O5

I. MAKSUD

1. Mengamati dan memahami peristiwa interferensi gelombang cahaya.

2. Menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik (bila jari-jari

kelengkungan lensa diketahui) atau mengukur kelengkungan lensa dengan

menggunakan cincin Newton

II. ALAT – ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Sumber cahaya monokromatik

2. Celah kalimator sebagai sumber cahaya

3. Lensa plankonveks (L)

4. Keping gelas planparalel (G)

5. Teropong geser yang disertai skala ukur

6. Kaca dengan cermin beserta statipnya

III. TEORI

Gambar 1.

Lensa plankonveks L (lihat gambar 1) diletakkan diatas keping gelas planparalel

G, maka diantara L dan G terbentuk lapisan udara. Jika berkas cahaya yang

sejajar dan monokromatik dating tegak lurus pada permukaan yang datar dan

lensa L, maka antara cahaya yang dipantulkan di P dan di Q akan terjadi

interferensi.

Interferensi tersebut dapat saling memperkuat (konstruktif) atau saling mematikan

(destruktif). Hal tersebut di atas tergantung pada beda fase dari cahaya-cahaya

yang dipantulkan di P dan di Q. Beda fase ini disebabkan karena adanya selisih

lintasan dari cahaya yang dipantulkan di P dan di Q, juga karena adanya

pembalikan fasa dari cahaya yang dipantulkan di Q.

Interferensi yang konstruktif menghasilkan cincin yang terang, sedangkan

destruktif mjenghasilkan cincin yang gelap. Cincin-cincin yang terbentuk dari

kedua peristiwa ini disebut cincin-cincin Newton. Untuk cincin-cincin yang gelap

harus dipenuhi persamaan :

2 dk= k ................................................................................................. (1)

Untuk cincin-cincin yang terang harus dipenuhi persamaan :

2 dk = ( 2k + 1 ) ……………………………..................……………... (2)

Dengan:

k = 0, 1, 2, 3,…… orde dari cincin dimulai dari titik nol).

dk = tebal lapisan udara pada cincin ke – k

λ = panjang gelombang monokromatik

Bila R adalah jari-jari kelengkungan lensa dan dk << R, maka dengan pendekatan

diperoleh, untuk jari-jari cincin gelap (x) :

Persamaan (1) dapat dituliskan sebagai berikut :

………………......................................................………….. (3)

Dengan Xk adalah jari-jari gelap ke-k. Untuk menghitung dengan teliti dapat

dipakai selisih jari-jari cincin ke-k dan cincin yang ke (k + 4), maka didapatkan :

…………………………........................................…….(4)

Xk dan Xk+4 dapat diukur dan jika R diketahui, maka λ dapat ditentukan,

sebaliknya bila yang diketahui λ1 maka R dapat dihitung.

Catatan tambahan :

Interferensi adalah interaksi antara dua gelombang atau lebih yang

mempengaruhi suatu bagian dalam medium yang sama atau perpaduan dua

gelombang atau lebih yang menghasilkan gelombang baru.

Pada percobaan ini cahaya yang digunakan adalah cahaya kohern yang

memiliki amplitudo yang tetap serta fasa dan panjang gelombang yang sama.

Cahaya Monokromatik adalah Cahaya yang hanya memiliki satu panjang

gelombang atau warna saja.

Cahaya Polykromatik adalah Cahaya yang memiliki banyak panjang

gelombang atau warna.

Cincin Newton terbentuk karena adanya penyerapan sinar atau akibat

adanya interferensi gelombnag cahaya yang bersifat konstruktif dan destruktif,

dimana interferensi yang bersifat konstruktif membentuk cincin terangbdan

interferensi yang bersifat destruktif menghasilkan cincin gelap, Untuk lebih

spesifik lagi penjelasannya seperti dibawah ini :

(a) (b)

Sinar cahaya Natrium yang datang ke titik P kemudian akan diteruskan ke titik Q,

oleh karena adanya selisih udara dk maka akan terjadi interferensi diantara kedua

titik tersebut sehingga menciptakan cincin terang ( konstruktif ) dan cincin gelap

( destruktif ). Cincin – cincin tersebut terbentuk karena adanya perbedaan fasa

yang berlawanan diantara titik P dan Q. Seperti yang terlihat pada gambar ( b )

pada titik P berfasa Π ( 180° ) sedangkan pada titik Q berfasa 2Π ( 360° )

sehingga dengan demikian terlihat disini bahwa di titik P mempunyai panjang

gelombang ½ λ dan di titik Q mempunyai panjang gelombang λ. Di titik Q

perbedaan fasa menyebabkan amplitudenya saling mengurangi sehingga tercipta

cincin gelap sedangkan di titik P yang berharga positif membentuk cincin terang.

Pada percobaan ini tidak dignakan sinar putih ( polykromatis ) karena

pada percobaan ini satu warna saja ( Natrium berwarna merah ) akan

menghasilkan satu cincin apalagi warna putih yang terdiri atas beberapa warna

( me-ji-ku-hi-bi-ni-u ) akan menghasilkan banyak cincin yang akan bertumbuk

sehingga tidak dapat dilakukan pengamatan karena setiap cincin memiliki jari –

jari yang berbeda – beda.

Penurunan Nst dan delta alat ukur pada percobaan Cincin Newton :

1 Skala Utama = 0,1 cm

1 putaran = 100 Skala Bantu

1 Skala Utama = 100 Skala Bantu

Nst = x Skala utama = x 0,1 cm = 0,001 cm

= x Nst = 0,0005 cm

Pengamatan yang dilakukan harus tegak lurus karena apabila tidak tegak

lurus cincin yang tertangkap akan buram atau malah tidak akan terbentuk cincin

Newton.

IV. TUGAS PENDAHULUAN (dikumpulkan sebelum praktikum)

1. Buktikan rumus (1) dan (2).

2. Turunkan rumus (3)

3. Jika lapisan udara antara lensa L dan keeping gelas G diganti dengan lapisan

zat cair dengan indeks bias n, bagaimanakah bentuk rumus (2) dan (3) ?

4. Pada pusat 0 (gambar 1) terjadi interferensi yang kontruktif atau destruktif?

Jelaskan!

5. Bagaimanakah bentuk rumus (4) untuk harga kombinasi yang lain misalnya k

dengan (k+3) dan sebagainya.

6. Berapakah panjang gelombang sinar kuning lampu Natrium dan apa

satuannya? (lihat dari tabel)

Jawaban :

1. Rumus 1 : 2 dk = k

Rumus 2 : 2 dk = ( 2k + 1 )

Untuk gelombang cahaya yang fasanya sama ( interferensi Konstruktif )

Diketahui : k R = ……………………..(1)

Dari persamaan indeksnya ;

dk 2 R = ………………….…..(2)

Dari persamaan (1) dan (2) didapat persamaan :

k R = dk 2 R

2 dk = k ( persamaan (1) di modul terbukti )

Diketahui :

2 = ( 2k + 1 ) R

= ( 2k + 1 ) ……………………….…..(3)

Dari persamaan (3) dan (2) didapat persamaan :

( 2k + 1 ) = dk 2 R

2 dk = ( 2k + 1 ) ( persamaan (2) di modul terbukti )

2. Rumus 3 : 2 Xk = k R ; …………………………..…..(1)

2 dk = k ………………………(2)

Dari persamaan (1) dan (2) disubstitusikan :

= k = k = k R ( terbukti )

3. Rumus 2 : 2 dk = ( 2k + 1 ) 2 n dk = ( 2k + 1 )

Rumus 3 : = k R n = k R

4. Pada pusat cincin terjadi interferensi yang konstruktif dan destruktif karena

sinar monokromatik yang dating melalui celah kolimator memiliki fasa sama dan

ada pula fasa yang berlawanan. Cahaya dengan fasa yang sama menghasilkan

interferensi konstruktif dan yang fasanya berlawanan akan menghasilkan

interferensi destruktif.

5. Diketahui :

Untuk harga kombinasi yang lain misalnya k dengan k + 3 maka bentuk rumus

adalah sebagai berikut :

Cincin k ; ; = k R

Cincin ( k+3 ) ; ; = ( k+3 ) R

- = ( k+3 ) R - k R = k R + 3 R - k R

Untuk k dengan ( k + 3 ) = - = 3 R

Untuk k dengan ( k + 5 ) = - = 3 R

Untuk k dengan ( k + n ) = - = 3 R

6. Panjang gelombang sinar kuning lampu natrium adalah 5890 Ǻ

5890 Ǻ = 5890 x 10 -10 m = 5,89 10 -7 m

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

Gambar 2.

1. Susunlah alat-alat percobaan seperti pada gambar 2.

2. Nyalakan lampu Natrium yang dipergunakan sebagai sumber cahaya

monokromatis.

3. Aturlah letak lensa dan cermin agar sinar-sinar dating pada permukaan datar

dan lensa L betul-betul tegak lurus.

4. Cari dengan mata adanya cincin Newton yang terjadi antara lensa dan keping

gelas.

5. Lihat bayangan cincin melalui cincin datar

6. Aturlah letak teropong agar dapat digunakan untuk mengamati cincin dengan

jelas.

7. Usahakan agar tengah-tengah daerah ukur teropong berada di pusat cincin-

cincin itu.

8. Pada kedudukan alas yang tetap, geserkan teropong dengan uliran yang

tersedia, sehingga garis silang teropong berimpit dengan tepi kiri cincin paling

kiri akan diamati. Catat kedudukan ini dalam table.

9. Geserkan teropong dengan uliran sehingga garis silang teropong berhimpit

dengan tepi kiri cincin berikutnya, lakukan hal ini untuk cincin berikutnya.

10. Dengan arah pergeseran yang terus ke kanan, amati sekarang tepi kanan dari

cincin yang sama ( saat garis silang teropong telah melewati pusat cincin

Newton ). Catat kedudukan-kedudukan ini.

11. Ulangi lagi pengukuran seperti langkah V.7 sampai V.9 tetapi dimulai dari

tepi kanan cincin. Pengukuran dari kiri ke kanan dipisahkan dari pengukuran

kanan ke kiri. Tanyakan pada asisten, beberapa jumlah cincin gelap yang

harus diamati.

12. Buatlah tabel pengamatan dari perhitungan seperti berikut :

Cincin

Ke

Tepi

Kiri

Tepi

Kanan

2Xk Xk Xk2 Xk+4

2 – Xk2 R

3

7

4

8

5

9

λNatrium =

Kedudukan pusat cincin D =

13. Panjang gelombang lampu Natrium dicari di literatur (tabel).

VI. DATA PENGAMATAN

1. Data Ruang

Keadaan Tekanan ( cmHg ) Suhu ( ˚C ) Kelembaban ( % )

Awal Percobaan ( 6,8300 ± 0,0005 ) 10 ( 2,40 ± 0,05 ) 10 ( 6,30 ± 0,05 ) 10

Akhir Percobaan ( 6,8700 ± 0,0005 ) 10 ( 2,50 ± 0,05 ) 10 ( 6,80 ± 0,05 ) 10

2. Data Percobaan

Cincin ke - Tepi Kiri ( cm ) Tepi Kanan ( cm )

3

7

4

8

5

9

( 1,3640 ± 0,0005 )

( 1,8260 ± 0,0005 )

( 1,6420 ± 0,0005 )

( 1,8720 ± 0,0005 )

( 1,7700 ± 0,0005 )

( 1,8960 ± 0,0005 )

( 1,1360 ± 0,0005 )

( 6,364 ± 0,005 ) 10 -1

( 8,830 ± 0,005 ) 10 -1

( 6,790 ± 0,005 ) 10 -1

( 7,480 ± 0,005 ) 10 -1

( 5,980 ± 0,005 ) 10 -1

VII. PENGOLAHAN DATA

Rumus – rumus yang digunakan :

;

2 ;

;

;

;

;

Perhitungan :

1. Menghitung

cm ; cm

Angka Pelaporan : ( 1,2500 ± 0,0005 ) cm

cm ; cm


cm ; cm


cm ; cm


cm ; cm


cm ; cm


2. Menghitung 2

2 = 2 ( 1,25 )= 2,5 cm ; = 2 0,0005 = 0,001 cm


2 = 2 ( 1,23 )= 2,46 cm; = 2 0,0005 = 0,001 cm


2 = 2 ( 1,26 )= 2,52 cm ; = 2 0,0005 = 0,001 cm


2 = 2 ( 1,28 )= 2,56 cm; = 2 0,0005 = 0,001 cm


2 = 2 ( 1,259 )= 2,518 cm ; = 2 0,0005 = 0,001 cm


2 = 2 ( 1,244 )= 2,488 cm ; = 2 0,0005 = 0,001 cm


3. Menghitung

= ( 1,25 )2 = 1,563 cm2 ; cm2

Angka Pelaporan : ( 1,5630 ± 0,0013 ) cm2

= ( 1,23 )2 = 1,513 cm2 ; cm2


= ( 1,26 )2 = 1,588 cm2 ; cm2


= ( 1,28 )2 = 1,638 cm2 ; cm2


= ( 1,259 )2 = 1,585 cm2 ; cm2

Angka Pelaporan : (1,5850 ± 0,0013 ) cm2

= ( 1,244 )2 = 1,548 cm2 ; cm2

Angka Pelaporan : (1,5480 ± 0,0011 ) cm2

4. Menghitung

cm2

cm2

Angka Pelaporan : (5,00 ± 0,25 ) 10 -2 cm2

cm2

cm2


cm2

cm2


5. Menghitung R

cm ;

cm

Angka Pelaporan : (2,12 ± 0,11 ) 10 2 cm

cm ;

cm


cm ;

cm


5. Menghitung

cm


VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Hitunglah diameter tiap-tiat cincin yang diamati.

2. Hitunglah jari-jari tiap cincin.

3. Ambilah pasangan-pasangan cincin, misalnya cincin ke

k dengan k + 4

k + 1 dengan k + 5

k + 2 dengan k + 6, dst.

Kemudian hitunglah jari-jari lengkung lensa untuk masing-masing

pasangan dengan rumus (4).

4. Hitunglah jari-jari lengkungan lensa rata-rata.

5. Apakah akibatnya bila sinar-sinar dating tidak tegak lurus pada

permukaan datar dari lensa L? Terangkan!

6. Jika pada percobaan ini digunakan sinar putih, apakah yang akan

terjadi? Terangkan!

7. Mengapa cincin ke-0, 1, 2 dan 3 tidak digunakan dalam percobaan ini?

Terangkan!

8. Apa akibatnya bila pengamatan dilakukan dengan menggeser teropong

kearah kiri kemudian kea rah kanan?

Jawaban :

1. Sudah dilakukan di pengolahan data




5. Bila sinar tidak datang tegak lurus pada permukaan datar dari lensa, maka

cahaya yang dipantulkan di P dan Q tidak menghasilkan interferensi. Hal ini

menyebabkan cincin newton kurang dapat terlihat jelas.

6. Jika yang digunakan adalah sinar putih yang merupakan cahaya polykromatik

maka sinar putih tersebut akan menghasilkan beberapa cincin newton yang

akan bertumpuk sehingga pengamatan tidak dapat dilakukan.

7. Terdapat beberapa penyebab cincin 0, 1, dan 2 tidak digunakan, antara lain :

Batas antara gelap dan terang pada cincin tersebut tidak terlalu tajam

( jelas ) terlihat pada cincin 0,1 dan 2 melainkan mengumpul ( bersatu )

sehingga tidak dapat dibedakan gelap terangnya.

Jari – jari cincin tersebut sangat kecil, sehingga tidak dapat dilihat oleh

mata baik melalui teropong maupun langsung dengan mata kita.

Lapisan udara pada cincin tersebut sangat tipis, sehingga beda lintasan

antara 2 sinar yang berinterferensi sangat kecil

8. Bila pengamatan dilakukan dengan menggeser teropong ke arah kiri kemudian

ke arah kanan, maka cincin yang kita amati lebih mudah dilakukan sebab

berurutan.

IX. ANALISA

Setelah melakukan percobaan diatas maka terdapat beberapa hal yang perlu

dianalisa yaitu sebagai berikut :

1. Dari percobaan didapat diameter dari cincin yang relatif sama hanya berselisih

0,06 cm. Hal ini disebabkan ketidaktepatan dalam meletakkan garis silang

teropong karena jarak antar cincin yang cukup dekat. Kesalahan juga disebabkan

karena cincin yang didapat dalam percobaan ini kurang jelas dan berukuran kecil

sehingga sulit melihat dan menentukan letak titik lintasan.

2. Jari – jari masing – masing cincin yang didapat juga relatif sama, perbedaan

hanya sekitar 0,03 cm. Faktor penyebab kesalah ini sama seperti nomor 1.

3. Kesalahan pengamatan juga dapat disebabkan lelahnya mata yang melihat celah

kolimator secara terus menerus.

Cincin 0,1,2 tidak digunakan karena cincin 0,1,2 selisih jaraknya satu

sama lain sangatlah kecil sehingga dianggap berhimpit dengan cincin 3,

sedangkan cincin ke 6 berhimpit dengan cincin ke 7

Jari jari kelengkungan lensa yang didapatkan sangatlah besar sangat tidak

sebanding dengan jari jari kelengkungan lensa seperti yang terlihat sebenarnya.

Itu karena yang diukur bukan jari jari kelengkungan lensa yang sebenarnya, akan

tetapi merupakan pembiasannya.

X. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan diatas maka terdapat beberapa hal yang dapat

disimpulkan yaitu sebagai berikut :

1. Interferensi merupakan peristiwa penggabungan dua gelombang atau

lebih yang menghasilkan gelombang baru.

2. Cahaya yang dapat mengalami interferensi adalah cahaya kohern,

yaitu cahaya yang memiliki beda fasa, frekuensi dan amplitudo yang tetap.

3. Pada percobaan ini, cincin akan terlihat apabila cahaya natrium

sebagai sumber cahaya, cermin, teropong dan lensa dalam posisi tegak lurus.

4. Cincin gelap terbentuk karena interferensi destruktif ( saling

menghilangkan ) sedangkan cincin terang terbentuk karena interferensi

konstruktif ( saling menguatkan ).

5. Cahaya monokromatik adalah cahaya yang memiliki hanya satu

panjang gelombang atau warna saja sedangkan polykromatik adalah cahaya yang

memiliki banyak panjang gelombang atau warna.

XI. DAFTAR PUSTAKA

Team. 2004. Modul Praktikum Fisika Dasar. Bandung : Laboratorium Fisika

Dasar – ITENAS.

Tyler. A Laboratory manual of Physics. Erward Arnold, 1967.

O5

Documents

Transcript of O5