1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Belaka Belakang ng
Gelo Gelomb mbang ang memi memili liki ki
suatu suatu sifat sifat yang yang san sanga gatt mena menari rik k ket ketika ika dipel dipelaja ajari ri
diantar diantaranya anya yaitu yaitu gelomba gelombang ng dapat dapat dibelokk dibelokkkan kan dengan dengan diberi diberi rintang rintangan. an. Perist Peristiwa iwa pembelokkan pembelokkan dengan rintangan rintangan tersebut tersebut dikenal dengan difraksi. difraksi. Sesuai dengan teori Huygens, kita dapat memandang difraksi dari interferensi sebagai sederet sumber titik yang memenuh memenuhii lebar celah. Untuk dapat lebih lebih memaham memahamii dan mengerti mengerti prinsip prinsip kerja kerja dari dari difraks difraksii terutam terutamaa difraks difraksii Fraunho Fraunhofer fer,, gejala gejala fisisn fisisnya ya dan aplikasi aplikasinya nya maka dilakuk dilakukan an percobaan difraksi difraksi..
1.2 Tuju Tujuan an Prakti Praktikum kum
Tujuan praktikum ini adalah mempelajari dan memahami prinsip kerja difraksi Fraunhofer, gejala fisisnya, dan aplikasinya.
1.3 Permasal Permasalahan ahan
Permasalahan dalam praktikum ini adalah bagaimana cara mengetahui peristiwa difraksi dari interferensi sebagai sederet sumber titik yang memenuhi lebar celah, juga bagaimana bagaimana mengetahui mengetahui gejala gejala difraksi difraksi dan aplikasinya aplikasinya..
1.4 Sistematika Laporan
Laporan ini terdiri atas Bab I Pendahuluan yang berisi tentang latar belakang, tujuan tujuan dan permas permasalah alahan an dalam dalam percoba percobaan an serta serta sistem sistemati atika ka laporan laporan.. Bab II Dasar Dasar Teori, Teori, yang berisi berisi tentang tentang teori-t teori-teor eorii yang berhubu berhubungan ngan dengan dengan tema tema percobaa percobaan. n. Kemudia Kemudian n Bab III Metodol Metodologi ogi Percoba Percobaan an berisi berisi tentang tentang peralat peralatan an yang digunaka digunakan n dalam percobaan serta prosedur percobaan. Bab IV Analisa Data dan Pembahasan, tentang analisa data percobaan beserta dengan pembahasannya. Bab V berisi tentang tugas khusus yang diberikan, kemudian Bab VI Kesimpulan tentang kesimpulan hasil percobaan. percobaan. Terakhir Terakhir adalah Daftar Pustaka dan dan lampiran lampiran data hasil percobaan. percobaan.
2 BAB II DASAR TEORI
Difraksi adalah suatu sifat gelombang yang dapat dibelokkan oleh rintangan . Apabila cahaya melalui celah yang begitu besar, baying-bayang tepian dari celah akan tampak atau terlihat dengan jelas. Meskipun demikian, apabila cahaya melalui celah sempit, baying-bayang dari tepian celah tampak kabur. Kekaburan ini dapat dipahami bila kita pikirkan cahaya dapat melentur setelah melewati tepian celah. Lenturan cahaya pada tepian penghalang ini disebut sebagai gejala difraksi. Difraksi dapat dijelaskan sehubungan dengan sifat gelombang dari cahaya.
Francesco Grimaldi menunjukkan bahwa bagian tepi dari baying-bayang suatu penghalang akan terlihat kabur apabila dilihat dengan seksama. Gejala ini dapat dilihat dijelaskan dengan menganggap cahaya melentur ataupun membengkok di sekitar tepian penghalang, seperti gelombang melentur di sekitar tepian penghalang. Gejala difraksi ini agak sulit atau sukar diamati, hal ini disebabkan karena panjang gelombang cahaya sangat kecil. Panjang gelombang cahaya yang sangat kecil ini menyebabkan gejala difraksi cahaya dapat diamati apabila gelombang cahaya melalui celah yang sangat sempit pula.
Selain itu Thomas Young juga mengadakan percobaan untuk menguji hipotesa dari Grimaldi. Young memperkirakan bahwa cahaya yang mengalami difraksi apabila melalui celah sempit akan membentuk pola interferensi. Percobaan Young ini menunjukkan hubungan antara pola interferensi yang disebabkan oleh difraksi gelombang.Menurut prinsip Huygens, apabila cahaya dating pada suatu celah maka semua titik-titik pada celah tersebut menjadi sumber gelombang sekunder, yang memancarkan gelombang-gelombang baru yang disebut gelombang terdifraksi.
3
Gb 2.1 Difraksi pada celah sempit yang panjang.
Peristiwa difraksi dapat ditinjau sebagai kumpulan dari peristiwa interferensi. Untuk meninjau difraksi celah selebar b, maka diandaikan pada celah tersebut ada lima sumber cahaya: A, B, C, D dan E. Hasil dari interferensi merusak terjadi apabila antara dua sinar mempunyai beda lintasan r 1 – r 2 = (
λ 2
)xn
dengan n= bilangan ganjil. Apabila kita tinjau dari sinar yang jatuh di A dan di C, maka selisih panjang lintsannya: r C - r A = CF =
1 2
b sin θ = n (
λ 2
)
Jadi untuk n= 1, 3, 5,. . . dua sinar tersebut, seperti halnya untuk pasangan sinar lain yang berjarak b/ 2 juga
akan menghasilkan interferensi merusak, sehingga tidak ada
gelombang yang teramati dalam arah θ. Sekarang kita akan meninjau titik A dan B yang berjarak b/ 4, maka beda lintasan sinar A dan B adalah: r B - r A = BG =
1 4
b sin θ = (
n
2
)(
λ 2
)
dengan n= 2, 6, 8, . . . , kedua sinar dari A dan B tersebut seperti halnya pasangan sinarsinar lain yang berjarak b/ 4 akan menghasilkan interferensi destruktif.
4 Apabila cara tersebut diatas diulang terus menerus, hingga semua bilangan bulat tercakup, maka disimpulkan bahwa intensitas nol terjadi apabila b sin θ = n λ untuk n≠ 0. Jadi intensitas nol terjadi untuk Sin θ = ± λ / b ; ± 2 λ / b ; ± 3λ / b
Antara setiap titik berintensitas nol terjadi intensitas maksimum, namun secara berangsurangsur intensitas berkurang terhadap orde yang semakin besar. Untuk panjang gelombang yang sangat kecil dibandingkan ukuran lebar celah, maka kedudukan titik-titik berintensitas nol terhadap pusat yang berintensitas maksimum dapat didekati sebagai θ ≈ sin θ = ± λ/ b
Pada gelombang mekanik, misalnya gelombang pada permukaan air, bila dipasang penghalang, pada tepian penghalang akan terjadi gejala lenturan gelombang. Gejala ini juga terjadi pada cahaya sebagai gelombang elektromagnetik. Gejala difraksi pada cahaya akan terlihat pola gelap-terang, tetapi gejala ini agak sukar diamati karena panjang gelombang cahaya sangat kecil. Gejala difraksi cahaya disebabkan oleh tepian penghalang yang berupa tepi silet. Seberkas cahaya yang sejajar dengan monokhromatik dating pada celah tunggal lebar d. Setelah cahaya melalui celah akan mengalami lenturan dan terjadi pola difraksi berupa garis-garis terang-gelap pada layer. Pada gambar 2.2 celah AB dibagi menjadi 2k bagian sama besar dan setiap bagian diberi nama x1, x2, . . . ,xk , xk+1, . . . , x2k.
5 Gb 2.2 celah AB yang dibagi menjadi 2k sama besar
Setiap bagian kecil dari celah dianggap sebagai sumber yang koheren. Pada arah θ = 0° terhadap normal kisi terjadi garis terang pada layer. Garis terang ini melebar sehingga merupakan pita terang yang makin ke tepi makin redup. Pada arah θ dengan d sin θ = λ terjadi garis gelap. Hal ini karena gelombang dari setiap bagian celah mempunyai fase yang sama setelah sampai pada layer. Selisih fase antara gelombang dari pasangan-pasangan bagian x1 dan x k+1, x 2 dan x k+2, x 3 dan xk+3, . . . , xk , x 2k adalah:
1 ∆ϕ = 2
d sin θ
=
λ
1 2
Terang pertama terjadi pada arah θ , dan sin θ = 1
1 2
λ. Pada arah ini celah dibagi
menjadi 3k bagian kecil-kecil sama besar. Apabila kita amati, k bagian pertama dengan k bagian kedua berselisih fase
1
, sehingga saling meniadakan. K bagian ketiga membuat
2
garis terang pada layer dengan intensitas dan lebar lebih kecil disbanding dengan garis terang pertama. Gelap kedua terjadi pada arah θ, dan sin θ = 2λ. Pada arah ini celah dibagi menjadi 4k bagian kecil-kecil sama besar. Kita lihat bahwa k bagian pertama dengan k bagian kedua berselisih fase
1 2
, sehingga saling meniadakan. Demikian halnya dengan k
bagian ketiga dan k bagian keempat, juga saling meniadakan. Sehubungan dengan hal tersebut, pada arah ini terjadi garis gelap pada layer. Apabila cara ini diteruskan akan diperoleh perumusan: Terlihat terang pada arah θ, bila d sin θ = 0
(terang pusat)
atau d sin θ = (2n – 1)
1 2
λ ; n= 1, 2, 3, . . .
6 Dari perumusan di atas tampak bahwa lebar terang pusat sama dengan dua kali lebar terang pertama, kedua, dan seterusnya. Apabila yang dating pada celah adalah cahaya polikhromatik, pola difraksi yang terjadi pada layer adalah terang pusat, yaitu putih, sedangkan terang berikutnya adalah berupa spectrum. Pada difraksi oleh celah tunggal, pola difraksi yang dihasilkan pada layer jika digunakan cahaya monokhromatik adalah garis terang dan garis gelap yang bergantian letaknya. Difraksi karena lubang (kecil) yang bulat menimbulkan pola berupa lingkaran terang dikelilingi lingkaran gelap secara berganti-ganti. Lingkaran gelap pertama membuat sudut θ . Sin θ =
1,22λ D
Dimana D= diameter lubang λ= panjang gelombang cahaya yang digunakan
Sebuah titik benda (cahaya) yang dilihat dengan peralatan optic akan diperoleh bayangan berupa lingkaran terang. Apabila suatu peralatan optic digunakan untuk mengamati dua titik sumber difraksi akan dihasilakan dua lingkaran terang. Kedudukan dua lingkaran terang tersebut digunakan untuk menentukan apakah kedua titik sumber tersebut dapat dibedakan (terlihat terpisah) atau tidak. Dua titik sumber dapat kita lihat secara terpisah (dapat dibedakan ), bila terang pusat (maksimum) pola difraksi dari sumber pertama berimpit dengan pola difraksi minimum dari titik sumber kedua. Apabila terdapat dua buah sumber yang berjarak d, sedangkan jarak antara kedua sumber ke lensa adalah L dan kedua sumber tersebut membuat sudut θ terhadap lensa. Bayangan kedua sumber yang dibentuk lensa adalah dua lingkaran terang dengan pusat S1’ dan S2’. Apabila diameter lensa D, d minimum agar kedua sumber dapat dibedakan adalah: Sin (θ min) =
1,22λ D
Karena θ kecil, maka sinθ ≈ tgθ d min L
=
1,22λ D
, sehingga dmin =
1,22λ L D
7
BAB III PERALATAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Komponen Percobaan •
Laser He-Ne
•
Sifat dengan lebar dan macam bervariasi
•
Layar dan kertas millimeter
•
Meteran dan penggaris
•
CD
3.2 Prosedur Percobaan
8 a) Mengamati peralatan percobaan laser He-Ne, slit/ pinhole/ kawat dan layer seperti gb 3.1 dan mencatat jarak dan posisi peletakkan peralatan serta lebar slit dan macam slit. b) Menggambar pola frinji difraksi Franhoufer tersebut. c) Pola difraksi dengan satu celah/ slit: •
Mengatur layer pada jarak z 25 cm dan slit
•
Mengukur interval d pada layer dan memasukkan harga yang diperoleh pada table I.
•
Mengulangi langkah diatas untuk posisi layer pada jarak 25-150 cm dengan kenaikkan 25 cm dari layar. Mengisikan hasilnya pada table. Melakukan untuk kedua lebar slit yang berbeda tersebut.
d) Pola difraksi dengan dua celah/ slit: •
Mengatur layer pada jarak = 25 cm dari slit.
•
Mengukur interval d pada jarak layer dan memasukkan harga yang diperoleh pada tabel.
•
Mengulangi langkah diatas untuk posisi layar pada jarak 25-150 cm dengan kenaikkan 25 cm dari layer. Mengisikan hasilnya pada table.
e) Pola difraksi dengan banyak celah/ slit: •
Mengatur layer pada jarak z = 50 cm dari slit. Mengamati pola pada layar.
•
Memindahkan layer dari jarak sebesar 7 5 cm.
•
Mengamati pola yang terjadi pada layer. Membandingkan dengan pola yang terjadi pada jarak 50 cm dan pada satu dan dua celah.
f) Pola grating suatu CD yang terdiri dari banyak celah: •
Mengenakan CD pada sinar laser seperti gb 3.2 sehingga terbentuk pola gelap terang pada layer.
•
Mengukur jarak pada z= 25 cm dari CD. Menghitung besar interval d pada layer dan memasukkan harga yang diperoleh pada table.
•
Melakukan untuk CD yang mempunyai informasi dan CD kosong serta CD dengan bentuk yang berbeda.
•
Mengamati pola yang terjadi dan membandingkan antar ketiganya.
9
LASER
SLIT
LAYAR
Gambar 3.1 Susunan Peralatan Percobaan
LASER
DISK
LAYAR Gambar 3.2 Susunan Peralatan Percobaan
