Laporan Proyek Optika Geometri Fisis

LAPORAN PROYEK OPTIKA GEOMETRI FISIS

DIFRAKSI FRAOUNHOFER DENGAN CELAH PERSEGI GANDA

Disusun Oleh:

Januar Widakdo (11306141032)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2012-2013

BAB I

Tujuan: Menghitung intesitas, panjang gelombang cahaya

A. METODE PRAKTIKUM

1. Waktu dan Tempat Praktikum

Tempat: Laboratorium Spektroskopi lt 2

Waktu : Mei s/d Juni

2. Alat dan Progam yang digunakan

a. Laser Pointer

b. Multimeter

c. Kamera

d. Celah

e. Kertas Milimeter Block,

f. Kalkulator.

g. Lem

h. Alat Tulis

i. Aplikasi : Origin, Microsoft Excel & Word , Microsoft Mathematics

3. Langkah Kerja

A. Persiapan

Pembuatan Alat

1. Pembuatan celah sempit, celah sempit berupa celah berbentuk kotak yang

dibuat dengan menggunakan silet yang disusun bujur sangkar (kotak)

dengan panjang sisi-sisinya 1 mm. Kemudian silet tersebut diletakkan

pada kerangka yang terbuat Styrofoam

2. Pembuatan Dudukan

Pembuatan dudukan ini difungsikan agar celah yang telah berada pada

kerangkanya dapat digeser naik turun, sehingga memudahkan saat

memposisikan celah ketika disinari laser. Dudukan celah terbuat dari bahan

styrofoam yang dilubangi pada bagian tengah. Sehingga batang kerangka

celah sempit dapat berdiri tegak saat diletakkan pada dudukan tersebut.

3. Skema Pembuatan Alat

(a) Sumber Cahaya

Sumber cahaya yang digunakan dalam penelitian difraksi oleh celah kotak ini adalah

laser pointer. Dimana diketahui panjang gelombang dari laser pointer yang dipakai yang

dipakai adalah 665.0 1.2 nm. Sumber yang berupa laser pointer dapat dilihat pada gambar

3.1 dibawah ini.:

Gambar 3.1 Laser Pointer

(b) Celah kotak ganda

Celah yang digunakan dalam difraksi ini yaitu celah ganda kotak yang terbuat dari

silet yang disusun bujur sangkar lalu dipisah menjadi dua dengan silet ditengahnya. Celah

kotak berukuran 1mm, dari celah kotak tersebutlah akan diperoleh pola gelap terang

seperti gambar 3.2 dibawah ini:

Gambar 3.2 Pola difraksi yang akan dihasilkan oleh celah ganda kotak.

Sedangkan celah kotak yang digunakan seperti gambar berikut:

Gambar 3.3 celah kotak ganda

B. Layar penangkap

Layar penangkap pola difraksi yang digunakan terbuat dari kertas

putih (millimeter block) yang ditempel pada karton. Kertas putih yang digunakan

bertujuan untuk mempermudah pengamatan pola yang terbentuk di ruang gelap.

Layar penangkap dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menangkap pola difraksi

tanpa dipegang oleh tangan. Layar penangkap pola difraksi dapat dilihat pada

gambar 3.4.

Gambar 3.4 Layar penangkap pola difraksi.

C. Prosedur Penelitian

Menemukan Ide

Pembuatan alat-alat yang digunakan.

Pengambilan data untuk menghitung dan

mengukur distribusi intensitas cahaya.

Pengolahan data hasil penelitian.

Pelaksanaan penelitian

D. Teknik Analisis Data

Setelah semua alat dan bahan yang digunakan siap, selanjutnya adalah

pelaksanaan penelitian untuk mendapatkan pola-pola difraksi yang berupa fringi

gelap dan terang. Setelah fringi didapatkan langkah selanjutnya yaitu mengukur

distribusi intensitas cahaya untuk tiap-tiap orde pada pola difraksi yang dihasilkan.

Selain itu juga harus mengukur beberapa variabel untuk menghitung distribusi

intensitas cahaya secara teori dengan persamaaan:

Dengan

dan

Untuk mendapatkan pola difraksi langkah-langkah yang harus dilakukan yaitu

sebagai berikut:

a. Menyusun alat

b. Mematikan semua lampu atau apapun yang menyumbangkan cahaya selain laser.

c. Melewatkan cahaya laser pada celah kotak.

d. Setelah cahaya melewati celah, selanjutnya yaitu mengatur layar penangkap pola

sedemikian rupa sehingga menangkap pola difraksi yang di hasilkan.

e. Mengambil gambar hasil difarksi yang berupa fringi gelap terang.

f. Setelah pola difraksi dihasilkan langkah selanjutnya yaitu mengukur distribusi

intensitas cahaya pada setiap orde dengan menggunakan LDR dan ohmmeter.

g. Mengukur beberapa variabel di antaranya:

= jarak antara celah ke layar

dan = jarak antara orde 0 atau orde pusat kesetiap celah pada posisi

x dan y.

h. Analisis dan pembuatan grafik

, 02

22

2

1. Menghitung panjang gelombang dengan menggunakan kisi difraksi (karena cahaya yang

digunakan monokromatis)

Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri

dari sejumlah besar slit-slit paralel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara

memotong garis-garis paralel di atas permukaan plat kaca dengan mesin terukur berpresisi

tinggi. Celah di antara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan area itu

bertindak sebagai celahcelah yang terpisah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per

sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter kita dapat menentukan jarak antar

celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d), jika terdapat N garis per satuan panjang,

maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu:

Difraksi adalah penyebaran atau pelenturan gelombang yang disebabkan oleh

adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin

besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai

sebuah sumber gelombang, dengan demikian, cahaya dari satu bagian celah dapat

berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar

bergantung pada arah . Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada

sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah

sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama. Celah sempit yang

demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola

difraksi yang dihasilkan pada layar. Jika berkas cahaya monokromatis dilewatkan pada

sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat

pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu sumber cahaya monokromatis dengan

perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi berupa pita-pita terang. Intensitas

pita-pita terang mencapai maksimum pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak di

kiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila jarak pita

jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari

dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan

Dengan rumus ketidakpatiannya :

(

)2 2 (

)2 2

Perhitungan:

2 2 2 2 =

)=

2 2 2 2 =

22 22

22 22

22

2 2 2 2

32

2

2

2

(2 2 2 2)

32

2

2

di mana:

n : orde pola difraksi

D : tetapan kisi

: panjang gelombang

: sudut lenturan (difraksi)

p : jarak terang pusat ke orde-n

L : jarak antara kisi dan layar

Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya monokromatis, kita akan melihat

suatu spektrum warna. Spektrum yang paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pusat (n = 0).

Menghitung Panjang Gelombang dan Ketidakpastiannya

No (nm)

1 665 2

2 661 5

3 665 7

4 669 10

5 665 2

6 667 4

7 653 2

8 670 3

ket s1+s2 keterangan

1-2 4 7 cocok

1-3 0 9 cocok

1-4 4 12 cocok

1-5 0 4 cocok

1-6 2 6 cocok

1-7 12 4 tidak cocok

1-8 5 5 cocok

2-3 4 12 cocok

2-4 8 15 cocok

2-5 4 7 cocok

2-6 6 9 cocok

2-7 8 7 tidak cocok

2-8 9 8 tidak cocok

3-4 4 17 cocok

3-5 0 9 cocok

3-6 2 11 cocok


3-8 5 10 cocok

4-5 4 12 cocok

4-6 2 14 cocok


4-8 1 13 cocok

5-6 2 6 cocok


5-8 3 5 cocok


6-8 3 7 cocok


Dari data yang cocok tersebut dianalisis menggunakan uji diskripansi sebagai berikut:

No (nm)

1 665 2 0.25 166.25

2 661 5 0.04 26.44

3 665 7 0.020408 13.5714286

4 669 10 0.01 6.69

5 665 2 0.25 166.25

6 667 4 0.0625 41.6875

Jumlah 0.632908 420.888929

Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak

pastiannya yaitu

No (nm)

1 665 2 0.25 166.25

3 665 7 0.020408 13.57143

4 669 10 0.01 6.69

5 665 2 0.25 166.25

6 667 4 0.0625 41.6875

8 670 3 0.111111 74.44444

Jumlah 0.704019 468.8934

Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak

pastiannya yaitu:

Nilai hambatan yang mucul saat pngukuran intensitas

L = 60 cm

Celah Pertama

Celah Kedua

orde Hambatan R (X) K Hambatan R (Y) K Hambatan R (X) K Hambatan R (Y) K

0 20 1 21 1 22 1 22 1

1 60 5 60 5 60 5 60 5

-1 60 5 60 5 60 5 60 5

2 120 2 120 2 190 2 190 2

-2 120 2 120 2 190 2 190 2

3 210 1 210 1 250 5 250 5

-3 210 1 210 1 250 5 250 5

665 0 1 2 nm

666 0 1 1

BAB II

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Berdasarkan penelitian dan analisis diperoleh hasil sebagai berikut:

1. Hasil pola difrksi untuk celah ganda kotak dengan luas 1mm.

2. Hasil untuk distribusi intensitas cahaya pada tiap orde secara percobaan

Celah Pertama (kiri)

a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm

No Orde X (mm) Y

(mm)

Intensitas~1/R (1/ohm)

Sumbu X Sumbu Y I sumbu X I sumbu Y

1 0 0 0 1/20000 1/21000 0.00005 4.7619E-05

2 1 2 2 1/60000 1/60000 1.67E-05 1.6667E-05

3 -1 2 2 1/60000 1/60000 1.67E-05 1.6667E-05

4 2 4 4 1/120000 1/120000 8.33E-06 8.3333E-06

5 -2 4 4 1/120000 1/120000 8.33E-06 8.3333E-06

6 3 8 8 1/210000 1/210000 4.76E-06 4.7619E-06

7 -3 8 8 1/210000 1/210000 4.76E-06 4.7619E-06

Celah Kedua (kanan)

a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm

No Orde X (mm) Y (mm) Intensitas~1/R (1/ohm)

Sumbu X Sumbu Y I sumbu X I sumbu Y

1 0 0 0 1/21000 1/22000 4.7619E-05 4.54545E-05

2 1 2 2 1/60000 1/60000 1.67E-05 1.6667E-05

3 -1 2 2 1/60000 1/60000 1.67E-05 1.6667E-05

4 2 4 4 1/190000 1/190000 5.26E-06 5.2632E-06

5 -2 4 4 1/190000 1/180000 5.26E-06 5.5556E-06

6 3 8 8 1/250000 1/250000 0.000004 0.000004

7 -3 8 8 1/250000 1/250000 0.000004 0.000004

Grafik distribusi intensitas cahaya

Celah Pertama (kanan)

Keterangan:

B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran

C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran

Celah Kedua (kiri)

Keterangan:

B= grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran

C= grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran

3. Hasil distribusi intensitas cahaya tiap orde secara perhitungan


a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm

No Orde X

(mm)

Y

(mm)


Sumbu X,Y Intensitas

1 0 0 0 1/20000 0.00005

2 1 2 2 0.074203/20000 3.71016E-06

3 -1 2 2 0.074203/20000 3.71016E-06

4 2 4 4 0.000985/20000 4.92576E-08

5 -2 4 4 0.000985/20000 4.92576E-08

6 3 8 8 0.00034/20000

1.70008E-08

7 -3 8 8 0.00034/20000 1.70008E-08

.Grafik distribusi intensitas cahaya


Keterangan:

B= grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan

Celah Kedua (kanan)

a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm

No Orde X

(mm)

Y

(mm)


Sumbu X,Y Intensitas

1 0 0 0 1/20000 0.00005

2 1 2 2 0.074203/20000 3.71016E-06

3 -1 2 2 0.074203/20000 3.71016E-06

4 2 4 4 0.000985/20000 4.92576E-08

5 -2 4 4 0.000985/20000 4.92576E-08

6 3 8 8 0.00034/20000

1.70008E-08

7 -3 8 8 0.00034/20000 1.70008E-08

Gambar celah kedua (kanan)

B. Pembahasan

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menemukan pola difraksi fraunhofer

dengan celah persegi ganda, dimana sisi-sisinya sama. Selain itu tujuan lain dari

penelitian ini yaitu untuk mengetahui distribusi intensitas cahaya pada setiap orde (n).

Difraksi sendiri diartikan sebagai pelenturan cahaya yang diakibatkan oleh

adanya penghalang atau celah sempit yang dilalui cahaya tersebut. Sebenarnya difraksi

sendiri tidak terlepas dari adanya peristiwa interferensi karena pola-pola yang

dihasilkan merupakan hasil interferensi gelombang-gelombang cahayanya. Sehingga

menghasilkan pola gelap dan pola terang,berupa fringi, dimana pola gelap yang

dihasilkan merupakan interferensi destruktif (saling menghilangkan) sedangkan pola

terang yang teramati merupakan interferensi konstruktif (saling menguatkan).

Dalam dunia spektroskopi, difraksi sangat banyak diaplikasikan. Secara

sederhana adalah difraksi dengan cahaya tampak untuk mengetahui panjang gelombang

cahaya tampak (Tippler, 1991). Contoh lain adalah difraksi sinar-x, atau yang lebih

dikenal dengan difraksi Bragg, digunakan untuk spektroskopi suatu unsur yang

terkandung dalam suatu material atau dapat juga untuk menentukan jarak kisi serta

orientasi suatu Kristal (Kittel, 2005).

Difraksi yang sedang dipelajari dalam penelitian ini yaitu difraksi Fraunhofer

dimana pola difraksi akan ditemukan pada jarak yang cukup jauh. Sedangkan celah

yang digunakan merupakan celah kotak ganda dengan sisi-sisi yang hampir sama yaitu

1mm. Sumber cahaya yang digunakan ialah laser pointer dengan panjang gelombang

665 0 1 2 nm. Untuk mengetahui distribusi intensitas yang tersebar pada tiap orde

mula-mula haruslah mengukur intensitas cahaya pada tiap-tiap orde. Dalam

pengukuran ini detektor yang digunakan yaitu LDR (Light Dependet Resistor), dimana

keluarannya berupa resistansi atau hambatan (Ohm). Sehingga dalam hal ini yang

menjadi acuan dalam pengamatan intensitas cahayanya yaitu resistansi, diketahui dari

hasil pengukuran bahwanya semakin besar ordenya dalam arti jarak terang ke-n dengan

terang pusat semakin jauh, resistansi yang terukur semakin besar. Sehingga dalam hal

ini dapat dikatakan bahwa nilai intensitas cahaya dengan resitansi berbanding terbalik

atau ,

. Jarak antara celah dengan layar yang digunakan dalam

pengamatannya tetap yaitu 60 cm. Dengan jarak ( ) ini dan beberapa variabel seperti

, sisi-sisi celah; , jarak tiap orde pada sumbu x dan y, panjang gelombang

( ), serta 0 adalah intensitas (

) dari orde nol (terang pusat).

dapat dihitung nilai dari distribusi intensitasnya menggunakan persamaan

dengan

dan

.

Pola difraksi yang dihasilkan untuk celah persegi secara percobaan langsung sebagai

berikut:

Dari pola diatas dapat dilihat bahwa terdapat pola gelap terang yang mengarah

pada sumbu y (vertikal) dan sumbu x(horisontal). Distribusi intensitas pada dua sumbu

tersebut seharusnya sama apabila celah yang digunakan benar-benar memiliki sisi-sisi

yang sama persis. Namun, karena keterbatasan dalam pembuatan celah distribusi pada

sumbu x dan y secara pengukuran tidaklah sama melainkan intensitas untuk sumbu x

, 02

22

2

lebih besar daripada sumbu y. Sedangakan untuk grafik perbandingan distribusi

intensitas antara percobaan dan perhitungan adalah sebagai berikut:


Keterangan:


c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran

D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan

Celah Kedua (kanan)

Keterangan:


c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran

D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan

Grafik secara pengukuran memiliki distribusi intensitas yang lebih besar dari pada

distribusi intensitas secara perhitungan. Dapat dilihat bahwa distribusi intensitas cahaya

secara pengukuran untuk sumbu x distribusi intensitasnya lebih besar daripada sumbu

y

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian, analisis, dan pembahasan maka diperoleh kesimpulan sebagai

berikut:

1. Pola difrasi Fraunhofer untuk celah persegi ganda dengan luas 1 mm yaitu,

2. Distribusi intensitas untuk tiap orde baik secara pengukuran maupun secara

perhitungan disajikan dalam grafik berikut:

Celah Pertama (kanan)

Celah kedua (Kanan)

Keterangan:


C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran

D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan.

B. Saran

Dalam penelitian yang saya lakukan ini masih banyak kekurangan, terlihat dari

hasil distribusi intensitas percobaan dan perhitungan grafik dan kurang

ketelitian terhadap pembacaan multimeter (terlalu dikira-kira) .Untuk

penelitian serupa peneliti lain dapat berkosentrasi pada ketepatan ukuran celah

dan alat pendeteksi intensitas cahaya, agar hasil yang diperoleh lebih teliti lain.

Laporan Proyek Optika Geometri Fisis

Documents

Transcript of Laporan Proyek Optika Geometri Fisis