LAPORAN PROYEK OPTIKA GEOMETRI FISIS DIF
LAPORAN PROYEK OPTIKA GEOMETRI FISIS
“DIFRAKSI FRAOUNHOFER DENGAN CELAH PERSEGI GANDA”
Disusun Oleh:
Januar Widakdo (11306141032)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2012-2013
BAB I
Tujuan: Menghitung intesitas, panjang gelombang cahaya
A. METODE PRAKTIKUM
1. Waktu dan Tempat Praktikum
Tempat: Laboratorium Spektroskopi lt 2
Waktu : Mei s/d Juni
2. Alat dan Progam yang digunakan
a. Laser Pointer
b. Multimeter
c. Kamera
d. Celah
e. Kertas Milimeter Block,
f. Kalkulator.
g. Lem
h. Alat Tulis
i. Aplikasi : Origin, Microsoft Excel & Word , Microsoft Mathematics
3. Langkah Kerja
A. Persiapan
Pembuatan Alat
1. Pembuatan celah sempit, celah sempit berupa celah berbentuk kotak yang
dibuat dengan menggunakan silet yang disusun bujur sangkar (kotak)
dengan panjang sisi-sisinya
1 mm. Kemudian silet tersebut diletakkan
pada kerangka yang terbuat Styrofoam
2. Pembuatan Dudukan
Pembuatan dudukan ini difungsikan agar celah yang telah berada pada
kerangkanya dapat digeser naik turun, sehingga memudahkan saat
memposisikan celah ketika disinari laser. Dudukan celah terbuat dari bahan
styrofoam yang dilubangi pada bagian tengah. Sehingga batang kerangka
celah sempit dapat berdiri tegak saat diletakkan pada dudukan tersebut.
3. Skema Pembuatan Alat
(a) Sumber Cahaya
Sumber cahaya yang digunakan dalam penelitian difraksi oleh celah kotak ini adalah
laser pointer. Dimana diketahui panjang gelombang dari laser pointer yang dipakai yang
dipakai adalah 665.0 ± 1.2 nm. Sumber yang berupa laser pointer dapat dilihat pada gambar
3.1 dibawah ini.:
Gambar 3.1 Laser Pointer
(b) Celah kotak ganda
Celah yang digunakan dalam difraksi ini yaitu celah ganda kotak yang terbuat dari
silet yang disusun bujur sangkar lalu dipisah menjadi dua dengan silet ditengahnya. Celah
kotak berukuran
1mm, dari celah kotak tersebutlah akan diperoleh pola gelap terang
seperti gambar 3.2 dibawah ini:
Gambar 3.2 Pola difraksi yang akan dihasilkan oleh celah ganda kotak.
Sedangkan celah kotak yang digunakan seperti gambar berikut:
Gambar 3.3 celah kotak ganda
B. Layar penangkap
Layar penangkap pola difraksi yang digunakan terbuat dari kertas
putih (millimeter block) yang ditempel pada karton. Kertas putih yang digunakan
bertujuan untuk mempermudah pengamatan pola yang terbentuk di ruang gelap.
Layar penangkap dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menangkap pola difraksi
tanpa dipegang oleh tangan. Layar penangkap pola difraksi dapat dilihat pada
gambar 3.4.
Gambar 3.4 Layar penangkap pola difraksi.
C. Prosedur Penelitian
Menemukan Ide
Pembuatan alat-alat yang digunakan.
Pelaksanaan penelitian
Pengambilan data untuk menghitung dan
mengukur distribusi intensitas cahaya.
Pengolahan data hasil penelitian.
D. Teknik Analisis Data
Setelah semua alat dan bahan yang digunakan siap, selanjutnya adalah
pelaksanaan penelitian untuk mendapatkan pola-pola difraksi yang berupa fringi
gelap dan terang. Setelah fringi didapatkan langkah selanjutnya yaitu mengukur
distribusi intensitas cahaya untuk tiap-tiap orde pada pola difraksi yang dihasilkan.
Selain itu juga harus mengukur beberapa variabel untuk menghitung distribusi
intensitas cahaya secara teori dengan persamaaan:
𝐼 𝑥, 𝑦
𝐼0
𝑠𝑖𝑛2 𝛾 𝑠𝑖𝑛2 𝛽
𝛾2
𝛽2
dan
Dengan
Untuk mendapatkan pola difraksi langkah-langkah yang harus dilakukan yaitu
sebagai berikut:
a. Menyusun alat
b. Mematikan semua lampu atau apapun yang menyumbangkan cahaya selain laser.
c. Melewatkan cahaya laser pada celah kotak.
d. Setelah cahaya melewati celah, selanjutnya yaitu mengatur layar penangkap pola
sedemikian rupa sehingga menangkap pola difraksi yang di hasilkan.
e. Mengambil gambar hasil difarksi yang berupa fringi gelap terang.
f.
Setelah pola difraksi dihasilkan langkah selanjutnya yaitu mengukur distribusi
intensitas cahaya pada setiap orde dengan menggunakan LDR dan ohmmeter.
g. Mengukur beberapa variabel di antaranya:
= jarak antara celah ke layar
dan
= jarak antara orde 0 atau orde pusat kesetiap celah pada posisi
x dan y.
h. Analisis dan pembuatan grafik
1. Menghitung panjang gelombang dengan menggunakan kisi difraksi (karena cahaya yang
digunakan monokromatis)
Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri
dari sejumlah besar slit-slit paralel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara
memotong garis-garis paralel di atas permukaan plat kaca dengan mesin terukur berpresisi
tinggi. Celah di antara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan area itu
bertindak sebagai celah–celah yang terpisah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per
sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter kita dapat menentukan jarak antar
celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d), jika terdapat N garis per satuan panjang,
maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu:
Difraksi adalah penyebaran atau pelenturan gelombang
yang disebabkan oleh
adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin
besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai
sebuah sumber
gelombang, dengan demikian, cahaya dari satu bagian celah
dapat
berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar
bergantung pada arah θ. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada
sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah
sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama. Celah sempit yang
demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola
difraksi yang dihasilkan pada layar. Jika berkas cahaya monokromatis dilewatkan pada
sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat
pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu
sumber cahaya monokromatis
dengan
perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi berupa pita-pita terang. Intensitas
pita-pita terang mencapai maksimum pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak di
kiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila jarak pita
jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari
dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan
𝜆
𝐷𝑥
√𝑛2 𝑥 2
𝑛2 𝑙 2
Dengan rumus ketidakpatiannya :
2
√( )
√𝑛2 𝑥2
Perhitungan:
2 2
2 2
=
)=
√
√
2 2
( )
𝐷
𝜆
√
2
2
2 2
=
√
2
𝑙 𝑛2
2
𝐷𝑛2 𝑥2
𝑛2𝑥2
3
2 2 2
𝑙 𝑛
2
𝑥
2
𝐷𝑙𝑥𝑛2
(𝑛2 𝑥2
3
2 2 2
𝑙 𝑛 )
2
𝑙
2
di mana:
n : orde pola difraksi
D : tetapan kisi
λ : panjang gelombang
θ : sudut lenturan (difraksi)
p : jarak terang pusat ke orde-n
L : jarak antara kisi dan layar
Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya monokromatis, kita akan melihat
suatu spektrum warna. Spektrum yang paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pusat (n = 0).
Menghitung Panjang Gelombang dan Ketidakpastiannya
λ(nm)
No
Δλ
1
665
2
2
661
5
3
665
7
4
669
10
5
665
2
6
667
4
7
653
2
8
670
3
ket
s1+s2
keterangan
1-2
4
7 cocok
1-3
0
9 cocok
1-4
4
12 cocok
1-5
0
4 cocok
1-6
2
6 cocok
1-7
12
1-8
5
5 cocok
2-3
4
12 cocok
4 tidak cocok
2-4
8
15 cocok
2-5
4
7 cocok
2-6
6
9 cocok
2-7
8
7 tidak cocok
2-8
9
8 tidak cocok
3-4
4
17 cocok
3-5
0
9 cocok
3-6
2
11 cocok
3-7
12
3-8
5
10 cocok
4-5
4
12 cocok
4-6
2
14 cocok
4-7
16
4-8
1
13 cocok
5-6
2
6 cocok
5-7
12
5-8
3
6-7
14
6-8
3
7-8
17
9 tidak cocok
12 tidak cocok
4 tidak cocok
5 cocok
6 tidak cocok
7 cocok
5 tidak cocok
Dari data yang cocok tersebut dianalisis menggunakan uji diskripansi sebagai berikut:
λ(nm)
No
Δλ
1
665
2
0.25
166.25
2
661
5
0.04
26.44
3
665
7
0.020408
13.5714286
4
669
10
0.01
6.69
5
665
2
0.25
166.25
6
667
4
0.0625
41.6875
0.632908
420.888929
Jumlah
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak
pastiannya yaitu
𝜆
λ(nm)
No
Δ𝜆
665 0
1 2 nm
Δλ
1
665
2
0.25
166.25
3
665
7
0.020408
13.57143
4
669
10
0.01
6.69
5
665
2
0.25
166.25
6
667
4
0.0625
41.6875
8
670
3
0.111111
74.44444
0.704019
468.8934
Jumlah
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak
pastiannya yaitu:
𝜆
Δ𝜆
666 0
11
Nilai hambatan yang mucul saat pngukuran intensitas
L = 60 cm
Celah Pertama
orde
0
1
-1
2
-2
3
-3
Celah Kedua
Hambatan R (X) KΩ
Hambatan R (Y) KΩ
Hambatan R (X) KΩ
Hambatan R (Y) KΩ
20 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
120 ± 2
120 ± 2
210 ± 1
210 ± 1
21 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
120 ± 2
120 ± 2
210 ± 1
210 ± 1
22 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
190 ± 2
190 ± 2
250 ± 5
250 ± 5
22 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
190 ± 2
190 ± 2
250 ± 5
250 ± 5
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Berdasarkan penelitian dan analisis diperoleh hasil sebagai berikut:
1. Hasil pola difrksi untuk celah ganda kotak dengan luas
1mm.
2. Hasil untuk distribusi intensitas cahaya pada tiap orde secara percobaan
Celah Pertama (kiri)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X (mm)
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
Sumbu X
Sumbu Y
I sumbu X
I sumbu Y
1
0
0
0
1/20000
1/21000
0.00005
4.7619E-05
2
1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
3
-1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
4
2
4
4
1/120000
1/120000
8.33E-06
8.3333E-06
5
-2
4
4
1/120000
1/120000
8.33E-06
8.3333E-06
6
3
8
8
1/210000
1/210000
4.76E-06
4.7619E-06
7
-3
8
8
1/210000
1/210000
4.76E-06
4.7619E-06
Celah Kedua (kanan)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X (mm)
Y (mm)
Intensitas~1/R (1/ohm)
Sumbu X
Sumbu Y
I sumbu X
I sumbu Y
1
0
0
0
1/21000
1/22000
4.7619E-05
4.54545E-05
2
1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
3
-1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
4
2
4
4
1/190000
1/190000
5.26E-06
5.2632E-06
5
-2
4
4
1/190000
1/180000
5.26E-06
5.5556E-06
6
3
8
8
1/250000
1/250000
0.000004
0.000004
7
-3
8
8
1/250000
1/250000
0.000004
0.000004
Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
Celah Kedua (kiri)
Keterangan:
B= grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C= grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
3. Hasil distribusi intensitas cahaya tiap orde secara perhitungan
Celah Pertama (kiri)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
(mm)
Sumbu X,Y
Intensitas
0
1/20000
0.00005
0.074203/20000
3.71016E-06
1
0
0
2
1
2
3
-1
2
2
0.074203/20000
3.71016E-06
4
2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
5
-2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
6
3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
7
-3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
2
.Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kiri)
Keterangan:
B= grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Celah Kedua (kanan)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
(mm)
Sumbu X,Y
Intensitas
0
1/20000
0.00005
0.074203/20000
3.71016E-06
1
0
0
2
1
2
3
-1
2
2
0.074203/20000
3.71016E-06
4
2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
5
-2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
6
3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
7
-3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
2
Gambar celah kedua (kanan)
B. Pembahasan
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menemukan pola difraksi fraunhofer
dengan celah persegi ganda, dimana sisi-sisinya sama. Selain itu tujuan lain dari
penelitian ini yaitu untuk mengetahui distribusi intensitas cahaya pada setiap orde (n).
Difraksi sendiri diartikan sebagai pelenturan cahaya yang diakibatkan oleh
adanya penghalang atau celah sempit yang dilalui cahaya tersebut. Sebenarnya difraksi
sendiri tidak terlepas dari adanya peristiwa interferensi karena pola-pola yang
dihasilkan merupakan hasil interferensi gelombang-gelombang cahayanya. Sehingga
menghasilkan pola gelap dan pola terang,berupa fringi,
dimana pola gelap yang
dihasilkan merupakan interferensi destruktif (saling menghilangkan) sedangkan pola
terang yang teramati merupakan interferensi konstruktif (saling menguatkan).
Dalam dunia spektroskopi, difraksi sangat banyak diaplikasikan. Secara
sederhana adalah difraksi dengan cahaya tampak untuk mengetahui panjang gelombang
cahaya tampak (Tippler, 1991). Contoh lain adalah difraksi sinar-x, atau yang lebih
dikenal dengan difraksi Bragg, digunakan untuk spektroskopi suatu unsur yang
terkandung dalam suatu material atau dapat juga untuk menentukan jarak kisi serta
orientasi suatu Kristal (Kittel, 2005).
Difraksi yang sedang dipelajari dalam penelitian ini yaitu difraksi Fraunhofer
dimana pola difraksi akan ditemukan pada jarak yang cukup jauh. Sedangkan celah
yang digunakan merupakan celah kotak ganda dengan sisi-sisi yang hampir sama yaitu
1mm. Sumber cahaya yang digunakan ialah laser pointer dengan panjang gelombang
665 0
1 2 nm. Untuk mengetahui distribusi intensitas yang tersebar pada tiap orde
mula-mula haruslah mengukur intensitas cahaya pada tiap-tiap orde. Dalam
pengukuran ini detektor yang digunakan yaitu LDR (Light Dependet Resistor), dimana
keluarannya berupa resistansi atau hambatan (Ohm). Sehingga dalam hal ini yang
menjadi acuan dalam pengamatan intensitas cahayanya yaitu resistansi, diketahui dari
hasil pengukuran bahwanya semakin besar ordenya dalam arti jarak terang ke-n dengan
terang pusat semakin jauh, resistansi yang terukur semakin besar. Sehingga dalam hal
ini dapat dikatakan bahwa nilai intensitas cahaya dengan resitansi berbanding terbalik
atau
,
. Jarak antara celah dengan layar yang digunakan dalam
pengamatannya tetap yaitu 60 cm. Dengan jarak ( ) ini dan beberapa variabel seperti
,
sisi-sisi celah; ,
( ), serta
0
jarak tiap orde pada sumbu x dan y, panjang gelombang
adalah intensitas ( ) dari orde nol (terang pusat).
dapat dihitung nilai dari distribusi intensitasnya menggunakan persamaan
𝐼 𝑥, 𝑦
dengan
dan
𝐼0
𝑠𝑖𝑛2 𝛾 𝑠𝑖𝑛2 𝛽
𝛾2
𝛽2
.
Pola difraksi yang dihasilkan untuk celah persegi secara percobaan langsung sebagai
berikut:
Dari pola diatas dapat dilihat bahwa terdapat pola gelap terang yang mengarah
pada sumbu y (vertikal) dan sumbu x(horisontal). Distribusi intensitas pada dua sumbu
tersebut seharusnya sama apabila celah yang digunakan benar-benar memiliki sisi-sisi
yang sama persis. Namun, karena keterbatasan dalam pembuatan celah distribusi pada
sumbu x dan y secara pengukuran tidaklah sama melainkan intensitas untuk sumbu x
lebih besar daripada sumbu y. Sedangakan untuk grafik perbandingan distribusi
intensitas antara percobaan dan perhitungan adalah sebagai berikut:
Celah Pertama (kiri)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Celah Kedua (kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Grafik secara pengukuran memiliki distribusi intensitas yang lebih besar dari pada
distribusi intensitas secara perhitungan. Dapat dilihat bahwa distribusi intensitas cahaya
secara pengukuran untuk sumbu x distribusi intensitasnya lebih besar daripada sumbu
y
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian, analisis, dan pembahasan maka diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Pola difrasi Fraunhofer untuk celah persegi ganda dengan luas
1 mm yaitu,
2. Distribusi intensitas untuk tiap orde baik secara pengukuran maupun secara
perhitungan disajikan dalam grafik berikut:
Celah Pertama (kanan)
Celah kedua (Kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan.
B. Saran
Dalam penelitian yang saya lakukan ini masih banyak kekurangan, terlihat dari
hasil distribusi intensitas percobaan dan perhitungan grafik dan kurang
ketelitian terhadap pembacaan multimeter (terlalu dikira-kira) .Untuk
penelitian serupa peneliti lain dapat berkosentrasi pada ketepatan ukuran celah
dan alat pendeteksi intensitas cahaya, agar hasil yang diperoleh lebih teliti lain.
“DIFRAKSI FRAOUNHOFER DENGAN CELAH PERSEGI GANDA”
Disusun Oleh:
Januar Widakdo (11306141032)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2012-2013
BAB I
Tujuan: Menghitung intesitas, panjang gelombang cahaya
A. METODE PRAKTIKUM
1. Waktu dan Tempat Praktikum
Tempat: Laboratorium Spektroskopi lt 2
Waktu : Mei s/d Juni
2. Alat dan Progam yang digunakan
a. Laser Pointer
b. Multimeter
c. Kamera
d. Celah
e. Kertas Milimeter Block,
f. Kalkulator.
g. Lem
h. Alat Tulis
i. Aplikasi : Origin, Microsoft Excel & Word , Microsoft Mathematics
3. Langkah Kerja
A. Persiapan
Pembuatan Alat
1. Pembuatan celah sempit, celah sempit berupa celah berbentuk kotak yang
dibuat dengan menggunakan silet yang disusun bujur sangkar (kotak)
dengan panjang sisi-sisinya
1 mm. Kemudian silet tersebut diletakkan
pada kerangka yang terbuat Styrofoam
2. Pembuatan Dudukan
Pembuatan dudukan ini difungsikan agar celah yang telah berada pada
kerangkanya dapat digeser naik turun, sehingga memudahkan saat
memposisikan celah ketika disinari laser. Dudukan celah terbuat dari bahan
styrofoam yang dilubangi pada bagian tengah. Sehingga batang kerangka
celah sempit dapat berdiri tegak saat diletakkan pada dudukan tersebut.
3. Skema Pembuatan Alat
(a) Sumber Cahaya
Sumber cahaya yang digunakan dalam penelitian difraksi oleh celah kotak ini adalah
laser pointer. Dimana diketahui panjang gelombang dari laser pointer yang dipakai yang
dipakai adalah 665.0 ± 1.2 nm. Sumber yang berupa laser pointer dapat dilihat pada gambar
3.1 dibawah ini.:
Gambar 3.1 Laser Pointer
(b) Celah kotak ganda
Celah yang digunakan dalam difraksi ini yaitu celah ganda kotak yang terbuat dari
silet yang disusun bujur sangkar lalu dipisah menjadi dua dengan silet ditengahnya. Celah
kotak berukuran
1mm, dari celah kotak tersebutlah akan diperoleh pola gelap terang
seperti gambar 3.2 dibawah ini:
Gambar 3.2 Pola difraksi yang akan dihasilkan oleh celah ganda kotak.
Sedangkan celah kotak yang digunakan seperti gambar berikut:
Gambar 3.3 celah kotak ganda
B. Layar penangkap
Layar penangkap pola difraksi yang digunakan terbuat dari kertas
putih (millimeter block) yang ditempel pada karton. Kertas putih yang digunakan
bertujuan untuk mempermudah pengamatan pola yang terbentuk di ruang gelap.
Layar penangkap dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menangkap pola difraksi
tanpa dipegang oleh tangan. Layar penangkap pola difraksi dapat dilihat pada
gambar 3.4.
Gambar 3.4 Layar penangkap pola difraksi.
C. Prosedur Penelitian
Menemukan Ide
Pembuatan alat-alat yang digunakan.
Pelaksanaan penelitian
Pengambilan data untuk menghitung dan
mengukur distribusi intensitas cahaya.
Pengolahan data hasil penelitian.
D. Teknik Analisis Data
Setelah semua alat dan bahan yang digunakan siap, selanjutnya adalah
pelaksanaan penelitian untuk mendapatkan pola-pola difraksi yang berupa fringi
gelap dan terang. Setelah fringi didapatkan langkah selanjutnya yaitu mengukur
distribusi intensitas cahaya untuk tiap-tiap orde pada pola difraksi yang dihasilkan.
Selain itu juga harus mengukur beberapa variabel untuk menghitung distribusi
intensitas cahaya secara teori dengan persamaaan:
𝐼 𝑥, 𝑦
𝐼0
𝑠𝑖𝑛2 𝛾 𝑠𝑖𝑛2 𝛽
𝛾2
𝛽2
dan
Dengan
Untuk mendapatkan pola difraksi langkah-langkah yang harus dilakukan yaitu
sebagai berikut:
a. Menyusun alat
b. Mematikan semua lampu atau apapun yang menyumbangkan cahaya selain laser.
c. Melewatkan cahaya laser pada celah kotak.
d. Setelah cahaya melewati celah, selanjutnya yaitu mengatur layar penangkap pola
sedemikian rupa sehingga menangkap pola difraksi yang di hasilkan.
e. Mengambil gambar hasil difarksi yang berupa fringi gelap terang.
f.
Setelah pola difraksi dihasilkan langkah selanjutnya yaitu mengukur distribusi
intensitas cahaya pada setiap orde dengan menggunakan LDR dan ohmmeter.
g. Mengukur beberapa variabel di antaranya:
= jarak antara celah ke layar
dan
= jarak antara orde 0 atau orde pusat kesetiap celah pada posisi
x dan y.
h. Analisis dan pembuatan grafik
1. Menghitung panjang gelombang dengan menggunakan kisi difraksi (karena cahaya yang
digunakan monokromatis)
Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri
dari sejumlah besar slit-slit paralel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara
memotong garis-garis paralel di atas permukaan plat kaca dengan mesin terukur berpresisi
tinggi. Celah di antara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan area itu
bertindak sebagai celah–celah yang terpisah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per
sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter kita dapat menentukan jarak antar
celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d), jika terdapat N garis per satuan panjang,
maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu:
Difraksi adalah penyebaran atau pelenturan gelombang
yang disebabkan oleh
adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin
besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai
sebuah sumber
gelombang, dengan demikian, cahaya dari satu bagian celah
dapat
berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar
bergantung pada arah θ. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada
sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah
sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama. Celah sempit yang
demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola
difraksi yang dihasilkan pada layar. Jika berkas cahaya monokromatis dilewatkan pada
sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat
pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu
sumber cahaya monokromatis
dengan
perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi berupa pita-pita terang. Intensitas
pita-pita terang mencapai maksimum pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak di
kiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila jarak pita
jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari
dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan
𝜆
𝐷𝑥
√𝑛2 𝑥 2
𝑛2 𝑙 2
Dengan rumus ketidakpatiannya :
2
√( )
√𝑛2 𝑥2
Perhitungan:
2 2
2 2
=
)=
√
√
2 2
( )
𝐷
𝜆
√
2
2
2 2
=
√
2
𝑙 𝑛2
2
𝐷𝑛2 𝑥2
𝑛2𝑥2
3
2 2 2
𝑙 𝑛
2
𝑥
2
𝐷𝑙𝑥𝑛2
(𝑛2 𝑥2
3
2 2 2
𝑙 𝑛 )
2
𝑙
2
di mana:
n : orde pola difraksi
D : tetapan kisi
λ : panjang gelombang
θ : sudut lenturan (difraksi)
p : jarak terang pusat ke orde-n
L : jarak antara kisi dan layar
Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya monokromatis, kita akan melihat
suatu spektrum warna. Spektrum yang paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pusat (n = 0).
Menghitung Panjang Gelombang dan Ketidakpastiannya
λ(nm)
No
Δλ
1
665
2
2
661
5
3
665
7
4
669
10
5
665
2
6
667
4
7
653
2
8
670
3
ket
s1+s2
keterangan
1-2
4
7 cocok
1-3
0
9 cocok
1-4
4
12 cocok
1-5
0
4 cocok
1-6
2
6 cocok
1-7
12
1-8
5
5 cocok
2-3
4
12 cocok
4 tidak cocok
2-4
8
15 cocok
2-5
4
7 cocok
2-6
6
9 cocok
2-7
8
7 tidak cocok
2-8
9
8 tidak cocok
3-4
4
17 cocok
3-5
0
9 cocok
3-6
2
11 cocok
3-7
12
3-8
5
10 cocok
4-5
4
12 cocok
4-6
2
14 cocok
4-7
16
4-8
1
13 cocok
5-6
2
6 cocok
5-7
12
5-8
3
6-7
14
6-8
3
7-8
17
9 tidak cocok
12 tidak cocok
4 tidak cocok
5 cocok
6 tidak cocok
7 cocok
5 tidak cocok
Dari data yang cocok tersebut dianalisis menggunakan uji diskripansi sebagai berikut:
λ(nm)
No
Δλ
1
665
2
0.25
166.25
2
661
5
0.04
26.44
3
665
7
0.020408
13.5714286
4
669
10
0.01
6.69
5
665
2
0.25
166.25
6
667
4
0.0625
41.6875
0.632908
420.888929
Jumlah
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak
pastiannya yaitu
𝜆
λ(nm)
No
Δ𝜆
665 0
1 2 nm
Δλ
1
665
2
0.25
166.25
3
665
7
0.020408
13.57143
4
669
10
0.01
6.69
5
665
2
0.25
166.25
6
667
4
0.0625
41.6875
8
670
3
0.111111
74.44444
0.704019
468.8934
Jumlah
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak
pastiannya yaitu:
𝜆
Δ𝜆
666 0
11
Nilai hambatan yang mucul saat pngukuran intensitas
L = 60 cm
Celah Pertama
orde
0
1
-1
2
-2
3
-3
Celah Kedua
Hambatan R (X) KΩ
Hambatan R (Y) KΩ
Hambatan R (X) KΩ
Hambatan R (Y) KΩ
20 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
120 ± 2
120 ± 2
210 ± 1
210 ± 1
21 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
120 ± 2
120 ± 2
210 ± 1
210 ± 1
22 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
190 ± 2
190 ± 2
250 ± 5
250 ± 5
22 ± 1
60 ± 5
60 ± 5
190 ± 2
190 ± 2
250 ± 5
250 ± 5
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Berdasarkan penelitian dan analisis diperoleh hasil sebagai berikut:
1. Hasil pola difrksi untuk celah ganda kotak dengan luas
1mm.
2. Hasil untuk distribusi intensitas cahaya pada tiap orde secara percobaan
Celah Pertama (kiri)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X (mm)
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
Sumbu X
Sumbu Y
I sumbu X
I sumbu Y
1
0
0
0
1/20000
1/21000
0.00005
4.7619E-05
2
1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
3
-1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
4
2
4
4
1/120000
1/120000
8.33E-06
8.3333E-06
5
-2
4
4
1/120000
1/120000
8.33E-06
8.3333E-06
6
3
8
8
1/210000
1/210000
4.76E-06
4.7619E-06
7
-3
8
8
1/210000
1/210000
4.76E-06
4.7619E-06
Celah Kedua (kanan)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X (mm)
Y (mm)
Intensitas~1/R (1/ohm)
Sumbu X
Sumbu Y
I sumbu X
I sumbu Y
1
0
0
0
1/21000
1/22000
4.7619E-05
4.54545E-05
2
1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
3
-1
2
2
1/60000
1/60000
1.67E-05
1.6667E-05
4
2
4
4
1/190000
1/190000
5.26E-06
5.2632E-06
5
-2
4
4
1/190000
1/180000
5.26E-06
5.5556E-06
6
3
8
8
1/250000
1/250000
0.000004
0.000004
7
-3
8
8
1/250000
1/250000
0.000004
0.000004
Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
Celah Kedua (kiri)
Keterangan:
B= grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C= grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
3. Hasil distribusi intensitas cahaya tiap orde secara perhitungan
Celah Pertama (kiri)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
(mm)
Sumbu X,Y
Intensitas
0
1/20000
0.00005
0.074203/20000
3.71016E-06
1
0
0
2
1
2
3
-1
2
2
0.074203/20000
3.71016E-06
4
2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
5
-2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
6
3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
7
-3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
2
.Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kiri)
Keterangan:
B= grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Celah Kedua (kanan)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm
No
Orde
X
Y
Intensitas~1/R (1/ohm)
(mm)
(mm)
Sumbu X,Y
Intensitas
0
1/20000
0.00005
0.074203/20000
3.71016E-06
1
0
0
2
1
2
3
-1
2
2
0.074203/20000
3.71016E-06
4
2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
5
-2
4
4
0.000985/20000
4.92576E-08
6
3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
7
-3
8
8
0.00034/20000
1.70008E-08
2
Gambar celah kedua (kanan)
B. Pembahasan
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menemukan pola difraksi fraunhofer
dengan celah persegi ganda, dimana sisi-sisinya sama. Selain itu tujuan lain dari
penelitian ini yaitu untuk mengetahui distribusi intensitas cahaya pada setiap orde (n).
Difraksi sendiri diartikan sebagai pelenturan cahaya yang diakibatkan oleh
adanya penghalang atau celah sempit yang dilalui cahaya tersebut. Sebenarnya difraksi
sendiri tidak terlepas dari adanya peristiwa interferensi karena pola-pola yang
dihasilkan merupakan hasil interferensi gelombang-gelombang cahayanya. Sehingga
menghasilkan pola gelap dan pola terang,berupa fringi,
dimana pola gelap yang
dihasilkan merupakan interferensi destruktif (saling menghilangkan) sedangkan pola
terang yang teramati merupakan interferensi konstruktif (saling menguatkan).
Dalam dunia spektroskopi, difraksi sangat banyak diaplikasikan. Secara
sederhana adalah difraksi dengan cahaya tampak untuk mengetahui panjang gelombang
cahaya tampak (Tippler, 1991). Contoh lain adalah difraksi sinar-x, atau yang lebih
dikenal dengan difraksi Bragg, digunakan untuk spektroskopi suatu unsur yang
terkandung dalam suatu material atau dapat juga untuk menentukan jarak kisi serta
orientasi suatu Kristal (Kittel, 2005).
Difraksi yang sedang dipelajari dalam penelitian ini yaitu difraksi Fraunhofer
dimana pola difraksi akan ditemukan pada jarak yang cukup jauh. Sedangkan celah
yang digunakan merupakan celah kotak ganda dengan sisi-sisi yang hampir sama yaitu
1mm. Sumber cahaya yang digunakan ialah laser pointer dengan panjang gelombang
665 0
1 2 nm. Untuk mengetahui distribusi intensitas yang tersebar pada tiap orde
mula-mula haruslah mengukur intensitas cahaya pada tiap-tiap orde. Dalam
pengukuran ini detektor yang digunakan yaitu LDR (Light Dependet Resistor), dimana
keluarannya berupa resistansi atau hambatan (Ohm). Sehingga dalam hal ini yang
menjadi acuan dalam pengamatan intensitas cahayanya yaitu resistansi, diketahui dari
hasil pengukuran bahwanya semakin besar ordenya dalam arti jarak terang ke-n dengan
terang pusat semakin jauh, resistansi yang terukur semakin besar. Sehingga dalam hal
ini dapat dikatakan bahwa nilai intensitas cahaya dengan resitansi berbanding terbalik
atau
,
. Jarak antara celah dengan layar yang digunakan dalam
pengamatannya tetap yaitu 60 cm. Dengan jarak ( ) ini dan beberapa variabel seperti
,
sisi-sisi celah; ,
( ), serta
0
jarak tiap orde pada sumbu x dan y, panjang gelombang
adalah intensitas ( ) dari orde nol (terang pusat).
dapat dihitung nilai dari distribusi intensitasnya menggunakan persamaan
𝐼 𝑥, 𝑦
dengan
dan
𝐼0
𝑠𝑖𝑛2 𝛾 𝑠𝑖𝑛2 𝛽
𝛾2
𝛽2
.
Pola difraksi yang dihasilkan untuk celah persegi secara percobaan langsung sebagai
berikut:
Dari pola diatas dapat dilihat bahwa terdapat pola gelap terang yang mengarah
pada sumbu y (vertikal) dan sumbu x(horisontal). Distribusi intensitas pada dua sumbu
tersebut seharusnya sama apabila celah yang digunakan benar-benar memiliki sisi-sisi
yang sama persis. Namun, karena keterbatasan dalam pembuatan celah distribusi pada
sumbu x dan y secara pengukuran tidaklah sama melainkan intensitas untuk sumbu x
lebih besar daripada sumbu y. Sedangakan untuk grafik perbandingan distribusi
intensitas antara percobaan dan perhitungan adalah sebagai berikut:
Celah Pertama (kiri)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Celah Kedua (kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
c = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan
Grafik secara pengukuran memiliki distribusi intensitas yang lebih besar dari pada
distribusi intensitas secara perhitungan. Dapat dilihat bahwa distribusi intensitas cahaya
secara pengukuran untuk sumbu x distribusi intensitasnya lebih besar daripada sumbu
y
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian, analisis, dan pembahasan maka diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Pola difrasi Fraunhofer untuk celah persegi ganda dengan luas
1 mm yaitu,
2. Distribusi intensitas untuk tiap orde baik secara pengukuran maupun secara
perhitungan disajikan dalam grafik berikut:
Celah Pertama (kanan)
Celah kedua (Kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
D = grafik distribusi intensitas sumbu x=sumbu y secara perhitungan.
B. Saran
Dalam penelitian yang saya lakukan ini masih banyak kekurangan, terlihat dari
hasil distribusi intensitas percobaan dan perhitungan grafik dan kurang
ketelitian terhadap pembacaan multimeter (terlalu dikira-kira) .Untuk
penelitian serupa peneliti lain dapat berkosentrasi pada ketepatan ukuran celah
dan alat pendeteksi intensitas cahaya, agar hasil yang diperoleh lebih teliti lain.