PERCOBAAN IDIFRAKSI FRAUNHOFER

A. Tujuan Percobaan1. Memahami prinsip terjadinya difraksi fraunhofer.2. Menentukan panjang gelombang suatu sumber cahaya.

B. Alat dan Bahan1. Sumber cahaya monokromatis/ laser2. Mistar logam.3. Layar pengamat.4. Bangku optik.

C. Dasar Teori Difraksi farunhofer menggambarkan pola medan jauh. Kedua sumber cahaya dan layar pengamatan berjauhan letaknya terhadap celah difraksi, sehingga muka gelombang yang tiba pada celah dan layar pengamatan berupa gelombang bidang. Pola difraksi berubah dalam hal ukuran saja. Misalnya persamaan gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh sumber cahaya adalah:...............................................................................(1)dengan (EL/R) adalah amplitudo gelombang.Dengan menggunakan pendekatan Fraunhofer, besar intensitasnya adalah:...........................................................................................(2)Dengan...........................................................................................(3)

D. Prosedur KerjaPada percobaan ini celah yang digunakan adalah penggaris yang terbuat dari bahan logam. Pantulan dari celah memenuhi persamaan:(4)Dalam hal ini d = 1 mm, = 0,63 x 10-3 mm. Pada saat i dan n mendekati 90o, maka dan n mendekati 0 dan memberikan persamaan:(5)Dengan menggunakanpendekatan = Y/D maka persamaan (5) menjadi(6)Yang secara geometri dapat diilustrasikan seperti gambar dibawah ini.Selanjutnya ikuti prosedur berikut:1. Atur posisi sumbercahaya sehingga diperoleh pola titik pada kertas yang tertempel di dinding dengan jarak beberapa meter dari penggaris. Berikan tanda X pada saat penggaris belum diletakkan.2. Letakkan penggaris dengan membentuk sudut < 10o diatas meja yang segaris dengan titik yang bertanda X, dan tarik garis lurus dari mistar ke kertas dan beri tanda Q.3. Ukur tinggi Yo = PoQ, Y1 = P1Q, Y2 = P2Q, dan beritanda hingga n< 10.

Gambar 1. Susunan alat dan berkas laser

E. Tabel Pengamatan nYnYn2 Yo2n

1

2

3

4

5

F. Tugas dan Pertanyaan 1. Dengan menggunakan persamaan (6) tentukan besar panjang gelombang sumber cahaya dari slope yang dibentuk oleh plot 2. Bandingkan hasil yang anda peroleh dengan panjang gelombang secara teori/dari refrensi, dan berikan komentar anda.3. Tentukan juga panjang gelombang dari hasil pengisian tabel dibawah iniYo = .........d =..........D =..........

PERCOBAAN IISPEKTROMETER PRISMA

A. Tujuan Percobaan1. Menentukan indeks bias bahan prisma.2. Menentukan masing-masing warna dalam bahan.3. Menentukan panjang gelombang masing-masing warna.4. Menentukan daya disperse prisma.

B. Alat dan Bahan 1. Spektrometer prisma.2. Prisma.3. Lampu Hg.4. Sumber tegangan tinggi.

C. Konstruksi Spektrometer1. Kolimator, diletakan di atas instrumen, slit pada ujung kolimator dapat digerakan dengan bebas dalam arah horizontal atau vertikal. Lebar celah dapat diatur dengan sekrup. Sekrup pada sisi tabung kolimator digunakan untuk mengatur slit agar cahaya dari lensa akromatis dari ujung lain dapat ditangkap, sehingga diperoleh berkas sinar paralel dari slit yang dijatuhi sinar. 2. Teleskop, diletakan pada posisi yang dapat digerakan bebas dalam arah vertikal. Untuk mengunci kedudukan teleskop agar tepat pada posisi digunakan skrup. Teleskop terdiri atas dua lensa cembung.3. Skala sudut 360o ditempatkan melingkar pada kaki teleskop.4. Skala cover, ditempatkan di atas skala sudut dan dapat diputar dengan bebas. Dua skala vernier terpisah sejauh 180o

D. Pengatur Spektrometer1. Fokuskan teleskop dengan cara mendapatkan garis silangX pada ujung teleskop. Gambar yang jelas diperoleh dengan memutar sekrup yang dekat dengan mata dan sekrup yang terletak pada ujung teleskop yang lain.2. Fokuskan teleskop untuk menangkap berkas paralel. Setelah teleskop menangkap berkas palallel, dan kuncilah serapat mungkin.3. Atur posisi kolimator untuk menghasilkan berkas sinar yang paralel hidupkan lampu merkuri dan atur sedemikian hingga berkas sinar tepat mengenai slit pada ujung kolimator. Dengan teleskop amati dan dapatkan bayangan dari slit yang paling jelas.4. Atur sumbu optis dari kolimator dan teleskop tegak lurus terhadap sumbu rotasi teleskop.

E. Pengaturan Letak Prisma1. Prisma diletakan dengan posisi seperti ditunjukan oleh gambar. Jika posisi salah satu sisi prisma yang tidak dilapisi oleh bahan lain maka permukaan ini diberi lambang a sedangkan sisi lainnya diberi lambang c dan b sudut di depan a diberi simbol A dan berfungsi sebagai sudut pembias.2. Selanjutnya prisma direkatkan pada meja dengan mengunci sekrup yang terletak pada meja. Set slit kolimator pada posisi horizontal!. Atur posisi kolimator dan teleskop sehingga bayangan dari slip kolimator dipantulkan dari permukaan b. Atur posisi kaki meja sehingga kaki meja seimbang yang mengakibatkan posisi prisma benar-benar berada pada bidang horizontal.3. Atur slit kolimator dalam arah horizontal. Atur kolimator dan teleskop sehingga bayangan dari kolimator jatuh pada permukaanb dan diterima teleskop. Putar sekrup 1 untuk menghasilkan bayangan yang tepat pada pertengahan X. Putar meja dan prisma untuk mendapatkan pemantulan dari sisi c dan selanjutnya atur sekrup 3 agar permukaan c vertikal tanpa mengganggu permukaan b. Kembalikan meja pada posisi semula dan pastikan bahwa permukaan b masih tetap dalam arah vertikal.

F. Pengukuran Indeks Bias dari SpektrumDengan prisma yang sudah diatur posisinya, dan saat sinar paralel dari kolimator melewati secara simetris dari prisma dikatakan sinar terdeviasi secara minimum. Karena spektrum yang dihasilkan terdiri atas beberapa warna dengan panjang gelombang yang berbeda, maka deviasi masing-masing warna juga akan berbeda, dan masing-masing memiliki karakteristik yang memenuhi:(1)Dengan disebut sebagai sudut deviasi dan A adalah sudut pembiasan prisma, seperti pada gambar 1.

Gambar 1. Deviasimedium diperoleh saat berkas sinar secara simetris melewati prisma.

1. Sudut pembiasan a. Slit kolimator dikunci dengan arah vertikal dan disinari dengan lampu. Atur sudut prisma terhadap kolimator sehingga sinar dapat dipantulkan oleh masing masing permukaan b dan c.b. Kunci meja dan skala putar. Putar teleskop kemasing-masing sisi dimana sinar dipantulkan. Kunci posisi ini, dan atur dengan skala yang lebih teliti hingga tanda X terlihat jelas pada bayangan.c. Catat skala yang ditunjukan oleh skala verner pada kedua sisi untuk mendapatkan besar sudutnya. Hitunglah selanjutnya besar A dan besar keakuratan pengukuran anda.

2. Sudut deviasi minimuma. Putar teleskop dengan sudut sekitar 50o, dari posisi dimana teleskop dan kolimator sejajar. Dapatkan warna merah yang terurai dalam prisma dengan menggunakan teleskop. Atur posisi dari salah satu garis tepat pada kawat halus X. Atur prisma dan meja secara perlahan sehingga diperoleh deviasi minimum. b. Catat angka yang ditunjukan oleh kedua skala verner. Lakukan hal yang sama untuk warna-warna lainnya dan catat hasilnya. Ulangi pengamatan anda dengan mengubah posisi prisma seperti tanda (---) pada gambar (2) dibawah ini.

Gambar 2. Perubahan posisi kolimator, prisma dan teleskop

3. Perhitungan indeks biasDari pengamatan untuk posisi teleskop I dan II, harga dari deviasi untuk masing-masing warna dapat diperoleh. Dari harga ini, gunakan persamaan (1) untuk menghitung indeks bias masing-masing warna dan selanjutnya hitung panjang gelombang masing-masing warna.G. Dasar Teori 1. Pembiasan oleh prismaApabila cahaya monokromatis dijatuhkan pada benda yang memiliki kerapatan yang berbeda maka cahaya tersebut akan diteruskan sebagian dan akan dipantulkan sebagian lagi. Bila cahaya datang dari udara kemudian yang berindeks bias n, maka cahaya pada medium tersebut akan merambat dengan kecepatan v = c/n(2)Prisma memiliki dua permukaan yang dapat membiaskan berkas sinar. Bila sinar putih mengenai permukaan pertama dari suatu prisma yang berindeks bias n, dan bersuudut pembias A maka berkas tersebut akan terdispersi.2. Deviasi minimumKasus simetris terjadi apalagi berkas lintasan sinar dalam prisma sejajar dengan dasar prisma. Dalam kasus ini dikatakan terjadi deviasi minimum. Secara umum deviasi minimum merupakan penjumlahan dari deviasi yang diakibatkan kedua permukaan pembias bahan prisma.(3)Karena i = r, maka(4)Pada saat minimum = 0, sehingga diperoleh i = r, dan i = rPengukuran dengan prisma selalu dibuat dengan kondisi deviasi minimum. Salah satu alasan dalam hal ini adalah untuk memperjelas hubungan antara indeks bias dan sudut deviasi, karena pada kondisi minimum i = r, maka A = 2i = 2r. Yang akhirnya memberikan persamaan.(5)

3. Dispersi oleh bahan prismaSinar putih yang dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi komponen-komponen warna. Peristiwa penguraian warna dari polikromatis menjadi monokromatis disebut disperse cahaya dan komponen-komponen cahaya ini disebut spektrum. Besar sudut deviasi bergantung pada panjang gelombangnya, maka berkas ungu akan memiliki sudut deviasi yang paling besar, dan berkas merah membentuk sudut deviasi yang paling kecil, sehingga besar sudut dispersi diperoleh:(6)dan daya dispersinya.(7)

H. Tugas dan PertanyaanBuatlah grafik hubungan antara panjang gelombang dengan indeks bias masing-masing warna dan bandingkan dengan hasil yang diperoleh secara teoritis.

Gambar 3. Susunan alat spektrometer prismaPERCOBAAN IIIINTERFERENSI CELAH GANDA

A. Tujuan Percobaan Mengamati pola interferensi yang dihasilkan oleh celah ganda dan kisi.

B. Alat dan Bahan1. Sumber cahaya/ Laser.2. Bangku optik.3. Layar.4. Celah ganda dan kisi.

C. Dasar Teori Interferensi terjadi ketika dua gelombang datang bersamaan pada suatu tempat. Agar hasil interferensi dapat diamati maka syarat yang harus dipenuhi oleh dua sumber cahaya haruslah kedua cahaya harus kohern, keduanya memilikibeda fase yang selalu tetap (memiliki frekuensi dan amplitude harus sama). Peristiwa interferensi hanya dapat dijelaskan jika cahaya dipandang sebagai gelombang. Pola hasil interferensi dapat ditangkap pada layar dengan pengamatan:a. Garis terang, merupakan hasil interferensi maksimum.b. Garis gelap, merupakan hasil interferensi minimum.

1. Interferensi melalui satu celah sempitPerhatikan gambar 1. Di titik O, sinar monokromatik datang sejajar. Akibatnya tidak ada selisih lintasan diantara sinar-sinar itu. Oleh karena itu, titik O merupakan titik terang. Misalnya titik ini merupakan titik gelap pertama. Gelapnya di titik P disebabkan gelombang cahaya yang mengenai titik ini mempunyai beda lintasan 1/2. Dengan kata lain, titik P terjadi pola interferensi minimum pertama. Beda lintasan dua gelombang cahaya panjangnya d/2 sin . Dengan demikian; atau Sehingga interferensi maksimum terjadi apabila:(1)dan interferensi minimum terjadi apabila(2)dimana k = 1,2,3......, d = lebar celah, = sudut difraksi, = panjang gelombang cahaya.

Gambar 1. Interferensi pada celah tunggal

2. Interferensi melalui dua celah sempitSkema percobaan young untuk interferensi celah terlihat pada gambar 2 di bawah ini.

Gambar 2. Interferensi melalui dua celah sempit Hasil interferensi pada layar berupa garis terang dan garis gelap tergantung pada beda lintasan cahaya dari S1 dan S2, dengan kondisi jarak celah dengan layar L ( d