Laporan Praktikum Kisi Difraksi

Praktikum Kisi Difraksi

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elektromagnetik yang bisa dilihat dengan mata. Cahaya juga merupakan dasar ukuran meter: 1 meter adalah jarak yang dilalui cahaya melalui vakum pada 1/299,792,458 detik. Kecepatan cahaya adalah 299,792,458. Sifat-sifat cahaya ialah, cahaya bergerak lurus ke semua arah. Buktinya adalah kita dapat melihat sebuah lampu yang menyala dari segala penjuru dalam sebuah ruang gelap. Apabila cahaya terhalang, bayangan yang dihasilkan disebabkan cahaya yang bergerak lurus tidak dapat berbelok. Namun cahaya dapat dipantulkan.

Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya. Agar interferensi cahaya dapat teramati dengan jelas, maka kedua gelombang cahaya itu harus bersifat koheren. Dua gelombang cahaya dikatakan koheren apabila kedua gelombang cahaya tersebut mempunyai amplitudo, frekuensi yang sama dan pada fasenya tetap. Garis terang merupakan hasil interferensi yang saling memperkuat dan garis gelap adalah hasil interferensi yang saling memperlemah. Hasil interferensi bergantung pada selisih jarak tempuh/ lintasan cahaya dari celah ke layar.  

Jika sebuah gelombang permukaan air tiba pada suatu celah sempit, maka gelombang ini akan mengalami lenturan/pembelokan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah belakang celah tersebut. Gejala ini disebut difraksi. Kisi adalah celah sangat sempit yang dibuat dengan menggores sebuah lempengan kaca dengan intan. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 700 celah setiap 1 mm. Pada kisi, setiap goresan merupakan celah. 

B. Tujuan Praktikum

1. Menentukan panjang gelombang monokromatik ( lampu senter ) dengan menggunakan sebuah kisi difraksi.

Bab II. Kajian Teori

Gelombang memiliki beberapa sifat, salah satunya adalah difraksi. Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau pelenturan arah gelombang ketika melewati penghalang berupa celah. Jika gelombang melewati celah yang ukurannya sempit, maka difraksi menyebabkan celah tersebut seolah-olah merupakan sumber gelombang melingkar. yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar.

Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami difraksi. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama.

Difraksi pada gelombang cahaya terbagi menjadi dua, yakni sebagai berikut :

1. Difraksi melalui celah tunggal yang sempit

Bila cahaya monokromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempit, maka cahaya akan dibelokkan atau dilenturkan. Sedangkan bila cahaya dijatuhkan polikromatik (cahaya putih atau banyak warna), selain akan mengalami peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi. Hasil interferensi menghasilkan pola warna pelangi.
Berkas cahaya jatuh pada celah tunggal, akan dibelokkan dengan sudut belok θ. Pada layar akan terlihat pola gelap dan terang. Pola gelap dan terang akan terjadi bila mengalami peristiwa interferensi.

Syarat terjadinya difraksi pada celah tunggal

Pola difraksi minimum (pita gelap) : d sin θ = mλ; m = 1, 2, 3, …

Pola difraksi maksimum (pita terang) : d sin θ = (m- ½)λ; m = 1, 2, 3, …

2. Difraksi melalui kisi

Kisi difraksi merupakan suatu piranti atau alat untuk menganalisis sumber cahaya. Kisi adalah celah sempit yang dibuat dengan menggores sebuah lempengan kaca dengan intan. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 600 celah setiap 1 mm. pada kisi, setiap goresan merupakan celah. Celah diantara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan arena itu bertindak sebagai celah-celah yang terpisah.
Sebuah kisi memiliki konstanta atau tetapan kisi yang menyatakan banyaknya goresan tiap satu satuan panjang, yang dilambangkan dengan d, yang juga sering dikatakan menjadi lebar celah atau jarak antar celah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Banyaknya goresan tiap satuan panjang dinyatakan dengan N. Jika terdapat N garis per satuan panjang, maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu:

d = 1/N

Jika berkas cahaya monokhromatis dijatuhkan pada sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu sumber cahaya monokhromatis dengan perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi berupa pita-pita (garis) terang pada layar. Intensitas pita-pita terang mencapai maksimun pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak dikiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila pitanya jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan :

d \sin θ= nλ

Sedangkan pita gelap akan terjadi bila memenuhi persamaan :

d sin θ = (n+ ½) λ

dimana :

n = orde pola difraksi (0,1,2,………)
d = jarak antara dua garis kisi ( konstanta kisi)
λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan
θ = sudut lenturan (difraksi)
y= jarak terang pusat dengan orde ke-n
l= jarak layar ke kisi difraksi

Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya polikhromatis, kita akan melihat suatu spectrum warna. Spektrum yan paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pertama (m=1). Garis gelap dan terang atau pembentukan spektrum akan lebih jelas dan tajam jika lebar celahnya semakin sempit atau konstanta kisinya semakin banyak atau besar. Garis gelap dan terang dan spektrum tersebut merupakan hasil interferensi dari cahaya yang berasal dari kisi tersebut yang jatuh pada layar titik atau tempat tertentu.

Pengaruh difraksi pada daya urai alat optik

Daya urai alat optik adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Apabila suatu alat optik memiliki diameter diafragma D, maka dua sumber cahaya dengan panjang gelombang λ masih dapat dipisahkan secara tepat dengan persamaan :

\sin θ_m =1,22 \frac{λ}{D}

Dengan :

θ_m = sudut pemisahan atau sudut resolusi minimum
D = diameter diafragma alat optik
λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan

Untuk θ_m yang sangat kecil, kita dapat memperoleh daya urai alat optik dengan persamaan :

d_m= 1,22 λL/D

Dengan :

d_m = daya urai alat optik
L = jarak benda dari alat optik
D = diameter diafragma alat optik
λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan

Bab III. Metode Praktikum

A. Alat dan Bahan

1. 1 buah lampu senter laser.
2. 1 buah kisi difraksi dengan 300 garis/mm
3. 1 buah layar
4. Seperangkat bangku optic
5. Bantalan kayu secukupnya.

B. Metode Praktikum

1. Susunlah alat seperti gambar berikut ini.
2. Jatuhkan cahaya senter laser ke kisi difraksi lalu amati pola difraksi yang terjadi di layar. Tandai terang pusat, terang 1 disebelah kanan dan terang 1 disebelah kiri. Ukurlah jarak terang 1di sebelah kanan maupun disebelah kiri itu ke pusat terang. Ukurlah jarak layar ke kisi ( L ).
3. Ulangi kegiatan diatas dengan menambahkan jarak layar ke  kisi. Masukan hasil pengamatan ke dalam tabel berikut :

λ rata-rata =….

4)      Ulangi kegitan (2) diatas, tetapi sekarang yang diukur adalah jarak terang II ke pusat terang. Dengan mengubah-ubah jarak layar ke kisi. Masukan hasil pengamatan ke dalam tabel berikut :

No	L ( m )	Ordeke n	Simpanganx2 ( kiri )	Simpanganx2 ( kiri )	X =	λ =
1
2
3

λ rata-rata =….

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil Praktikum

Tabel 1 :

λ rata-rata = 5.353.33 A⁰

Tabel 2 :

No	L( m )	Ordeke n	Simpanganx2 ( kiri )	Simpanganx2 ( kiri )	X =	λ =
1	0,1	2	0,032	0,032	0,032	5.280 A0
2	0,15	2	0,05	0,05	0,05	5.500 A0
3	0,3	2	0,08	0,08	0,08	5.280 A0

λ rata-rata = 

       = 5.353.33 A⁰

5.2 ANALISIS DATA

A.    Ordo 1

1.      Dik :  L = 0,1 m

X = 16 x 10^-3 m

N = 300 grs/mm

n = 1

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 16 x 10^-3

                      1 . 1 x 10^-1

= 52,8 x 10 ^-9

       1 x 10^-1

= 52,8 x 10 ^-8 m

2.      Dik :  L = 0,15 m

X = 25 x 10^-3 m

N = 300 grs/mm

n = 1

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 25 x 10^-3

                      1 . 15 x 10^-2

= 82,5 x 10 ^-9

      15 x 10^-2

= 55 x 10 ^-8 m

3.      Dik :  L = 25 x 10^-2 m

X = 4 x 10^-2 m

N = 300 grs/mm

n = 1

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 4 x 10^-2

                      1 . 25 x 10^-2

= 13,2 x 10 ^-8

     25 x 10^-2

= 52,8 x 10 ^-8 m

λ rata-rata   = 52,8 x 10 ^-8 + 55 x 10 ^-8  + 52,8 x 10 ^-8

3

            = 160,6 x 10 ^-8

                                3

            =  53,53 x 10 ^-8 m = 5.353 A⁰

B.     Ordo 2

1.      Dik :         L = 0,1 m

X = 32 x 10^-3 m

N = 300 grs/mm

n = 2

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 32 x 10^-3

                      2 . 1 x 10^-1

= 105,6 x 10 ^-9

50                                                    x 10^-1

= 52,8 x 10 ^-8 m

2.      Dik :         L = 15 x 10^-2 m

X = 5 x 10^-2 m

N = 300 grs/mm

n = 2

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 5 x 10^-2

                      2 . 15 x 10^-2

= 16,5 x 10 ^-8

       30 x 10^-2

= 0,55 x 10 ^-6 m

= 55 x 10 ^-8 m

4.      Dik :  L = 25 x 10^-2 m

X = 8 x 10^-2 m

N = 300 grs/mm

n = 2

Dit = λ ..?

Jawab

N =  = 3 x 10 ⁵ grs/m

d =  = 

        = 3,3 x 10^-6 m/grs

λ      =

λ      = 3,3 x 10^-6 . 8 x 10^-2

                      2 . 25 x 10^-2

= 26,4 x 10 ^-8

     50 x 10^-2

= 0,528 x 10 ^-6 m

= 52,8 x 10 ^-8 m

λ rata-rata   = 52,8 x 10 ^-8 + 55 x 10 ^-8  + 52,8 x 10 ^-8

3

            = 160,6 x 10 ^-8

                                3

            =  53,53 x 10 ^-8 m = 5.353 A⁰

C. Pembahasan

Pada praktikum kali ini kami mencoba menentukan panjang gelombang dari sumber sinar senter berwarna hijau dan mempelajari peristiwa kisi difraksi. Dalam menentukan panjang gelombang di gunakan satu macam kisi difraksi yakni  300 grs/mm. Dalam kegiatan ini yang diubah-ubah hanyalah jarak layar ke kisi difraksi (L)

Kisi diletakkan sejauh L di depan layar, pada praktikum ini digunakan L sejauh 0,1 ,0,1dan 0,25 m. Sinar yang melewati kisi kemudian jatuh pada layar atau dinding. Cahaya yang tampak pada dinding berupa gelombang-gelombang yang terlihat sebagai garis-garis warna. Cahaya pada layar terbagi menjadi dua arah yang pusatnya berada ditengah-tengah dan memiliki sinar (berupa titik) yang paling terang, yang merupakan terang pusat. Semakin menjauhi pusat maka titik cahaya pada layar akan semakin redup. Kemudian dilakukan pengukuran jarak X antara titik terang pusat pada layar dengan titik terang berikutnya, atau dari titik terang pusat ke terang pada orde pertama (n = 1).

untuk L = 0,1 didapatkan panjang gelombang 52,8 x 10 ^-8 m, L = 0,15 didapatkan panjang gelombang 55 x 10 ^-8 m dan untuk L = 0,25 didapatkan panjang gelombang 52,8 x 10 ^-8 m. Sedangkan untuk ordo 2, L = 0,1 didapatkan panjang gelombang 52,8 x 10 ^-8 m, L = 0,15 didapatkan panjang gelombang 55 x 10 ^-8 m dan untuk L = 0,25 didapatkan panjang gelombang 52,8 x 10 ^-8 .

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

Dengan berpedoman dari hasil kegiatan 3 dan 4 maka panjang gelombang senter adalah 5.353 A⁰  dan hasil ini sesuai dengan ketentuan yang ada pada tabel yakni panjang gelombang warna hijau kisaran 4.920-5.770 A⁰ . Dari hasil percobaan ini maka saya dapat meyimpulkan bahwa jarak layar ke kisi difraksi (L) tidak mempengaruhi panjang gelombang.

B. Saran

Sebaiknya materi Difraksi dan Interferensi cahaya ini perlu dikaji dan dipahami lebih dalam, agar materi Difraksi cahaya ini dapat dikuasai dengan sempurna oleh siswa.
Praktikum fisika perlu dilakukan menyeluruh dan diterapkan di kehidupan sehari-hari.