LAPORAN KISI DIFRAKSI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Pada hakikatnya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan panjang gelombang dan frekuensi akan menentukan warna cahaya. Sebagai gelombang, cahaya juga dapat melentur (berdifraksi), serta peristiwa interfrensi merupakan hasil dari cahaya yang berdifraksi. Difraksi adalah penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang ini melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Gelombang terdifraksi selanjutnya berinterferensi satu sama lain sehingga menghasilkan daerah penguatan dan pelemahan. Difraksi juga berlangsung pada aliran partikel. Dengan kata lain. Difraksi adalah peristiwa dmana berkas cahaya akan dilenturkan pada saat melewati celah sempit. Difraksi juga menggambarkan suatu deviasi dari cahaya dengan pola lurus ketika melewati lubang lensa atau disekeliling benda.

Menurut Huygens bahwa setiap bagian celah akan menjadi suatu sumber gelombong (cahaya) biru. Dalam makalah ini yang akan dibahas adalah difraksi Fresnel dan Fraunhofer di mana difraksi Fraunhofer memiliki ciri khas yaitu bahwa sinar-sinar yang datang sejajar dan pola difraksi diamati pada jarak yang cukup jauh sehingga secara efektif yang diterima adalah sinar-sinar terdifraksi yang sejajar. Inilah yang membedakan difraksi Frauhoder dan difraksi Fresnel. Celah sempit tersebut disebut dengan kisi difraksi. Kisi difraksi adalah kepingan kaca yang digores sejajar dan berjumlah sangat banyak dan memiliki jarak yang sama (biasanya dalam ordo 1000 per mm). cahaya terdifraksi, setelah diteruskan melalui kaca atau dipantulkan oleh spekulum, menghasilkan cahaya maksimum pada Ɵ = 0⁰ dan berkurang sampai minumum (intensitas = nol) pada sudut Ɵ.

Untuk melewati poladifraksi cahaya, cahaya dilewatkan melalui suatu celah tunggal dan mengamati cahaya yang diteruskan oleh celah pada suatu film. Difraksi pada celah tunggal akan menghasilkan pola garis terang dan gelap pada layar. Celah tunggal dapat dianggap terdiri atas beberapa celah sempit yang dibatasi titik-titik dan setiap celah itu merupakan sumber cahaya sehingga satu sama lainnya dapat berinterferensi. Kemudian difraksi cahaya terjadi pula pada cahaya yang melalui banyak celah sempit, dengan difraksi cahaya 2 jarak celah sama. Celah sempit yang demikian disebut dengan kisi difraksi. Semakin banyak celah, semakin tajam pola difraksi yang dihasilkan pada layar. Gejala difraksi pertama kali diungkapkan oleh Francesco Grimaldi (1681-1663) dan dijelaskan dengan tepat oleh Agustian Fresnel (1788-1827), sehingga dikenal dengan difraksi Fresnel. Percobaan Fresnel disederhanakan oleh Fraunhofer sehingga dikenal dengan difraksi Fraunhofer. Tanpa kita sadari dalam kehidupan sehari-hari terdapat alat yang berprinsip pada difraksi Fraunhofer.

1.2.Landasan Teori

Gelombang memiliki beberapa sifat, salah satunya adalah difraksi. Difraksi adalah peristiwa pembelokan atua pelenturan arah gelombang ketika melewati penghalang berupa celah. Jika gelombang melewati celah yang ukurangnya sempit, maka difraksi menyebabkan celah tersebut seolah-seolah merupakan sumber gelombang melingkar yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar.

Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami difraksi. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama.

Difraksi pada gelombang cahaya terbagi menjadi dua, yakni sebagai berikut: difraksi melalui celah tunggal yang sempit. Bila cahaya monokromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempti, maka cahaya akan dibelokkan atau dilenturkan. Sedangkan bila cahaya dijatuhkan polikromatik (cahaya putih atau banyak warna), selain akan mengalami peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi. Hasil interferensi menghasilkan pola warna pelangi. Berkas cahaya jatuh pada celah tunggal, akan dibelokkan dengan sudut belok Ɵ. Pada layar akan terliihat pola gelap dan terang. Pola gelap dan terang akan terjadi bila mengalami peristiwa interferensi.

Syarat terjadinya difraksi pada celah tunggal. Pola difraksi minimum (pita gelap): d sin Ɵ = mλ; m = 1, 2, 3,...... pola difraksi maksimum (pita terang): d sin Ɵ = (m – ½)λ; m = 1, 2, 3,.....difraksi melalui kisi. Kisi difraksi merupakan suatu piranti atau alat untuk menganalisis sumber cahaya. Kisi adalah celah sempit yang dibuat dengan menggores sebuah lempengan kaca dengan intan. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 600 celah setiap 1 mm. pada kisi, setiap goresan merupakan celah. Celah diantara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan arena itu bertindak sebagai celah-celah yang terpisah. Sebuah kisi memiliki konstanta atau tetapan kisi yang menyatakan banyaknya goresan tiap satu satuan panjang yang dilambangkan dengan d, yang juga sering dikatakan menjadi lebar celah atau jarak antar celah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Banyaknya goresan tiap antar celah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Banyaknya goresan tiap satuan panjang dinyatakan dengan N. jika terdapat N garis per satuan panjang, maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu: d = 1/N/. 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 pita-pita (garis) terang pada layar. Intensitas pita-pita terang mencapai maksimun pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak di kiri dan kanan pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan: d sin Ɵ = nλ atau dT/L =nλ, sedangkan pita gelap akan terjadi bila memenuhi persamaan: d sin Ɵ = (n+1/2)λ dimana: n = orde pola difraksi (0,1,2,...........), d = jarak antara dua garis kisi (konstanta kisi) λ= panjang gelombang cahaya yang digunakan, Ɵ=sudut lenturan (difraksi), Y=jarak terang pusat dengan orde ke-n, L=jarak layar ke sisi difraksi.

Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya polikhromatis, kita akan melihat suatu spectrum warna. Spektrum yang paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pertama (m=1). Garis gelap dan terang atau pembentukan spektrum akan lebih jelas dan tajam jika lebar celahnya semakin sempit atau konstanta kisinya semakin banyak atau besar. Garis gelap dan terang dan spektrum tersebut merupakan hasil interferensi dari cahaya yang berasal dari kisi tersebut yang jatuh pada layar titik atau tempat tertentu.

Pengaruh difraksi pada daya urai alat optik. Daya urai alat optik adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Apabila suatu alat optik memiliki diameter diafragma D, maka dua sumber cahaya dengan panjang gelombang λ masih dapat dipisahkan secara tepat dengan persamaan: sin Ɵ_m – 1,22 λ/D. dengan Ɵ_m = sudut pemisahan atau sudut resolusi minumun D = diameter diafragma alat optik, λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan untuk Ɵ_m yang sangat kecil, kita dapat memperoleh daya urai alat optik dengan persamaan: d_m=1,22 λL/D dengan : d_m= daya urai alat optik, L=jarak benda dari alat optik, D=diameter diafragma alat optik, λ=panjang gelombang cahaya yang digunakan.

1.3.Tujuan Praktikum

Mempelajari peristiwa oleh kisi difraksi. Mempelajari panjang gelombang sumber sinar. Menentukan jarak antara celah dari kisi difraksi yang belum diketahui besarnya. 

BAB II

         PEMBAHASAN

2.1. Alat dan Bahan

·         Layar (1 buah)

·         Statib/rel (1 buah)

·         Klem (2 buah)

·         Penyangga kisi

·         Kisi difraksi

·         Lampu penyangga/HG

·         Kabel merah dan hitam

·         Mistar (100 cm)

·         Busur (90⁰)

·         Catu daya

2.2. Langkah Percobaan

·         Menempelkan kertas grafik ke dinding layar

·         2 klem ditempelkan ke statib/rel

·         Penyangga lampu ditempelkan pada klem pertama

·         Kisi difraksi dimasukan ke dalam penyangga kisi, kemudian dipasang pada klem kedua.

·         Kabel merah hitam dicok pada penyangga lampu dan kemudian disambungkan pada daya.

·         Ukur jarak dari layar dalam 110 cm kepenyangga lampu.

·         Mengulangi langkah 1 s/d 4 untuk jarak yang berbeda sebanyak 5 kali (95 cm, 90 cm, 85 cm, 80 cm, 75 cm).

·         Mencatat hasil pengukuran.

2.3. Data Hasil Pengamatan

Rumus kisi difraksi

Keterangan:

·         d : 1/n (difraksi)

·         Ɵ : sudut λ

·         m : orde

·         λ : panjang gelombang

Tabel I analisis

Terang I (orde I)

Jarak	Ɵ	m
95	1400	1
90	1200	1
85	1300	1
80	1000	1
75	600	1

Gelap I (orde II)

Jarak	Ɵ	m
95	1600	2
90	1200	2
85	900	2
80	700	2
75	600	2

Terang II (orde III)

Jarak	Ɵ	m
95	500	3
90	1400	3
85	600	3
80	1200	3
75	1000	3

Terang II (orde III)

Jarak	Ɵ	m
95	500	3
90	1400	3
85	600	3
80	1200	3
75	1000	3

Gelap II (orde IV)

Jarak	Ɵ	m
95	700	4
90	400	4
85	300	4
80	800	4
75	1300	4

2.4. Analisis Data

a.       Terang I (orde I)

1.      Dik:     Ɵ = 140⁰

m = 1

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m.λ

1/N sin 140⁰ = 1.λ

1/300.6x10^-1 = 1.λ

3 x 10^-3.6x10^-1= 1.λ

1/0,3.sin 140⁰= 1.λ

3,3.6x10^-1= λ

1,998/1 = λ

2 = λ

2.      Dik:     Ɵ = 120⁰

m = 1

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m.λ

1/N sin 120⁰ = 1.λ

1/300.8x10^-1 = 1.λ

3 x 10^-3.8x10^-1= 1.λ

1/0,3.sin 130⁰= 1.λ

3,3.8x10^-1= λ

2,64/1 = λ

3 = λ

3.      Dik:     Ɵ = 130⁰

m = 1

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m.λ

1/N sin 130⁰ = 1.λ

1/300.7x10^-1 = 1.λ

3 x 10^-3.7x10^-1= 1.λ

1/0,3.sin 130⁰= 1.λ

3,3.7x10^-1= λ

2,31/1 = λ

2 = λ

4.      Dik:     Ɵ = 100⁰

m = 1

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m.λ

1/N sin 100⁰ = 1.λ

1/300.9x10^-1 = 1.λ

3 x 10^-3.9x10^-1= 1.λ

1/0,3.sin 100⁰= 1.λ

3,3.9x10^-1= λ

2,97/1 = λ

3 = λ

5.      Dik:     Ɵ = 60⁰

m = 1

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m.λ

1/N sin 60⁰ = 1.λ

1/300.8x10^-1 = 1.λ

3 x 10^-3.8x10^-1= 1.λ

1/0,3.sin 60⁰= 1.λ

3,3.8x10^-1= λ

2,64/1 = λ

3 = λ

b.      Gelap II (orde II)

1.      Dik:     Ɵ = 160⁰

m = 2

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2λ

1/N sin 160⁰ = 2 – 1/2λ

1/300.3x10^-1 = 2 – 1/2λ

3 x 10^-3.3x10^-1= 2 – 1/2λ

1/0,3.sin 160⁰= 2 – 1/2λ

3,3.3x10^-1= 2 – 1/2λ

0,99 = 3/2λ

(0,99x2)/3 = λ

2 = λ

2.      Dik:     Ɵ = 120⁰

m = 2

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 120⁰ = 2 – 1/2λ

1/300.8x10^-1 = 2 – 1/2λ

3 x 10^-3.8x10^-1= 2 – 1/2λ

1/0,3.sin 120⁰= 2 – 1/2λ

3,3.8x10^-1= 2 – 1/2λ

2,64 = 3/2λ

(2,64x2)/3 = λ

5,28/3 = λ

2 = λ

3.      Dik:     Ɵ = 90⁰

m = 2

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 90⁰ = 2 – 1/2λ

1/300.3x10^-1 = 2 – 1/2λ

3 x 10^-3.3x10^-1= 2 – 1/2λ

1/0,3.sin 90⁰= 2 – 1/2λ

3,3.1= 2 – 1/2λ

3,3 = 3/2λ

(3,3x2)/3 = λ

6,6/3 = λ

2 = λ

4.      Dik:     Ɵ = 70⁰

m = 2

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 90⁰ = 2 – 1/2λ

1/300.3x10^-1 = 2 – 1/2λ

3 x 10^-3.9x10^-1= 2 – 1/2λ

1/0,3.sin 70⁰= 2 – 1/2λ

3,3. 9x10^-1= 2 – 1/2λ

2,97 = 3/2λ

(2,97x2)/3 = λ

5,94/3 = λ

2 = λ

5.      Dik:     Ɵ = 60⁰

m = 2

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 60⁰ = 2 – 1/2λ

1/300.8x10^-1 = 2 – 1/2λ

3 x 10^-3.8x10^-1= 2 – 1/2λ

1/0,3.sin 60⁰= 2 – 1/2λ

3,3. 8x10^-1= 2 – 1/2λ

2,64 = 3/2λ

(2,64x2)/3 = λ

5,28/3 = λ

2 = λ

c.       Terang II (orde III)

1.      Dik:     Ɵ = 50⁰

m = 3

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 50⁰ = 3λ

1/300.7x10^-1 = 3λ

3 x 10^-3.7x10^-1= 3λ

1/0,3.sin 50⁰ = 3λ

3,3. 6x10^-1= 3λ

1,98/3 = λ

0,66 = λ

1 = λ

2.      Dik:     Ɵ = 140⁰

m = 3

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 140⁰ = 3λ

1/300.6x10^-1 = 3λ

3 x 10^-3.6x10^-1= 3λ

1/0,3.sin 140⁰ = 3λ

3,3. 6x10^-1= 3λ

1,98/3 = λ

0,66 = λ

1 = λ

3.      Dik:     Ɵ = 60⁰

m = 3

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 60⁰ = 3λ

1/300.8x10^-1 = 3λ

3 x 10^-3.6x10^-1= 3λ

1/0,3.sin 60⁰ = 3λ

3,3. 8x10^-1= 3λ

2,64/3 = λ

0,88 = λ

1 = λ

4.      Dik:     Ɵ = 120⁰

m = 3

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 120⁰ = 3λ

1/300.8x10^-1 = 3λ

3 x 10^-3.6x10^-1= 3λ

1/0,3.sin 120⁰ = 3λ

3,3. 8x10^-1= 3λ

2,64/3 = λ

0,88 = λ

1 = λ

5.      Dik:     Ɵ = 100⁰

m = 3

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m .λ

1/N sin 100⁰ = 3λ

1/300.9x10^-1 = 3λ

3 x 10^-3.9x10^-1= 3λ

1/0,3.sin 100⁰ = 3λ

3,3. 9x10^-1= 3λ

2,97/3 = λ

0,99 = λ

1 = λ

d.      Gelap II (orde IV)

1.      Dik:     Ɵ = 70⁰

m = 4

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2.λ

1/N sin 70⁰ = 4 – 1/2λ

1/300.9x10^-1 = 4 – 1/2λ

3 x 10^-3.9x10^-1= 4 – 1/2λ

1/0,3.sin 70⁰= 4 – 1/2λ

3,3. 9x10^-1= 4 – 1/2λ

2,97 = 7/2λ

(2,97x2)/7 = λ

5,94/7 = λ

0,84 = λ

1 = λ

2.      Dik:     Ɵ = 40⁰

m = 4

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2.λ

1/N sin 70⁰ = 4 – 1/2λ

1/300.6x10^-1 = 4 – 1/2λ

3 x 10^-3.6x10^-1= 4 – 1/2λ

1/0,3.sin 40⁰= 4 – 1/2λ

3,3. 6x10^-1= 4 – 1/2λ

1,98 = 7/2λ

(1,98x2)/7 = λ

3,96/7 = λ

0,56 = λ

1 = λ

3.      Dik:     Ɵ = 30⁰

m = 4

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2.λ

1/N sin 30⁰ = 4 – 1/2λ

1/300.5x10^-1 = 4 – 1/2λ

3 x 10^-3.5x10^-1= 4 – 1/2λ

1/0,3.sin 30⁰= 4 – 1/2λ

3,3. 5x10^-1= 4 – 1/2λ

1,65 = 7/2λ

(1,65x2)/7 = λ

3,3/7 = λ

0,47 = λ

4.      Dik:     Ɵ = 80⁰

m = 4

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2.λ

1/N sin 70⁰ = 4 – 1/2λ

1/300.9x10^-1 = 4 – 1/2λ

3 x 10^-3.9x10^-1= 4 – 1/2λ

1/0,3.sin 80⁰= 4 – 1/2λ

3,3. 9x10^-1= 4 – 1/2λ

2,97 = 7/2λ

(2,97x2)/7 = λ

5,94/7 = λ

0,84 = λ

1 = λ

5.      Dik:     Ɵ = 130⁰

m = 4

N = 300 grs/mm →0,3 m

Dit: λ?

Jawab:

d sin Ɵ = m – 1/2.λ

1/N sin 130⁰ = 4 – 1/2λ

1/300.7x10^-1 = 4 – 1/2λ

3 x 10^-3.7x10^-1= 4 – 1/2λ

1/0,3.sin 130⁰= 4 – 1/2λ

3,3. 7x10^-1= 4 – 1/2λ

2,31 = 7/2λ

(2,31x2)/7 = λ

4,62/7 = λ

0,66 = λ

1 = λ

2.5. Pembahasan

Pada praktikum kali ini kami mencoba menentukan panjang gelombang dari sumber sinar HG dan mempelajari peristiwa kisi difraksi. Dalam menentukan panjang gelombang digunakan kisi difraksi, yaitu 300. Setiap kisi difraksi mempunyai kostanata kisi (d) yang berbeda-beda kisi diletakkan sejauh L di depan layar, pada praktikum ini digunakan L sejauh 24 cm. sinar yang melewati kisi kemudian jatuh pada layar atau dinding. Cahaya yang tampak pada dinding berupa gelombang-gelombang yang terlihat sebagai garis-garis warna. Cahaya pada layar terbagi menjadi dua arah yang pusatnya berada ditengah-tengah dan memiliki sinar (berupa titik) yang paling terang, yang merupakan terang pusat. Semakin menjauhi pusat maka titik cahaya pada layar akan semakin redup. Kemudian dilakukan pengukuran jarak Y antara titik terang pusat pada layar dengan titik terang berikutnya, atau dari titik terang pusat ke terang pada orde pertama (n = 1).

Pola terang-gelap yang terbentuk pada layar karena difraksi oleh kisi sama dengan pola hasil interferensi pada celah ganda young. Untuk pita terang,

d sin Ɵ = mλ

dengan m = 0, 1, 2, 3, dan seterusnya, berkaitan dengan pita terang pusat (orde ke-0), terang orde ke-1, 2, 3, dan seterusnya. Sementara itu, untuk pita gelap,

d sin Ɵ = (m -½λ)

dengan m = 1, 2, 3, dan seterusnya, berkaitan dengan gelap orde ke-1, 2, 3, dan seterusnya. Untuk sudut Ɵ yang sangat kecil, pita terang terjadi jika:

Dengan pita gelap

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

·         Semakin dekat kisi difraksi terhadap layar maka bayangan yang dibentuk semakin kecil, sebaliknya semakin dekat kisi difraksi terhadap lampu HG maka bayangan yang dibentuk semakin besar.

·         Dari percobaan tersebut didapatnya warna yang dihasilkan pada kisi, yaitu pelangi.

·         Pada proses pembentukan jarak 100 cm lebih jelas dibandingkan dengan jarak 80 cm.

DAFTAR PUSTAKA

Damari, Ari. 2008. Panduan Lengkap Eksperimen Fisika SMA. Jakarta: Wahyu Media.

NN, http://goes2physic.blogspot.com. Diakses pada Minggu, 8 Desember 2013.

NN, http://teoridifraksi.htm. Diakses pada Minggu, 8 Desember 2013.

Tim Pendidikan Fisika FMIPA UNY. http://fisikamemangasyik.wordpress.com/ fisika-3/optik-fisis/c-difraksi-cahaya/. Diakses pada Minggu, 8 Desember 2013.

Yunita, http://yunitan-fst09.web.unair.ac.id/artikel_detail-79265-UmuOPTIK%20 FISIS.html. Diakses pada Minggu, 8 Desember 2013.

Subscribe to receive free email updates: