JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

Abstrak-Judul dari percobaan iniyakni kisi difraksi. Tujuan dari percobaanini yakni untuk mempelajari gejaladifraksi, menentukan konstanta difraksi danmengetahui pengaruh jarak kisi –layarterhadap pola gelap terang yang dihasilkan.Percobaan ini dilakukan dengan persiapanalat dan bahan diantaranya layar , relpresisi, statip, mistar, laser..untukpercobaan pertama menetukan konstanta kisiditentukan jarak laser kisi 30 cm dan kisike layar sebesar 50 cm lalu layerdihidupkan dan diukur jarak pola terang kepusat lalu untuk percobaan pengaruh jarakkisi layar yakni divariasi jarak kisi-layar25 cm, 50 cm, 75 cm lalu diamati dan diukurpola gelap terang ke pusat. Kesimpulandari percobaan kisi difraksi ini yaknipertama, semakin besar jarak antarakisi ke layar maka semakin besar pulajarak antara pola terang ke pusat.Kedua, konstanta yang dihasilkan untukkonstanta kisi celah 1 yakni rata-rata1,1 105 dan untuk kisi 2 sebesar 2,1105

Kata kunci – difraksi, kisi difraksi,konstanta kisi, pola terang

I. PENDAHULUAN

Cahaya merupakan komponen alamyang sering dijumpai. Hal inidikarenakan cahaya merupakan salahsatu sumber kehidupan dibumi. Padadasarnya dalam sebuah tinjauanberbagai konsep ilmu, cahaya memilikiperannya masing-masing. Dalam tinjauananalisa secara fisika, cahayamerupakan salah satu gelombangelektromagnetik. Karena cahayamerupakan gelombang maka secarasifatnya dapat dipantulkan ,dibiaskanatau istilah umumnya difraksi,

refleksi atau yang lain. Namun padakali ini akan dikhususkan padadifraksi cahaya.

Banyak sekali aplikasi daridifraksi cahaya ini misal warna-warnipermukaan CD (compact disc), sinar cahayamatahari pada atmosfer dan spektroskopnamun pada spektroskopi modern yangmenggunakan kisi difraksi. Daribeberapa aplikasi diatas akan memberialasan kuat untuk dilakukan suatupercobaan kisi difraksi cahaya agarmemahami secara langsung tentangkonsep kisi difraksi dan prosesdifraksi itu sendiri yang nantinyadiharapkan dapat ditemukan jawabannyapada praktikum kisi difraksi ini.

II. DASAR TEORI

2.1 Difraksi cahaya

Suatu penghalang ditempatkandiantara layar dan sumber cahaya(sumber titik), maka akan tampakbayangan lebih berupa garis gelapterang disekitar

bayangan utama pada layar,seperti ditunjukkan pada gambarberikut

Gambar 1. Difraksi

Kisi DifraksiAris Widodo,Arum puspitasari, Umi Maslakah, M.

zainuriJurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut

Teknologi Sepuluh Nopember

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

Leonardo Davinci (1542-1519) danstudi tentang fenomena inidipublikasikan pertama kali olehFransesco Maria Grinaldi (1618-1663)pada tahun 1665 yakni tentang deviasicahaya yang merambat lurus, yangkemudian disebut diffractio. Pembelokanarah cahaya pada proses difraksi tidakdapat diterangkan dengan hukumpemantulan dan pembiasan.Karakterisitik fenomena ini terjadibila bagian muka gelombang cahayaterhambat selama merambat . jikadibandingkan dengan inteferensi, makapada difraksi juga terjadisuperposisi, keduanya tidak berbedasecara fisik. Bedanya hanya pad jumlahgelombang yang bersuperposisi lebihbanyakn dibandingkan padainterferensi[4].

2.2 Eksperimen Young

Dalam percobaan yang terkenaldilakukan oleh Thomas Young pada tahun1801. Beliau menyatakan sifatgelombang cahaya, dua sumber cahayakoheren dihasilkan dengan menerangidua celah sejajar dengan sumber cahayatunggal dan di celah yang sangatsempit . ketika gelombang menghadapisebuah rintangan yang memiliki lubangyang kecil , lubang kecil itubertindak sebagai sumber titikgelombang.

Pada percobaan young setiapcelah bertindak sebagai sumber garisyang ekivalen dengan sumber titikdalam 2 dimensi. Pola inteferensitersebut diamati pada layar yang jauhdari celah tadi., yang dipisahkansejarak d. Pada jarak yang sangat jauhdari celah, garis-garis dari keduacelah kesatu ke p dilayar akan hampirsejajar . dan perbedaan lintasan kira-kira sebesar d sin Ө, seperti gambraberikut

Gambar 2. Geometri Percobaanyoung

Sehingga didapatkan persamaan berikut m=

0,1,2..................(1)Dan untuk interferensi minimum

m=

0,1,2.....................(2)Karena sudut sangat kecil maka

................

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

[5].2.3 Prinsip HuygensPada gambar berikut

memprlihatkan sebagian bidanggelombang (wavefront) seperti memancardari sebuah titik

Gambar 3. Bidang gelombang sferisdari sumber titik

Adalah laju gelombang. Namunjika sebagian gelombang itu dihadanghambatan atau jika gelombang melewatimedium berbeda. Maka penentuangelombang baru pada saat t +dt menjadilebih sulit. Perambatan gelombang

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

apapaun melalui ruang dapatdigambarkan menggunakan metodegeometris yang ditemukan Huygenssebagai prinsip huygens “ setiap titikpada bidang gelombang primer (utama)bertindak sebagai sumber anakgelombang (wavelets) sekunder yangmerupakan perkembangan dengan laju danfrekuensi sama dengan gelombangprimernya [1].

2.4 Difraksi Celah Banyak

Kisi difraksi disebut juga celah majemuk yaitu celah-celah sempityang

tertata rapi dengan jarak yangcukup dekat. Pada kisi ini biasanyatertulis data N garis/cm. Dari nilaiN ini dapat ditentukan jarak antaracelah d dengan hubungan sebagaiberikut: Jika cahaya melawati celahmajemuk (kisi) maka cahaya itu akanmengalami difraksi. Bukti difraksipada kisi ini dapat dilihat daripola-pola interferensi yang terjadipada layar yangh dipasangdibelakangnya. Pola interferensiyang dihasilkan memiliki syarat-syarat seperti pada celah gandapercobaan Young. Syarat interferensitersebut dapat dilihat pada persamaanberikut.

......……….,.…………………..….(4)

Dimana N adalah banyaknya celah (konstanta kisi )[5].

2.5 Laser

Difraksi terjadi akibatgelombang cahaya secara transversalyang dihambat namun hal itu sangattidak mungkin untuk mendapatkanpancaran cahaya yang sempurna. Denganadanya pancara sinar laser sehinggaproses difraksi berjalan sesuai denganharapan. Hal ini dikarenakan sinar

dari laser sangat kecil dalampenyebarannya sehingga dapatmenghasilkan pancaran yang akurat. Halini dikarenakan bentuk gelombangcahaya dari laser yakni berbentukbidang datar sempurna sehingga sangatpresisi untuk percobaan difraksi .panjang gelombang Laser yakni untukcahaya merah sekitar 650 nm [3].

2.6 Aplikasi dari Difraksi Cahaya

Hologram merupakan jelmaan darigudang informasi yang mutakhir.Kelebihan hologram ialah mampumenyimpan obyek 3D. Dengan menggunakanprinsip kerja difraksi dan Inteferensi. dengan sistem pada hologram berkasdipindah ke dua berkas, berkas acuandan berkas benda . berkas laserkoheren sehingga perbedaan faserelatif dengan berkas acuan dan berkasbenda dapat dipertahankan selamabertindak sebagai kisi difraksi [2].Data yang akan didapat pada percobaandifraksi diantaranya jarak antara polaterang gelap ke pusat sebagai penentukonstanta kisi dan sebagi acuanperbandingan jarak layar-kisi terhadappola gelap terang.

III. METODE

Jenis praktikum kisi difraksiini yakni kuantitatif, hal inidikarenakan output dari praktikum iniyakni nilai jarak antara pola terangke pusat dari berbagai variasi orde ,kisi dan jarak antara layar dengankisi.Dan sesuia dengan penjelasandiatas yang dikur yakni jarak anatarapola terang ke pusat sehingga nantinyadapat digunakakan untuk mencari besarkonstantta kisi dan mengetahuipengaruh jarak kisi –layar terhadappola gelap terang.

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

Alat dan bahan yang digunakandalam percobaan ini yakni diantaranya,dua buah kisi dengan konstanta yangberbeda, laser, layar, rel presisi,mistar dan statip. Untuk langkahpercobaan yakni di rangkai alatsepertigambar berikut

Gambar 1. Skema AlatSetelah alat dirangkai lalu

Untuk percobaan menera Konstanta kisidilakukan dengan cara yakni dipasanglaser pada rel presisi, setelah itudipasang kisi pada statip danditempatkan pada rel presisi denganketinggian yang sama dengan laser.Diatur jarak antara kisi dengan lasersejauh 30 cm. Lalu diatur jarak kisikelayar sejauh 50 cm . Dinyalakanlaser dan diamatipola gelap terangyang dihasilkan. Lalu dicatatkedudukan masing-masing pola terangyang tampak pada layar dengan mistar.Setelah itu dengan langkah yang sama ,kisi pertama diganti dengan kisi yangkedua. Dan untuk percobaan pengaruhjarak kisi ke layar terhadap polagelap terang yang dihasilkan yaknisebagai berikut. Langkah yangdilakukan sama seperti percobaanmenera konstantta kisi namun pada kaliini jarak kisi ke layar divariasiyakni 25 cm, 50 cm dan 75 cm.

Untuk validitas data ternyatauntuk percobaan menera konstanta kisidan pengaruh jarak layar-kisidigunakan berbagai variasi jaraklayar-kisi dan variasi kisi danpengukuran pola terang kanan -kiri

Untuk metode pengolahan datayakni dengametode error rambatan untukmengetahui besar error dan untukkonstanta kisi dipergunakan persamaansebagai berikut

...............

............(5)Dan nilai d didapat daripersamaan berikut

....................(6)

Dengan λ sebesar 650 nm (cahayalaser merah).Skema kerja

L n ykanan

ykiri λ

0,25 1 0,017 0,018 0,00000065

0,25 2 0,033 0,038 0,00000065

0,25 3 0,051 0,051 0,00000065

L n ykanan

ykiri λ

0,5 1 0,035 0,035 0,00000065

0,5 2 0,069 0,069 0,00000065

0,5 3 0,105 0,104 0,00000065

L n ykanan

ykiri λ

0,75 1 0,05 0,05 0,00000065

0,75 2 0,1 0,101 0,00000065

0,75 3 0,155 0,154 0,00000065

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari percobaan diatas didapatkannilai y= jarak orde terang ke pusatsesuai orde (n) dan jarak layar kekisi (L) dalam satuan m (meter )sebagai berikut

Tabel 1. Hasil data percobaanuntuk kisi 1

Tabel 2. Data hasil percobaanuntuk kisi 2

L n ykanan

ykiri λ

0,25 1 0,037 0,035 0,00000065

0,25 2 0,077 0,074 0,00000065

0,25 3 0,114 0,115 0,00000065

L n ykanan

ykiri λ

0,5 1 0,07 0,068 0,00000065

0,5 2 0,14 0,137 0,00000065

0,5 3 0,224 0,214 0,00000065

L n ykanan

ykiri λ

0,75 1 0,102 0,102 0,00000

065

0,75 2 0,21 0,207 0,00000065

0,75 3 0,322 0,319 0,00000065

Untuk selanjutnya dicari nilaisudutnya dan sinusny dengan persamaan(3) sehingga didapat nilai berikutini Tabel 3. Data nilai Sinus untuk kisi 1

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

Tabel 4. Data nilai Sinus untuk kisi 2

L = 25 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

y kanan

y kiri

Ө kanan

Ө kiri

0,017

0,018

0,068

0,072

3,890

4,110

0,068

0,072

0,033

0,038

0,132

0,152

7,510

8,640

0,131

0,150

0,051

0,051

0,204

0,204

11,530

11,530

0,200

0,200

L = 50 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

Y kanan

Y kiri

Өkanan

Өkiri

0,035

0,035

0,070

0,070

4,000

4,000

0,070

0,070

0,069

0,069

0,138

0,138

7,850

7,850

0,137

0,137

0,105

0,104

0,210

0,208

11,850

11,750

0,205

0,204

L = 75 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

Y kanan

y kiri

Ө kanan

Ө kiri

0,05 0,05

0,067

0,067

3,830

3,830

0,067

0,067

0,1 0,101

0,133

0,135

7,570

7,680

0,132

0,134

0,155

0,154

0,207

0,205

11,690

11,580

0,203

0,201

Setelah itu dicari nilai jarakantar celah dengan menggunakanpersamaan (1) sehingga didapat nilai dsebesar berikut :

Tebel 5. Data nilai d (jarak antarcelah ) kisi 1

sinӨ kanan

sin Ө kiri

nλ

d kirid kanan

0,068 0,0720,00000

0659,1E-

069,6E-

06

0,131 0,1500,00000

138,7E-

069,9E-

06

0,200 0,2000,00000

1959,8E-

069,8E-

06

sinӨ kanan

sin Ө kiri nλ d kiri

d kanan

0,070 0,070 0,00000 9,3E- 9,3E-

L = 25 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

ykanan

y kiri

Ө kanan

Ө kiri

0,037 0,035

0,148

0,140

8,410

7,960

0,146

0,138

0,077 0,074

0,308

0,296

17,110

16,480

0,294

0,284

0,114 0,115

0,456

0,460

24,130

24,700

0,409

0,418

L = 50 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

ykanan

Y kiri

Ө kanan

Өkiri

0,07 0,068

0,140

0,136

7,960

7,740

0,138

0,135

0,14 0,137

0,280

0,274

15,640

15,320

0,270

0,264

0,224 0,214

0,448

0,428

24,130

23,170

0,409

0,393

L = 75 cm

y/L kanan

y/L kiri

Arctan(y/L)

sinӨ kanan

sin Ө kiri

ykanan

Y kiri

Ө kanan

Өkiri

0,102 0,102

0,136

0,136

7,740

7,740

0,135

0,135

0,21 0,207

0,280

0,276

15,640

15,420

0,270

0,266

0,322 0,319

0,429

0,425

23,210

23,020

0,394

0,391

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

065 06 06

0,137 0,1370,00000

139,5E-

069,5E-

06

0,205 0,2040,00000

1959,6E-

069,5E-

06

sinӨ kanan

sin Ө kiri nλ d kiri

d kanan

0,067 0,0670,00000

0659,7E-

069,7E-

06

0,132 0,1340,00000

139,7E-

069,9E-

06

0,203 0,2010,00000

1959,7E-

069,6E-

06

Tebel 5. Data nilai d (jarak antarcelah ) kisi 2

sinӨkanan

sinӨ kiri nλ d kiri

d kanan

0,146 0,138

0,00000065

4,7E-06

4,4E-06

0,294 0,284 0,0000013

4,6E-06

4,4E-06

0,409 0,418

0,00000195

4,7E-06

4,8E-06

sinӨkanan

sin Ө kiri nλ d kiri

d kanan

0,138 0,135

0,00000065

4,8E-06

4,7E-06

0,270 0,264 0,0000013

4,9E-06

4,8E-06

0,409 0,393

0,00000195

5,0E-06

4,8E-06

sinӨkanan

sin Ө kiri nλ d kiri

d kanan

0,135 0,135

0,00000065

4,8E-06

4,8E-06

0,270 0,266 0,0000013

4,9E-06

4,8E-06

0,394 0,391

0,00000195

5,0E-06

4,9E-06

Setelah itu dicari nilaikonstanta difraksi dengan persamaan(4) sehingga didapat nilai berikut.

Tabel 6. Data nilai konstantakisi (N) kisi 1

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

9,1E-06

9,6E-06

1,1,E+05

1,04E+05

8,7E-06

9,9E-06

1,2,E+05

1,0,E+05

9,8E-06

9,8E-06

1,0,E+05

1,0,E+05

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

9,3E-06

9,3E-06

1,1,E+05

1,1,E+05

9,5E-06

9,5E-06

1,1,E+05

1,1,E+05

9,6E-06

9,5E-06

1,0,E+05

1,1,E+05

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

9,7E-06

9,7E-06

1,0,E+05

1,0,E+05

9,7E-06

9,9E-06

1,0,E+05

1,0,E+05

9,7E-06

9,6E-06

1,0,E+05

1,0,E+05

Tabel 7. Data Konstanta kisi (N)kisi 2

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

4,7E-06

4,4E-06

2,1,E+05

2,3,E+05

4,6E-06

4,4E-06

2,2,E+05

2,3,E+05

4,7E-06

4,8E-06

2,1,E+05

2,1,E+05

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

4,8E-06

4,7E-06

2,1,E+05

2,1,E+05

4,9E-06

4,8E-06

2,0,E+05

2,1,E+05

5,0E-06

4,8E-06

2,0,E+05

2,1,E+05

d kiri

d kanan N kiri

N kanan

4,8E- 4,8E- 2,1,E+ 2,1,E+

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

06 06 05 054,9E-

064,8E-

062,0,E+

052,1,E+

055,0E-

064,9E-

062,0,E+

052,0,E+

05

Dari percobaan kisi difraksidiatas didapatkan data bahwa setiapkali pertambahan jarak antara kisidengan layar maka didapatkanpertambahan pula jarak antara polaterang terhadap pusat . dilihat daritabel (1) didapatkan pada jarak 25 cmsebesar 1,7 cm dan menigkat menjadi 5cm pada hal ini dikarenakan adanyasudut awal yang dihasilkan ketikakeluar d. apabila dari kisi.apabiladianalogikan dengan sebuah segitigasiku-siku dengan sudut tetap makaapabila sisi horozontal diperpanjangmaka sisi tegak pun menjadi besar agarmenghasilkan nilai sudut yangtetap.tapi bila dianalisa daribeberapa hukum gelombang diantaranyahukum hyugens dari fenomena tersebutdidaptakn bahwa dimana ketika suatugeombang dari sebuah titik celah kisibergerak dengan beda sudut sebesarteta maka gerakannya akan sama untukgelombang anaknya sebesar teta dengankenaikan dislokasi sesuai jarak jauhgelombang tersebut ditangkap seinggadidaptkan perbedaan besar jarak antarakisi dengan layar yang terus bertambahapabila jarak antara layar dengan kisibertambah.

Dan ternyata pada fenomena daridata diatas terdapat perbedaan antarajarak pola terang kepusat kanan dengankiri. Hal ini dikarenakan pada saatpercobaan terdapat pola terang yangberbentuk titik yang sempurna aliasseperti 2 bulatan yang disatukan tapitidak smperna sehingga jarak yangdihasilkan pun berselisihan dan puladiakibatkan human error yakni pada saatpengukuran titik mistar agak miring

penempatannya dan laser nya dipegangdengan tanga sehingga bergetar-getar.

Dan untuk analisa besarkonstanta kisi (N) atau biasa disebutrapat celah dihasilkan bahwa untukkisi 1 dihasilkan sebesar 110.000celah dalm rata-rata namun sebenarnyaterdapat besar perbedaan hal inidikarenakan karena terdapat faktordasar pengukuran yang telah errorsebelumnya yakni faktor pengukuranpola terang kepusat sehingga errormerambat pada besar konstanta celahyang dihasilkan . pada dasarnyakostanta celah seharusnya sama hal inidikarenak rapat celah untuk satu modelkisi yang digunakan sudah punya nilaikosntanta masing-masing.untuk besarnyaerror akan dilampirkan pada laporanini. Dan pada kisi kedua dihasilkanbesar konstanta kisi sebsear rata-rata210.000 celah tapi apabila dilihatpada tabel (7) terdapat perbedaan yangbesar hal ini dikarenakan semakintidak presisi pengukuran nilai jarakpola terang ke pusat akbiat human errorlagi yakni tidap menggunakan mistaryang panjang yakni 30.cm dan untukmengukur 50 cm sehingga tidak presisikarena metode penggabungan penggaris.Atau secara garis besar error terjadidiakibatkan metode pengukuran danalat.

Dan juga apabila dihubungkanantara konstanta kisi dengan jarakpola gelap terang dihasilkan ternyatasemakin besar konstanta kisimenghasilkan jarak pola gelap terangpun semakin kecil . dan apabiladianalogika dengan sebuah analogi airyang masuk pad lubak dengan luas yangsama namun dengan banyak lubang yangsemakin banyak semakin kecil maka akanbanyak air yang terhambat sehinggaakan keluar dengan kemelencengan kecilalias analogi besar teta (sudut) itusendiri.

JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi

V. KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan kisidifraksi ini yakni pertama, semakinbesar jarak antara kisi ke layar makasemakin besar pula jarak antara polaterang ke pusat. Kedua, konstanta yangdihasilkan untuk konstanta kisi celah1 yakni rata-rata 1,1 105 dan untukkisi 2 sebesar 2,1 105

UCAPAN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan terima kasih

kepada asisten laboratorium gelombanguntuk percobaan kisi difraksi ArumPuspitasari dan Umi maslakah yangtelah bersedia membantu baik pada saatsebelum,sedang dan setelahdilaksanakannya percobaan. Penulisjuga mengucapkan terima kasih kepadarekan satu kelompok atas kerjasamanya dalam melaksanakan praktikum.

DAFTAR PUSTAKA [1] Giancoli,Fisika edisi

5.Jakarta:Erlangga,2001. [2] Hendra,Jurnal teknologi Holografi untuk

Pembelajaran Virtual padaSMK.Makassar:UMM,2010.

[3] Meller,Introduction of Laser.USA:Mc Grawhill,2009.

[4] Rohedi,Optika.Surabaya:ITS,2003. [5] Tipler,Fisika untuk Sains

Teknik.Jakarta:Erlangga,2001.