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
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
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
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
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 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.
Pengambilan data untuk menghitung dan
mengukur distribusi intensitas cahaya.
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:
Dengan
dan
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
𝐼 𝑥,𝑦 𝐼0𝑠𝑖𝑛 2𝛾
𝛾2
𝑠𝑖𝑛2𝛽
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:
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
2-4 8 15 cocok
Dari data yang cocok tersebut dianalisis menggunakan uji diskripansi sebagai berikut:
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak
Dari analisis menggunakan Microsoft excel didapatkan nilai panjang gelombang dan ketidak pastiannya yaitu:
Nilai hambatan yang mucul saat pngukuran intensitas
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kanan)
Keterangan:
B = grafik distribusi intensitas sumbu x secara pengukuran
C = grafik distribusi intensitas sumbu y secara pengukuran
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
.Grafik distribusi intensitas cahaya
Celah Pertama (kiri)
Keterangan:
Celah Kedua (kanan)
a= 1mm ;b =1mm ; L= 600 mm No Orde X
(mm) Y (mm)
Intensitas~1/R (1/ohm)
Sumbu X,Y Intensitas
1 0 0 0 1/20000 0.00005
2 1 2 2 0.074203/20000 3.71016E-06
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
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
pengamatannya tetap yaitu 60 cm. Dengan jarak ( ) ini dan beberapa variabel seperti , sisi-sisi celah; , jarak tiap orde pada sumbu x dan y, panjang gelombang
( ), serta 0 adalah intensitas ( ) dari orde nol (terang pusat).
dapat dihitung nilai dari distribusi intensitasnya menggunakan persamaan
dengan
dan
.
Pola difraksi yang dihasilkan untuk celah persegi secara percobaan langsung sebagai berikut:
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
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
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,
Celah Pertama (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
