M 2 Difraksi Celah Dan Kisi Ganda.docx
DIFRAKSI CELAH DAN KISI GANDA
Ahmad Musthofa AlFikri* (140310150067), Rizky Nurawan (140310150027),
Choiry G. (140310150085)
Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran
Jl. Raya BandungSumedang Km 21 Jatinangor, Sumedang 45363
15 Juni 2017
Asisten: Ragil Lesmana
Abstrak
Telah dilakukan percobaan Difraksi Celah dan Kisi Ganda bertujuan untuk menentukan pola dan
intensitas difraksi dari celah dan kisi ganda, menentukan posisi intensitas minimum pertama yang
berhubungan dengan celah tunggal, menentukan distribusi intensitas pola difraksi, dan
menentukan posisi dari puncak beberapa orde dari difraksi untuk kisi transmisi dengan konstanta
kisi yang berbeda. Percobaan ini menggunakan sumber sinar dari laser He-Ne yang dipancarkan
menuju lensa pemfokus lalu menuju kisi celah yang akan menghasilkan pola gelap terang pada
layar. Intensitas cahaya ditentukan dengan mengukur tegangan pada pola terang menggunakan
fotosel. Dari hasil percobaan didapat pola dan intensitas dari difraksi yang didapat akan
semakin berkurang untuk orde yang lebih besar dan intensitas terbesar didapat pada
orde 0. Adapun hubungan antar parameter dari pegukuran dimana semakin besar jarak
kisi ke layar maka jarak pola difraksi akan semakin besar.
Kata kunci: Difraksi, Kisi, Intensitas
I. Pendahuluan
Cahaya merupakan suatu gelombang
elektromagnetik yang juga memiliki sifat partikel.
Cahaya memiliki kecepatan yang konstan untuk
semua medium dan kerangka acuan. Cahaya dapat
mengalami pembelokan apabila melewati sebuah
celah yang sempit, yang disebut difraksi.
Konsekuensi dari peristiwa tersebut adalah dapat
diperolehnya pola gelap terang yang dapat diamati
dan memiliki hubungan dengan intensitas dari
cahaya yang terpancar tiap pola tersebut. Pada
percobaan ini akan diamati peristiwa tersebut yang
bertujuan untuk menentukan pola dan intensitas
difraksi dari celah dan kisi ganda, menentukan
posisi intensitas minimum pertama yang
berhubungan dengan celah tunggal, menentukan
distribusi intensitas pola difraksi, dan menentukan
posisi dari puncak beberapa orde dari difraksi untuk
kisi transmisi dengan konstanta kisi yang berbeda.
II. Teori Dasar
2.1 Cahaya
Cahaya merupakan sejenis energi yang
berbentuk gelombang elektromagnetik. Selain
sebagai gelombang, cahaya memiliki karakteristik
sebagai partikel. Dalam sifat partikelnya, cahaya
dianggap sebagai sebuah foton yang tidak memiliki
massa ambang. Berbeda dengan cahaya, sinar
merupakan sebuah cahaya monokromatik, artinya
hanya memiliki satu panjang gelombang.
2.2 Prinsip Huygen
Huygen mengemukakan prinsip yang
menjelaskan perambatan gelombang yang berbunyi
“setiap muka gelombag dapat dianggap
memproduksi gelombanggelombang baru dengan
panjang gelombang yang sama dengan panjang
gelombang sebelumnya. [1]
Gambar 2.1 Konstruksi Huygens untuk (a) gelombang
bidang (b) gelombang spherical
2.3 Difraksi
Difraksi adalah peristiwa penyebaran arah
rambat gelombang ketika melewati celah yang
sempit. Peristiwa difraksi adalah konsekuensi dari
prinsip Hyugen. Ketika gelombang masuk ke
celah sempit, maka tiap titik pada celah
berperan sebagai sumber gelombang
baru
dengan
arah
rambat radial. Gelombang yang melewati
celah
merupakan
hasil
superposisi
gelombang-gelombang baru pada celah.
Jika ukuran celah cukup kecil, maka muka
gelombang
yang
melewati
pelat
mendekati bentuk bola atau lingkaran.
Makin lebar ukuran celah maka makin
kecil efek penyebaran muka gelombang
yang melewati celah. [2]
Dimana d adalah lebar antar celah, L adalah jarak
antara celah dengan layar, y adalah jarak antara pola
terang dengan terang pusat, λ adalah panjang
gelombang dan m adalah ordo terang dengan
m=0, ±1, ± 2,... , dan seterusnya.
III. Metode Penelitian
Gambar 2.2 Difraksi cahaya pada celah tunggal dengan
distribusi intensitasnya.
Persamaan yang digunakan untuk mwnwtukan pola
difraksi adalah sebagai berikut
sin θdark =m
λ
a
(2.1)
Diaman a adalah lebar celah dan m adalah orse pola.
2.4 Interferensi
Interferensi adalah peristiwa superposisi dua
buah gelomang yang memiliki frekuensi dan arah
yang sama. Syarat terjadinya interferensi adalah
ketika sumber cahaya koheren dan monokromatik.
[1]
3.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada percobaan ini
diantaranya sinar laser sebagai sumber sinar,
Universal Measuring Amplifier, dudukan optik
sebagai tempat menyimpan alat optik, lensa sebagai
pemfokus, pemegang lensa dan objek, kisi difraksi,
fotoelemen untuk mengukur intensitas, kertas untuk
menentukan jarak antarpola dan multimeter sebagai
pengukur tegangan pola terang.
3.2 Prosedur
Percobaan dilakukan dengan merangkai
susunan alat seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.1. Susunan alat perocbaan
Gambar 2.3 interferensi gelombang cahaya
Pada saat fase gelombang yang bersuperposisi
sama maka akan terjadi interferensi konstruktif.
Interferensi ini akan menyebabkan terbentuknya
pola terang pada layar. Sebaliknya ketika fase
berbeda akan terjadi interferensi destruktif yang
akan membentuk pola gelap pada layar.
Hubungan untuk mencari pola interferensi
ditentukan dalam persamaan
dsinθ=mλ
Dan
y=
mλL
d
(2.3)
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 8 garis/mm
(2.2)
Kemudian menyalakan laser selama 10 menit
dahulu, bertujuan agar intensitas laser stabil.
Selanjutnya menggunakan variasi kisi dari 8/mm,
10/mm dan 50/mm. Dari masing-masing kisi ini
akan divariasikan kembali jarak kisi ke layar mulai
dari 117cm, 85cm dan 50cm. Pola difraksi yang
dihasilkan akan tertangkap pada layar, dari pola
tersebut, digambar pada kertas untuk kemudian
diukur jarak antar pola, serta mengukur tegangan
untuk masing-masing pola difraksi dari pusat hingga
orde ketiga selain itu diukur tegangan dari difraksi
dengan menggunakan fotosel yang mana hasilnya
dapat digunakan untuk mengukur distribusi
intensitas.
IV. Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 10 garis/mm
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 50 garis/mm
Gambar 4.1 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 8 garis/mm
Gambar 4.3 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 50 garis/mm
Adapun pengolahan untuk data percobaan adalah
sebagai berikut
Arus (i)
i=
V
16 V
=
=0,0016 A
R 100 0 0 Ω
Daya
P=Vi=( 16 V ) ( 0,0016 A )=0,0256
Intensitas cahaya
4
Gambar 4.2 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 10 garis/mm
P 4 ( 0,0256 )
I= 2 =
=4,295 x 10−15
2
R
10000
Panjang gelombang
−3
dy ( 0,000125 m ) ( 0,012m )
λ= =
=3 x 10−6 m
nL
( 1 ) ( 0,5 m)
4.2 Analisa
Dari hasil percobaan didapat untuk tiap kisi,
jarak dari terang pusat ke orde terang yang lain
semakin besar. Hal ini ini berarti keduanya
berbanding lurus, L∝ y sesuai dengan teoritis.
Sedangkan tegangan yang terukur untuk tiap
perubahan L semakin besar, dan pada L yang sama
untuk y yang semakin besar maka nilai tegangan
akan semakin besar pula. Tegangan disini akan
digunakan untuk menentukan intensitas difraksi.
Terlihat bahwa pada pusat atau puncak pola terang
didapat intensitas yang paling besarm dan semakin
jarak ordenya besar maka intensitas makin besar
pula. Terlihat pada grafik dihasilkan secara
keseluruhan nilai intensitas tertinggi berada di orde
0 atau di pusat. Sehingga intensitas akan berbanding
lurus dengan tegangan dari cahaya. Adapun semakin
banyak garis kisi pada tiap mm nya maka akan
terdapat lebih banyak pola terang
V. Kesimpulan
Dari percobaan yang dilakukan dapat
disimpulkan beberapa hal sebagai berikut.
1. Pola dan intensitas dari difraksi yang didapat
akan semakin berkurang untuk orde yang lebih
besar dan intensitas terbesar didapat pada orde 0.
2. Intensitas maksimum yang didapat untuk tiap
kisi didapat sebesar 4,29 x 1015 untuk kisi 8 dan
10 garis/mm dan 3,88 x 1015 untuk kisi 50
garis/mm.
3. Semakin besar lebar celah maka jarak antarpola
difraksi semakin kecil dan semakin besar jarak
kisi ke layar maka jarak pola difraksi akan
semakin besar.
Daftar Pustaka
[1] Halliday D, Resnick R. 2010. Fisika Dasar.
Jakarta:Erlangga
[2] Abdullah, Mikrajudiin. 2006. Diktat Fisika
Dasar II. Bandung: ITB
Ahmad Musthofa AlFikri* (140310150067), Rizky Nurawan (140310150027),
Choiry G. (140310150085)
Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran
Jl. Raya BandungSumedang Km 21 Jatinangor, Sumedang 45363
15 Juni 2017
Asisten: Ragil Lesmana
Abstrak
Telah dilakukan percobaan Difraksi Celah dan Kisi Ganda bertujuan untuk menentukan pola dan
intensitas difraksi dari celah dan kisi ganda, menentukan posisi intensitas minimum pertama yang
berhubungan dengan celah tunggal, menentukan distribusi intensitas pola difraksi, dan
menentukan posisi dari puncak beberapa orde dari difraksi untuk kisi transmisi dengan konstanta
kisi yang berbeda. Percobaan ini menggunakan sumber sinar dari laser He-Ne yang dipancarkan
menuju lensa pemfokus lalu menuju kisi celah yang akan menghasilkan pola gelap terang pada
layar. Intensitas cahaya ditentukan dengan mengukur tegangan pada pola terang menggunakan
fotosel. Dari hasil percobaan didapat pola dan intensitas dari difraksi yang didapat akan
semakin berkurang untuk orde yang lebih besar dan intensitas terbesar didapat pada
orde 0. Adapun hubungan antar parameter dari pegukuran dimana semakin besar jarak
kisi ke layar maka jarak pola difraksi akan semakin besar.
Kata kunci: Difraksi, Kisi, Intensitas
I. Pendahuluan
Cahaya merupakan suatu gelombang
elektromagnetik yang juga memiliki sifat partikel.
Cahaya memiliki kecepatan yang konstan untuk
semua medium dan kerangka acuan. Cahaya dapat
mengalami pembelokan apabila melewati sebuah
celah yang sempit, yang disebut difraksi.
Konsekuensi dari peristiwa tersebut adalah dapat
diperolehnya pola gelap terang yang dapat diamati
dan memiliki hubungan dengan intensitas dari
cahaya yang terpancar tiap pola tersebut. Pada
percobaan ini akan diamati peristiwa tersebut yang
bertujuan untuk menentukan pola dan intensitas
difraksi dari celah dan kisi ganda, menentukan
posisi intensitas minimum pertama yang
berhubungan dengan celah tunggal, menentukan
distribusi intensitas pola difraksi, dan menentukan
posisi dari puncak beberapa orde dari difraksi untuk
kisi transmisi dengan konstanta kisi yang berbeda.
II. Teori Dasar
2.1 Cahaya
Cahaya merupakan sejenis energi yang
berbentuk gelombang elektromagnetik. Selain
sebagai gelombang, cahaya memiliki karakteristik
sebagai partikel. Dalam sifat partikelnya, cahaya
dianggap sebagai sebuah foton yang tidak memiliki
massa ambang. Berbeda dengan cahaya, sinar
merupakan sebuah cahaya monokromatik, artinya
hanya memiliki satu panjang gelombang.
2.2 Prinsip Huygen
Huygen mengemukakan prinsip yang
menjelaskan perambatan gelombang yang berbunyi
“setiap muka gelombag dapat dianggap
memproduksi gelombanggelombang baru dengan
panjang gelombang yang sama dengan panjang
gelombang sebelumnya. [1]
Gambar 2.1 Konstruksi Huygens untuk (a) gelombang
bidang (b) gelombang spherical
2.3 Difraksi
Difraksi adalah peristiwa penyebaran arah
rambat gelombang ketika melewati celah yang
sempit. Peristiwa difraksi adalah konsekuensi dari
prinsip Hyugen. Ketika gelombang masuk ke
celah sempit, maka tiap titik pada celah
berperan sebagai sumber gelombang
baru
dengan
arah
rambat radial. Gelombang yang melewati
celah
merupakan
hasil
superposisi
gelombang-gelombang baru pada celah.
Jika ukuran celah cukup kecil, maka muka
gelombang
yang
melewati
pelat
mendekati bentuk bola atau lingkaran.
Makin lebar ukuran celah maka makin
kecil efek penyebaran muka gelombang
yang melewati celah. [2]
Dimana d adalah lebar antar celah, L adalah jarak
antara celah dengan layar, y adalah jarak antara pola
terang dengan terang pusat, λ adalah panjang
gelombang dan m adalah ordo terang dengan
m=0, ±1, ± 2,... , dan seterusnya.
III. Metode Penelitian
Gambar 2.2 Difraksi cahaya pada celah tunggal dengan
distribusi intensitasnya.
Persamaan yang digunakan untuk mwnwtukan pola
difraksi adalah sebagai berikut
sin θdark =m
λ
a
(2.1)
Diaman a adalah lebar celah dan m adalah orse pola.
2.4 Interferensi
Interferensi adalah peristiwa superposisi dua
buah gelomang yang memiliki frekuensi dan arah
yang sama. Syarat terjadinya interferensi adalah
ketika sumber cahaya koheren dan monokromatik.
[1]
3.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada percobaan ini
diantaranya sinar laser sebagai sumber sinar,
Universal Measuring Amplifier, dudukan optik
sebagai tempat menyimpan alat optik, lensa sebagai
pemfokus, pemegang lensa dan objek, kisi difraksi,
fotoelemen untuk mengukur intensitas, kertas untuk
menentukan jarak antarpola dan multimeter sebagai
pengukur tegangan pola terang.
3.2 Prosedur
Percobaan dilakukan dengan merangkai
susunan alat seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.1. Susunan alat perocbaan
Gambar 2.3 interferensi gelombang cahaya
Pada saat fase gelombang yang bersuperposisi
sama maka akan terjadi interferensi konstruktif.
Interferensi ini akan menyebabkan terbentuknya
pola terang pada layar. Sebaliknya ketika fase
berbeda akan terjadi interferensi destruktif yang
akan membentuk pola gelap pada layar.
Hubungan untuk mencari pola interferensi
ditentukan dalam persamaan
dsinθ=mλ
Dan
y=
mλL
d
(2.3)
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 8 garis/mm
(2.2)
Kemudian menyalakan laser selama 10 menit
dahulu, bertujuan agar intensitas laser stabil.
Selanjutnya menggunakan variasi kisi dari 8/mm,
10/mm dan 50/mm. Dari masing-masing kisi ini
akan divariasikan kembali jarak kisi ke layar mulai
dari 117cm, 85cm dan 50cm. Pola difraksi yang
dihasilkan akan tertangkap pada layar, dari pola
tersebut, digambar pada kertas untuk kemudian
diukur jarak antar pola, serta mengukur tegangan
untuk masing-masing pola difraksi dari pusat hingga
orde ketiga selain itu diukur tegangan dari difraksi
dengan menggunakan fotosel yang mana hasilnya
dapat digunakan untuk mengukur distribusi
intensitas.
IV. Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 10 garis/mm
Tabel 4.1 Pengukuran pada kisi 50 garis/mm
Gambar 4.1 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 8 garis/mm
Gambar 4.3 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 50 garis/mm
Adapun pengolahan untuk data percobaan adalah
sebagai berikut
Arus (i)
i=
V
16 V
=
=0,0016 A
R 100 0 0 Ω
Daya
P=Vi=( 16 V ) ( 0,0016 A )=0,0256
Intensitas cahaya
4
Gambar 4.2 Grafik hubungan Intensitas terhadap orde
untuk kisi 10 garis/mm
P 4 ( 0,0256 )
I= 2 =
=4,295 x 10−15
2
R
10000
Panjang gelombang
−3
dy ( 0,000125 m ) ( 0,012m )
λ= =
=3 x 10−6 m
nL
( 1 ) ( 0,5 m)
4.2 Analisa
Dari hasil percobaan didapat untuk tiap kisi,
jarak dari terang pusat ke orde terang yang lain
semakin besar. Hal ini ini berarti keduanya
berbanding lurus, L∝ y sesuai dengan teoritis.
Sedangkan tegangan yang terukur untuk tiap
perubahan L semakin besar, dan pada L yang sama
untuk y yang semakin besar maka nilai tegangan
akan semakin besar pula. Tegangan disini akan
digunakan untuk menentukan intensitas difraksi.
Terlihat bahwa pada pusat atau puncak pola terang
didapat intensitas yang paling besarm dan semakin
jarak ordenya besar maka intensitas makin besar
pula. Terlihat pada grafik dihasilkan secara
keseluruhan nilai intensitas tertinggi berada di orde
0 atau di pusat. Sehingga intensitas akan berbanding
lurus dengan tegangan dari cahaya. Adapun semakin
banyak garis kisi pada tiap mm nya maka akan
terdapat lebih banyak pola terang
V. Kesimpulan
Dari percobaan yang dilakukan dapat
disimpulkan beberapa hal sebagai berikut.
1. Pola dan intensitas dari difraksi yang didapat
akan semakin berkurang untuk orde yang lebih
besar dan intensitas terbesar didapat pada orde 0.
2. Intensitas maksimum yang didapat untuk tiap
kisi didapat sebesar 4,29 x 1015 untuk kisi 8 dan
10 garis/mm dan 3,88 x 1015 untuk kisi 50
garis/mm.
3. Semakin besar lebar celah maka jarak antarpola
difraksi semakin kecil dan semakin besar jarak
kisi ke layar maka jarak pola difraksi akan
semakin besar.
Daftar Pustaka
[1] Halliday D, Resnick R. 2010. Fisika Dasar.
Jakarta:Erlangga
[2] Abdullah, Mikrajudiin. 2006. Diktat Fisika
Dasar II. Bandung: ITB