Daya Pisah Kisi Difraksi

λ θ θ md d d = cos 4 Dari persamaan 2 dan 4 dapat peroleh λ λ md N = dan Nm d = λ λ jika λ Δ kecil, maka λ λ Δ = d , sehingga daya pisah R menjadi Nm R = Δ = λ λ 5 Makin besar jumlah garis pada kisi dan makin tinggi orde dari spektrum, maka daya pisah kisi makin besar. 3. RANCANGAN ALAT dan PRINSIP KERJANYA Telah diketahui bahwa cahaya dapat didispersikan oleh prisma maupun kisi difraksi. Jika cahaya yang jatuh pada kisi difraksi adalah cahaya monokrom maka akan muncul pola gelap dan terang pada layar. Pada rancangan alat ini, spektrometer transmisi sederhana dirancang dengan memanfaatkan kisi difraksi dan digunakan untuk melakukan penelitian dengan cara menjatuhkan cahaya pada kisi difraksi. Kisi difraksi yang digunakan memiliki jumlah celah 570 garis per milimeter, dengan demikian jarak kisinya adalah 1.7 mikrometer. Merancang spektrometer transmisi sederhana memerlukan alat bantu sebagai teropong. Dalam rancangan spektrometer kali ini menggunakan paralon yang harganya relatif murah dan mudah didapatkan. Namun sebelum merancang spektrometer transmisi sederhana, sudut dari kisi difraksi harus diketahui terlebih dahulu agar semua spektrum dari cahaya yang masuk mengenai kisi difraksi dapat terlihat. Untuk mencari sudut kisi difraksi dilakukan percobaan menggunakan laser merah dan laser hijau dengan cara menjatuhkan sinar laser merah dan laser hijau pada kisi difraksi. Sudut difraksi yang diperoleh dari laser merah dan laser hijau pada kisi inilah yang menjadi acuan untuk merancang spektrometer transmisi sederhana. Menentukan sudut dispersi laser yang diperoleh dari kisi difraksi. Sinar laser dijatuhkan pada kisi difraksi secara segaris. Pada rancangan alat spektrometer ini digunakan sudut difraksi pada orde pertama yang memiliki resolusi yang rendah. Ini dilakukan karena menyesuaikan CCD yang ada pada kamera digital. CCD kamera digital yang digunakan hanya dapat merekam semua spektrum pada orde pertama. Sedangkan bila menggunakan orde kedua yang memiliki resolusi yang lebih tinggi akan mengakibatkan ada sebagian spektrum yang tidak terekam oleh CCD kamera digital. Nilai sudut difraksi dicari dengan cara mengukur jarak sinar utama dari kisi ke layar dan jarak sinar utama ke orde pertama, setelah memperoleh jaraknya kemudian sudutnya dihitung menggunakan arctan. Jarak antara kisi difraksi dan layar dua meter. Untuk laser hijau jarak sinar utama dengan orde pertama 64.7cm sehingga sudut yang diperoleh 18 sedangkan untuk laser merah jarak sinar utama dengan orde pertama 77cm sehingga sudut yang didapat 21 . Sudut yang dipakai adalah 20 sebagai sudut tengah yang diperoleh dari sudut dispersi laser hijau dan laser merah. Setelah memperoleh sudut kisi difraksi pada orde pertama, barulah spektrometer transmisi sederhana dirancang dengan menggunakan paralon sebagai teropong. 5 20 Gambar 2. Rancangan alat spektrometer transmisi sederhana yang memakai kisi difraksi dengan jumlah celah 570 garismm dan menggunakan paralon sebagai teropong, serta ukuran ‐ ukuran paralon dan sudut kisi difraksi pada orde pertama yang terlihat dari atas. 50.5cm Kisi Difraksi 570 garismm 20.5cm 5.5cm 7.5cm 0.5cm 6.5cm 69cm Spektrometer transmisi sederhana dirancang dengan meletakan kisi difraksi yang mempunyai jumlah celah 570 garismm tepat ditengah paralon yang memiliki ukuran diameter 7.5cm dan panjangnya 69cm. Paralon dilubangi pada tempat yang sesuai dengan sudut kisi difraksi pada orde pertama 20 , kemudian dipasang paralon yang memiliki ukuran diameter 5.5cm. Supaya sinar datang sejajar, maka diujung depan kisi tempat sinar masuk dibuat celah sempit dengan ukuran panjang 6.5cm dan lebar 0.5cm, dengan jarak antara kisi dan celah sempit 50.5cm. Jarak antara kisi dan celah sempit dapat dibuat lebih panjang supaya cahaya yang masuk semakin sejajar. Jarak kisi difraksi dan tempat melihat spektrum pada sudut 20 adalah 20.5cm. Jarak ini harus tepat agar spektrum dapat terlihat semua dan terekam oleh CCD kamera digital. Untuk mengurangi 6 pantulan cahaya didalam paralon dicat warna hitam sebagai penyerap cahaya yang tidak diinginkan.

3.1 Eksperimen

7 Sumber cahaya masuk sejajar Kamera Digital Kisi Difraksi Lensa kamera CCD kamera Dispersi cahaya Gambar 3. Susunan alat spektrometer transmisi sederhana, kamera digital, dan sumber cahaya. Sumber cahaya yang sejajar dipancarkan mengenai kisi difraksi. Cahaya yang mengenai kisi difraksi didispersikan. Dispersi cahaya kemudian masuk ke lensa kamera digital dan direkam oleh CCD kamera digital Pada ekperimen ini spektrometer transmisi sederhana dipasang segaris dengan sumber cahaya. Sumber cahaya yang sudah segaris dengan spektrometer dilihat dari sinar utama yang masuk mengenai kisi difraksi. Jarak celah sempit spektrometer dengan sumber cahaya adalah satu meter. Kamera digital dipasang tepat pada sudut kisi difraksi, dengan demikian spektrum orde pertama dapat diterima oleh kamera digital. Posisi kamera, kisi difraksi, dan sumber cahaya dipasang tetap. Setelah semuanya dipasang, kemudian sumber cahaya dinyalakan. Pancaran cahaya yang sejajar masuk ke celah sempit mengenai kisi difraksi dan mengalami dispersi. Cahaya yang telah mengalami dispersi pada orde pertama masuk ke lensa kamera digital dan diterima oleh CCD kamera digital kemudian direkam dalam bentuk digital. Eksperimen dilakukan secara bergantian dari beberapa sumber cahaya dengan posisi tetap. Hasil dari foto kamera digital disimpan dalam bentuk file kemudian dianalisis menggunakan Matlab. Analisis menggunakan Matlab mengubah foto spektrum menjadi grafik intensitas terhadap piksel. Kemudian dikalibrasi menggunakan standard panjang gelombang dari sumber cahaya sehingga didapatkan grafik intensitas terhadap panjang gelombang.

4. HASIL dan ANALISIS DATA

4.1 Spektrum Gas Neon

Lampu neon terdiri dari dua elektroda logam yang terletak diujung ‐ ujung sebuah tabung berisi gas neon, argon, atau krypton. Ketika kedua elektroda diberi tegangan listrik, maka elektron akan keluar dari salah satu elektroda menuju elektroda lain. Dalam perjalanannya, elektron ‐ elektron ini akan menabrak atom ‐ atom gas neon. Gas neon akan tereksitasi energinya naik dalam waktu yang singkat untuk kemudian kembali ke keadaan semula. Selama proses kembali ke keadaan semula itu, gas neon akan memancarkan energi berupa gelombang cahaya. Cahaya lampu gas neon yang sejajar masuk pada spektrometer transmisi sederhana dan mengenai kisi difraksi sehingga menghasilkan spektrum. Dibawah ini adalah spektrum gas neon yang diperoleh dari hasil eksperimen. Gambar 4. Spektrum lampu gas neon yang memiliki beberapa garis warna dan grafik intensitas terhadap nomor piksel yang menunjukan intensitas spektrum garis dari lampu gas neon Spektrum yang dihasilkan oleh lampu gas neon memiliki beberapa spektrum garis warna. Setiap spektrum garis warna memiliki panjang gelombang yang berbeda ‐ beda. Untuk mengetahui panjang gelombang dari masing ‐ masing garis spektrum gas neon, spektrum dianalisis menggunakan Matlab. Untuk menganalisisnya, rekaman spektrum lampu gas neon dicrop, kemudian dianalisis menggunakan program Matlab. Hasil analisis memperoleh grafik intensitas terhadap nomor piksel yang terlihat pada grafik diatas. Panjang gelombang disetiap puncak ‐ puncak spektrum lampu gas neon tidak dapat diketahui melalui grafik intensitas terhadap piksel. Untuk mengetahui panjang gelombang dari puncak ‐ puncak spektrum neon, kolom piksel terlebih dahulu dikalibrasi 8