LAPORAN PRAKTIKUMFisika Dasar

Nama: Christo FebruantoNPM: 1406606820Fakultas: TeknikDepartemen/Prodi: Teknik Sipil

Nama& No Praktikum: Pengukuran Lebar Celah (OR-02)Minggu Praktikum: Minggu 3Tanggal Praktikum: Kamis, 26 Maret 2015

Nama Asisten:

Tujuan PraktikumMengukur lebar celah tunggal dengan menggunakan metode difraksi

Peralatan-Piranti laser dan catu daya-Piranti pemilih otomatis celah tunggal-Piranti scaner beseta detektor fotodioda-Camcorder-Unit PC beserta DAQ dan pengendali otomatis

Landasan TeoriDifraksi adalah penyebaran gelombang, misalkan gelombang cahaya. Penyebaran ini bisa terjadi karena adanya suatu halangan. Semakin kecil halangan tersebut, semakin besar penyebaran dari gelombang. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Pada animasi gambar di bawah ini, bisa dilihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan gelombang-gelombang baru yang terbentuk di dalam celah sempit saling berinterferensi satu sama lain, ada yang saling menguatkan sehingga menghasilkan berkas terang tetapi ada juga yang saling menghilangkan sehingga menghasilkan berkas gelap.

Difraksi Sinar pada Celah Tipiswww.wikipedia.org

Berkas sinar dengan panjang gelombang yang dilewatkan pada sebuah celah sempit dengan lebar a akan mengalami difraksi. Pola difraksi ini dapat dilihat pada layar atau diukur dengan sensor cahaya. Jika jarak antara celah dengan layar jauh lebih besar dari pada lebar celah (L a), maka berkas yang sampai di layar dapat dianggap paralel. Pada difraksi celah tunggal, pola gelap (intensitas minimum) akan terjadi jika perbedaan panjang lintasan berkas (a sin ) antara berkas paling atas dan berkas paling bawah sebesar , 2, 3, dst, (Gbr. 1). Dengan demikian pola gelap pada difraksi yang terjadi karena celah tunggal dapat dinyatakan oleh

dengan n = 1, 2, 3, ...

Gbr.1 Difraksi Celah Tunggal

Langkah KerjaEksperimen pengukuran panjang gelombang sinar laser dengan menggunakan kisi difraksi pada rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombollink rLabdi halaman jadwal. Langkah kerja eksperimen harus mengikuti prosedur yang telah ditentukan. Penyetingan peralatan rLab berlangsung secara otomatis ketika praktikan menjalankan prosedur kerja.

Hasil dan Evaluasi

Posisi (mm)Intensitas

0.000.05

0.440.05

0.880.05

1.320.05

1.760.05

2.200.05

2.640.05

3.080.05

3.520.05

3.960.05

4.400.05

4.840.05

5.280.05

5.720.05

6.160.05

6.600.05

7.040.05

7.480.05

7.920.05

8.360.05

8.800.05

9.240.05

9.680.05

10.120.05

10.560.05

11.000.05

11.440.05

11.880.05

12.320.05

12.760.05

13.200.05

13.640.05

14.080.05

14.520.05

14.960.05

15.400.05

15.840.05

16.280.05

16.720.05

17.160.05

17.600.05

18.040.05

18.480.05

18.920.05

19.360.05

19.800.05

20.240.05

20.680.05

21.120.05

21.560.05

22.000.05

22.440.05

22.880.05

23.320.05

23.760.05

24.200.05

24.640.05

25.080.05

25.520.05

25.960.05

26.400.05

26.840.05

27.280.05

27.720.05

28.160.05

28.600.05

29.040.05

29.480.05

29.920.05

30.360.05

30.800.05

31.240.05

31.680.05

32.120.05

32.560.05

33.000.05

33.440.05

33.880.05

34.320.05

34.760.05

35.200.05

35.640.05

36.080.05

36.520.05

36.960.05

37.400.05

37.840.05

38.280.05

38.720.05

39.160.05

39.600.05

40.040.05

40.480.05

40.920.05

41.360.05

41.800.05

42.240.05

42.680.05

43.120.05

43.560.05

44.000.05

44.440.05

44.880.05

45.320.05

45.760.05

46.200.05

46.640.05

47.080.05

47.520.05

47.960.05

48.400.05

48.840.05

49.280.05

49.720.05

50.160.05

50.600.05

51.040.05

51.480.05

51.920.05

52.360.05

52.800.05

53.240.05

53.680.05

54.120.05

54.560.05

55.000.05

55.440.05

55.880.05

56.320.05

56.760.05

57.200.05

57.640.05

58.080.05

58.520.05

58.960.05

59.400.05

59.840.05

60.280.05

60.720.05

61.160.05

61.600.05

62.040.05

62.480.05

62.920.05

63.360.05

63.800.05

64.240.05

64.680.05

65.120.05

65.560.05

66.000.05

66.440.05

66.880.05

67.320.05

67.760.05

68.200.05

68.640.05

69.080.05

69.520.05

69.960.05

70.400.05

70.840.05

71.280.05

71.720.05

72.160.05

72.600.05

73.040.05

73.480.05

73.920.05

74.360.05

74.800.05

75.240.05

75.680.05

76.120.05

76.560.05

77.000.05

77.440.05

77.880.05

78.320.05

78.760.05

79.200.05

79.640.05

80.080.05

80.520.05

80.960.05

81.400.05

81.840.05

82.280.05

82.720.05

83.160.05

83.600.05

84.040.05

84.480.05

84.920.05

85.360.05

85.800.05

86.240.05

86.680.05

87.120.05

87.560.05

88.000.05

88.440.05

88.880.05

89.320.05

89.760.05

90.200.05

90.640.05

91.080.05

91.520.05

91.960.05

92.400.05

92.840.05

93.280.05

93.720.05

94.160.05

94.600.05

95.040.05

95.480.05

95.920.05

96.360.05

96.800.05

97.240.05

97.680.05

98.120.05

98.560.05

99.000.05

99.440.05

99.880.05

100.320.05

100.760.05

101.200.05

101.640.05

102.080.05

102.520.05

102.960.05

103.400.05

103.840.05

104.280.05

104.720.05

105.160.05

105.600.05

106.040.05

106.480.05

106.920.05

107.360.05

107.800.05

108.240.05

108.680.05

109.120.05

109.560.05

110.000.05

110.440.05

110.880.05

111.320.05

111.760.05

112.200.05

112.640.05

113.080.05

113.520.05

113.960.05

114.400.05

114.840.05

115.280.05

115.720.05

116.160.05

116.600.05

117.040.05

117.480.05

117.920.05

118.360.05

118.800.05

119.240.05

119.680.05

120.120.05

120.560.05

121.000.05

121.440.05

121.880.05

122.320.05

122.760.05

123.200.05

123.640.05

124.080.05

124.520.05

124.960.05

125.400.05

125.840.05

126.280.05

126.720.05

127.160.05

127.600.05

128.040.05

128.480.04

128.920.05

129.360.05

129.800.05

130.240.05

130.680.05

131.120.05

131.560.05

132.000.05

132.440.05

132.880.05

133.320.05

133.760.05

134.200.05

134.640.05

135.080.05

135.520.05

135.960.05

136.400.05

136.840.05

137.280.05

137.720.05

138.160.05

138.600.05

139.040.05

139.480.05

139.920.05

140.360.05

140.800.05

141.240.05

141.680.05

142.120.05

142.560.05

143.000.05

143.440.05

143.880.05

144.320.05

144.760.05

145.200.05

145.640.05

146.080.05

146.520.05

146.960.05

147.400.05

147.840.05

148.280.05

148.720.05

149.160.05

149.600.05

150.040.05

150.480.05

150.920.05

151.360.05

151.800.05

152.240.05

152.680.05

153.120.05

153.560.05

154.000.05

154.440.05

154.880.05

155.320.05

155.760.05

156.200.05

156.640.05

157.080.05

157.520.05

157.960.05

158.400.05

158.840.05

159.280.05

159.720.05

160.160.05

160.600.05

161.040.05

161.480.05

161.920.06

162.360.05

162.800.06

163.240.06

163.680.05

164.120.05

164.560.05

165.000.05

165.440.06

165.880.06

166.320.06

166.760.06

167.200.06

167.640.07

168.080.07

168.520.06

168.960.06

169.400.06

169.840.06

170.280.06

170.720.05

171.160.05

171.600.05

172.040.05

172.480.05

172.920.05

173.360.05

173.800.06

174.240.06

174.680.06

175.120.07

175.560.07

176.000.07

176.440.08

176.880.08

177.320.09

177.760.10

178.200.10

178.640.11

179.080.11

179.520.11

179.960.11

180.400.11

180.840.11

181.280.11

181.720.10

182.160.10

182.600.09

183.040.08

183.480.08

183.920.07

184.360.07

184.800.07

185.240.06

185.680.06

186.120.06

186.560.05

187.000.05

187.440.05

187.880.05

188.320.05

188.760.05

189.200.05

189.640.05

190.080.05

190.520.05

190.960.05

191.400.05

191.840.05

192.280.05

192.720.05

193.160.05

193.600.05

194.040.05

194.480.05

194.920.05

195.360.05

195.800.05

196.240.05

196.680.05

197.120.05

197.560.05

198.000.05

198.440.05

198.880.05

199.320.05

199.760.05

200.200.05

200.640.05

201.080.05

201.520.05

201.960.05

202.400.05

202.840.05

203.280.05

203.720.05

204.160.05

204.600.05

205.040.05

205.480.05

205.920.05

206.360.05

206.800.05

207.240.05

207.680.05

208.120.05

208.560.05

209.000.05

209.440.05

209.880.05

210.320.05

210.760.05

211.200.05

211.640.05

212.080.05

212.520.05

212.960.05

213.400.05

213.840.05

214.280.05

214.720.05

215.160.05

215.600.05

216.040.05

216.480.05

216.920.05

217.360.05

217.800.05

218.240.05

218.680.05

219.120.05

219.560.05

220.000.05

220.440.05

220.880.05

221.320.05

221.760.05

222.200.05

222.640.05

223.080.05

223.520.05

223.960.05

224.400.05

224.840.05

225.280.05

225.720.05

226.160.05

226.600.05

227.040.05

227.480.05

227.920.05

228.360.05

228.800.05

229.240.05

229.680.05

230.120.04

230.560.05

231.000.05

231.440.05

231.880.05

232.320.05

232.760.05

233.200.05

233.640.05

234.080.05

234.520.05

234.960.05

235.400.05

235.840.05

236.280.05

236.720.05

237.160.05

237.600.05

238.040.05

238.480.05

238.920.05

239.360.05

239.800.05

240.240.05

240.680.05

241.120.05

241.560.05

242.000.05

242.440.05

242.880.05

243.320.05

243.760.05

244.200.05

244.640.05

245.080.05

245.520.05

245.960.05

246.400.05

246.840.05

247.280.05

247.720.05

248.160.05

248.600.05

249.040.05

249.480.05

249.920.05

250.360.05

250.800.05

251.240.05

251.680.05

252.120.05

252.560.05

253.000.05

253.440.05

253.880.05

254.320.05

254.760.05

255.200.05

255.640.05

256.080.05

256.520.05

256.960.05

257.400.05

257.840.05

258.280.05

258.720.05

259.160.05

259.600.05

260.040.05

260.480.05

260.920.05

261.360.05

261.800.05

262.240.05

262.680.05

263.120.05

263.560.05

264.000.05

264.440.05

264.880.05

265.320.05

265.760.05

266.200.05

266.640.05

267.080.05

267.520.05

267.960.05

268.400.05

268.840.05

269.280.05

269.720.05

270.160.05

270.600.05

271.040.05

271.480.05

271.920.05

272.360.05

272.800.05

273.240.05

273.680.05

274.120.05

274.560.05

275.000.05

275.440.05

275.880.05

276.320.05

276.760.05

277.200.05

277.640.05

278.080.05

278.520.05

278.960.05

279.400.05

279.840.05

280.280.05

280.720.05

281.160.05

281.600.05

282.040.05

282.480.05

282.920.05

283.360.04

283.800.05

284.240.05

284.680.05

285.120.05

285.560.05

286.000.05

286.440.05

286.880.05

287.320.05

287.760.05

288.200.05

288.640.05

289.080.05

289.520.05

289.960.05

290.400.05

290.840.05

291.280.05

291.720.05

292.160.05

292.600.05

293.040.05

293.480.05

293.920.05

294.360.05

294.800.05

295.240.05

295.680.05

296.120.05

296.560.05

297.000.05

297.440.05

297.880.05

298.320.05

298.760.05

299.200.05

299.640.05

300.080.05

300.520.05

300.960.05

301.400.05

301.840.05

302.280.05

302.720.05

303.160.05

303.600.05

304.040.05

304.480.05

304.920.05

305.360.05

305.800.05

306.240.05

306.680.05

307.120.05

307.560.05

308.000.05

308.440.05

308.880.05

309.320.05

309.760.05

310.200.05

310.640.05

311.080.05

311.520.05

311.960.05

312.400.05

312.840.05

313.280.05

313.720.05

314.160.05

314.600.05

315.040.05

315.480.05

315.920.05

316.360.05

316.800.05

317.240.05

317.680.05

318.120.05

318.560.05

319.000.05

319.440.05

319.880.05

320.320.05

320.760.05

321.200.05

321.640.05

322.080.04

322.520.05

322.960.05

323.400.05

323.840.05

324.280.05

324.720.05

325.160.05

325.600.05

326.040.05

326.480.05

326.920.05

327.360.05

327.800.05

328.240.05

328.680.05

329.120.05

329.560.05

330.000.05

330.440.05

330.880.05

331.320.05

331.760.05

332.200.05

332.640.05

333.080.05

333.520.05

333.960.05

334.400.05

334.840.05

335.280.05

335.720.05

336.160.05

336.600.05

337.040.05

337.480.05

337.920.05

338.360.05

338.800.05

339.240.05

339.680.05

340.120.05

340.560.05

341.000.05

341.440.05

341.880.05

342.320.05

342.760.05

343.200.05

343.640.05

344.080.05

344.520.05

344.960.05

345.400.05

345.840.05

346.280.05

346.720.05

347.160.05

347.600.05

348.040.05

348.480.05

348.920.05

349.360.05

349.800.05

350.240.05

350.680.05

351.120.04

351.560.05

352.000.05

352.440.05

352.880.05

353.320.05

353.760.05

354.200.05

354.640.05

355.080.05

355.520.05

355.960.05

356.400.05

356.840.05

357.280.05

357.720.05

358.160.05

358.600.05

359.040.05

Berdasarkan spektrum yang diperoleh, tentukan letak terang pusat, intensitas minimum orde pertama (n=1), orde ke-2 (n=2), orde ke-3 (n=3), dst. Kemudian berilah bilangan orde pada setiap intensitas minimum pola difraksi.

0.4074.91

0.4084.92

0.4094.92

0.414.91

0.411Terang pusat dengan intensitas yang paling tinggi4.92

0.4124.93

0.4134.92

0.4144.92

0.4154.92

0.4164.92

0.4174.92

0.4184.92

0.4194.92

nMinimum KiriMinimum Kanan

10.3950.429

20.380.445

30.3640.46

40.3480.477

50.3320.491

60.3260.51

70.320.525

Hitunglah jarak antara dua minimum orde pertama (n=1), dua minimum orde ke-2 (n=2) dst. Hitunglah berdasarkan definisinya seperti pada Gbr.1.

Besarnya P dapat dicari dengan mencari selisih antara dua minimum, yakninya minimum orde pertama, dua minimum orde ke dua, hingga dua minimum orde ke 5. Namun biasanya besar l tidak diketahui. Agar menghasilkan sin = tan maka besarnya l harus dapat membagi nilai P hingga mendekati nol, karena itu, pada pengolahan data ini digunakan besar l = 1000 mm.

nMinimum KiriMinimum KananJaraksin

10.3950.4290.0340.0000340.001948

20.380.4450.0650.0000650.00372

30.3640.460.0960.0000960.0055

40.3480.4770.1290.0001290.007391

50.3320.4910.1590.0001590.00911

60.3260.510.1840.0001840.010542

70.320.5250.2050.0002050.011746

Hitung lebar celah a dengan metode grafik. Buatlah grafik antara sin vs. n. Pada eksperimen ini laser yang digunakan mempunyai = ( 650 10 ) nm.

nxyx2y2xy

10.0000340.000650.0000000011560.00000042250.0000000221

20.0000650.00130.0000000042250.00000169000.0000000845

30.0000960.001950.0000000092160.00000380250.0000001872

40.0001290.00260.0000000166410.00000676000.0000003354

50.0001590.003250.0000000252810.00001056250.0000005168

60.0001840.00390.0000000338560.00001521000.0000007176

70.0002050.004550.0000000420250.00002070250.0000009328

Jumlah0.0008720.01820.00000013240.000059150.0000027963

m = -0.004250905

b =-2.7652747380

=16123.3234387944

= -129538316.79890

m = a, maka nilai a = 129538316.79890

AnalisaDalam metode difraksi, berkas sinar cahaya yang masuk akan dilenturkan akibat adanya suatu celah yang menghalangi gelombang cahaya (foton). Foton tersebut akan mengalami difraksi sehingga terbentuk pola terang -gelap dengan sudut yang tergantung dari besarnya celah dan gelombang cahaya yang digunakan. Pada percobaan kali ini dilakukan untuk melakukan pengukuran terhadap lebar celah dengan metode difraksi (single slit diffraction). Besarnya celah dapat dihitung dari besarnya gelombang yang dipakai, orde dari suatu intensitas baik minimum atau maksimum, dan besar sudut . Percobaan ini dilakukan secara online melalui Rlab. Dalam situs tersebut, praktikan pertama-tama memasang kisi, kemudian menghidupkanpower supply laser. Selanjutnya data hasil scanning intensitas pun keluar.Dari hasil percobaan didapat data hasil pengamatan sebanyak 817data tentang besar posisi untuk intensitas tertentu. Data-datatersebut digunakan pada pengolahan data. Pertama-tama, dibuat hubungan antara posisi dengan besar intensitas dalam sebuah grafik. Berdasarkan grafik tersebut, akan ditentukan posisi dari terang pusat, intensitas minimum orde 1 hingga ke 7.Setelah menentukan posisi dari terang pusat dan intensitas minimum pada orde 1sampai dengan 7 , dilanjutkan dengan mencari besar jarak antar gelap ke 1 hingga antar gelap 7. Selanjutnya dapat dicari besarnya untuk masing-masing orde. Untuk mencari besarnya dengan menggunakan persamaan

Besarnya P didapat dari jarak antar gelap. Sedangkan besarnya jarak antara celah dengan layar tidak diketahui. Syarat agar persamaan tersebut dapat digunakan adalah besar sudut mendekati 0. Hal ini berarti agar menghasilkan besar sudut

mendekati 0 harus memiliki nilai sin yang mendekati 0 juga. Oleh karena itu, besar l diasumsikan sebesar 1 m atau 1000 mm agar menghasilkan nilai sin yang mendekati 0. Besar sudut yang didapat bervariasi terhadap orde tertentu. Semakin besar orde maka semakin besar sudut difraksinya. Sudut yang didapat digunakan untuk mencari besar celah yang digunakan dalam percobaan dengan menggunakan persamaan asin = n. Untuk mencari lebar celah (a) yang digunakan dicari dengan menggunakan metode leastsquare.

Dari hasil pengolahan data didapat dua buah grafik. Grafik pertama yang menjelskan tentang hubungan posisi dengan intensitas. Grafik kedua yang memperlihatkan hubungan sin terhadap orde. Untuk grafik pertama, besarnya intensitas sinar yang datang dari celah menuju layar sangat bervariasi untuk posisi tertentu pada layar. Pada layar akan terbentuk suatu terang apabila terjadi interferensi konstruktif sehingga menghasilkan suatu intensitas maksimum. Dimana intensitas paling maksimum ditunjukkan pada intensitas dengan puncak tertinggi. Pada layar akan terbentuk suatu gelap apabila terjadi interferensi destruktif sehingga menghasilkan suatu intensitas minimum yang dapat dilihat sebagai lembah pada grafik. Grafik kedua merupakan grafik antara besar sin terhadap orde. Dari grafik tersebut didapat hubungan bahwa semakin besar orde pada gelap ke n maka semakin besar pula besar sin yang dihasilkan. Hal ini berarti semakin besar sudut difraksi yang dihasilkan maka semakin besar orde dari suatu gelap atau terang. Besarnya sudut () juga berpengaruh terhadap lebar celah. Semakin sempit maka sudut yang didifraksi akan semakin besar. Semakin besar lebar celah, maka semakin kecil sudut difraksinya bahkan bias tidak mengalami difraksi sama sekali.

Kesimpulan

Difraksi adalah deviasi dari perambatan cahaya atau pembelokan arah rambat cahayaSemakin besar ordo maka semakin besar jarak antara dua minimum ordo, semakin besar pila sin tetanya sesuai dengan rumus :Berkas sinar dengan panjang gelombang yang dilewatkan pada sebuah celah sempit dengan lebar a akan mengalami difraksiperbedaan panjang lintasan berkas (a sin ) antara berkas paling atas dan berkas paling bawah sebesar , 2, 3, dst,

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.

Tipler, Paul.A.; Fisika Untuk Sains dan Teknik (Terjemahan), Edisi ketiga, Erlangga, 2001