22

354.64 0.22

355.08 0.22

355.52 0.22

355.96 0.22

356.40 0.22356.84 0.22

357.28 0.22

357.72 0.22

358.16 0.21

358.60 0.22

359.04 0.22



E. Evaluasi Percobaan

1. Dari data eksperimen yang diperoleh, buatlah grafik intensitas pola difraksi (I), pada

eksperimen dinyatakan dalam arus sebagai fungsi dari posisi (x), I vs x!

Jawab:

Gambar 6. Grafik Intensitas Cahaya (sumbu y) terhadap Posisi (sumbu x) pada percobaan

difraksi celah tunggal.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

3 5 6 .

I ( C d )

x (mm)

Grafik Intensitas Cahaya (I) vs Posisi (x)



2. Berdasarkan spektrum yang diperoleh, tentukan letak terang pusat!

Jawab:

Tabel 2. Data Titik dengan Intensitas Tertinggi

Posisi (mm) Intensitas (Cd)

179,96 0,38

180,40 0,38

Pada data spektrum yang diperoleh, ada 2 posisi yang memiliki intensitas tertinggi

sebesar 0,38 Cd yaitu pada 179,96 mm dan 180,40 mm. Terang pusat terletak pada

suatu posisi yang memiliki intensitas tertinggi dan diapit oleh dua nilai intensitas

minimum pertama (kiri dan kanan), yaitu pada 180,40 mm.

3.

Hitunglah letak dan jarak antara dua minimum orde pertama (n=1), dua minimum ordeke-2 (n=2) dst. Hitunglah θ berdasarkan definisinya seperti pada Gambar 3!

Jawab :

Minimum Orde Pertama (n = 1)

Intensitas minimum orde pertama kiri terletak pada 174,68 mm.

Intensitas minimum orde pertama kanan terletak pada 185,68 mm.

Jarak antara dua minimum orde pertama adalah 11 mm.

L = 1 m = 1000 mm.

Sin θ =

= 0,0055

θ = arc sin (0,00682) = 0,315o = 0,0055 rad

Minimum Orde Kedua (n = 2)

Intensitas minimum orde kedua kiri terletak pada 173,36 mm.

Intensitas minimum orde kedua kanan terletak pada 189,20 mm.

Jarak antara dua minimum orde kedua adalah 15,84 mm.

L = 1 m = 1000 mm.



Sin θ =

= 0,00792

θ = arc sin (0,00792) = 0,454o = 0,00792 rad

Minimum Orde Ketiga (n = 3)

Intensitas minimum orde ketiga kiri terletak pada 172,04 mm.

Intensitas minimum orde ketiga kanan terletak pada 190,52 mm.

Jarak antara dua minimum orde ketiga adalah 18,48 mm.

L = 1 m = 1000 mm.

Sin θ =

= 0,00924

θ = arc sin (0,00924) = 0,529o = 0,00924 rad

Minimum Orde Keempat (n = 4)

Intensitas minimum orde keempat kiri terletak pada 169,84 mm.

Intensitas minimum orde keempat kanan terletak pada 191,84 mm.Jarak antara dua minimum orde keempat adalah 22 mm.

L = 1 m = 1000 mm.



Sin θ =

= 0,011

θ = arc sin (0,011) = 0,630o = 0,011 rad

Minimum Orde Kelima (n = 5)

Intensitas minimum orde kelima kiri terletak pada 168,52 mm.

Intensitas minimum orde kelima kanan terletak pada 193,16 mm.

Jarak antara dua minimum orde kelima adalah 24,64 mm.

L = 1 m = 1000 mm.

Sin θ =

= 0,0123

θ = arc sin (0,0123) = 0,705o = 0,0123 rad

4. Hitunglah lebar celah a dengan metode grafik! Buatlah grafik antara sin θ vs. n!

Pada eksperimen ini laser yang digunakan mempunyai λ = (650 ± 10) nm.

Gambar 7. Grafik Sin θ (sumbu y) terhadap Orde (sumbu x) pada percobaan difraksi celah tunggal.

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0 1 2 3 4 5

S i n θ

n

Grafik Sin θ vs n



Persamaan garis dari kurva grafik pada Gambar 7 dapat ditentukan dengan

menggunakan metode least square (kuadrat terkecil). Dengan metode ini, maka

koefisien persamaan garis y = mx + b , dapat ditentukan sebagai berikut.

m= y

- ()(y)

n2 2

b=y

2 - ()(y)

n2 2

Di mana n adalah banyaknya nilai arus rata-rata yang berhubungan linier dengan nilai

tegangan rata-rata. Sedangkan x adalah nilai-nilai arus rata-rata dan y adalah nilai-nilai

tegangan rata-rata. Data-data untuk penentuan koefisien m dan b dari persamaan garis

akan disajikan dalam tabel 3 berikut.

Tabel 3. Data untuk Penentuan Koefisien Persamaan Garis

x y x2 xy

0 0 0 0

1 0,0055 1 0,0055

2 0,00792 4 0,01584

3 0,00924 9 0,02772

4 0,011 16 0,044

5 0,0123 25 0,0615

15 y 0,04596 55 y 0,15456

m= -

m= 0,00227

b= - (1)()

12

b = 0,122

Jadi, persamaan garisnya adalah y = 0,00227x + 0,122

Dengan menggunakan persamaan (1) sebagai representasi persamaan

garis, maka a dapat dihitung sebagai berikut.

Sin θ = n

y = 0,00227 x + 0,122 = 0,00227

=

= (286343,612 nm = (0,0286 cm



5. Buatlah analisis dari hasil percobaan ini!

Jawab :

Analisa Percobaan

Pada percobaan modul OR-02 ini, praktikan melakukan percobaan online dengan

menggunakan fasilitas RLAB. Praktikan melakukan percobaan dengan tujuan untuk

mengukur lebar celah tunggal dengan menggunakan metode difraksi.

Secara garis besar, praktikan melakukan percobaan dengan memasang kisi pada

suatu rangkaian percobaan seperti pada Gambar 5, kemudian menghidupkan laser

sebagai sumber cahaya. Intensitas cahaya kemudian diukur dengan menggunakan

scanner, sehingga diperoleh nilai intensitas cahaya pada setiap posisi.

Setelah menghidupkan laser, maka cahaya laser akan bergerak menembus celah

difraksi. Cahaya laser tersebut akan mengalami proses difraksi cahaya sebelum

tampak pada layar sebagai pola gelap-terang. Pola gelap terang hasil interferensi yang

tampak pada layar merepresentasikan energi gelombang elektromagnetik yang jatuh

suatu titik. Intensitas berhubungan dengan tingkat kecerahan cahaya. Pada titik dimana

terdapat terang pusat, disitulah intensitas cahaya paling besar. Dalam konteks energi

elektromagnetik, pada titik itu pula energi gelombang elektromagnetik terakumulasi

secara maksimum. Pola gelap-terang ini akan terdeteksi oleh sensor sehingga dengan

proses scanning, akan didapatkan data-data posisi dan nilai intensitas cahayanya.

Praktikan mencatat 817 data yang terukur pada percobaan tersebut. Dari data-data

tersebut praktikan dapat menentukan letak terang pusat serta letak intensitas minimum

pertama, intensitas minimum kedua, ketiga, keempat, dan kelima. Dari data-data

terebut, praktikan dapat melakukan pengolahan data untuk mendapatkan lebar celah

difraksi yang digunakan dalam percobaan.

Analisa Hasil

Pada data hasil pengukuran yang disajikan pada Tabel 1, terlihat bahwa terjadi

perubahan intensitas cahaya yang bervariasi untuk berbagai posisi. Untuk menentukan

letak terang pusat, praktikan menganalisis data yang disajikan pada Tabel 1. Terang

pusat terletak pada titik dengan intensitas cahaya paling tinggi dan diapit oleh dua

nilai intensitas minimum pertama (kiri dan kanan).

Intensitas paling tinggi berada pada posisi 179, 96 mm dan 180,40 mm dengan

nilai intensitas cahaya sebesar 0,38 Cd. Terang pusat tidak berada pada posisi 179,96

mm, hal ini dikarenakan intensitas cahaya baru mulai akan menurun pada 180,84 mm(0,37 Cd) yaitu setelah mencapai puncak grafik, yaitu pada 180,40 mm (lihat Gambar

6).



Sementara itu, untuk mengetahui jarak antara dua intensitas minimum pertama,

kedua, ketiga, keempat, dan kelima, praktikan menentukan masing-masing letaknya

terlebih dahulu. Intensitas minimum pertama kiri dan kanan merupakan pola gelap

bagian kiri dan kanan yang mengapit terang pusat. Jika ditinjau dari data pada Tabel 1,

nilai intensitas minimum kiri merupakan data yang mengalami penurunan dari titik

terang pusat (0,38 Cd) ke arah nilai posisi dan intensitas yang lebih kecil hingga tepat

akan mengalami kenaikan kembali ke arah nilai posisi yang lebih kecil namun dengan

intensitas yang lebih besar. Dari analisa data tersebut, diperoleh bahwa intensitas

minimum pertama kiri terletak pada titik 174,68 mm dengan intensitas cahaya sebesar

0,23 Cd. Sedangkan, nilai intensitas minimum kanan merupakan data yang mengalami

penurunan dari titik terang pusat (0,38 Cd) ke arah nilai posisi yang lebih besar

dengan intensitas yang lebih kecil hingga tepat akan mengalami kenaikan kembali ke

arah nilai posisi yang lebih besar dengan intensitas yang lebih besar pula. Dari analisa

data tersebut, diperoleh bahwa intensitas minimum pertama kanan terletak pada titik

185,68 mm dengan intensitas cahaya sebesar 0,24 Cd. Jarak antara dua minimum

pertama merupakan besar selisih dari letak intensitas pertama minimum kiri dan

kanan, yaitu sebesar 11 mm.

Intensitas minimum kedua kiri dan intensitas minimum pertama kiri merupakan

pola gelap bagian kiri dan kanan yang mengapit suatu pola terang pertama kiri

sesudah terang pusat. Nilai pola terang pertama kiri merupakan puncak grafik pertama

sebelum terang pusat, yang terletak di bagian sebelah kiri posisi nilai intensitas terang

pusat (<180,40 mm), yaitu sebesar 0,24 Cd yang terletak pada posisi 174,24 mm.

Jika ditinjau dari data pada Tabel 1, nilai intensitas minimum kedua kiri merupakan

data yang mengalami penurunan dari titik terang pertama kiri ke arah nilai posisi dan

intensitas yang lebih kecil hingga tepat akan mengalami kenaikan kembali ke arah

nilai posisi yang lebih kecil namun dengan intensitas yang lebih besar. Dari analisa

data tersebut, diperoleh bahwa intensitas minimum kedua kiri terletak pada titik

173,36 mm dengan intensitas cahaya sebesar 0,22 Cd.

Intensitas minimum kedua kanan dan intensitas minimum pertama kanan

merupakan pola gelap bagian kiri dan kanan yang mengapit suatu pola terang pertama

kanan sesudah terang pusat. Nilai pola terang pertama kanan merupakan puncak grafik

pertama setelah terang pusat, yang terletak di bagian sebelah kanan posisi nilai

intensitas terang pusat (>180,40 mm), yaitu sebesar 0,25 Cd yang terletak pada posisi186,12 mm.

Maka dari peninjauan data pada Tabel 1, nilai intensitas minimum kedua kanan

merupakan data yang mengalami penurunan dari titik terang pertama kanan (0,25 Cd)



ke arah nilai posisi yang lebih besar dengan intensitas yang lebih kecil hingga tepat

akan mengalami kenaikan kembali ke arah nilai posisi yang lebih besar dengan

intensitas yang lebih besar pula. Dari analisa data tersebut, diperoleh bahwa intensitas

minimum kedua kanan terletak pada titik 189,20 mm dengan intensitas cahaya sebesar

0,22 Cd. Jarak antara dua minimum kedua merupakan besar selisih dari letak

intensitas minimum kedua kiri dan kanan, yaitu sebesar 15,84 mm.

Dengan cara analisis yang sama seperti penentuan jarak antara dua minimum

pertama dan jarak antara dua minimum kedua yang telah disampaikan di atas, maka

jarak antara minimum ketiga, keempat, dan kelima diperoleh sebagai berikut.

Minimum Orde Ketiga (n = 3)

Intensitas minimum orde ketiga kiri terletak pada 172,04 mm.

Intensitas minimum orde ketiga kanan terletak pada 190,52 mm.

Jarak antara dua minimum orde ketiga adalah 18,48 mm.

Minimum Orde Keempat (n = 4)

Intensitas minimum orde keempat kiri terletak pada 169,84 mm.

Intensitas minimum orde keempat kanan terletak pada 191,84 mm.

Jarak antara dua minimum orde keempat adalah 22 mm.

Minimum Orde Kelima (n = 5)

Intensitas minimum orde kelima kiri terletak pada 168,52 mm.

Intensitas minimum orde kelima kanan terletak pada 193,16 mm.

Jarak antara dua minimum orde kelima adalah 24,64 mm.

Dalam perhitungan θ untuk setiap orde, praktikan menggunakan definisi sin θ pada

Gambar 3. Sin θ dibentuk oleh sisi miring dengan alas suatu segitiga siku-siku. Dari

posisi terang pusat di layar, ditarik garis tegak lurus ke lebar celah (a), garis ini

merupakan panjang lintasan cahaya (L) serta representasi dari alas segitiga. Dari garis

Dari titik garis panjang lintasan di lebar celah, ditarik garis ke arah posisi suatu

minimum kiri di layar. Garis ini merupakan representasi garis miring dari segitiga.

Sementara itu, tinggi segitiga direpresentasikan oleh jarak dari posisi suatu minimum

kiri tersebut ke posisi terang pusat. Jarak ini dihitung dengan membagi dua jarak antar

dua minimum tersebut (minimum kiri dan kanan). Dengan menggunakan Dalil

Pythagoras bahwa kuadrat sisi miring sama dengan jumlah kuadrat sisi-sisi lainnya

serta perbandingan t, maka sin θ dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

berikut.



Dengan memasukkan harga x adalah masing- masing jarak antar dua minimum

serta L = 1 m = 1000 mm, diperoleh harga sin θ dari masing-masing orde. Dengan

menggunakan arc sin-1, harga θ dalam satuan derajat pun dapat diperoleh. Praktikan

kemudian melakukan konversi nilai θ dari derajat ke radian dengan mengalikannya

dengan , sehingga diperoleh nilai θ dari setiap orde adalah sebagai berikut.

Orde Pertama (n = 1)

Sin θ = 0,0055

θ = 0,0055 rad

Orde Kedua (n = 2)

Sin θ = 0,00792

θ = 0,00792 rad Orde Ketiga (n = 3)

Sin θ = 0,00924

θ = 0,00924 rad

Orde Keempat (n = 4)

Sin θ = 0,011

θ = 0,011 rad

Orde Kelima (n = 5)

Sin θ = 0,0123

θ = 0,0123 rad

Analisa Grafik

Gambar 6 merupakan grafik hubungan antara intensitas cahaya dengan posisi

cahaya pada layar untuk percobaan difraksi cahaya celah tunggal. Grafik ini terdiri

dari nilai-nilai intensitas cahaya pada sumbu y dan posisi jatuhnya cahaya di layar

dalam mm pada sumbu x. Nilai – nilai intensitas cahaya dan posisi tersebut merupakan

817 data yang disajikan pada Tabel 1. Grafik tersebut membentuk suatu puncak yang

menjulang tinggi di antara puncak-puncak yang lain yang lebih kecil. Puncak tertinggi

tersebut memiliki nilai intensitas cahaya yang lebih tinggi dibandingkan puncak-

puncak lainnya dan merupakan letak terang pusat. Sementara itu puncak-puncak

lainnya merupakan terang maksimum sekunder kiri dan kanan. Kedua puncak kiri-

kanan terdekat dengan terang pusat disebut terang maksimum sekunder pertama,

kedua puncak kiri-kanan yang terdekat dengan terang maksimum sekunder pertama

disebut terang maksimum sekunder kedua dst.

Sementara itu, dari grafik terlihat bahwa puncak tertinggi letak terang pusat diapit

oleh suatu minimum kiri-kanan. Minimum kiri-kanan ini merupakan representasi dari

pola gelap untuk orde pertama. Sedangkan pada terang maksimum sekunder pertama



kiri, diapit oleh dua minimum kiri, yaitu minimum pertama kiri serta minimum kedua

kiri. Begitu pula dengan terang maksimum sekunder pertama kanan, yang diapit oleh

minimum pertama kanan dan minimum kedua kanan. Minimum kedua kiri-kanan ini

merupakan representasi dari pola gelap untuk orde kedua. Hal ini juga berlaku untuk

terang maksimum dan minimum untuk orde yang lain. Maka, dalam penentuan letak

minimum pertama, minimum kedua dst, dapat juga menggunakan bantuan grafik

selain analisis data pada Tabel 1.

Jarak antar minimum pun dapat diamati pada grafik, sebagai suatu garis yang

mengandung titik-titik kedua minimum kiri-kanan serta titik terang pusat, dimana

terang pusat terletak di tengah-tengah kedua minimum tersebut.

Gambar 7 merupakan grafik hubungan antara sinus sudut θ dengan orde saat sudut

tersebut terbentuk pada percobaan difraksi cahaya celah tunggal. Grafik ini terdiri dari

nilai-nilai sinus θ pada sumbu y dan nilai ordenya pada sumbu x. Nilai sinus θ pada

setiap orde diperoleh dari perhitungan θ menurut definisinya seperti pada Gambar 3,

sebagaimana yang telah dijelaskan pada bagian Analisa Hasil.

Grafik tersebut membentuk kurva yang cenderung linier dengan nilai slope yang

positif. Dengan memodifikasi persamaan (1) sebagai berikut,

Sin θ = n ... (1)

diperoleh bahwa slope pada persamaan garis kurva sin θ vs n, merupakan representasi

dari. Maka dengan memasukkan nilai slope (0,0012) dan = ( 650 ± 10 ) nm,

diperoleh nilai lebar celah, a, sebesar (0,0286 cm.

Analisa Kesalahan

Perkiraan seberapa besar kesalahan yang terjadi pada saat penentuan koefisien-koefisien persamaan garis dengan metode least square (kuadrat terkecil) dapat

ditentukan sebagai berikut.

Sy2=

y2

2 2 - ()(y)(y) (y)

2 n

2 2

S b= Sy 2

n2 2

Sm= Sy n

2 2



Tabel 4. Data untuk Penentuan Kesalahan Persamaan Garis

x y x2 y

2 xy

0 0 0 0 0

10,0055 1 3,025E-05 0,0055

2 0,00792 4 6,273E-05 0,01584

3 0,00924 9 8,538E-05 0,02772

4 0,011 16 0,000121 0,044

5 0,0123 25 0,0001513 0,0615

= 15 y = 0,04596 = 55 y 0,000451 y = 0,15456

Dengan memasukkan data-data pada tabel 4 akan didapatkan hasil berikut.

Sy2=

0,0001 2 - (1)(0,1)(0,0) (0,1)

2 2

Sy2 = 2,177E-06

Sy = 0,00147

S b = Sy 2 n

2 2 = 2

S b = 0,00107

Sm = 2 = 0,000353

Sm menunjukkan simpangan yang terjadi saat penentuan gradien pada

persamaan garis y = mx + b, sedangkan Sb menunjukkan simpangan yang

terjadi saat penentuan b pada persamaan garis y = mx + b. Sementara itu, nilaikekuatan hubungan antara tegangan rata-rata (sumbu y) dan arus rata-rata

(sumbu x) pada grafik, dapat ditentukan dengan menggunakan metode korelasi

linier.

Nilai ini dinyatakan sebagai koefisien determinasi (R 2), yang didefinisikan

sebagai perbandingan dari variasi terjelaskan terhadap variasi total. Nilai

koefisien determinasi berkisar antara 0 (tidak ada relasi) dan 1 (relasi sempurna).

Penentuan koefisien determinasi sebagai nilai kekuatan hubungan antar variabel

dari grafik pada Gambar 7, dapat ditentukan sebagai berikut.

R 2 =(y)-()(y)

2 2y

2 2



R 2 =(0,1)-(1)(0,0)

120,00010,02

R 2 = 0,912

Karena R 2 ≈ 1, maka hubungan antara variabel pada grafik tersebut cukup kuat.

Hal ini dikarenakan variabel-variabel tersebut merupakan variabel yang

terjelaskan sebagaimana pada persamaan (1). Maka kemungkinan kesalahan

yang terjadi sangat kecil, serta tidak mempengaruhi hasil percobaan secara

signifikan sehingga praktikan cukup memiliki validitas untuk menjelaskan

bahwa percobaan berlangsung normal dan sudah dilakukan sesuai prosedur.

Karena percobaan ini merupakan percobaan yang bersifat online, maka

praktikan memiliki keterbatasan untuk memperkirakan apa saja kesalahan-

kesalahan yang terjadi dan penyebab-penyebab kesalahan tersebut. Maka

praktikan menduga bahwa kesalahan yang terjadi mungkin adalah pada saat

pengambilan data pengamatan pada pengukuran intensitas cahaya serta posisi

jatuhnya cahaya pada layar, yang diakibatkan oleh adanya kesalahan instrumen

pengukuran dan kerusakan pada sensor ataupun adanya error pada rangkaian,

yang tidak diketahui praktikan dengan pasti.

Selain itu, mungkin adanya faktor human error dari praktikan baik saat

pengambilan data, penyusunan data, serta pengolahan data percobaan. Sebagai

contoh, praktikan dapat melakukan kesalahan pada menentukan letak terang

pusat. Pada penentuan letak terang pusat berdasarkan spektrum, terang pusat

berada pada posisi 180,40 mm. Sementara itu berdasarkan jarak antar

minimum pertama, diperoleh bahwa terang pusat terletak pada posisi 180,18

mm, atau terdapat perbedaan sekitar 0,122%, yang bernilai sangat kecil sehingga

dianggap tidak berpengaruh secara signifikan terhadap hasil percobaan secara

keseluruhan. Praktikan juga menggunakan pembulatan pada perhitungan sudut θ

pada setiap orde. Hal ini tentunya akan menyebabkan keakuratan hasil

perhitungan sedikit berkurang jika dibandingkan dengan perhitungan tanpa

pembulatan.



F. Kesimpulan

Difraksi terjadi ketika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit yang

lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang, sehingga terjadi gelombang-

gelombang setengah lingkaran yang melebar di belakang celah tersebut.

Proses difraksi cahaya pada celah tunggal akan menghasilkan pola gelap terang

dengan suatu cahaya dengan intensitas tertinggi sebagai terang pusat. Baik terang

pusat maupun terang maksimum sekunder akan diapit oleh cahaya dengan intensitas

minimum sebagai pola gelap.

Nilai sudut θ pada setiap orde adalah sebagai berikut.

a. Orde Pertama (n = 1)

Sin θ = 0,0055

θ = 0,0055 rad

b. Orde Kedua (n = 2)

Sin θ = 0,00792

θ = 0,00792 rad

c. Orde Ketiga (n = 3)

Sin θ = 0,00924

θ = 0,00924 rad

d. Orde Keempat (n = 4)

Sin θ = 0,011

θ = 0,011 rad

e. Orde Kelima (n = 5)

Sin θ = 0,0123

θ = 0,0123 rad

Lebar celah yang digunakan pada percobaan difraksi celah tunggal dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan berikut.

Panjang gelombang yang digunakan adalah λ = ( 0 ± 10 ) nm dan lebar celah

adalah sebesar (0,0286 cm.



G. Referensi

1. Giancoli, D.C. 2001. Fisika, Edisi Kelima Jilid Dua. (Terj. Yuhilza Hanum). Jakarta:

Penerbit Erlangga

2. Halliday, Resnick, Walker. 1984. Fisika, Edisi Ketiga Jilid Dua. (Terj. Pantur Silaban dan

Erwin Sucipto). Jakarta: Penerbit Erlangga

3. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/sinslitd.html

4. http://phys.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/03/BAB5-DIFRAKSI.pdf

5. http://sitrampil5.ui.ac.id/or02

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/sinslitd.html

http://phys.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/03/BAB5-DIFRAKSI.pdf

http://sitrampil5.ui.ac.id/or02

http://sitrampil5.ui.ac.id/or02

http://phys.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2009/03/BAB5-DIFRAKSI.pdf

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/sinslitd.html

Laporan Praktikum Modul OR 02: Fisika Dasar 2 2013

Documents

Transcript of Laporan Praktikum Modul OR 02: Fisika Dasar 2 2013