FISIKA EKSPERIMENTAL 1 Percobaan O.1 : Piranti Cincin Newton Pelaksanaan Praktikum Hari:Senin
Tanggal: 28 Mei 2014
Jam:10.40-12.30
Oleh: Winda Puji Lestari
(081211331005)
Vina Puji Lestari
(081211331006)
Ihfadni Nazwa
(081211331126)
Diah Alfi Lailatuzzuhria
(081211331133)
Faridhatul Khasanah
(081211331134)
Darmawan
(081211331139) Dosen Pembimbing: Supadi S.Si, M.Si
Laboratorium OPTIK dan aplikasi laser FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2014
PERCOBAAN PIRANTI CINCIN NEWTON UNTUK MENENTUKAN PANJANG GELOMBANG SUMBER CAHAYA MONOKROMATIS NATRIUM (Na) Winda Puji Lestari1, Vina Puji Lestari1, Ihfadni Nazwa1, Diah Alfi Lailatuzzuhria1, Faridhatul Khasanah1, Darmawan1 1
Laboratorium Fisika Material, Departement Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Jalan Mulyorejo, Surabaya
Abstrak Gejala Interferensi merupakan peristiwa terjadinya perpaduan (superposisi) gelombang ketika terdapat dua gelombang atau lebih berada ditempat yang sama pada saat yang sama. Interferensi yang terjadi pada dua gelombang dapat menghasilkan gelombang dengan amplitudo saling menguatkan ataupun saling melemahkan. Gejala interferensi pada lapisan udara dalam susunan lensa ataupun gelas merupakan prinsip dasar kerja piranti cincin newton yang menjadi perhatian pada eksperimen ini. Tujuan dari eksperimen ini ialah untuk menentukan panjang gelombang sumber cahaya monokromatis. Melalui prinsip dasar persinggungan antara lensa berbentuk lengkung (permukaan datar) dan lensa datar,maka ketika seberkas sinar jatuh pada permukaan datar lensa lengkung maka sebagian akan dipantulkan dan sebagiannya akan diteruskan tepat mengenai permukaan lengkung lensa sehingga sinar yang diteruskan akan mengalami pembiasan menembus lapisan tipis udara dan jatuh pada permukaan lensa datar. Sinar yang dipantulkan oleh permukaan lengkung lensa beserta sinar yang dipantulkan lensa datar akan berinterferensi dengan pola interferensi gelap terang berbentuk lingkaran yang disebut interferensi cincin newton. Pengukuran jari-jari dari pola lingkaran ini dapat menentukan panjang gelombang berkas cahaya monokromatis, sehingga dari eksperimen ini diperoleh panjang gelombang dari sumber cahaya monokromatis Natrium adalah sebesar dengan presentase kesalahan sebesar 4,9%. Keywords: Interferensi cincin Newton, sumber cahaya Natrium,
1
Pendahuluan Diawali dari analisa dan nama yang diberikan oleh Issac Newton, fenomena Cincin Newton dianggap sebagai interferensi warna yang disebabkan oleh adanya refleksi cahaya antar dua permukaan bulat lensa plan konveks dan permukaan rata plan paralel yang kemudian beberapa tahun selanjutnya dideskripsikan oleh Robert Hooke dalam bukunya Micrographia (1664). Interferensi yang dimaksudkan oleh Issac Newton terjadi pada selaput tipis udara yang terdapat disekitar lensa plan konveks dengan kaca plan paralel. Atau dapat diartikan bahwa interferensi adalah perpaduan (superposisi) gelombang ketika dua gelombang atau lebih tiba ditempat yang sama pada saat yang sama. Prinsip dari superposisi merupakan amplitudo atau simpangan dari perpaduan puncak dan lembah gelombang yang sama dengan penjumlahan aljabar dari amplitudo masing-masing puncak gelombang atau lembah gelombang secara
terpisah (puncak gelombang dianggap positif sedangkan lembah gelombang dianggap negatif). Sedangkan prinsip interferensi terbagi menjadi dua,yakni:
Interferensi konstruktif terjadi jika dua atau lebih puncak gelombang saling mendekati dan bertumpang tindih sehingga amplitudo total dari perpaduan gelombang ini menjadi lebih besar dibandingkan dengan amplitudo masingmasing puncak gelombang atau dapat dikatakan bahwa amplitudo mengalami penguatan.
Interferensi Destruktif terjadi ketika amplitudo atau simpangan total dari perpaduan dua gelombang yang saling bertumpang tindih menjadi sama dengan nol atau lebih kecil dibandingkan amplitudo masing-masing gelombang.Atau dapat dikatakan bahwa amplitudo dalam hal ini mengalami pelemahan.
Pola yang muncul secara bergantian yang terlihat dalam ruang interferensi konstruktif dan destruktif disebut dengan fringes. Fringes yang terbentuk pada peristiwa interferensi dapat terjadi melalui dua cara yakni pembagian amplitudo dan pembagian muka gelombang.Contoh peristiwa interferensi dengan pembagian muka gelombang adalah interferensi celah ganda Young. Sedangkan salah satu contoh peristiwa interferensi dengan pembagian amlitudo adalah interferensi yang terjadi pada lapisan udara yang terdapat pada pada susunan lensa.Gejala interferensi pada lapisan udara yang terdapat pada susunan lensa dimanfaatkan sebagai prinsip dasar bekerjanya piranti cincin Newton. Piranti Cincin Newton dalam penggunaannya digunakan untuk pengukuran panjang gelombang sumber cahaya monokromatis.
2
Tinjauan Pustaka Interferensi merupakan fenomena penggabungan dua buah gelombang atau lebih sehingga menimbulkan pola gelap terang. Interferensi ini dapat bersifat membangun maupun merusak, dimana akan besifat membangun ketika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang yang baru terbentuk merupakan penjumlahan dari kedua gelombang tersebut, yang mana keadaan ini dapat terlihat dengan adanya pola terang pada fringe. Namun akan bersifat merusak jika beda fasenya , sehingga kedua gelombang akan saling menghilangkan, sehingga terdapat pola gelap pada fringe. Syarat agar terjadi peristiwa interferensi ini adalah sumber harus bersifat koheren atau dengan kata lain, sumber memiliki beda fase, frekuensi dan amplitudo yang sama. Fenomena cincin Newton merupakan pola interferensi yang disebabkan karena adanya lapisan udara yang bertindak sebagai selaput tipis diantara dua permukaan yaitu permukan lensa cembung dan permukaan datar yang berdekatan. Ketika diamati dengan sumber monokromatis, maka akan terlihat rangkaian pola gelap-terang yang konsentris. Untuk mengukur jari-jari lingkaran fringe tersebut digunakan mikroskop geser. Sehingga untuk memperoleh nilai dapat digunakan persamaan :
dimana lensa.
adalah jari-jari lingkaran orde ke-m, R adalah jari-jari kelengkungan
3
Metode Eksperimen
3.1
Alat dan Bahan
Mikroskop geser Lensa cembung dan datar
3.1.1
Sumber cahaya monokromatis (lampu natrium) Spherometer
Prosedur
Lampu natrium diposisikan agar berkas cahaya yang datang horizontal. Lensa cembung diletakkan di atas lensa datar kemudian dipasang pada obyek vernier microscope. Atur pembelah berkas sehingga cahaya datang terpantul tegak lurus mengenai lensa. Atur mikroskop dengan menaikkan atau menurunkan sehingga nampak fringe yang dapat diamati. Ukur dari lingkaran gelap dengan orde 1 sampai 20. Kemudian tentukan R (jari-jari kelengkungan lensa) menggunakan spherometer.
4
Data Pengamatan m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,56 1,46 1,85 2,14 2,41 2,63 2,75 3,01 3,16 3,34 3,50 3,67 3,79 3,96 4,09 4,22 4,35 4,49 4,56 4,72
0,53 1,48 1,87 2,13 2,39 2,61 2,78 3,00 3,20 3,31 3,50 3,66 3,81 3,99 4,12 4,24 4,39 4,50 4,57 4,72
̅̅̅ 0,54 1,47 1,86 2,13 2,40 2,62 2,76 3,00 3,18 3,32 3,50 3,66 3,80 3,97 4,10 4,23 4,37 4,49 4,56 4,72
5
Hasil dan Pembahasan Cincin Newton merupakan pola interferensi gelap terang, pola ini diakibatkan adanya superposisi dua gelombang atau lebih. Dalam percobaan yang telah dilakukan bahwa pola interferensi terjadi karena adanya pemantulan cahaya oleh dua permukaan, yaitu pemantulan dari lengkung lensa plan konveks (cembung), dan pemantulan dari lensa plan parallel (gelas datar) sehingga memberikan beda fase atau beda lintasan optik. Keadaan ini terjadi di rongga yang terletak antara lengkung lensa plan konveks dan lensa plan parallel. Prinsip kerja hingga terbentuknya pola interferensi yaitu berkas sinar monokromatis (Na) dipancarkan mengenai beamspeter yang berfungsi sebagai pemecah berkas, selanjutnya sinar sebagian ditransmisikan dan sebagian akan jatuh pada lensa plan konveks. Kemudian sinar yang jatuh pada lensa plan konveks, sebagian sinar akan dipantulkan dan sebagian lain akan dibias melewati lapisan tipis udara dan akan jatuh pada lensa plan parallel. Berkas yang jatuh pada lensa plan parallel selanjutnya akan dipantulkan kembali ke lapisan tipis udara. Gabungan berkas pantulan langsung dari lensa plan konveks dan berkas pantulan setelah mengalami pembiasan akan membentuk pola interferensi berbentuk cincin gelap terang yang disebut dengan fringes Pada eksperimen ini dilakukan pengambilan data dengan menentukan pola gelap pusat, kemudian mencatat skala yang ditunjukkan oleh micrometer ) sebagai r0. Gelap pusat ( ( selanjutnya akan dijadikan sebagai posisi acuan untuk mengukur rm berikutnya. Data yang diambil adalah jari-jari untuk orde ke-0 sampai ke-20. Penentuan rm yaitu dengan , dengan n = 1,2,3, dst. Penentuan panjang gelombang cahaya ( ) menggunakan rumus
diperoleh λ sebesar 560 mm. Kemudian dari hasil yang diperoleh ditentukan pula grafik regresi linear rm2 terhadap m. Berikut grafik hubungan rm2 dan m
jari-jari pola fringe rm2 (mm2)
Grafik hubungan antara rm2 dengan orde m 25 y = 1.1211x - 0.0681 R² = 0.9986
20
Grafik hubungan antara rm dengan orde m
15 10
Linear (Grafik hubungan antara rm dengan orde m)
5 0 0
5
10
15
20
25
orde m
Apabila dibandingkan panjang gelombang hasil analisis dan literatur untuk gelombang cahaya Na bernilai 589,5924 nm. Terjadi presentase kesalahan sebesar 4,9%. Adanya kesalahan ini dipengaruhi oleh besar sudut pembelah berkas cahaya oleh beamspeter, sehingga menghasilkan fringes yang berbeda untuk jari-jarinya. Kurang telitinya praktikan saat membaca mikrometer, atau menggeser dari orde ke orde berikutnya juga dapat mempengaruhi. 6
Kesimpulan 1. Adanya inteferensi cahaya gelap terang dimana diperoleh pada gelap pusat ( ) ( 2. Diperoleh nilai panjang gelombang sumber cahaya λ sebesar 560 mm.
dengan presentase kesalahan sebesar 4,9% terhadap literature. 7
Daftar Pustaka
Jenkins and White, 1984, “ Fundamental of Optics ”, John Wiley and Sons, New York Tjia,M.O, 1993. Gelombang. Penerbit Institut Teknologi Bandung. Tipler, P A, 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid Kedua, Edisi Tiga. Jakarta : Erlangga. http://id.wikipedia.org http://www.google.com http://www.wordpress.com
