LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Pengukuran Lebar Celah

Nama Praktikan : Dita Ayu Dwi Prasanti

NPM : 1206216935

Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Lingkungan

Kelompok Praktikum : B4

Kode Praktikum : OR02

Minggu Praktikum : I

Tanggal Percobaan : 28 Februari 2013

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR

UNIVERSITAS INDONESIA

2013

I. Tujuan

Mengukur lebar celah tunggal dengan menggunakan metode difraksi

II. Alat

Piranti laser dan catu daya

Piranti pemilih otomatis celah tunggal

Piranti scaner beserta detektor fotodioda

Camcorder

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori

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 atas dan berkas paling bawah sebesar

λ, 2λ, 3λ, dst, (Gbr. 1). Dengan demikian pola gelap pada difraksi yang terjadi karena

celah tunggal dapat dinyatakan oleh

[1]

dengan n = 1, 2, 3, ... (1)

Gbr.1. Diagram difraksi pada celah tunggal

IV. Cara Kerja

Eksperimen pengukuran panjang gelombang sinar laser dengan menggunakan kisi

difraksi pada rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol link rLab di halaman jadual.

Langkah kerja eksperimen harus mengikuti prosedur yang telah ditentukan. Penyetingan

peralatan rLab berlangsung secara otomatis ketika praktikan menjalankan prosedur kerja.

V. Hasil dan Evaluasi

a. Pengolahan Data

Grafik intensitas pola difraksi (I vs x)

Letak Terang Pusat intensitas minimum orde pertama (n=1), orde ke-2 (n=2), orde ke-3

(n=3), dst.

Berdasarkan data yang didapat dan grafik yang telah dibuat, didapatkan beberapa titik

maksimum dan minimum. Dari data dan grafik tersebut juga dapat diperoleh posisi garis

gelap dan garis terang yang terjadi karena adanya intensitas maksimum dan minimum.

Intensitas maksimum merupakan garis terang, sedangkan intensitas minimum merupakan

garis gelapnya.

Titik maksimum yang paling tinggi adalah sebagai garis terang utama dengan

intensitas paling tinggi. Menurut data pecobaan, titik maksimum adalah titik pada data ke

411, pada posisi x=180,4 mm dengan intensitas 0,52. Posisi garis gelap dapat ditentukan

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Inte

nsita

s (I)

Posisi x (mm)

Grafik Intensitas terhadap Posisi

dengan data dan grafik tersebut yang trjadi karena adanya intensitas minimum. Dari data dan

grafik tersebut, didapatkan tabel seperti berikut:

N Minimum kiri Minimum kanan I

1 171,6 188,32 0,15

2 162,8 190,08 0,15

3 154,44 192,28 0,15

4 132,88 194,92 0,15

5 110 201,08 0,15

6 102,96 210,76 0,14

7 93,28 223,96 0,14

8 90,64 239,36 0,14

9 83,6 249,04 0,14

10 73,92 270,6 0,14

11 69,52 296,12 0,14

12 59,4 307,56 0,14

13 53,24 319,44 0,14

14 44,88 342,76 0,13

15 36,52 344,52 0,13

16 30,36 350,24 0,13

17 22,88 355,08 0,13

18 11 358,6 0,13

19 3,96 359,04 0,13

Menentukan jarak antara dua minimum dari setiap orde (n=1), (n=2), sampai (n=19)

N Minimum kiri Minimum kanan Xkanan-Xkiri

1 171,6 188,32 16,72

2 162,8 190,08 27,28

3 154,44 192,28 37,84

4 132,88 194,92 62,04

5 110 201,08 91,08

6 102,96 210,76 107,8

7 93,28 223,96 130,68

8 90,64 239,36 148,72

9 83,6 249,04 165,44

10 73,92 270,6 196,68

11 69,52 296,12 226,6

12 59,4 307,56 248,16

13 53,24 319,44 266,2

14 44,88 342,76 297,88

15 36,52 344,52 308

16 30,36 350,24 319,88

17 22,88 355,08 332,2

18 11 358,6 347,6

19 3,96 359,04 355,08

Menentukan sinus sudut yang dibentuk oleh slisih ketinggian dengan jarak antara celah

dengan layar. Ditentukan jarak antara celah ke layar L=1m=1000mm, maka:

sin𝜃𝜃 =12 selisih ketinggian

�(jarak celah − layar)2 + �12 selisih ketinggian�

2

sin𝜃𝜃 =12 x

�(L)2 + (12 x)2

Dengan tabel dapat ditentukan nilai sinus:

N Δx (mm) L (mm) Sin t

1 16,72 1000 0,00835

2 27,28 1000 0,0136

3 37,84 1000 0,0189

4 62,04 1000 0,0310

5 91,08 1000 0,0454

6 107,8 1000 0,0538

7 130,68 1000 0,0652

8 148,72 1000 0,0741

9 165,44 1000 0,0824

10 196,68 1000 0,0978

11 226,6 1000 0,1126

12 248,16 1000 0,1231

13 266,2 1000 0,1320

14 297,88 1000 0,1473

15 308 1000 0,1522

16 319,88 1000 0,1580

17 332,2 1000 0,1638

18 347,6 1000 0,1712

19 355,08 1000 0,1748

Diketahui λ = (650 ± 10) nm. Berdasarkan grafik sin t vs Δx di atas maka didapatkan

persamaan : y = 20,57x – 11,74

Sin θ = m.n + c

y = mx+c

Jadi, y = sin θ, m = d dan x = n

y = 20,57x - 11,74R² = 0,991

050

100150200250300350400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

sin

t

Δx (mm)

Grafik sin t vs Δx

Oleh karena itu, m = d =20,57 mm

b. Analisa Data

Pada percobaan R-lab OR02 mengenai Pengukuran Lebar Celah kali ini praktikan

telah mengikuti setiap langkah-langkah instruksi pengerjaan yang ada di website R-Lab.

Sifat gelombang yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah interferensi dan

difraksi cahaya. Interferensi dapat dihasilkan dari sebuah cahaya tunggal yang cahayanya

dipecah menjadi dua atau lebih dengan cara melewatkan berkas cahaya pada sebuah

celah atau lebih. Pola-polanya dapat terdiri atas konfigurasi gelap dan terang, yang sesuai

dengan besarnya intensitas pada masing-masing titik atau posisi.

Pola gelap tidak memiliki gelap pusat. Pola gelap-terang yang terjadi sebagai hasil

interferensi menunjukkan adanya pola yang ritmik. Pola terang muncul karena dua

gelombang yang terdifraksi memiliki fase yang sama. Pola gelap-terang tersebut dinamai

berdasarkan urutan relatif terhadap titik pusat (p).

Pola terang yang yang memiliki intensitas cahaya paling tinggi disebut terang pusat

yang pada percobaan ini didapat bahwa terang pusat terletak pada x = 180,4 mm dengan

intensitas I = 0,52. Pola terang di atasnya (atau di bawahnya) disebut sebagai orde atau

terang ke–1, ke–2 dan seterusnya. Demikian juga dengan pola gelap. Pola ini dapat

terlihat dari intensitas cahaya pada data percobaan dan juga grafik yang dihasilkan.

Apabila grafik diperbesar, akan terlihat titik yang bervariasi naik kemudian turun, lalu

naik lagi dan turun lagi. Inilah pola interferensi yang dihasilkan dari metode difraksi ini.

Pada percobaan, cahaya pada tempat percobaan harus diusahakan terisolasi dari

cahaya selain cahaya sumber yang dipakai agar intensitas cahaya pada hasil percobaan

tidak terpengaruh.

Berdasarkan hasil pengolahan data yang didapat, besarnya celah yang dilewati oleh

cahaya adalah 20,57 mm. Sedangkan jarak antara celah dan layar tangkap, digunakan

asumsi bahwa jaraknya adalah 1 meter. Jarak antara celah dan layar tangkap ini

merupakan asumsi praktikan dikarenakan alasan yaitu tidak terdapat data yang pasti

mengenai jarak L antara celah dan layar tangkap pada percobaan ini.

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi keberhasilan percobaan ini, sehingga

dapat juga mempengaruhi data dan hasil pengolahannya. Seperti tidak terdapat data

mengenai panjang jarak antara celah dengan layar tangkap. Selain itu, praktikum R-lab

ini hanya dapat dilihat melalui video pada halaman website, sehingga praktikan tidak

dapat melihat percobaan ini secara langsung dan tidak dapat memastikan apakah semua

alat telah dipasang dan dilakukan percobaan dengan baik atau tidak. Selain itu kesalahan-

kesalahan yang mungkin terjadi saat penghitungan juga dapat mempengaruhi hasil akhir

dari percobaan menghitung lebar celah kali ini

VI. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan, hasil pengolahan data, serta analisis yang telah dilakukan

dapat disimpulkan bahwa lebar celah dapat diukur dengan metode difraksi. Percobaan

kali ini menghasilkan lebar celah tunggal dengan d = 20,57 mm. Metode difraksi

menghasilkan intensitas yang membentuk pola terang dan gelap yang besranya bervariasi

naik turun tergantung pola gelap terangnya.

VII. Referensi

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid II (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga