plagiat merupakan tindakan tidak terpuji pengukuran … · 2020. 1. 27. · difraksi dari gelombang...

PENGUKURAN DISTRIBUSI INTENSITAS CAHAYA YANG DIHASILKAN KISI DIFRAKSI MENGGUNAKAN VERNIER LABPRO

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

Oleh

Asriningsih NIM: 003214004

PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2008

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE MEASUREMENT OF THE DISTRIBUTION OF LIGHT INTENSITY WHICH IS OBTAINED BY DIFFRACTION GRATING

USING VERNIER LABPRO

Thesis

Presented As Partial Fulfillment of The Requirement to Obtain the Sarjana Sains Degree

In Physic

By

Asriningsih NIM: 003214004

STUDY PROGRAM OF PHYSIC FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2008

ii


iii


iv


HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN

HIDUP PENUH PERJUANGAN,

SEDIH DAN BAHAGIA ADALAH WARNA DALAM HIDUP

Kupersembahkan untuk :

• Bapak – Ibuku tercinta, terima kasih untuk semua yang telah beliau

berikan dan terima kasih juga atas doanya hingga ananda dapat

menyelesaikan tugas ini.

• Om Sukir dan dek Burham, terima kasih atas dukungan dan

bantuannya selama ini.

• Mas Heru, terima kasih atas doa, dukungan dan nasehatnya selama ini.

• Seluruh keluarga besarku (Pak de- Bu de, Om – Bibi – serta

sepupu-sepupuku) terima kasih atas cinta dan dukungan yang selalu

diberikan untukku.

• Sahabat-sahabat karibku (Naning, Catrin, Yuni, Eko, Agus, Suri,

Maria) terima kasih untuk berbagai cerita dan persahabatan baik dalam

suka maupun duka.

• Sahabat-sahabat seperjuanganku ( Debora, Hari, Mamat, Lori,

Ritwan, Iman, Siska, Ade ) serta anak-anak Alumni Fisika 2000 dan

semuanya, terima kasih karena kalian menambah warna dalam hidupku.

v


vi


ABSTRAK

PENGUKURAN DISTRIBUSI INTENSITAS CAHAYA YANG DIHASILKAN KISI DIFRAKSI MENGGUNAKAN VERNIER LABPRO

Telah dilakukan penelitian untuk pengukuran distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi menggunakan Vernier LabPro. Jumlah celah dalam kisi difraksi yang digunakan untuk mengukur distribusi intensitas cahaya adalah

mm80 dan mm600 . Distribusi intensitas cahaya dihasilkan dari cahaya yang dilewatkan pada kisi difraksi dengan cara memutar laser dan kisi difraksi. Dari eksperimen ini didapatkan bahwa distribusi intensitas cahaya tergantung dari sudut (θ), lebar celah (b) dan jarak antar celah (a).

vii


ABSTRACT THE MEASUREMENT OF THE DISTRIBUTION OF LIGHT INTENSITY

WHICH IS OBTAINED BY DIFFRACTION GRATING USING VERNIER LABPRO

A research about the measurement of the distribution of light intensity which is produced by diffraction grating has been done by using Vernier LabPro. The number of slit in the diffraction grating which is used to measure the distribution of light intensity are mm80 and

mm600 . The distribution of light

intensity is produced from the light which is passed through the diffraction grating by turning around the laser and diffraction grating. From this experiment it is obtained that the distribution of light intensity are depended of the angle (θ), the slit width (b) and the distance of slit (a).

viii


ix


KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan

Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

dengan baik. Skripsi dengan judul “Pengukuran Distribusi Intensitas Cahaya yang

Dihasilkan Kisi Difraksi Menggunakan Vernier LabPro” ini disusun untuk

memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Fisika Program Studi Fisika di

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulisan skripsi ini terwujud atas bantuan dan kerjasama dari berbagai

pihak, yang telah berkenan membimbing, memberi petunjuk serta motivasi. Oleh

karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S selaku dosen pembimbing dan penguji,

yang dengan penuh kesabaran membimbing dan meluangkan waktunya

untuk membimbing penulis dari awal hingga akhir karya tulis ini.

2. Ibu Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si selaku dosen, kaprodi Fisika dan

penguji.

3. Drs. Severinus Domi, M.Si selaku dosen penguji.

4. Seluruh staf dosen dan asisten yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan

selama penulis menuntut ilmu di Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

x


5. Mas Bimo selaku staf laboratorium analisa pusat, serta Mas Sis, Mas

Ngadiono dan Pak Sugito selaku staf bengkel Fisika yang telah banyak

membantu kelancaran selama mengerjakan skripsi.

6. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung hingga terselesaikannya

skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

Penulis

xi


DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL ............................................................................................................. i

JUDUL ............................................................................................................. ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING.................................................................... iii

PENGESAHAN ............................................................................................... iv

PERSEMBAHAN............................................................................................ v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................................... vi

ABSTRACT..................................................................................................... vii

ABSTRAK ....................................................................................................... viii

PERSETUJUAN PUBLIKASI ....................................................................... ix

KATA PENGANTAR ..................................................................................... x

DAFTAR ISI.................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

A. Latar Belakang Masalah........................................................... 1

B. Rumusan Masalah .................................................................... 3

C. Batasan Masalah ...................................................................... 3

D. Tujuan Penelitian ..................................................................... 4

E. Manfaat Penelitian ................................................................... 4

F. Sistematika Penulisan .............................................................. 4

xii


BAB II DASAR TEORI ............................................................................. 6

A. Gelombang ........ .................................................................... 6

B. Interferensi Cahaya.................................................................... 6

C. Difraksi Cahaya. ...................................................................... 9

D. Kisi difraksi ............................................................................... 10

BAB III METODOLOGI............................................................................. 12

A. Tempat Penelitian ................................................................. 12

B. Alat ....................................................................................... 12

C. Rangkaian Percobaan............................................................ 13

D. Prinsip Kerja ........................................................................ 14

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 16

A. Hasil ........................................................................................ 16

B. Pembahasan ............................................................................... 26

BAB V PENUTUP....................................................................................... 29

A. Kesimpulan .............................................................................. 29

B. Saran......................................................................................... 29

DAFTAR PUSTAKA

xiii


DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Kedudukan interferensi yang saling menguatkan yang terjadi pada

kisi difraksi 80 celah tiap milimeter ..................................................... 22

Tabel 2. Kedudukan interferensi saling melemahkan yang terjadi pada kisi

difraksi 80 celah tiap milimeter ............................................................ 23

Tabel 3. Kedudukan interferensi yang saling menguatkan yang terjadi pada

kisi difraksi 600 celah tiap milimeter ................................................... 23

Tabel 4. Kedudukan interferensi saling melemahkan yang terjadi pada kisi

difraksi 600 celah tiap milimeter ........................................................... 24

Tabel 5. Perbandingan nilai sudut θ terjadinya intensitas cahaya maksimum

dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter .. 24

Tabel 6. Perbandingan nilai sudut θ terjadinya intensitas cahaya minimum dari

teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter ......... 25

Tabel 7. Perbandingan nilai sudut θ terjadinya intensitas cahaya maksimum

dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter. 25

Tabel 8. Perbandingan nilai sudut θ terjadinya intensitas cahaya minimum dari

teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter ....... 25

xiv


DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Interferensi dua gelombang cahaya dari sumber titik S1 dan S2 di

titik p pada layar ............................................................................... 7

Gambar 2. Difraksi pada celah tunggal yang panjang ....................................... 9

Gambar 3. Gelombang cahaya dalam kisi difraksi ............................................ 11

Gambar 4. Set up eksperimen yang tampak dari atas ........................................ 13

Gambar 5. Set up eksperimen yang tampak dari samping ................................. 14

Gambar 6. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut θ untuk kisi

difraksi 80 celah tiap milimeter ........................................................ 18

Gambar 7. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut θ yang

diperbesar 13 kali untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter ......... 19

Gambar 8. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut θ untuk kisi

difraksi 600 celah tiap milimeter ...................................................... 20

Gambar 9. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut θ yang

diperbesar 8,5 kali untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter ...... 21

xv


BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Cahaya sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Sumber cahaya

paling utama di bumi adalah matahari. Cahaya merambat dalam bentuk

gelombang [Giancoli, 1999]. Pada perambatannya gelombang mengalami suatu

peristiwa diantaranya interferensi dan difraksi.

Percobaan tentang interferensi pertama kali dilakukan oleh Thomas

Young. Young memperkenalkan bahwa interferensi sebagai gejala gelombang

yang terjadi pada cahaya [Tipler, 1996]. Dua gelombang cahaya yang berasal dari

satu sumber cahaya akan berinterferensi di satu titik sebuah layar. Gejala-gejala

interferensi dapat diamati pada lapisan tipis, cincin Newton dan interferometer

Michelson.

Suatu lapisan tipis dapat menghasilkan warna-warni seperti pelangi.

Gejala interferensi pada lapisan tipis dapat diamati pada film tipis, lapisan tipis

minyak di air dan gelembung sabun. Warna-warni tersebut merupakan akibat

interferensi cahaya yang dipantulkan oleh permukaan bagian atas dan permukaan

bagian bawah lapisan tipis tersebut [Sears dan Zemansky, 2001]. Pada cincin

Newton, teramati garis gelap dan terang secara berurutan membentuk lingkaran

yang disebut dengan rumbai. Rumbai tersebut dihasilkan dari cahaya yang

dipantulkan oleh permukaan kaca lengkung dengan permukaan kaca datar yang

diletakkan bersentuhan [Giancoli, 1999]. Pada interferometer Michelson, teramati

1


2

rumbai interferensi. Rumbai tersebut dihasilkan dari cahaya sumber yang

dilewatkan pada cermin beam spliter. Kemudian cahaya sumber yang melalui

cermin beam spliter sebagian akan dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan

[Giancoli, 1999]. Cahaya sumber yang dipantulkan oleh cermin beam spliter

tersebut akan menuju ke cermin yang dapat digerakkan. Kemudian cermin yang

dapat digerakkan akan memantulkan cahaya kembali ke cermin beam spliter.

Sebagian cahaya tersebut akan diteruskan dan sebagian lagi akan dipantulkan ke

layar. Begitu juga dengan cahaya sumber yang diteruskan oleh cermin beam

spliter akan menuju ke cermin tetap. Cermin tetap tersebut akan memantulkan

cahaya kembali ke cermin beam spliter. Sebagian cahaya tersebut akan

dipantulkan dan sebagian lagi akan diteruskan ke layar. Kedua berkas cahaya

yang sampai di layar akan menghasilkan rumbai.

Kemudian Agustin Fresnel melakukan penelitian lebih lanjut tentang

interferensi dan difraksi dengan memakai teori gelombang sebagai dasar

matematisnya [Tipler, 1996]. Fresnel dapat menjelaskan efek-efek interferensi dan

difraksi dari gelombang cahaya tersebut [Giancoli, 1999].

Dalam praktikum fisika dasar tentang interferensi dan difraksi selama ini

hanya menentukan terjadinya interferensi maksimum dan interferensi minimum

[Nn, 2000]. Karena keterbatasan alat yang ada, maka intensitas cahayanya belum

bisa diukur. Semakin berkembangnya teknologi sensor dan komputer, maka

pengukuran dalam penelitian mulai berkembang. Richard Field melakukan

penelitian tentang interferensi dan difraksi dengan bantuan sensor cahaya dan

komputer. Field melakukan pengukuran distribusi intensitas cahaya yang


3

dihasilkan kisi difraksi menggunakan Software Claris Work. Software tersebut

hanya dapat dioperasikan pada komputer Appel Macinthos saja. [Field].

Dengan adanya perkembangan Software yang dapat dioperasikan disemua

jenis komputer, maka penelitian ini tentang interferensi dan difraksi akan

dilakukan. Dalam penelitian ini dilakukan pengukuran distribusi intensitas cahaya

yang dihasilkan kisi difraksi menggunakan Vernier LabPro. Dengan alat bantu

tersebut, distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi dapat langsung

diamati di komputer.

B. Rumusan Masalah

Bagaimana caranya untuk mendapatkan distribusi intensitas cahaya yang

dihasilkan kisi difraksi.

C. Batasan Masalah

a) Pengukuran dibatasi pada distribusi intensitas cahaya yang

dihasilkan kisi difraksi pada 80 celah tiap milimeter dan 600 celah

tiap milimeter.

b) Sumber cahaya yang digunakan adalah jenis laser He-Ne dengan

panjang gelombang 632,8 nanometer.

c) Pencatatan dan perekaman data selama eksperimen menggunakan

komputer yang dilengkapi Vernier LabPro.


4

D. Tujuan Penelitian

a) Memahami cara perancangan alat yang akan digunakan untuk

mendapatkan distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi

difraksi.

b) Menunjukkan distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi

difraksi menggunakan Vernier LabPro.

E. Manfaat Penelitian

a) Memberi pemahaman bagi peneliti dalam bidang optik khususnya

distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi.

b) Memberikan informasi tambahan di bidang ilmu pengetahuan dan

teknologi bahwa distribusi intensitas cahaya dapat dihasilkan dari

kisi difraksi.

F. Sistematika Penulisan

BAB I Pendahuluan

Pada bab I akan diuraikan tentang latar belakang masalah,

perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian dan sistemetika penulisan.

BAB II Dasar Teori

Pada baba II akan diuraikan tentang dasar-dasar teori pendukung

dalam penelitian intensitas cahaya.


5

BAB III Metode Eksperimen

Pada bab III akan diuraikan tentang alat-alat yang akan digunakan

saat penelitian berlangsung serta langkah-langkah dalam melakukan

penelitian.

BAB IV Hasil Dan Pembahasan

Pada bab IV akan diuraikan tentang hasil penelitian dan

pembahasan selama penelitian berlangsung.

BAB V Penutup

Pada bab V berisi kesimpulan dari hasil penelitian serta saran.


BAB II

DASAR TEORI

A. Gelombang

Gelombang merupakan energi yang merambat dalam suatu medium [Prasetio,

1992]. Gelombang merambatkan energinya merata keseluruh medium. Peristiwa

perambatan energi dari sumber ke seluruh medium memerlukan waktu. Dalam

perambatannya medium yang dilalui tidak ikut merambat.

B. Interferensi Cahaya

Interferensi cahaya merupakan perpaduan dua gelombang cahaya atau lebih

menjadi satu di suatu titik sebuah layar. Jika suatu gelombang cahaya merambat

dalam arah sumbu X persamaan gelombangnya dapat dituliskan

( kxtAy )−= ωsin (1)

dimana = simpangan gelombang cahaya pada saat t dan jarak y x

= Amplitudo gelombang cahaya Α

k = bilangan gelombang cahaya (λπ2

=k )

λ = panjang gelombang cahaya sumber

ω = frekuensi sudut gelombang cahaya

Gelombang cahaya yang merambat dalam arah sumbu –X, persamaannya adalah:

( kxtAy )+= ωsin (2)

Jika ada dua sumber titik dan yang terpisah sejauh a, dapat dilihat

pada gambar 1.

1s 2s

6


7

1r

Layar Celah

P 2r

2s

θ

1s

a

r∆

θ

0

Gambar 1. Interferensi dua gelombang cahaya dari sumber titik s dan di titik P pada layar 1 2s

Gelombang cahaya dari sumber titik dan yang berinterferensi di titik P pada

layar yang ditampilkan pada gambar 1, persamaannya dapat dituliskan:

1s 2s

( 11 sin krtAy )−= ω (3)

dan

( 22 sin krtAy )−= ω (4)

dimana dan adalah lintasan yang ditempuh gelombang cahaya. Gelombang

cahaya dari sumber titik yang berinterferensi di titik P menempuh lintasan

sejauh . Dan gelombang cahaya dari sumber titik menempuh lintasan sejauh

. Perbedaan lintasan dari kedua gelombang cahaya yang berinterferensi di titik

P pada layar dalam gambar 1 dapat dituliskan:

1r 2r

1s

1r 2s

2r

(5) 21 rrr −=∆

atau

θsinar =∆ (6)


8

Beda sudut fase (δ) antar kedua gelombang cahaya yang berinterferensi di titik P

pada layar dapat dituliskan

( ) ( ) θλπδ sin22121 arkrrkkrkr =∆=−=−= (7)

Berdasarkan persamaan (3) dan (4) didapatkan hasil simpangan resultan ( )

gelombang cahaya adalah [Sutrisno, 1979]:

Ry

( ) ( )2121 sinsin krtAkrtAyyyR −+−=+= ωω (8)

Sesuai dengan persamaan (5), maka persamaan (8) menjadi:

( ) ( )δωδ 21121 sincos2 −−= krtAyR (9)

Dari persamaan (9), amplitudo resultan kedua gelombang cahaya dapat dituliskan:

( )δ21cos2AAR = (10)

Intensitas cahaya sebanding dengan kuadrat amplitudo resultan gelombang

cahaya. Sehingga intensitas cahaya yang dihasilkan oleh kedua gelombang cahaya

yang berinterferensi di titik P pada layar adalah [Alonso dan Finn, 1992]:

δ2122 cos4AI = (11)

Dengan mensubstitusikan persamaan (7) ke persamaan (11), maka persamaan (11)

menjadi

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛==

λθπδ sincoscos 2021

20

aIII (12)

dengan . 20 4AI =

Berdasarkan persamaan (12), hasil interferensi gelombang cahaya akan

maksimum bila 1cos 212 =δ kalau

πδ n2= (13)


9

sedangkan hasil interferensi kedua gelombang akan minimum bila 1cos 212 −=δ ,

kalau

πδ )12( += n (14)

dimana n adalah bilangan bulat positif atau negatif.

C. Difraksi Cahaya

Difraksi merupakan peristiwa pelenturan gelombang cahaya setelah

melewati celah sempit. Menurut Huygens, semua titik pada muka gelombang

dapat dianggap sebagai sumber gelombang cahaya yang baru, sehingga di celah

terdapat sederetan titik gelombang cahaya. Setiap titik gelombang cahaya pada

celah akan saling mempengaruhi satu sama lain. Jika ada celah tunggal dengan

lebar celah b, dan setiap titik gelombang cahaya terdifraksi membentuk sudut θ

seperti dalam gambar 2.

Celah

A

B

C

D

Gelombang cahaya datang

b

E F

G θ

θ

Gelombang cahaya terdifraksi pada sudut θ

Gambar 2. Difraksi pada celah tunggal yang panjang


10

Bila titik gelombang cahaya A sampai titik gelombang cahaya E yang

terdifraksi membentuk sudut θ, maka beda sudut fase antar kedua gelombang

cahaya tersebut adalah [Halliday, 1988]:

λθπ

λπϕ sin2221

bEFrkkrkr ==∆=−= (15)

Gelombang cahaya yang terdifraksi mempunyai amplitudo resultan (AR) sebesar

[Sutrisno, 1979]:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

λθπλ

θπ

sin

sinsin

b

b

AAR (16)

Karena intensitas cahaya sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka intensitas

cahaya dari gelombang cahaya yang terdifraksi pada celah tunggal adalah [Alonso

dan Finn, 1992]:

2

20 sin

sinsin

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

λθπλ

θπ

b

b

II (17)

dengan . 20 AI =

D. KISI DIFRAKSI

Kisi difraksi tersusun atas kumpulan celah yang berjumlah N, lebar celah b

dan jarak antar celah a yang dapat dilihat pada gambar 3. Sehingga cahaya

sumber yang melewati kisi difraksi akan mengalami dua peristiwa yaitu

interferensi dan difraksi.


11

θ

Celah

a

b

Dengan demikian, distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi

pada sudut (θ) dapat dituliskan sebagai berikut [Alonso dan Finn, 1992]:

22

0 sin

sinsin

sinsin

sinsin

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

λθπλθπ

λθπ

λθπ

θ b

b

a

aN

II (18)

Pada kisi difraksi, sesuai dengan persamaan (18) terjadinya interferensi

maksimum pada sudut θ mengikuti persamaan berikut[Alonso dan Finn, 1992]:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

an λθsin ,...3,2,1,0 ±±±=n (19)

Gambar 3. Gelombang cahaya dalam kisi difraksi

Sedangkan terjadinya interferensi minimum pada sudut θ mengikuti persamaan

berikut:

( ) ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+=a

n λθ 21sin ,...3,2,1,0 ±±±=n (20)

dimana n merupakan orde bilangan.


BAB III

METODOLOGI

1. TEMPAT PENELITIA

Penelitian telah dilaksanakan di Laboratorium Fisika Modern Universitas

Sanata Dharma Kampus III Paingan Maguwoharjo Depok Sleman.

2. ALAT

a. Laser Helium Neon digunakan sebagai sumber cahaya.

b. Kisi Difraksi yang digunakan adalah mm80 dan mm600 .

c. Spektrometer digunakan untuk mengetahui sudut.

d. Sensor cahaya digunakan sebagai alat pendeteksi cahaya.

e. Vernier LabPro adalah suatu alat yang serbaguna untuk mengumpulkan

data dalam berbagai cara di dalam ruang atau di luar ruang. Vernier LabPo

dapat digunakan bersama komputer atau kalkulator grafik TI atau sistem

operasi Palm TM atau sebagai pengunci data. Vernier LabPro dapat

digunakan diberbagai jenis sensor diantaranya sensor cahaya. Untuk

menggunakan vernier LabPro dalam komputer, dibutuhkan suatu software

yaitu Logger Pro.

f. Komputer digunakan sebagai alat bantu pencatat dan penampil data.

12


13

3. RANGKAIAN PERCOBAAN

Cahaya laser He-Ne dilewatkan kisi difraksi akan mengalami peristiwa

interferensi dan difraksi. Cahaya yang dihasilkan dari peristiwa interferensi dan

difraksi kemudian dideteki oleh sensor cahaya. Cahaya yang dideteksi oleh

sensor cahaya kemudian akan diolah oleh vernier LabPro. Data dari vernier

LabPro kemudian dicatat dan ditampilkan di komputer. Jika laser dan kisi

difraksi dilihat dari atas akan tampak seperti pada Gambar 4. Sedangkan laser

dan kisi difraksi bila dilhat dari samping akan tampak seperti pada Gambar 5.

KISI

Sensor Cahaya

Laser He-Ne Vernier LabPro

Piringan Spektrometer KOMPUTER

Gambar 4. Set up eksperimen laser dan kisi difraksi yang tampak dari atas


14

Vernier LabPro

KOMPUTER

Laser He-Ne

Piringan Spektrometer

Sensor Cahaya

Diputar dengan motor dari recorder

Gambar 5. Set up eksperimen laser dan kisi difraksi yang tampak dari samping

Kisi Difraksi

4. PRINSIP KERJA

Cahaya laser He-Ne yang dilewatkan kisi difraksi akan mengalami

peristiwa interferensi dan difraksi. Cahaya yang dihasilkan dari peristiwa

interferensi dan difraksi kemudian di deteksi oleh sensor cahaya. Intensitas

cahaya hasil dari peristiwa interferensi dan difraksi tergantung dari besarya

sudut. Pada umumnya untuk mendapatkan distribusi intensitas cahaya dngan

cara memutar sensor cahaya. Dalam penelitian ini, untuk mendapatkan

distribusi intensitas cahaya dengan cara memutar laser dan kisi difraksi. Kisi

difraksi diletakkan di tengah-tengah dari piringan spektrometer. Kemudian

piringan spektrometer tersebut diputar dengan motor dari recorder. Laser dan

kisi difraksi diputar dengan perjalanan 180°, dengan selang waktu tertentu.

Pengukuran dimulai dari sudut -90° sampai 90°. Pengaktifan software Logger

Pro dan pemutaran piringan spektrometer dilakukan bersamaan. Di layar

komputer akan tertampil grafik hubungan intensitas cahaya terhadap waktu.


15

Untuk mendapatkan grafik hubungan intensitas cahaya terhadap sudut, maka

data waktu diubah ke dalam sudut.

Cara mengubah waktu ke dalam sudut sebagai berikut:

Misalkan: Selang waktu yang dibutuhkan selama perputaran 180° adalah . t∆

Waktu pada saat t

Sudut perputaran yang dilakukan adalah 180°

Untuk menunjukkan sudut (θ) pada saat t menggunakan persamaan berikut:

0180×∆

=t

tθ


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Telah dilakukan pengukuran distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi

menggunakan Vernier LabPro. Dalam ekperimen ini sumber cahaya yang digunakan

adalah laser He-Ne dengan panjang gelombang 632,8 nm dan kisi difraksi yang digunakan

adalah 80 celah tiap milimeter dan 600 celah tiap milimeter. Sebelum kisi difraksi

digunakan dilakukan pengukuran intensitas cahaya awal ( ), dalam pengukuran ini

didapatkan .

0I

LuxI 84600 =

Dari eksperimen didapatkan grafik hubungan intensitas cahaya (Iθ) terhadap sudut (θ)

yang dapat dilihat pada Gambar 6, Gambar 7, Gambar 8 dan Gambar 9. Untuk kisi

difraksi 80 celah tiap milimeter hasil eksperimen ditampilkan pada Gambar 6 dan Gambar

7. Untuk kisi yang lain hasil eksperimen ditampilkan pada Gambar 8 dan Gambar 9. Pada

Gambar 6 dan Gambar 8 terlihat bahwa intensitas cahaya paling maksimum berada

ditengah-tengah dari distribusi intensitas cahaya. Distribusi intensitas cahaya mengikuti

pola difraksi, dalam Gambar 7 dan Gambar 9 terlihat bahwa dengan semakin besar sudut

(θ) maka intensitas cahaya (Iθ) akan semakin melemah. Jika diperjelas masih akan tampak

intensitas cahaya maksimum yang lain dengan nilai lebih rendah.

Pada Gambar 6 dengan kisi difraksi 80 celah tiap milimeter terlihat ada 8 intensitas

cahaya maksimum yang terdistribusi pada sudut (θ) -14,9°sampai 12,1°. Besarnya nilai

intensitas cahaya maksimum (Iθ) yang terjadi pada sudut (θ) dapat dilihat dalam Tabel 1.

16


17

Untuk , intensitas cahayanya paling maksimum. Pada Gambar 7 untuk 0=n 1±=n ,

dan 2±=n 4±=n , nilai intensitas cahaya (Iθ) hampir sama. Sedangkan untuk 3=n nilai

intensitas cahayanya kecil. Untuk nilai intensitas cahaya minimum besarnya akan semakin

berkurang dengan bertambah besarnya sudut (θ). Sedangkan untuk intensitas cahaya

minimum dapat dilihat pada Tabel 2.

Pada Gambar 8 untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter terlihat ada 5 intensitas

cahaya maksimum yang terdistribusi pada sudut (θ) - 45,0° sampai 49,1°. Pada Gambar 9

terlihat jelas untuk dan 1±=n 2±=n nilai intensitas cahaya maksimum hampir sama.

Besarnya nilai intensitas cahaya maksimum dan intensitas cahaya minimum yang terjadi

pada sudut θ dapat dilihat dalam Tabel 3 dan Tabel 4.

17


18

0500

100015002000250030003500400045005000550060006500700075008000

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Inte

nsita

s C

ahay

a (L

ux)

Gambar 6. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter

0500

1000150020002500300035004000450050005500600065007000750080008500

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

Inte

nsita

s C

ahay

a (L

ux)

0=n

1−=n 1=n

2=n 2−=n

Gambar 7. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut (θ) yang diperbesar 13 kali untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter

18


19

0500

1000150020002500300035004000450050005500600065007000750080008500

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Inte

nsita

s C

ahay

a (L

ux)

Gambar 8. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter

0

500

1000

-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Inte

nsita

s C

ahay

a (L

ux)

0=n 6183,8 1−=n

1=n

2=n 2−=n

Gambar 9. Grafik hubungan Intensitas Cahaya terhadap Sudut yang diperbesar 8,5 kali untuk kisi difraksi 600

celah tiap milimeter

19


20

Tabel 1. Kedudukan interferensi yang saling menguatkan yang terjadi pada kisi difraksi 80 celah tiap milimeter

n θ (derajat) Intensitas Cahaya (Lux)

-4 -11,9 12,4

-3 -8,9 82,6

-2 -6,0 204,5

-1 -3,1 2377,9

0 0 7695,6

1 2,9 2274,4

2 6,0 192,1

3 9,3 6,2

4 12,1 16,5

20


21

Tabel 2. Kedudukan interferensi saling melemahkan yang terjadi pada kisi difraksi 80 celah tiap milimeter


-3 -10,4 2,1

-2 -7,5 8,3

-1 -4,6 20,7

0 -1,6 72,3

0 1,5 66,1

1 4,5 22,7

2 7,8 4,1

3 10,8 2,1

Tabel 3. Kedudukan interferensi saling menguatkan yang terjadi pada kisi difraksi 600 celah tiap milimeter


-2 -45,0 16,5

-1 -20,9 999,9

0 0 6183,3

1 21,8 944,1

2 49,1 18,6

21


22

Tabel 4. Kedudukan interferensi saling melemahkan yang terjadi pada kisi difraksi 600 celah tiap milimeter


-1 -33,4 2,1

0 -12,2 2,1

0 13,6 2,1

1 35,9 2,1

Dari eksperimen didapatkan posisi sudut θ terjadinya intensitas cahaya maksimum dan

intensitas cahaya minimum, jika hasilnya dibandingkan dengan teori, didapatkan:

Tabel 5. Perbandingan sudut θ terjadinya intensitas cahaya maksimum dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter

n Teori Eksperimen

0 0 0

1 2,9 2,9

2 5,8 6,0

3 8,7 9,3

4 11,6 12,1

22


23

Tabel 6. Perbandingan sudut θ terjadinya intensitas cahaya minimum dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 80 celah tiap milimeter

Tabel 7.

Perbandingan

sudut θ terjadi

nya intensit

as cahaya maksimum dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter

n Teori Eksperimen

0 1,4 1,7

1 4,4 4,5

2 7,3 7,8

3 10,2 10,8

n Teori Eksperimen

0 0 0

1 23,3 21,8

2 52,3 49,1

Tabel 8. Perbandingan sudut θ terjadinya intensitas cahaya minimum dari teori dan eksperimen untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter

n Teori Eksperimen

0 11,4 13,6

1 36,4 35,9

23


24

B. Pembahasan

Pengukuran distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi menggunakan

Vernier LabPro. Selama percobaan, pada layar terlihat pola gelap terang secara berurutan

dengan intensitas cahaya paling maksimum berada ditengah-tengah pola tersebut. Pola

gelap terang yang terlihat pada layar kemudian akan dideteksi dengan sensor cahaya. Data

dari sensor cahaya kemudian akan direkam dan ditampilkan di layar komputer yang

dilengkapi Vernier LabPro.

Dari hasil eksperimen didapatkan bahwa distribusi intensitas cahaya yang

dihasilkan kisi difraksi menggunakan Vernier LabPro untuk sudut (θ) yang semakin besar

nilai intensitas cahayanya akan semakin berkurang. Untuk kisi difraksi 80 celah tiap

milimeter, intensitas cahaya maksimum dan intensitas cahaya minimum yang terjadi pada

sudut θ dapat dilihat pada Tabel 1, Tabel 2. Perbandingan sudut θ terjadinya intensitas

cahaya maksimum dan minimum ditampilkan pada Tabel 5 dan Tabel 6.

Untuk kisi difraksi 600 celah tiap milimeter, terjadinya intensitas cahaya maksimum dan

intensitas cahaya minimum pada sudut θ ditampilkan pada Tabel 3 dan Tabel 4.

Perbandingan posisi sudut θ terjadinya intensitas cahaya maksimum dan intensitas cahaya

minimum berdasarkan teori dan eksperimen ditampilkan pada Tabel 7 dan Tabel 8. Dilihat

dari hasil perbandingan posisi sudut (θ) terjadinya intensitas cahaya maksimum dan

intensitas cahaya minimum berdasarkan hasil eksperimen dapat dinyatakan sesuai dengan

teori.

Perbandingan hasil eksprimen dan teori, selisih sudut θ terjadinya intensitas

cahaya maksimum dan intensitas cahaya minimum tidak terlalu jauh menyimpang. Pada

Tabel 5, selisih penyimpangan sudut θ hasil eksperimen terhadap teori untuk 0=n

24


25

selisihnya 0 , selisihnya berkisar 0 derajat, 1=n 2=n selisihnya berkisar 0,2 derajat,

selisihnya berkisar 0,6 derajat, dan 3=n 4=n selisihnya berkisar 0,5 derajat. Pada Tabel

6, selisih penyimpangannya yaitu untuk 0=n selisihnya berkisar 0,1 derajat, 1=n

selisihnya berkisar 0,1 derajat, 2=n selisihnya berkisar 0,5 derajat dan selisihnya

berkisar 0,6 derajat. Pada Tabel 7, selisih penyimpangan untuk selisihnya 0,

3=n

0=n 1=n

selisihnya berkisar 1,5 derajat dan 2=n selisihnya berkisar 3,3 derajat. Pada Tabel 8,

selisih penyimpangan untuk 0=n selisihnya berkisar 2,2 derajat dan selisihnya

berkisar 0,5. Adanya selisih penyimpangan sudut (θ) dikarenakan dalam menentukan

puncak intensitas cahaya maksimum kurang tepat. Pada Gambar 6 dan Gambar 8 dapat

dilihat bahwa untuk puncak intensitas cahaya maksimum terdapat banyak titik-titik

intensitas cahaya maksimum sehingga harus dipilih titik maksimum intensitas cahaya

tersebut. Untuk menentukan titik intensitas maksimum hasil eksperimen, yaitu dengan

cara dicari titik tengah dari lebar titik awal sampai ke titik terakhir terjadinya intensitas

cahaya maksimum. Menentukan sudut (θ) dari teori yaitu untuk intensitas cahaya sesuai

dengan persamaan (13). Sedangkan untuk intensitas cahaya minimum sesuai dengan

persamaan (14).

1=n

Pada Gambar 6 dan Gambar 8, jika dibandingkan distribusi intensitas cahaya yang

dihasilkan kisi difraksi berbeda. Intensitas cahaya maksimum untuk pada Gambar 8

nilainya lebih besar daripada Gambar 6.

0=n

Pada penelitian ini didapatkan hasil distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan

kisi difraksi secara langsung di layar komputer yang telah dilengkapi Vernier LabPro.

Kelebihan dari pengukuran distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi

menggunakan vernier LabPro yaitu sudut (θ) dan intensitas cahaya (Iθ) dapat diukur

25


26

secara bersamaan. Dari persamaan (18), intensitas cahaya maksimum yang terjadi pada

sudut θ dapat dibuktikan jika lebar celah b diketahui.

26


BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan:

a. Distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi dapat

terukur menggunakan menggunakan vernier LabPro.

b. Distribusi intensitas cahaya yang dihasilkan kisi difraksi tergantung

dari besarnya sudut (θ), jarak antar celah (a) dan lebar celah (b).

c. Distribusi intensitas cahaya yang sesuai dengan posisi sudut (θ)

berdasarkan eksperimen dapat dinyatakan sesuai dengan teori.

B. SARAN

Pengukuran dilakukan pada ruang gelap, untuk menghindarkan gangguan

cahaya lain yang nantinya akan mempengaruhi nilai I0 dan pengukuran intensitas

cahaya pada setiap sudut.

29


DAFTAR PUSTAKA

Alonso Marcelo dan Finn Edward.J, 1992, Dasar-Dasar Fisika Universitas, Jakarta,

Erlangga.

Richard Field , A Spreadsheet Simulation for a Young’s Double Slits Experiment.

Giancoli, 1999, Fisika, jilid 2, Jakarta, Erlangga.

Halliday David, 1988, Fisika Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Nn, 2000, Buku Petunjuk Praktikum Fisika Dasar I dan II.

Prasetio Lea, Dra, dkk, 1992, Mengerti Fisika : Gelombang, Yogyakarta, Andi

Offset.

Sears dan Zemansky, 2001, Fisika Universitas, jilid 2, Jakarta, Erlangga.

Sutrisno, 1979, Fisika Dasar : Gelombang dan Optik, Bandung, ITB.

Tipler, 1996, Fisika untuk Sains dan Teknik, jilid 2, Jakarta, Erlangga.


plagiat merupakan tindakan tidak terpuji pengukuran … · 2020. 1. 27. · difraksi dari gelombang...

Documents