Laporan Fisika Kisi Difraksi

LAPORAN RESMI FISIKA

KISI DIFRAKSI

 

Disusun oleh : Kelompok 5 (XII IPA 5) 1.      M. Slamet Ahraf R.K.          (13) 2.      Maya Elvira Castro              (15) 3.      Saadatul Bidayah                  (25) 4.      Titik Sarifatun                       (28)                                     SMA NEGERI 1 KEBUMEN TAHUN AJARAN 2013/2014

I.                   Judul Kegiatan dan Tanggal Praktikum

a.       Judul Kegiatan    : Sifat Gelombang Cahaya (Kisi Difraksi)

b.      Tanggal kegiatan : 05 September 2013

II.                Tujuan Percobaan

Melalui percobaan kisi difraksi siswa dapat :

1.      Mengamati cahaya melalui sederetan celah yang sangat berdekatan (kisi)

2.      Menentukan konstanta kisi yang digunakan

3.      Mengukur lebar spectrum cahaya yang dihasilkan kisi

4.      Mengukur panjang gelombang dari suatu warna cahaya tertentu

III.             Landasan Teori

Sejumlah besar celah paralel yang berjarak sama disebut kisi difraksi, walaupun istilah “kisi interferensi” mungkin lebih sesuai. Kisi dapat dibuat dengan mesin presisi berupa garis-garis paralel yang sangat halus dan teliti di ats pelat kaca. Jarak yang tidak tergores di antara garis-garis tersebut berfungsi sebagai celah. Transparasi fotografis dari kisi yang asli bisa digunakan sebagai kisi yang murah. Kisi yang berisi 10.000 garis per centimeter adalah umum saat ini, dan sangat berguna untuk pengukuran panjang gelombang dengan tepat. Kisi difraksi yang berisi celah-celah disebut kisi transmisi. Kisi pantulan juga mungkin dapat dibuat dengan membuat garis-garis halus pada permukaan logam atau kaca dari mana cahay dipantulkan dan dianalisis.

Difraksi adalah peristiwa lenturan gelombang cahaya yang terjadi ketika gelombang cahaya melewati celah sempit. Difraksi cahaya dapat terjadi jika cahaya melalui celah tunggal. Difraksi pada celah tunggal dapat mengakibatkan pola difraksi Franhoufer. Menurut prinsip Huygens tiap bagian celah berlaku sebagai sumber gelombang.

Difraksi ini berpengaruh pada ketajaman dan pembesaran bayangan.
Bayangan yang dihasilkan akan kelihatan sebagai satu sumber apabila cahaya melewati celah sempit. Jika celah semakin lebar maka bayangan semakin dapat dipisahkan. Ukuran sudut batas pemisah agar 2 benda dapat dipisahkan disebut batas sudut revolusi.

IV.             Alat dan Bahan

1.      Ray box dan catu daya

2.      Mistar

3.      Kisi difraksi

4.      Filter merah

5.      Alat untuk mencatat

V.                Kegiatan

I.       Menghitung konstanta kisi dan mengamati spectrum kisi.

a.    Perhatikan ketiga jendela kisi dan hitunglah konstanta kisinya berdasarkan banyaknya garis persatuan panjang yang tertulis masing-masing jendela kisi.

b.    Amati suatu celah cahaya putih melalui jendela kisi dengan yang paling kecil. Perhatikan dan ukur lebar spectrum yang tampak !

c.    Ulangi kegiatan b dengan jendela kisi lainnya. Ketiga kisi tidak sama lebarnya.

II.    Kegiatan 2

a.    Susun alat seperti pada gambar dengan memakai filter merah. Buat jarak kisi dan mistar sejauh L m.

b.    Dengan bantuan teman anda, geserkan pensil sejauh mistar untuk menentukan letak garis-garis merah tingkat ke-1 (baik sisi kanan maupun kiri dan ambil rata-ratanya)

c.    Ulangi kegiatan b untuk orde ke-2

d.   Gunakan persamaan  untuk menghitung panjang gelombang cahaya merah (yang dihasilkan filter)

Untuk warna yang sama

VI.             Hasil Pengamatan

Kegiatan 1

Kisi	N	(m)	Lebar Spektrum (cm)
Kisi I	100 garis / mm		0,4
Kisi II	300 garis / mm		1,2
Kisi III	600 garis / mm		1,8

Kegiatan 2

Kisi	d (m)	L (m)	Orde ke-n	Bacaan P ke kiri (cm)	Bacaan P ke kanan (cm)	Xrata-rata (cm)
Kisi I		0,3	1	0,9	1	0,95	0.0317
		0,3	2	1,3	1,2	1,25	0.0208
		0,3	3	1,6	1,5	1,55	0.017
Kisi II		0,3	1	2,3	2,0	2,15	0.0215
		0,3	2	6,0	2,2	4,1	0.2276
		0,3	3	9,2	5,4	7,3	0.2701
Kisi III		0,3	1	9	6	7,5	0.4175
		0,3	2	18	14	16	0.4453
		0,3	3	23,5	28	25,75	0.4778

VII.          Pembahasan

Pertanyaan :

1.      Bagaimana kesimpulan anda dari percobaan ini?

2.      Kisi manakah yang menghasilkan spectrum paling besar? Jelaskan !

3.      Urutkan spectrum warna cahaya mulai dari yang lemah dilenturkan sampai yang kuat dilenturkan. Mengapa demikian?

4.      Bandingkan panjang gelombang hasil percobaan ini dengan yang ada dalam buku teks. Bila ada perbedaan, jelaskan !

Jawaban :

1.      Dapat disimpulkan bahwa panjang gelombang tetap sama atau konstan meskipun celah kisi berubah-ubah ukuran atau lebarnya.

2.      Kisi yang menghasilkan spectrum paling besar adalah kisi III. Hal tesebut disebabkan karena kisi III memiliki celah yang paling banyak jika dibandingkan dengan kisi yang lain yaitu 600 garis/mm. Semakin banyak celah pada kisi yang memiliki lebar sama, maka pola difraksi yang dihasilkan akan semakin tajam.

3.      Ungu-Nila-Biru-Hijau-Kuning-Jingga-Merah hubungan  dengan  adalah panjang gelombang dan p (jarak pita). Warna merah memiliki jarak pita yang paling lebar, sehingga kuat dilenturkan dan dibelokkan.

4.      Berdasar percobaan yang kami lakukan, panjang gelombang yang dihasilkan spektrum cahaya merah adalah 0,041x10^-6. Panjang gelombang ini berbeda dengan yang ada dalam buku teks. Hal ini dikarenakan kurangnya ketelitian pengamat dalam mengukur pada saat percobaan berlangsung.

     Suatu sifat gelombang yang menarik adalah bahwa gelombang dapat dibelokkan oleh rintangan. Secara makroskopis, difraksi dikenal sebagai gejala penyebaran arah yang dialami seberkas gelombang ketika menjalar melalui suatu celah sempit atau tepi tajam sebuah benda. Gejala ini juga dianggap sebagai salah satu ciri khas gelombang yang tidak memiliki partikel, karena sebuah partikel yang bergerak bebas melalui suatu celah tidak akan mengalami perubahan arah. 

     Ditinjau secara makroskopis, gelombang elektromagnet yang tiba pada permukaan sebuah layar (screen) akan menggetarkan elektron bagian luar dari atom-atom layar itu. Diumpamakan cahaya yang ditinjau bersifat monokromatis yang berarti bahwa medan listriknya berosilasi dengan frekuensi tertentu. Maka setelah tercapai keadaan stasioner dalam waktu singkat, elektron-elektron tersebut akan berosilasi dengan frekuensi tertentu dan dengan frekuensi yang sama. Antara gelombang datang dan semua gelombang radiasi elektron akan terjadi proses interferensi yang mantap.

     Kisi difraksi merupakan suatu piranti untuk menganalisis sumber cahaya. Alat ini terdiri dari sejumlah besar slit-slit paralel yang berjarak sama. Suatu kisi dapat dibuat dengan cara memotong garis-garis paralel di atas permukaan plat gelas dengan mesin terukur berpresisi tinggi. celah diantara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan arena itu bertindak sebagai celah – celah yang terpisah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Dari data banyaknya garis per sentimeter kita dapat menentukan jarak antar celah atau yang disebut dengan tetapan kisi (d) , jika terdapat N garis per satuan panjang, maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N , yaitu:

d =1/N

     Difraksi adalah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang, dengan demikian , cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ yang dirumuskan sebagai berikut:

I = Io sin [β/ β]2

dengan Io adalah intensitas cahaya awal dan β beda fase yang besarnya adalah β= (πd/λ) sin θ. Agar mendapatkan pola interferensi cahaya pada layar maka harus digunakan dua sumber cahaya yang koheren (cahaya dengan beda fase tetap). Percobaan Young menggunakan satu sumber cahaya tetapi dipisahkan menjadi dua bagian yang koheren, sedangkan percobaan Fresnel menggunakan dua sumber koheren, sehingga pada layar terjadi pola-pola terang (interferensi konstruktif = maksimum) dan gelap (interferensi destruktif = minimum).

     Pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah disebut difraksi gelombang. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami lenturan. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada
jarak yang sama. Celah sempit yang demikian disebut kisi difraksi. Semakin banyak celah pada sebuah kisi, semakin tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar. (Widiatmoko, 2008)

      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 pitapita terang. 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 :

m λ= d sin θ atau d.Y/L = m λ

     dimana :
     m = 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= jaral 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).

VIII.       Daftar Pustaka dan Referensi

Fisika SMA Kelas XII Semester 1

www.fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=50:contoh-soal-difraksi-pada-kisi&catid=6:gelombang-cahaya&Itemid=99

Kebumen, 11 September 2013

Praktikan

                                                                                                          Kelompok 5