Percobaan Difraksi Cahaya

I.                  Tujuan Praktikum:

a.       Untuk mengamati peristiwa difraksi pada celah tunggal dan kisi difraksi.

b.      Untuk mengukur panjang gelombang merah dan biru melalui peristiwa difraksi.

II.               Landasan Teori:

Sejumlah besar celah paralel yang berjarak sama disebut kisi difraksi. Kisi dapat dibuat dengan mesin presisi berupa garis-garis paralel yang sangat halus dan teliti di atas pelat kaca. Jarak yanag tidak tergores di antara garis-garis tersebut berfungsi sebagai celah.Kisi difraksi yang berisi celah-celah disebut kisi transmisi (Giancoli, 2001 : 302-303).

Kisi difraksi terdiri atas sebaris celah sempit yang saling berdekatan dalam jumlah banyak. Jika seberkas sinar dilewatkan kisi difraksi akan terdifraksi dan dapat menghasilkan suatu pola difraksi di layar. Jarak antara celah yang berurutan (d) disebut tetapan kisi. Jika jumlah celah atau goresan tiap satuan panjang (cm) dinyatakan dengan N, maka :

d = 1/N

Seberkas sinar tegak lurus kisi dan sebuah lensa konvergen digunakan untuk mengumpulkan sinar-sinar tersebut ke titik P yang dikehendaki pada layar. Distribusi intensitas yang diamati pada layar merupakan gabungan dari efek interferensi dan difraksi. Setiap celah menghasilkan difraksi seperti yang telah diuraikan sebelumnya, dan sinar-sinar yang terdifraksi sebelumnya tersebut berinterferensi pada layar yang menghasilkan pola akhir (Soekarno,1996: 150-155).

Pola interferensi yang diuraikan pada suatu arah α sembarang, sebelum mencapai titik yang diamati. Masing-masing sinar berasal dari celah yang berbeda pula. Untuk dua celah yang berbeda, beda lintasan yang terjadi ialah d sin α. Dengan demikian persyaratan umum pola interferensi ialah :

d sin α = nλ  (n = 1,2,3,..)

Persyaratan tersebut dapat dinyatakan untuk menentukan panjang gelombang dengan mengukur α jika tetapan kisi d diketahui dengan bilangan bulat, n menyatakan orde difraksi. Jiak gelombang yang datang pada kisi terdiri atas beberapa panjang gelombang masing-masing akan menyimpang atau akan membentuk maksimum pada arah yang berbeda. Kecuali untuk n=0 yang terjadi pada arah α = 0. Maksimum pusat (n = 0) meliputi berbagai panjang sedangkan maksimum ke-1, ke-2 dan seterusnya memenuhi (η m +1) * λ/2 menurut panjang gelombang masing-masing (Hikam,2005: 20-21).

Suatu celah yang dikenai cahaya dari arah depan akan memproyeksikan bayangan terang yang sebentuk dengan celah tersebut di belakangnya. Tetapi di samping itu, terbentuk juga bayangan-bayangan terang yang lain dari celah tersebut di sebelah menyebelah bayangn aslinya, dan yang semakin ke tepi, terangnya semakin merosot. Jadi seolah-olah sinar cahaya yang lolos lawat celah itu ada yang dilenturkan atau didifraksikan kea rah menyamping. Gejala difraksi demikian tak lain ialah interferensi sinar-sinar gelmbang elektromagnetik cahaya dari masing-masing bagian medan gelombang sebagai sumber gelombang cahaya (Soedojo,2004 : 123).

III.           Alat dan Bahan:

a.       Sebatang lilin

b.      Korek Api

c.       Penggaris 100cm dan penggaris 30cm

d.      Kisi

IV.           Cara Kerja:

1.      Menyiapkan alat dan bahan.

2.      Menempatkan sumber cahaya (lilin) pada meja kerja.

3.      Menentukan jarak pengamatan dengan kisi pada perobaan pertama sejauh 1 m.

4.      Mencari bayangan yang paling jelas yang dapat ditangkap oleh layar.

5.      Memakai kisi difraksi dengan N= 300.

6.      Mengukur jarak dari terang pusat ke warna yang pertama (y1) yaitu warna merah.

7.      Mengukur jarak dari terang pusat ke warna yang kedua (y2) yaitu warna biru.

8.      Melakukan pengamatan yang sama menggunakan kisi dengan N = 100 dan N = 600.

9.      Kemudian melakukan hal yang sama pada percobaan kedua dengan jarak 1,5 m.

10.  Menghitung panjang gelombang dari masing-masing jarak terang pusat ke warna.

11.  Hasil Pengamatan:

Jarak (L)	y		N	λ
	MERAH	BIRU		MERAH	BIRU
1 m	7 cm	4,5 cm	100
	27,5 cm	17,5 cm	300
	54,5 cm	36 cm	600
1,5 m	6 cm	5 cm	100
	37,5 cm	21 cm	300
	69,5cm	46,5 cm	600

12.  Analisis Data

Menentukan panjang gelombang

·       L = 1 m

1.      Kisi Difraksi (N) 100

a.       Cahaya Merah

d = 0,01 cm = 1x10^-4 m

Y = 7 cm = 7x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 7x10^-2  =7x10^-6 m

b.      Cahaya Biru

d = 0,01 cm = 1x10^-4 m

Y = 4,5 cm = 4,5 x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 4,5x10^-2  =4,5x10^-6 m

2.      Kisi difraksi (N) 300

a.       Cahaya merah

d = 0,003 cm = 3x10^-5 m

Y = 27,5 cm = 27,5 x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 27,5x10^-2  =82,5x10^-7 m

b.      Cahaya Biru

d = 0,003 cm = 3x10^-5m

Y = 17,5 cm = 17,5 x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 17,5x10^-2  =52,5x10^-7 m

3.      Kisi Difraksi (N) 600

a.       Cahaya Merah

d = 0,0016 cm =16x10^-6 m

Y = 54,5 cm = 54,5 x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 54,5x10^-2  =872x10^-8 m

b.      Cahaya Biru

d = 0,0016 cm =16x10^-6 m

Y = 36 cm = 36 x 10^-2m

L = 100 cm= 1 m

λ = Δy  = 36x10^-2  =576x10^-8 m

·      L = 1,5 m

1.      Kisi Difraksi (N) 100

c.       Cahaya Merah

d = 0,01 cm = 1x10^-4 m

Y = 6 cm = 6x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 6x10^-2  =4x10^-6 m

d.      Cahaya Biru

d = 0,01 cm = 1x10^-4 m

Y = 5 cm =5 x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 5x10^-2  =3,3x10^-6 m

2.      Kisi difraksi (N) 300

c.       Cahaya merah

d = 0,003 cm = 3x10^-5 m

Y = 37,5 cm = 37,5 x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 37,5x10^-2  =75x10^-7m

d.      Cahaya Biru

d = 0,003 cm = 3x10^-5 m

Y = 21 cm = 21 x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 21x10^-2  =42x10^-7 m

3.      Kisi Difraksi (N) 600

c.       Cahaya Merah

d = 0,0016 cm =16x10^-6 m

Y = 69,5cm = 69,5 x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 69,5x10^-2  =741,3x10^-8 m

d.      Cahaya Biru

d = 0,0016 cm =16x10^-6 m

Y = 46,5 cm = 46,5 x 10^-2m

L = 150 cm= 1,5 m

λ = Δy  = 46,5x10^-2  =496x10^-8 m

13.  Pembahasan

Dengan Rumus  λ =∆y.

1.     Pada percobaan I dengan menggunakan kisi 600 celah/mm dengan jarak 1,5 m menghasilkan bayangan warna  merah 69.5cm dan biru 46.5 cm dengan panjang gelombang 741,3x10^-8 mdan 496x10^-8 m.

2.     Pada percobaan II dengan menggunakan kisi 600 celah/mm dengan jarak 1  m menghasilkan bayangan warna  merah 54,5 cm dan biru 36 cm dengan panjang gelombang 872x10^-8 m dan 576x10^-8 m.

3.     Pada percobaan III  dengan menggunakan kisi 300 celah/mm dengan jarak 1.5 m menghasilkan bayangan warna  merah 37,5 cm dan biru 21 cm dengan panjang gelombang 75x10^-7m dan42x10^-7 m.

4.     Pada percobaan IV dengan menggunakan kisi 300 celah/mm dengan jarak 1 m menghasilkan bayangan warna  merah 27,5 cm dan biru 17,5 cm dengan panjang gelombang 82,5x10^-7 mdan 52,5x10^-7 m.

5.     Pada percobaan V dengan menggunakan kisi 100 celah/mm dengan jarak 1,5  m menghasilkan bayangan warna  merah 6 cm dan biru 5 cm dengan panjang gelombang 4x10^-6 m dan3,3x10^-6 m.

6.     Pada percobaan VI dengan menggunakan kisi 100 celah/mm dengan jarak 1 m menghasilkan bayangan warna  merah 7 cmdan biru 4,5 cm dengan panjang gelombang 7x10^-6 m dan4,5x10^-6 m.

14.                        Kesimpulan

1.     Panjang gelombang spektrum warna merah lebih besar dari pada spektrum warna biru.

2.     Pada setiap orde panjang gelombang lebih kecil karena orde berbanding terbalik dengan panjang gelombang.

3.      Difraksi kisi terjadi ketika cahaya mengenai celah sempit pada kisi, cahaya monokromatis dilewatkan pada kisi akan terjadi difraksi yang menghasilkan bagian gelap dan terang tapi jika cahaya polikromatis dilewatkan pada kisi maka akan timbul spectrum warna.

4.      Apabila menggunakan cahaya monokromatis akan terjadi tempat terang pada layar yang dipengaruhi oleh persamaan sin θ = m λ/d. pada percobaan kali ini tidak menggunakan monokromatis karena cahaya monokromatis hanyamempunyai satu spektrum sehingga cahaya dapat terurai.

5.      Pada prisma cahaya monokromatis yang uraikan terdiri dari kumpulan spektrum cahaya monokromatis (1 kesatuan), sedangkan pada kisi cahaya polikromatis diuaraikan oleh celah-celah kecil yang terdiri dari beberapa spektrum.

6.      Warna merah pada spektrum difraksi kisi terletak pada posisi terjauh karena panjang gelombangnya paling besar.

7.      Warna biru pada spektrum difraksi kisi terletak pada posisi terjauh sebelum ungu karena panjang gelombang mendekati paling kecil.

Manfaat spektrum warna bagi ilmu pengetahuan dan industri adalah terapi (radiasi), diafragma pada kamera, dan fotolistrik.

15.  Saran

Karena dibutuhkan ketelitian yang tinggi dalam mengukur jarak spektrum, maka kami membutuhkan waktu yang lebih agar data yang diperoleh lebih akurat.

16.  Kendala

1.      Saat praktikum kami  mengalami kesulitan dalam menentukan titik spektrum warna dikarenakan kisi yang kami gunakan sedikit buram.

2.      Dalam 1 pertemuan kami harus menyelesaikan 2 praktikum sekaligus, sehingga konsentrasi kami terpecah dan data yang kami peroleh belum meyakinkan kami dalam membuat laporan.

Daftar Pustaka
Soedojo,Peter, B.Sc.2004. Fisika Dasar. Yogyakarta : Andi
Hikam.2005. Eksperimen Fisika Dasar untuk Perguruan Tinggi. Jakarta : Kencana.
Giancoli.2001. Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Soekarno. 1998. fisdas. Balai Pustaka. Jakarta.