LAPORAN AMALI 2: MENGKAJI SIFAT-SIFAT CAHAYA 1.0 TAJUK Mengkaji sifat-sifat cahaya 2.0 TUJUAN Menentukan panjang gelombang cahaya menggunakan eksperimen dwicelah Young dan parutan belauan. 3.0 PENGENALAN
Cahaya adalah sebuah gelombang melintang yang terhasil apabila jirim-jirim medium bergetar berserenjang dengan arah perambatan gelombang. Panjang gelombang, λ adalah
jarak satu puncak ke puncak gelombang. Gelombang cahaya membelau dengan
cara yang sama apabila gelombang membelau ketika bertembung dengan objek lain. Gelombang juga mengalami interferens apabila melalui atau dipantul oleh objek-objek yang mempunyai medium berbeza (Sarah, 2013). Interferens gelombang berlaku apabila dua gelombang bergerak dan bertembung antara satu sama lain membentuk satu gelombang yang bergabung. Menurut Abdullah 2014, apabila dua amplitud gelombang bertembung
ianya akan menghasilkan satu interferens membina. Proses ini dikenali sebagai superposisi. Bagi gelombang cahaya, interferens membina dan interferens memusnah turut berlaku. Apabila sebuah cahaya monokromatik (cahaya yang hanya mempunyai satu panjang gelombang) melalui sebuah skrin yang mempunyai dua parutan, cahaya yang melalui parutan tersebut akan membentuk dua gelombang cahaya yang koheren. Cahaya yang terbelau akan membentuk interferens membina dan interferens memusnah yang dapat diperhatikan pada skrin. Corak interferens yang terbentuk adalah dalam bentuk jejari cahaya terang dan gelap. Jejari cahaya yang terang menunjukkan kawasan interferens membina manakala bagi kawasan yang gelap adalah interferens memusnah.
4.0 RADAS DAN BAHAN a) Penunjuk laser pen b) pemegang dwicelah c) skrin (tabir) d) dwicelah dengan jarak pemisahan 0.1mm atau 0.5mm atau 1.0mm e) 2 kaki retot f)
pembaris meter
g) parutan belauan (80 garis per mm) 5.0 PEMBOLEH UBAH a) Dimanipulasi
: Jumlah Parutan
b) Bergerak balas
: Panjang gelombang cahaya
c) Dimalarkan
: Kekuatan laser
6.0 HIPOTESIS Panjang gelombang cahaya monokromatik boleh ditentukan dengan lebih tepat dengan menggunakan parutan belauan berbanding dwicelah young. 7.0 PROSEDUR A. Dwicelah Young 1. Kadboard dipotong dan meghasilkan dua celahan yang kecil.
2. Kaki retort digunakan untuk mengepit karboard yang telah dipotong celahnya supaya kekal dalam posisi. 3. Kadboard keras dengan tapak kayu digunakan sebagai skrin. 4. Kadboard dwicelah young dengan kadboard skrin disusun selari. 5. Cahaya lampu suluh disuluh ke kadboard dwicelah young. 6. Corak cahaya yang terhasil pada permukaan kadboard skrin diperhatikan 7. Ukuran a, x dan D diukur dan pemerhatian dicatatkan
B. Parutan Belauan 1. Kardboard dipotong dan menghasilkan satu celahan yang kecil. 2. Kaki retort digunakan untuk mengepit cardboard yang telah dipotong celahnya supaya kekal dalam posisi. 3. Kardboard keras dengan tapak kayu digunakan sebagai skrin. 4. Kadboard bercelah tunggal dengan cardboard skrin disusun selari. 5. Cahaya laser disuluh ke cardboard bercelah tunggal. 6. Corak cahaya yang terhasil pada permukaan cardboard skrin diperhatikan. 7. Ukuran a,x dan D diukur dan pemerhatian dicatatkan.
8.0 KEPUTUSAN EKSPERIMEN A. Dwicelah Young Formula λ = (ax)/ D
λ =
Panjang gelombang yang diperhatikan (m) -3
a
1 x 10
x
4 x 10-3
D
0.8
λ
50 x 10^6 nm
( )
a = saiz pemisahan celah x
= jarak pemisahan di antara jalur cerah dengan gelap
D = jarak di antara dwicelah dengan skrin (tabir) λ =
Panjang gelombang
=(0.002 m)(0.001 m) 2m = 60 x 10-7 m atau 6000 m Daripada pengiraan panjang gelombang Dwicelah Young, terdapat banyak perbezaan panjang gelombang cahaya merah laser melalui
kiraan dengan nilai teori. Dimana nilai teori bagi
panjang gelombang ialah 650 nm bersamaan 6.5 x 10 -7 m.
Parutaan belauan 1/600 line= 1.67 x10 -6 m Panjang gelombang suatu cahaya monokromatik dapat ditentukan melalui parutan belauan dengan menggunakan rumus,
= = = ℎ ℎ = = Keputusan
Peringkatan,
/
/
≈ =
Panjang
gelombang,
1
41.0
1.0
22.30
= 6.34 × 10−
2
108.0
1.0
47.20
= 6.13 × 10−
Jadual Keputusan Amali Parutan Belauan.
= 0.41
= 1.08
Peringkat, n = 1
=
1 600
= 1.67 × 10−
=
≈ =
= 0.41 =
0.41 1.0
= 0.41 = 22.3° =
=
(1.67 × 10−)(22.3°) 1 = 6.34 × 10−
Peringkat, n = 2
= 1.08 =
1.08 1
= 47.2° =
=
(1.67 × 10−)(47.2°) 2 = 6.13 × 10−
Kami telah melakukan eksperimen parutan belauan menggunakan jarak pemisahan celah, d iaitu 600 mm. Pengiraan telah dilakukan untuk mencari sudut belauan dan panjang gelombang yang dihasilkan. Daripada pengiraan panjang gelombang parutan belauan, perbezaan panjang gelombang cahaya merah laser melalui kiraan dengan nilai teori hanyalah sedikit. Dimana nilai teori bagi panjang gelombang ialah 650 nm bersamaan 6.5 x 10 -7 m manakala nilai yang diperolehi daripada eksperimen parutan belauan ialah 613 nm bersamaan 6.13 x 10 -7 m. Ini
menunjukkan bahawa nilai panjang gelombang bagi cahaya merah lebih tepat melalui eksperimen parutan belauan berbanding eksperimen dwi-celah.
9.0 PERBINCANGAN Kedua-dua eksperimen yang dijalankan adalah untuk mencari panjang gelombang dan sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya monokromatik iaitu dari penunjuk laser. Cahaya monokromatik adalah cahaya yang mempunyai satu warna atau panjang gelombang yang tunggal. Dalam kedua-dua eksperimen, panjang kedua-dua cahaya iaitu
λ dapat
dihitung. Bagi
parutan dwicelah Young, panjang gelombang cahaya yang dihitung adalah 60 x 10
-7
m
manakala bagi parutan belauan pula adalah 6.15 x 10 -7 nm. Secara teori, panjang gelombang cahaya monokromatik bagi cahaya laser adalah sebanyak 650 nm atau 6.5 x 10 -7 m. Perbezaan yang ketara antara nilai teori dan nilai eksperimen dwi-celah young disebabkan oleh terdapat beberapa ralat yang berlaku sewaktu menjalankan eksperimen tersebut. Ralat yang pertama adalah dari segi jarak di antara ruang dwicelah. Sewaktu eksperimen dijalankan, parutan dipotong dengan menggunakan pisau. Jarak di antara dua parutan yang perlu dibuat adalah sebanyak 0.1mm, namun begitu penggunaan mata pisau yang lebih besar menyebabkan saiz parutan menjadi lebih besar dari ukuran yang sepatutnya. Disebabkan oleh itu, parutan belauan tidak mempunyai keluasan celahan yang tetap antara satu sama lain. Manakala nilai panjang gelombang merah selepas menjalankan eksperimen parutan belauan lebih hampir dengan nilai teori panjang gelombang cahaya merah. Hal ini jarak pemisah celah yang lebih kecil digunakan pada parutan belauan iaitu 1.6 x 10 -7 m bersamaan 600 celahan dalam 1 milimeter Young & Freedman, 2015.
10.0 KESIMPULAN Hipotesis
bagi
eksperimen
adalah
diterima
iaitu
panjang
gelombang
cahaya
monokromatik boleh ditentukan dengan lebih tepat dengan menggunakan parutan belauan berbanding dwicelah young.
11.0 RUJUKAN
Abdullah, D. S. (2015). Physic. Selangor: Open University Malaysia. Young, H. D., & Fredman , R. A. (2014). University Physics. United states of America: Pearson. Sarah. (2013). Inteference of light wave. Retrieved from http://spmphysics.onlinetuition.com.my/2013/07/interference-of-light-wave.html
11.0 LAMPIRAN
