Praktikum Difraksi
Download as DOCX, PDF0 likes1,345 views
Pada hari Selasa, 13 Oktober 2015, siswa melakukan praktikum difraksi cahaya untuk menunjukkan pelenturan cahaya melalui celah sempit dan mengukur panjang gelombangnya. Mereka menggunakan kisi difraksi dengan berbagai jumlah kisi dan mengukur jarak antara pita cahaya. Hasilnya menunjukkan panjang gelombang rata-rata sebesar 6,697×10−5 cm.
Praktikum Difraksi
- 1. PRAKTIKUM FISIKA KELAS XII IPA Hari/Tanggal: Selasa / 13 Oktober 2015 Kelas XII IPA 3 Nama Kelompok C Anggota Gracella Maydah / 15 PRAKTIKUM DIFRAKSI TUJUAN Menunjukkan bahwa cahaya dapat mengalami difraksi / lenturan jika melewati celah sempit (kisi). Mencari hubungan antara tetapan kisi difraksi (𝑑) dengan jarak antara pita terang ke 𝑛 dari garis terang pusat. Menghitung panjang gelombang sinar laser. DASAR TEORI Difraksi adalah pelenturan berkas sinar setelah melewati celah sempit. Jika cahaya monokromatis dilewatkan pada celah sempit makan akan terjadi difraksi yang menghasilkan bagian gelap dan terang, tetapi jika cahaya polykromatis yang dilewatkan, maka yang terjadi adalah spektrum warna. Suatu alat optik yang terdiri dari banyak celah sempit pada jarak yang sama disebut kisi difraksi. Bayangan yang dihasilkan akan keliahatan sebagai satu sumber apabila cahaya melewati celah sempit Apabila digunakan cahaya monokromatis, maka akan terjadi pita terang pada layar menurut persamaan : 𝑑. sin 𝜃 = 𝑛𝜆 Hubungan tetapan kisi difraksi (𝑑) dengan jumlah garis per satuan panjang (𝑁) adalah
- 2. 𝑑 = 1 𝑁 Hubungan antara sudut elevasi dengan jarak antara terang pusat dengan terang ke 𝑛 adalah tan 𝜃 = 𝑦 𝐿 𝑑. sin 𝜃 = 𝑛𝜆 𝑑𝑦 𝐿 = 𝑛𝜆 CARA KERJA 1. Atur set alat kisi difraksi. 2. Atur jarak antara layar dengan kisi. 3. Arahkan sinar laser ke kisi. 4. Tandai dan ukur jarak pita terang pertama ke pusat. 5. Ulangi langkah 2-4 untuk lebar kisi lain. DATA 𝑑 𝐿 (𝑐𝑚) 𝑦 (𝑐𝑚) 𝜆 (𝑐𝑚) Δ𝜆 (𝑐𝑚) 1/100 mm 46 𝑦1 = 3 6.52 × 10−5 1.77 × 10−6 𝑦2 = 6 6.52 × 10−5 1.77 × 10−6 𝑦3 = 9 6.52 × 10−5 1.77 × 10−6 1/300 mm 𝑦1 = 9 6.52 × 10−5 1.77 × 10−6 𝑦2 = 19.4 7.03 × 10−5 3.33 × 10−6 1/600 mm 𝑦1 = 19.5 7.07 × 10−5 3.73 × 10−6 PEMBAHASAN Pada hari Selasa pada tanggal 13 Oktober 2015, saya dan kelompok saya melakukan praktikum difraksi cahaya di ruangan terang. Difraksi cahaya adalah peristiwa pelenturan cahaya yang akan terjadi jika cahaya melalui celah yang sangat sempit. Difraksi cahaya ini dapat dilakukan dengan menggunakan suatu alat yang disebut kisi difraksi yaitu suatu alat dengan banyak celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain dengan jarak konstan.
- 3. 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. Banyaknya goresan tiap satuan panjang atau jumlah kisi dinyatakan dengan 𝑁. Oleh karena itu, tetapan kisi difraksi (𝑑) dapat dicari dengan menggunakan rumus : 𝒅 = 𝟏 𝑵 . Jumlah kisi (𝑁) yang digunakan sebesar 100 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚, 300 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚, dan 600 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚. Kisi diletakkan sejauh 𝐿 di depan layar. Sinar laser yang melewati kisi kemudian jatuh pada layar yang sudah disediakan yaitu berupa penggaris. Cahaya yang tampak pada layar berupa gelombang-gelombang yang terlihat sebagai garis-garis warna. Cahaya pada layar terbagi menjadi dua arah yang pusatnya berada di tengah-tengah yang disebut titik terang pusat yaitu pada 25 cm. Kemudian dilakukan pengukuran jarak 𝑦 antara titik terang pusat pada layar dengan titik terang berikutnya, atau dari titik terang pusat ke titik terang pada orde pertama (𝑛 = 1). Pada gambar di atas, 𝐭𝐚𝐧 𝜽 = 𝒚 𝑳 . Namun karena sin 𝜃 untuk sudut yang kecil nilainya mendekati tan 𝜃, maka 𝑑. sin 𝜃 = 𝑛 𝜆 sehingga 𝒅. 𝒚 𝑳 = 𝒏𝝀 dengan 𝑛 merupakan orde dan 𝜆 merupakan panjang gelombang. Dari praktikum ini, hasil perhitungannya adalah sebagai berikut: Untuk jumlah kisi (𝑵) sebesar 𝟏𝟎𝟎 𝒈𝒂𝒓𝒊𝒔/𝒎𝒎maka 𝑑 = 1 𝑁 𝑑 = 1 100 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚 𝑑 = 1 100 𝑚𝑚
- 4. 𝑑 = 10−2 𝑚𝑚 𝑑 = (10−2 .10−1 ) 𝑐𝑚 𝒅 = 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 Untuk jumlah kisi (𝑵) sebesar 𝟑𝟎𝟎 𝒈𝒂𝒓𝒊𝒔/𝒎𝒎maka 𝑑 = 1 𝑁 𝑑 = 1 300 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚 𝑑 = 1 300 𝑚𝑚 𝑑 = 1 3 × 10−2 𝑚𝑚 𝑑 = 1 3 (10−2 . 10−1) 𝑐𝑚 𝒅 = 𝟏 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 Untuk jumlah kisi (𝑵) sebesar 𝟔𝟎𝟎 𝒈𝒓/𝒎𝒎maka : 𝑑 = 1 𝑁 𝑑 = 1 600 𝑔𝑎𝑟𝑖𝑠/𝑚𝑚 𝑑 = 1 100 𝑚𝑚 𝑑 = 1 6 × 10−2 𝑚𝑚 𝑑 = 1 6 (10−2 . 10−1) 𝑐𝑚 𝒅 = 𝟏 𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 Untuk menghitung panjang gelombang (𝝀), maka rumus yang digunakan sebagai berikut : 𝑑. sin 𝜃 = 𝑛𝜆 𝑑. 𝑦 𝐿 = 𝑛𝜆
- 5. 𝝀 = 𝒅. 𝒚 𝑳. 𝒏 Apabila diketahui 𝒅 = 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 dan 𝑳 = 𝟒𝟔 𝒄𝒎 maka : Untuk 𝒚 𝟏𝒂 = 𝟑 𝒄𝒎 𝜆1𝑎 = 𝑑. 𝑦1𝑎 𝐿. 𝑛 𝜆1𝑎 = 10−3 𝑐𝑚 × 3 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 1 𝜆1𝑎 = 3 46000 𝑐𝑚 𝝀 𝟏𝒂 ≈ 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Untuk 𝒚 𝟐𝒂 = 𝟔 𝒄𝒎 𝜆2𝑎 = 𝑑. 𝑦2𝑎 𝐿. 𝑛 𝜆2𝑎 = 10−3 𝑐𝑚 × 6 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 2 𝜆2𝑎 = 3 46000 𝑐𝑚 𝝀 𝟐𝒂 ≈ 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Untuk 𝑦3𝑎 = 9 𝑐𝑚 𝜆3𝑎 = 𝑑. 𝑦3𝑎 𝐿. 𝑛 𝜆3𝑎 = 10−3 𝑐𝑚 × 9 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 3 𝜆3𝑎 = 3 46000 𝑐𝑚 𝝀 𝟑𝒂 ≈ 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Apabila diketahui 𝒅 = 𝟏 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 dan 𝑳 = 𝟒𝟔 𝒄𝒎 maka : Untuk 𝒚 𝟏𝒃 = 𝟗 𝒄𝒎 𝜆1𝑏 = 𝑑. 𝑦1𝑏 𝐿. 𝑛
- 6. 𝜆1𝑏 = 1 3 × 10−3 𝑐𝑚 × 9 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 1 𝜆1𝑏 = 3 46000 𝑐𝑚 𝝀 𝟏𝒃 ≈ 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Untuk 𝒚 𝟐𝒃 = 𝟏𝟗. 𝟒 𝒄𝒎 𝜆2𝑏 = 𝑑. 𝑦2𝑏 𝐿. 𝑛 𝜆2𝑏 = 1 3 × 10−3 𝑐𝑚 × 19.4 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 2 𝜆2𝑏 = 97 1380000 𝑐𝑚 𝝀 𝟐𝒃 ≈ 𝟕. 𝟎𝟑 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Apabila diketahui 𝒅 = 𝟏 𝟔 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒄𝒎 dan 𝑳 = 𝟒𝟔 𝒄𝒎 maka : Untuk 𝒚 𝟏𝒄 = 𝟏𝟗. 𝟓 𝒄𝒎 𝜆1𝑐 = 𝑑. 𝑦1𝑐 𝐿. 𝑛 𝜆1𝑐 = 1 6 × 10−3 𝑐𝑚 × 19.5 𝑐𝑚 46 𝑐𝑚 × 1 𝜆3 = 13 184000 𝑐𝑚 𝝀 𝟑 ≈ 𝟕. 𝟎𝟕 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 Menghitung rata-rata panjang gelombang (𝝀̅) 𝜆̅ = Σ𝜆 𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝜆̅ = 𝜆1𝑎 + 𝜆2𝑎 + 𝜆3𝑎 + 𝜆1𝑏 + 𝜆2𝑏 + 𝜆1𝑐 𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 𝜆̅ = (6.52 × 10−5 + 6.52 × 10−5 + 6.52 × 10−5 + 6.52 × 10−5 + 7.03 × 10−5 + 7.07 × 10−5) 𝑐𝑚 6 𝜆̅ = 4.018 × 10−4 6 𝑐𝑚 𝝀̅ ≈ 𝟔. 𝟔𝟗𝟕 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎
- 7. Menghitung rata-rata perubahan panjang gelombang (∆𝝀̅̅̅̅) Untuk 𝝀 𝟏𝒂 = 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆1𝑎 = |𝜆̅ − 𝜆1𝑎| ∆𝜆1𝑎 = |(6.697 × 10−5) − (6.52 × 10−5)| 𝑐𝑚 ∆𝜆1𝑎 = |1.77 × 10−6 | 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟏𝒂 = 𝟏. 𝟕𝟕 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎 Untuk 𝝀 𝟐𝒂 = 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆2𝑎 = |𝜆̅ − 𝜆2𝑎| ∆𝜆2𝑎 = |(6.697 × 10−5) − (6.52 × 10−5)| 𝑐𝑚 ∆𝜆2𝑎 = |1.77 × 10−6| 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟐𝒂 = 𝟏. 𝟕𝟕 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎 Untuk 𝝀 𝟑𝒂 = 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆3𝑎 = |𝜆̅ − 𝜆3𝑎| ∆𝜆3𝑎 = |(6.697 × 10−5) − (6.52 × 10−5)| 𝑐𝑚 ∆𝜆3𝑎 = |1.77 × 10−6| 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟑𝒂 = 𝟏. 𝟕𝟕 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎 Untuk 𝝀 𝟏𝒃 = 𝟔. 𝟓𝟐 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆1𝑏 = |𝜆̅ − 𝜆1𝑏| ∆𝜆1𝑏 = |(6.697 × 10−5) − (6.52 × 10−5)| 𝑐𝑚 ∆𝜆1𝑏 = |1.77 × 10−6| 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟏𝒃 = 𝟏. 𝟕𝟕 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎 Untuk 𝝀 𝟐𝒃 = 𝟕. 𝟎𝟑 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆2𝑏 = |𝜆̅ − 𝜆2𝑏| ∆𝜆2𝑏 = |(6.697 × 10−5) − (7.03 × 10−5)| 𝑐𝑚 ∆𝜆2𝑏 = |−3.33 × 10−6| 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟐𝒃 = 𝟑. 𝟑𝟑 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎
- 8. Untuk 𝝀 𝟏𝒄 = 𝟕. 𝟎𝟕 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒄𝒎 ∆𝜆1𝑐 = |𝜆̅ − 𝜆1𝑐| ∆𝜆1𝑐 = |(6.697 × 10−5) − (7.07 × 10−5 )| 𝑐𝑚 ∆𝜆1𝑐 = |−3.73 × 10−6| 𝑐𝑚 ∆𝝀 𝟏𝒄 = 𝟑. 𝟕𝟑 × 𝟏𝟎−𝟔 𝒄𝒎 Menghitung rata-rata perubahan panjang gelombang (∆𝝀̅̅̅̅) ∆𝜆̅̅̅̅ = Σ∆𝜆 𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 ∆𝜆̅̅̅̅ = ∆𝜆1𝑎 + ∆𝜆2𝑎 + ∆𝜆3𝑎 + ∆𝜆1𝑏 + ∆𝜆2𝑏 + ∆𝜆1𝑐 𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 ∆𝜆̅̅̅̅ = (1.77 × 10−6 + 1.77 × 10−6 + 1.77 × 10−6 + 1.77 × 10−6 + 3.33 × 10−6 + 3.73 × 10−6) 𝑐𝑚 6 ∆𝜆̅̅̅̅ = 1.414 × 10−5 6 𝑐𝑚 ∆𝝀̅̅̅̅ = 𝟐. 𝟑𝟓𝟔𝟔 × 𝟏𝟎−𝟕 𝒄𝒎 Menghitung Kesalahan Relatif 𝐾𝑅 = ∆𝜆̅̅̅̅ 𝜆̅ × 100% 𝐾𝑅 = 2.3566 × 10−7 𝑐𝑚 6.697 × 10−5 𝑐𝑚 × 100% 𝑲𝑹 ≈ 𝟎. 𝟑𝟓% Pada praktikum ini, kesalahan yang terjadi dapat disebabkan karena hal-hal berikut, antara lain : Mata pengamat tidak sesuai dengan pengukuran pada layar yang berupa penggaris. Ketidaktelitian dalam perhitungan. Ketidaktepatan dalam pengukuran. Kurang tepat dalam penggunaan alat. KESIMPULAN Panjang gelombang dipengaruhi oleh orde, jarak layar dengan kisi, konstanta atau tetapan kisi difraksi, dan jarak terang pusat dengan titik orde. Semakin tinggi tetapan kisi difraksi atau
- 9. konstanta, semakin kecil panjang gelombang yang dihasilkan dan semakin kecil juga jarak antara pita terang ke 𝑛 dari garis terang pusat. juga jarak antara pita terang ke 𝑛 dari garis terang pusat semakin kecil karena berbanding terbalik dengan konstanta atau tetapan kisi difraksi.