LAPORAN R-LAB

Pengukuran Panjang Gelombang Laser

Nama : KHOLILAH SAADAH

NPM : 0806455761

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Metalurgi dan Material

Kode Praktikum : OR 01

Tanggal Praktikum : 18 Oktober 2009

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

Pengukuran Panjang Gelombang Laser

I. Tujuan Praktikum

Mengukur panjang gelombang sinar laser dengan menggunakan kisi difraksi.

II. Peralatan

Piranti laser dan catu daya

Piranti pemilih otomatis kisi difraksi (50 slit/ 1mm)

Piranti scaner beserta detektor fotodioda

Camcorder

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan Teori

Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil

dari panjang gelombang), maka gelombang ini akan mengalami lenturan sehingga

terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di belakang celah

tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan difraksi.

Difraksi merupakan pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang /suatu

celah. Kisi difraksi atau dapat pula disebut kisi interferensi terdiri dari banyak kisi

paralel yang dapat mentransmisikan berkas cahaya melewati kisi-kisinya. Kisi seperti

ini disebut pula sebagai kisi transmisi. Jika kisi difraksi disinari dengan berkas cahaya

paralel maka sinar-sinar yang ditransmisikan oleh kisi dapat berinteferensi (Gbr.1).

Sinar-sinar yang tidak mengalami deviasi ( θ = 0º) berinterferensi konstruktif

menghasilkan berkas yang tajam (maksimum/ puncak) pada pusat layar. Interferensi

konstruktif juga terjadi pada sudut θ ketika sinar-sinar mempunyai selisih panjang

lintasan Δl = mλ, dimana m merupakan bilangan bulat.

Jadi jika jarak antar kisi adalah d (Gbr.1.) maka Δl = d sin θ, sehingga

[1]

dengan m = 1, 2, 3, ...

Gbr.1. Diagram difraksi pada kisi difraksi

Kisi difraksi (diffraction grating)

Suatu kisi difraksi terdiri dari sejumlah besar celah sejajar yg serba sama. Kisi dapat

dibuat dengan membuat goresan-goresan halus pada sekeping kaca.

Kisi transmisi (Transmission grating) – Suatu kisi dengan celah yang memugkinkan

cahaya dapat melewatinya.

Kisi Refleksi (Reflection grating) – Suatu kisi dengan celah yang memantulkan

cahaya .

Kisi umumnya mempunyai goresan mencapai 5000 goresan per centimeter.

Sehingga jarak antara dua celah sangat kecil yaitu sekitar d = 1/5000 = 20000 A.

Pola distribusi cahaya oleh kisi

Jika suatu kisi transmisi disinari dari belakang, tiap celah bertindak sebagai suatu

sumber cahaya koheren. Pola cahaya yg diamati pada layar dihasilkan dari kombinasi

efek interferensi dan difraksi. Tiap celah menghasilkan difraksi, dan berkas difraksi

ini berinterferensi dengan yang lain untuk menghasilkan pola akhir. Kita telah melihat

pola dari efek kombinasi ini untuk kasus 2 celah:

Perhatikan bagaimana pola difraksi bertindak sebagai suatu “envelop” dan

mengontrol intensitas interferensi maksimum secara teratur.

Pengaruh memperbesar jumlah celah

Diagram menunjukkan pola interferensi yang dibungkus oleh pita interferensi pusat

untuk setiap kasus. Jarak celah sama untuk 5 kasus tersebut. Hal yang penting

adalah:

• Posisi angular dari maksimum utama (primary maxima) untuk N yang berbeda adalah

sama.

• Jumlah maksimum sekunder antara dua maksimum primer meningkat dengan N dan

sama dengan N-2.

• Intensitas maksimum sekunder melemah dibandingkan maksimum primer.

• Lebar maksimum primer berkurang dengan naiknya N

Kondisi untuk maksimum primer dari kisi

Kondisi interferensi konstruksi kisi merupakan beda jalan antara sinar dari pengatur celah

besarnya sama dengan satu panjang gelombang l dari beberapa integral perkalian l :

l md sin

Maximum pada = 0 (m = 0) disebut maksimum orde-0 (zero-order maximum). Maximum

pada jarak sudut dengan d·sin = l ( m = 1) disebut maksimum orde pertama. Maksimum

orde ke m adalah jarak sudut m dengan d·sinm = ml.

m = 0, 1, 2, 3 . . .

Kondisi minimum untuk kisi

Kisi difraksi yang mempunyai N celah, terdapat N-2 maksimum kedua dan N-1 minimum

antara dua maksimun yang diatur.

Kondisi minimum diperoleh ketika jumlah fasor gelombang cahaya dari N celah = 0,

dengan :

Nn

mdl

lsin

m = 1, 2, 3, . . . .

n = 1, 2, 3, . . . . , N - 1

IV. Cara Kerja

Eksperimen pengukuran panjang gelombang sinar laser dengan menggunakan

kisi difraksi pada rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol link rLab di

halaman jadual. Langkah kerja eksperimen harus mengikuti prosedur yang telah

ditentukan. Penyetingan peralatan rLab berlangsung secara otomatis ketika praktikan

menjalankan prosedur kerja.

V. Hasil dan Pengolahan Data

dari data modul diketahui :

N = 50 , maka

Jarak antara kisi difraksi dengan detector (L) = (130 1) cm

dari data eksperimen diketahui :

Posisi terang pusat = 179,08

Posisi orde ke-1 = 220,88

Posisi orde ke-2 = 262,24

Posisi orde ke-3 = 304,04

dari perhitungan didapatkan :

Lebar yi = 220,88-179,08= 41,8

18.72 ………(Orde 1)

Lebar y2 = 262,24 – 179,08 = 83,16

39.71………(Orde 2)

Lebar y3 = 304,04– 179,08 = 124,96

73,74 ………(Orde 1)

Dari pengolahan data di atas di dapatkan grafik hubungan antara Sin vs m :

Dengan metode least square didapatkan persamaan garis y = 0.319x + 0,001 dengan

gradient = 0.319

dimana,

y = m x

Maka,

= 6.38 x 10-3 mm

Dengan mendekatkan Sin dengan tan , maka

Lebar yi = 220.88-179.08 = 41.8

n=1, 18.72 ………(Orde 1)

1tan = 0.339

tan = 0.339

Lebar y2 = 263,12 – 179,96 = 83,16

n=2, 39.71………(Orde 2)

2tan = 0.831

tan = 0.4155

Lebar y3 = 304,92 – 179,96 = 124,96

n=3, 73,74 ………(Orde 1)

3 tan = 3.42

tan = 1.14

Dari pengolahan data di atas di dapatkan grafik hubungan antara Tan vs m :

Dengan metode least square didapkan persamaan garis y= y = 0.400x - 0.169 dengan

gradient = 0.400

dimana,

y = m x

Maka,

= 8 x 10-3 mm

Penyimpangan relative pada pendekatan

a. Analisa

Analisa Percobaan

Percobaan OR-01 bertujuan mengukur panjang gelombang sinar laser

dengan menggunakan kisi difraksi. Alat-alat yang dibutuhkan adalah Piranti laser

dan catu daya , Piranti pemilih otomatis kisi difraksi (50 slit/ 1mm) ,Piranti scaner

beserta detektor fotodioda ,Camcorder, Unit PC beserta DAQ dan perangkat

pengendali otomatis

Kita mengetahui bahwa difraksi adalah pembelokan cahaya disekitar

suatu penghalang atau celah, misal: tepi celah atau benda bertepi tajam. Maka

pada percobaan ini digunakan juga piranti pemilih otomatis kisi difraksi (50 slit/

1mm). Praktikum ini dilakukan secara online, tugas kita sebagai praktikan adalah

mengeset alat, kemudian menghidupkan power supply, lalu menunggu hasil yang

diberikan oleh alat tersebut.

Analisa Grafik

Dari pengolahan data didapatkan 2 buah grafik yaitu Sin vs m serta

Tan vs m yang didapatkan dari pendekatan Sin dengan Tan . Dari masing-

masing grafik diperoleh nilai gradient yang positif yang berarti bahwa besar Tan

dan Sin berbanding lurus dengan orde difraksi. Semakin besar orde difraksi

(m=1, m=2, m=3, dst) maka semakin besar pula nilai Tan dan Sin .

Analisa Hasil

Dari grafik hubungan antara Sin vs m didapatkan persamaan y = 0.319x

+ 0.001 yang diasumsikan bahwa y= mx +c sama dengan Sin = , dimana

mewakili m yaitu 0.319 sehingga didapat panjang gelombang l = 638 nm.

Dari grafik hubungan antara Tan vs m didapatkan persamaan y =

0.400x - 0.169 yang diasumsikan bahwa y= mx +c sama dengan Tan = ,

dimana mewakili m yaitu 0.400 sehingga didapat panjang gelombang l = 800

nm.

Dari pengukuran panjang gelombang seperti pengolahan data di atas,

antara rumus yang menggunakan Sin dan pendekatan Tan didapatkan selisih

hasil. Penyimpangan yang terjadi dari penggunaan pendekatan tersebut adalah

. Prosentase tersebut menunjukkan bahwa

pendekatan terhadap tan dapat dilakukan karena sudut yang terjadi sangat kecil.

VI. Kesimpulan

Difraksi adalah pembelokan cahaya disekitar suatu penghalang atau celah, misal: tepi

celah atau benda bertepi tajam.

Panjang gelombang sinar laser yang digunakan adalah 638 nm.

Karena sudut sangat kecil, maka tan ≈ sin .

VII. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

www.pdf-search-engine.com/kisi-difraksi-pdf.htm

www.tofi.or.id/download_file/DIFRAKSI.doc