7 " Page
LAPORAN PRAKTIKUM INTEFERENSI CAHAYA
MELALUI CELAH GANDA
Tracy L.D Apituley
1. Judul
Interferensi Cahaya Melalui Celah Ganda
2. Tujuan
Memahami sifat cahaya sebagai gelombang dengan menyelidiki pola interferensi cahaya pada celah ganda.
3. Dasar Teori
Para ahli meneliti cahaya untuk mengetahui sifat-sifat dari cahaya. Ada dua pendapat mengenai cahaya,yaitu cahaya dianggap sebagai gelombang dan cahaya sebagai partikel.
Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton (Dunia Pendidikan, 2016).
Setiap benda dapat memancarkan cahaya yang disebut sebagai sumber cahaya. Ada benda yang dapat tembus cahaya, yaitu benda yang dapat meneruskan cahaya yang diterimanya. Contohnya kaca. Juga, benda tidak tembus cahaya, yaitu tidak tapat meneruskan cahaya yang diterimanya. Contohnya seperti batu, tanah (Dunia Pendidikan, 2016).
Sifat cahaya sebagai gelombang antara lain, cahaya dapat merambat lurus dimana cahaya dapat membentuk garis lurus, cahaya dapat menembus benda bening dan cahaya dapat dipantulkan dimana terdapat bayangan dari cahaya yang dipantulkan. Cahaya dapat dibiaskan juga cahaya dapat di uraikan. (Dunia Pendidikan, 2016).
Ciri-ciri gelombang antara lain Dapat Dipantulkan atau Dicerminkan (Refleksi), Dapat dibiaskan (Refraksi), Dapat di lenturkan (Difraksi), Dapat digabungkan (Interferensi), Dapat dikutubkan (Polarisasi) dan dapat diuraikan (Dispersi).
Pada percobaan interferensi cahaya melalui celah ganda ini berkaitan erat dengan sifat cahaya yaitu yang dapat menembus benda bening yaitu lensa pemfokus, Juga berkaitan dengan karakteristik dari cahaya yaitu dispersi atau cahaya dapat dilenturkan.
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. Ada dua hasil interferensi cahaya yang dapat teramati dengan jelas jika kedua gelombang tersebut berinterferensi. Apabila kedua gelombang cahaya berinteferensi saling memperkuat (bersifat konstruktif), maka akan menghasilkan garis terang yang teramati pada layar. Apabila kedua gelombang cahaya berinterferensi saling memperlemah (bersifat destruktif), maka akan menghasilkan garis gelap yang teramati pada layar (College Loan Consolidation, 2015).
Difraksi cahaya sering sulit diamati karena panjang gelombang demikian kecilnya atau karena intensitas cahayanya tidak cukup. Kecuali untuk pola franhoufer celah sempit dan panjang, pola difraksi biasanya sulit diamati.Pola difraksi- interferensi franhoufer dua celah sama dengan pola interferensi untuk dua celah. Pada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan dari cahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensi gelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap (Muhammad.A , Abdul.H , Annur.W & Nursyamsi.A, 2014).
Interferensi cahaya tidak hanya terjadi pada percobaan Thomas young yaitu interferensi celah ganda melainkan pada percobaan Fresnel dengan mendapat sumber-sumber koheren maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan saja atau pemantulan dan pembiasan yaitu pada interferensi lapisan tipis. Juga, dengan menggunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren (Kanginan, 2007).
Percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young dan Fresnel pada dasarnya sama, yang membedakan adalah dalam hal mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren. Thomas Young mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan menjatuhkan cahaya dari sumber cahaya pada dua buah celah sempit yang saling berdekatan, sehingga sinar cahaya yang keluar dari celah tersebut merupakan cahaya yang koheren. Sebaliknya Fresnel mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan memantulkan cahaya dari suatu sumber ke arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut 180o, sehingga akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. Sinar yang dipantulkan oleh cermin I dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang cahaya yang koheren (College Loan Consolidation, 2015).
Cahaya dari sumber S1 dan S2 menghasilkan interferensi dengan pola teratur pada layar C. Pola interferensi terdiri atas pita-pita terang dan gelap yang silih berganti. . Akan terjadi garis terang jika selisih lintasan merupakan kelipatan bilangan genap kali atau kelipatan bilangan bulat kali λ atau (nλ). Sebaliknya akan terjadi garis gelap jika selisih lintasan merupakan kelipatan bilangan ganjil kali atau misalkan jarak antara dua celah d, jarak layar ke celah L, di titik O pada layar akan terjadi garis terang yang disebut garis terang pusat, karena jarak S1O dan S2O adalah sama sehingga gelombang cahaya sampai di O akan terjadi interferensi maksimum. Di titik A yang berjarak p dari terang pusat akan terjadi interferensi maksimum atau minimum tergantung pada selisih lintasan S2A – S1A (College Loan Consolidation, 2015) .
.
Jika jarak S1A dan S2A sangat besar dibandingkan jarak S1 ke S2, dengan S1S2 = d, sinar S1A dan S2A dapat dianggap sejajar dan selisih jaraknya ΔS = S2B. Berdasarkan segitiga S1S2B, diperoleh , dengan d adalah jarak antara kedua celah. Selanjutnya, pada segitiga COA, .
Untuk sudut-sudut kecil akan didapatkan . Untuk θ kecil, berarti p/l kecil atau p<
Interferensi maksimum akan terjadi jika kedua gelombang yang tiba di titik A sefase. Dua gelombang memiliki fase sama bila beda lintasannya merupakan kelipatan bilangan cacah dari panjang gelombang (Fisikon).
ΔS = mλ
Jadi, persamaan interferensi maksimum menjadi
dengan d = jarak antara celah pada layar
p = jarak titik pusat interferensi (O) ke garis terang di A
l = jarak celah ke layar
λ = panjang gelombang cahaya
m = orde interferensi (0, 1, 2, 3, ...) (Fisikon)
Di P akan terjadi interferensi minimum/garis gelap jika :
dengan :
d = jarak antara dua celah (m)
p = jarak garis gelap ke terang pusat (m)
L = jarak celah ke layar (m)
λ = panjang gelombang cahaya (m)
n = orde interferensi (n = 1, 2, 3, …) (College Loan Consolidation, 2015)
4. Alat dan Bahan
Alat :
1. Meja optik
2. Rel presisi
3. Penyambung rel
4. Kaki rel
5. Bola lampu
6. Tempat lampu bertangkai
7. Pemegang slide diafragma
8. Layar tembus cahaya
9. Lensa f = 200 mm
10.Tumpakan berpenjepit
11. Catu daya kal 60
12. Kabel penghubung hitam
13. Kabel penghubung merah
14. Celah ganda 1,2 cm
15. Celah ganda 0,8 cm
16. Kaca cembung
5. Langkah – Langkah Kerja
Menyusun kit cahaya di atas rel presisi dengan urutan (dari kiri ke kanan) sebagai berikut:
Lampu – pemfokus cahaya – celah ganda – layar
2) Menyalakan lampu dengan menghubungkannya ke catu daya.
3) Menyesuaikan jarak antara celah dan layar untuk mendapatkan gambar pola yang jelas
dengan cara menggeser-geser layar sampai didapatkan pola yang jelas pada layar.
4) Mengukur dan mencatat jarak antara celah dan layar setelah didapatkan pola yang jelas pada layar.
5) Mengukur dan mencatat jarak antar celah
6) Mengukur dan mencatat jarak antara pola terang kedua dari terang pusat.
7) Mengukur dan mencatat jarak antara pola gelap kedua dari terang pusat.
8) Mengganti celah ganda yang digunakan. Ulangi langkah 3 s.d 7 untuk jarak antar celah yang berbeda beda.
6. Hasil pengamatan
Percobaan
Ke -
Jarak celah
dengan layar
Jarak antar
celah
Jarak garis terang kedua dari terang pusat
Jarak garis gelap kedua dari terang pusat
Panjang gelombang cahaya
1.
28
0.8
1.5
1.2
T: 0.021 m
G: 0.023 m
2.
36
1.7
1.7
1.6
T: 0.040 m
G: 0.050 m
3.
33.5
2.7
1.4
0.6
T : 0.060m
G: 0.030 m
7. Analisis Hasil Pengamatan
Interferensi cahaya adalah bergabungnya dua gelombang cahaya dimana kedua gelombang cahaya harus bersifat koheren yang berarti kedua gelombang cahaya tersebut mempunyai aplitudo, frekuensi yan sama pada fase yang tetap. Hasil dari kedua gelombang tersebut dapat teramati dengan jelas jika terlihat pada layar bahwa dihasilkan garis terang dan garis gelap. Garis terang yang dihasilkan apabila kedua gelombang cahaya berinterferensi memiliki fase yang sama saling memperkuat atau bersifat konstruktif. Garis gelap yang dihasilkan apabila kedua gelombang cahaya tersebut saling memperlemah atau bersifat dekstruktif jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan. Interferensi cahaya tidak hanya terjadi pada percobaan Thomas young yaitu interferensi melalui celah ganda melainkan pada percobaan Fresnel dengan mendapat sumber-sumber koheren maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan saja atau pemantulan dan pembiasan yaitu pada interferensi lapisan tipis. Yang ketiga dengan menggunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren.
Berdasarkan hasil percobaan, jarak antar celah dan lebar celah mempengaruhi pola yang terbentuk pada layar karena ketika gelombang cahaya melewati suatu celah yang sempit dimana lebarnya kecil dari pada panjang gelombangnya sehingga cahaya tampak melebar pada celah dan cahaya tidak lagi merambat menurut garis lurus sehingga akan menghasilkan pola yang jelas pada layar. Pengaruh lebar celah yang semakin lebar celahnya maka pola yang muncul pada layar terlihat kurang jelas. Jarak antar celah dan layar juga mempengaruhi pola yang terbentuk pada layar karena pada percobaan, setiap celah bertindak sebagai sumber garis yang ekivalen dengan sumber titik dalam dua dimensi. Pola interferensi yang diamati pada layar yang jauh dari celah, dipisahkan sejarak d. Pada jarak yang sangat jauh dari celah, garis-garis dari kedua celah ke satu titik p dilayar akan hampir sejajar, dan perbedaan lintasannya kira-kira d sin θ. Pada hasil percobaan, walaupun celah dan layar di dekatkan ataupun dijauhkan, pola garis gelap dan terang tetap terbentuk pada layar hanya jarak antar polanya yang berbeda. Jadi, jarak antar celah dan layar juga mempengaruhi pola yang terbentuk pada layar.
Dari percobaan yang dilakukan menurut penulis cahaya adalah sebagai gelombang dimana cahaya memiliki sifat dan karakteristik sebagai gelombang. Sebagai sifat cahaya yaitu yang dapat menembus benda bening yaitu lensa pemfokus, juga inteferensi cahaya berkaitan dengan karakteristik dari cahaya yaitu dispersi atau cahaya dapat dilenturkan. Cahaya juga adalah partikel karena cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket energi yang disebut foton.
8. Kesimpulan
Cahaya adalah sebagai gelombang dan partikel. Cahaya memiliki sifat yaitu interferensi cahaya. Interferensi cahaya adalah perpaduan dua gelombang yang memiliki sifat koheren serta menghasilkan garis gelap dan garis terang. Interferensi cahaya tidak hanya terjadi pada percobaan Young melainkan pada percobaan Frensell dan sinar laser. Percobaan yang dilakukan adalah mencari jarak celah dengan layar, jarak antar celah, jarak garis terang dan garis gelap dari terang pusat serta mencari panjang gelombang cahaya dengan menggunakan rumus yang sudah tersedia. Dari hasil percobaan ini, dapat diketahui bahwa jarak antar celah dan lebar celah dapat mempengaruhi pola yang terbentuk pada layar sama seperti jarak antara celah dengan layar yang mempengaruhi pola yang terbentuk pada layar.
9. Daftar Pustaka
College Loan Consolidation. (2015, Februari 27). Interferensi Cahaya. Retrieved May 15, 2016, from http://fisikazone.com/interferensi-cahaya/
Dunia Pendidikan. (2016, June 19). Pengertian cahaya dan sifat-sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik. Retrieved October 19, 2016, from http://www.duniapendidikan.net/2016/06/pengertian-cahaya-dan-sifat-sifat-cahaya-sebagai-gelombang-elektromagnetik.html
Fisikon. (n.d.). Percobaan Interferensi oleh Frenell dan Young. Retrieved October 21, 2016, from http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=40:percobaan-interferensi-oleh-frenell-dan-young&catid=6:gelombang-cahaya&Itemid=89
Kanginan, M. (2007). FISIKA SMA/MA Kelas XII jilid 2. Penerbit erlangga.
Muhammad.A , Abdul.H , Annur.W & Nursyamsi.A. (2014, Juni 2). Difraksi pada celah ganda dan banyak. Retrieved Oktober 21, 2016, from https://www.scribd.com/doc/227639900/Unit-6-Difraksi-Pada-Celah-Ganda-Dan-Celah-Banyak
