LAPORAN LENGKAP

Laporan Praktikum

Gelombang Dan Optik Program Studi Pend.Fisika

Percobaan I DIFRAKSI FRAUNHOFER OLEH; NAMA

: NURHAENI ( A 241 15 080 ) SRIMAYANTI ( A 241 15 065 ) FITRIANI D.HADU ( A 241 15 017 ) SUCIATI DJ LOLODA ( A 241 15 050 ) CANDHRA DWI DESNA R ( A 241 15 108)

KELOMPOK

: V (LIMA)

ASISTEN

: KARTIKA. J LABORATORIUM PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS TADULAKO

KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah S.W.T, karena berkat rahmat dan taufik Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Gelombang Gelombang dan Optik mengenai “Difraksi Fraunhofer”. Selanjutnya penulis berterima berterima kasih kepada kak Kartika.J selaku asisten praktikum yang telah memberikan bimbingan dalam penulisan laporan ini. Selanjutnya penulis juga berterima kasih kepada semua pihak yang telah memberi kritik dan masukan terhadap penyajian laporan praktikum ini. Meskipun telah berusaha dengan segenap kemampuan, namun penulis menyadari  bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan kerendahan hati  penulis menerima adanya kritik dan saran yang membangun dari pihak manapun demi  perbaikan dimasa yang akan datang. Akhir kata penulis ucapkan selamat membaca. Semoga laporan ini dapat bermanfaat dan khususnya mendapatkan nilai yang memuaskan. Wassalamu’alaikum wr,wb. Palu, Mei 2018

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan Percobaan 1.3. Alat dan Bahan

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Difraksi Cahaya 2.2. Difraksi Fraunhofer 2.2.1. Difraksi Fraunhofer oleh celah tunggal 2.2.2. Difraksi Fraunhofer oleh lubang bulat 2.2.3. Difraksi Fraunhofer oleh celah rangkap 2.2.4. Difraksi Fraunhofer oleh kisi 2.3. Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian 3.2. Waktu dan Tempat 3.3. Prosedur Kerja

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengamatan 4.2. Analisa Data 4.3. Pembahasan

BAB V KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN 1.1

LATAR BELAKANG

Menurut optika geometrik bila sebuah benda tak tembus cahaya ditempatkan diantara sumber cahaya titik dan layar, maka bayangan benda itu membentuk sebuah garis tajam yang sempurna. Sama sekali tidak ada cahaya yang menumbuk layar itu di titik-titik dalam bayangan tersebut, dan kawasan di luar  bayangan itu diterangi hampir secara 1omogeny. Tetapi, ada salah satu sifat gelombang dari cahaya yang menyebabkan efek yang tidak dapat dipahami dengan model optika geometri yang sederhana. Segolongan efek penting tersebut terjadi bila cahaya menumbuk sebuah rintangan yang mempunyai sebuah celah atau tepi. Pola interferensi yang dibentuk pada situasi seperti itu dikelompokkan di dalam topic difaksi (diffraction). Difraksi cahaya merupakan salah satu cara untuk menguji apakah cahaya merupakan suatu gelombang. Difraksi terdiri atas dua jenis yaitu Difraksi Fraunhofer (difraksi medan-jauh) dan Difraksi Fresnel (difraksi medan-dekat). Untuk praktikum ini, hanya mempelajari mengenai Difraksi Fraunhofer yang memuat tentang prinsip terjadinya difraksi fraunhoufer serta cara menentukan  panjang gelombang suatu sumber cahaya. 1.2

TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami prinsip terjadinya difraksi fraunhofer 2. Menentukan panjang gelombang suatu sumber cahaya 1.3

ALAT DAN BAHAN

1. Laser He-Ne

1 Buah

2. Mistar Logam

2 Buah

3. Layar

1 Buah

4. Bangku Laser

1 Buah

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Difraksi Cahaya

Sesuai dengan teori Huygens, difraksi dapat dipandang sebagai interferensi gelombang cahaya yang berasal dari bagian-bagian suatu medan gelombang. Medan gelombang boleh jadi suatu celah. Tiap titik pada muka gelombang dapat dipandang sebagai sumber gelombang baru dan menghasilkan gelombang sekunder yang memancar ke segala arah dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan rambat gelombang. Muka gelombang berikutnya berupa permukaan yang menyinggung muka gelombang semua anak gelombang yang berasal dari titik sefase pada muka gelombang terdahulu. Ini berarti semua anak gelombang  pada saat muka gelombang tertentu bersifat saling koheren. Jika gelombang datang dari tempat yang jauh bertemu dengan sebuah celah sempit, maka bentuk gelombang yang keluar dari celah sama dengan sebuah sumber titik tanpa memperhatikan bentuk gelombang yang datang. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2. 1 di bawah ini:

Gambar 2.1 Lenturan Gelombang yang Melalui Celah Sempit Penyebaran gelombang ketika melewati celah sempit yang lebarnya seorde dengan panjang gelombang akan mengalami peristiwa yang dikenal sebagai  peristiwa lenturan atau difraksi. Semakin sempit celah itu maka semakin lebar  penyebaran gelombang yang terjadi. Jika ukuran lebar celah mendekati nol, maka gelombang yang diteruskan seperti sebuah sumber titik.

Sebelum menurunkan rumusan matematis yang bersangkutan, terlebih dahulu dipahami karakteristik gejala difraksi secara kualitatif berdasarkan prinsip Huygens. Perhatikan gambar 2.2 yang merupakan ilustrasi efek penyebaran arah gelombang datar yang menjalar melalui suatu celah dengan lebar D.

Gambar 2.2 Difraksi Gelombang Datar Oleh Celah Selebar D Muka gelombang yang tiba di celah berhimpit dengan bidang datar celah, karena itu titik A, B pada tepi celah memiliki fase sama selain berfrekuensi sama, serta efek difraksi diamati di titik P, maka selisih lintasan optik antara dua gelombang sekunder itu adalah Δr = | AP –  BP |, dan ini merupakan selisih lintasan optik terbesar antara semua gelombang sekunder yang b erasal dari titik- titik antara A dan B. Mengingat bahwa semua sumber gelombang antara A dan B berfase sama maka setibanya di titik P, gelombang-gelombang tersebut akan saling  berinterferensi. Makin jauh P dari sumber celah atau makin kecil sudut θ, makin kecil pula Δr dimana sudut θ merupakan batas arah difraksi. Syarat terjadinya difraksi, apabila panjang gelombang sinar yang dating mendekati atau seorde dengan lebar celah ( D ≈ λ ). Semakin sempit celah maka  pola difraksinya semakin jelas, sebaliknya semakin lebar celah, pola difraksinya semakin tidak jelas, sehingga ketika lebar celah jauh melebihi panjang gelombangnya maka pola difraksi tidak akan terjadi. Intensitas difraksi pada setiap titik di layar dapat ditentukan dengan menggunakan diagram fasor untuk N buah celah. Sebagai ganti celah-celah dapat

digunakan titik-titik pada muka gelombang dalam celah tunggal. Hal ini dapat dilakukan, sebab menurut teori Huygens yang berlaku untuk setiap gelombang, titik-titik pada muka gelombang berlaku sumber gelombang sekunder yang keluar dari celah. Sebagai contoh dapat digunakan 9 buah titik pada muka gelombang (Gambar 2.3)

Gambar 2.3 Muka Gelombang dalam Celah AB diganti dengan 9 buah titik sebagai gelombang sekunder Huygens Untuk mempermudah persoalan, jarak dari celah ke layar jauh lebih besar daripada lebar celah, sehingga dalam Gambar 2.3 berkas-berkas sinar yang keluar dari celah AB sejajar sehingga dapat dianggap b ahwa sinar BP sejajar dengan sinar CP dan AP. Difraksi ini disebut difraksi fraunhofer. Dalam membahas pola interferensi secara analitis, ipikirkan dua cara  pendekatan Apabila jarak layar penangkap pola interferensi jauh lebih panjang daripada ukuran celah, maka sinar-sinar pembentuk pla interferensi dapat dipandang sebagai cara pendekatan demikian dikenal dengan difraksi Fraunhofer. Di lain pihak apabila jarak layar dari celah tidak jauh lebih panjang dibanding ukuran celah, sinar-sinar pembentuk pola interferensi itu tidak layak dipandang  berkas sejajar sehingga analisisnya pun tidak sesederhana pada difraksi Fraunhofer. Difraksi yang ditinjau secara demikian disebut difraksi Fresnel. 2.2 Difraksi Fraunhofer

Celah sempit dipandang sebagai medan gelombang cahaya sehingga setiap  bagiannya adalah sumber gelombang yang koheren. Gambar 2.4 setiap ba giannya adalah sumber gelombang yang koheren. Difraksi Fraunhofer adalah difraksi yang terjadi jika letak sumber d an layar  pengamatan jauh sekali dari celah. Difraksi fraunhofer adalah difraksi dimana gelombang datang dan yang keluar dari celah tetap planar atau linier. Difraksi Fraunhofer dilakukan oleh: a) satu celah sempit  b) satu lubang bulat c) dua celah sempit atau lebih d) kisi difraksi 2.2.1 Difraksi Fraunhofer oleh celah tunggal

Sebuah celah tunggal disinari akan menghasilkan pola difraksi pada layar yang diletakkan di belakangnya. Bentuk pola akan sama dengan celahnya (persegi  panjang) yaitu daerah-daerah terang dan gelap berbentuk persegi panjang. Pola ini disebut pita-pita atau rumbai, berupa pita terang dan pita gelap.

2.2.2 Difraksi Fraunhofer oleh lubang bulat

Difraksi oleh lubang bulat lebih penting daripada celah persegi karena kebanyakan alat-alat optik berbentuk bulat dan difraksi akan membatasi daya

 pisahnya. Pola difraksi yang terbentuk mempunyai daerah yang berbentuk  piringan yang terang dengan pusat piringan terletak pada garis tegak lurus melalui  pusat lubang. Di sekeliling piringan atau lingkaran terang terdapat cincin-cincin gelap dan terang.

2.2.3. Difraksi Fraunhofer oleh celah rangkap

Kedua celah ini sejajar, identik berjarak d. Masing-masing celah akan menghasilkan pola difraksi.

2.2.4. Difraksi Fraunhofer oleh kisi

Kisi difraksi adalah alat optis yang terdiri dari banyak celah yang identik, yan g disusun sejajar, berjarak sama. 2.3 Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Aplikasi Teori Difraksi Fraunhofer ke Desain Detektor yang Bersifat Spe sifik

Cahaya menyebar dari sel epithelial di dalam suatu celah penelitian aliran sistem diperagakan menggunakan difraksi Fraunhofer kondisi skalar. Kekuatan spektrum dihitung untuk posisi model sel yang berurutan di dalam ba ris fokus dari suatu dariberkas cahaya laser dengan suatu program komputer transformasi Fourier. Menggunakan kekuatan spektrum yang dihitung, bentuk wujud detektor dirancang untuk mendeteksi struktur sel secara spesifik. Bentuk wujud detektor diuji di dalam suatu piranti celah penelitian sebaran statis. Data menandakan kemampuan untuk orientasi mendeteksi sel dan batasan-batasan tertentu. 2. Perhitungan Resolusi Teleskop Gambaran mengenai ruang dari kuat cahaya yang melintas suatu celah adalah transformasi Fourier pada celah itu. Ini mengikuti dari dasar teori difraksi Fraunhofer. Suatu celah adalah suatu rangkaian celah kecil sekali. Cahaya yang melintas dua celah bertentangan dengan dirinya sendiri, secara berurutan secara konstruktif dan destrktif. Intensitas deret di belakang celah adalah penyiku dari amplitudo menyangkut garis vektor yang elektromagnetis itu. Pengintegrasian ke seberang celah, ditemukan bahwa intensitas cahaya, sebagai fungsi jarak off-axis



 adalah

 = ()/

Teropong bintang yang biasanya mempunyai tingkap lingkaran, karena profil mengenai ruang dari intensitas adalah transformasi Fourier dari suatu lingkarab. Seseorang dapat juga lakukan pengntegrasian 2- dimensional. Bagaimanapun,  bahkan semakin dekta sumber dengan sama terang akan menghasilka suatu puncak  pusat tidak melingkar, kaleng sumber dengan sama terang/cerdas pada prinsipnya dideteksi ke sekitas 1/3 jarak rayleigh Teropong bintang riil tidak mempunyai semata-mata tingkap lingkaran. Efek dari suatu penggelapan pusat akan berkurang jumlah cahya di dalam puncak pusat, dan meningkatkan intensitas di dalam cincin difraksi. Sebgai tambahan,  pendukung untuk penggelapan pusat lenturan cahaya yang datang berikutnya, memberi poin-poin untuk melihat gambaran dari bintang terang.

BAB III METODE PENELITIAN 3.1

Jenis Penelitian

Penelitian ini dilakukan secara langsung peristiwa yang terjadi pada sistem  peralatan Difraksi Fraunhofer 3.2

Tempat dan Waktu

Tempat : Laboratorium Gelombang dan Optik Waktu 3.3

: Sabtu, 24 Maret 2018

Prosedur Kerja

1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada percobaan ini 2. Meletakkan kertas di dinding sebagai layar 3. Menyusun alat dan bahan seperti gambar di bawah

4. Mengatur posisi laser sehingga diperoleh pola titik pada layar dengan jarak  beberapa meter dari penggaris. 5. Mengukur jarak D

6. Memberikan tanda X pada layar sebagai posisi sumber cahaya laser sebelum  penggaris diletakkan 7. Mengatur posisi penggaris hingga sehingga menghasilkan berkas cahaya pola terang dan gelap pada layar 8. Mengamati pola cahaya yang paling terang kemudian memberi tanda Q0 pada kertas 9. Memberi tanda pada layar untuk titik terang P0, P1, P2, P3, P4 hingga P5 10. Mengukur jarak titik O terhadap titik X sebagai Q 0 11. Mengukur jarak tiap titik terang masing-masing terhadap titik X sebagai P 0, P1, P2, P3, P4 hingga P5 12. Mencatat hasil pengamatan yang diperoleh ke dalam tabel hasil pengamatan

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Hasil Pengamatan

()  =   () 1 x 10− 4 x 10− 10,304 104 x 10− 10,704 108 x 10− 11,204 113 x 10− 11,704 118 x 10− 123 x 10− 12,204 1 x 10−    9,6 x 10−    3,8 x 10−   1 x 10−  n 0 1 2 3 4 5

d

 () 0 106,171 114,574 125,528 136,982 148,936

=

=

= =

4.2

Analisa Data a.

Perhitungan Umum

 =    = 1 x 10−  9,6 x 10−2 = 4 x 10−   =104 x 10−  9,6 x 10−2 = 10,304   = 108 x 10−  9,6 x 10−2 = 10,704   = 113 x 10−  9,6 x 10−2 = 11,204   = 118 x 10−  9,6 x 10−2 = 11,704   = 123 x 10−  9,6 x 10−2 = 12,204      = (10,304) (4 x 10−) = 106,171 

1.  Nilai a.  b. c. d. e. f.

2.  Nilai a.

() 0 3,68  10− 1,98  10− 1,45  10− 1,57  10− 1,03  10−

 b. c. d. e.

  = (10,704) (4 x 10−) = 114,574    = (11,204)  (4 x 10−) = 125,528    = (11,704) (4 x 10−) = 136,982    = (12,204) (4 x 10−) = 148,936    = 2 ( ) −4 1   x 10  = 2(3,8 x 10−)1 106,171 = 3,68  10−  −4 1   x 10  = 2(3,8 x 10−)2 114,574 = 1,98  10−  −4 1   x 10  = 2(3,8 x 10−)3 125,528 = 1,45  10−  −4 1   x 10  = 2(3,8 x 10−)4 136,982 = 1,57  10−  −4 1   x 10  = 2(3,8 x 10−)5 148,936 = 1,03  10−  −4 3,68  10−   1   x 10   % = |  | =  1 x 10−4  = 367 % −4 1,98  10−   1   x 10   % = |  | =  1 x 10−4  = 197 % −4 1,45  10−   1   x 10   % = |  | =  1 x 10−4  = 144 %

3.  Nilai

a. n = 1

 b. n = 2

c. n = 3

d. n = 4

e. n = 4

b.

Perhitungan Persentase Kesalahan

−4 1,57  10−   1   x 10   % = |  | =  1 x 10−4  = 156 % −4 1,03  10−   1   x 10   % = |  | =  1 x 10−4  = 0,99 % 4.3

Pembahasan

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk memahami prinsip terjadinya difraksi fraunhofer dan untuk menentukan panjang gelombang suatu sumber cahaya. Difraksi Fraunhofer adalah difraksi yang terjadi jika letak sumber dan layar  pengamatan jauh sekali dari celah. Difraksi fraunhofer adalah difraksi dimana gelombang datang dan yang keluar dari celah tetap linier. Dalam percobaan ini yaitu celah yang digunakan berupa skala pada mistar yang berfungsi sebagai kisi difraksi Alat dan bahan yang digunakan pada perobaan ini yaitu Sumber cahaya monokromatis dalam hal ini adalah laser helium neon, bangku laser, mistar logam, layar pengamat berupa kertas HVS. Adapun fungsi dari masing-masing alat antara lain laser digunakan sebagai sumber cahaya monokromatis yang akan diukur  panjang gelombnagnya, bangku optik sebagai dasar penempatan laser, mistar logam digunakan sebagai kisi difraksi serta untuk mengukur jarak antara layar dan sinar laser, dan layar sebagai tempat pengamatan pola terang gelap hasil dari difraksi. Adapun prinsip kerja dari percobaan ini yaitu ketika laser helium neon, cahaya laser dipantulkan melalui garis-garis millimeter pada mistar yang berfungsi sebagai kisi difraksi sehingga dihasilkan cahaya berupa pola terang dan gelap pada layar di dinding terbentuk pola terang dan gelap. Dimana pol terang terdiri dari terang pusat dan terang lainnya. Jarak dari titik X ke terang pusat Q ke terang 1 sampai terang ke 5 diukur dengan menggunakan mistar. Adapun proses terjadinya Difraksi Fraunhofer yaitu terjadi karena sinar laser yang ditembakkan ke sasaran, melewati celah sehingga terjadi pembelokan cahaya

yang apabila kedua gelombang fase, maka akan terjadi intensitas maksimal yang membuat pola terang terjadi. Dan jika kedua gelombang tidak sefase maka akan terjadi interaksi minimal yang membuat pola gelap terjadi. Pada prosedur kerja, titik x adalah titik jatuhnya sinar laser dilayar ketika  penggaris belum dipasang. Kemudian titik P0 adalah titik terang pertama yang  jaraknya diukur dari titik X sehingga titik Pn adalah titik terang ke-n yang jaraknya diukur dari titik X. Titik O merupakan titik nol untuk pengukuran jarak Y0, Y1, Y2, Yn. Jarak d adalah jarak terpendek antara dua titik garis yang berdekatan pada mistar (NST Mistar) dan jarak D adalah jarak dari penggaris tempat titik dimana laser datang pada penggaris ke layar. Dari hasil pengamatan, dapat diketahui faktor yang mempengaruhi panjang gelombang yang diperoleh yaitu lebar celah d dalam percobaan ini yaitu

110− 

, jarak antara sumber cahaya pantul ke layar (D) , jarak antara titik O ke

orde ke n, serta nilai pola atau orde n itu sendiri. Syarat agar terbentuk pola difraksi fraunhofer adalah jarak antara sumber cahaya ke layar harus jauh, pada percobaan

3,8  10−  3,68  10−   1,98  10−   1,57  10−   1,03  10− 

ini D yang digunakan sebesar

 

.

Berdasarkan hasil pengamatan dan analisa data, diperoleh panjang gelombang sebesar sebesar

,

 sebesar

, dan

sebesar

,

 sebesar

1,45  10− 

,

.

Berdasarkan literatur, panjang geombang dari laser helium neon yang digunakan yaitu sebesar 632,8 nm atau senilai dengan 6,328 x 10-7 m sedangkan hasil panjang gelombang rata-rata yang diperoleh dari praktikum ini yaitu lebih kecil dibandingkan literatur yaitu sebesar 1,942 x10-2 m. Adapun perbedaan nilai ini terjadi karena kurangnya ketelitian praktikan dalam memberikan tanda pola pada layar yang disebabkan oleh gambar pola yang dihasilkan

tidak

stabil.

Serta

kurangnya

keterampilan

praktikan

dalam

menggunakan alat. Sehingga akan mempengaruhi nilai-nilai yang diperoleh

Adapun besar persentase kesalahan yang diperoleh sebesar -864,99% hal ini terjadi karena celah yang kami gunakan hanya menggunakan celah yang berasal dari garis-garis skala mistar. Selain itu posisi mistar mudah bergerak-gerak dikarenakan

mistar

tersebut

kami

pegang

ketidakketelitian mengukur jarak pantul ke layar.

dengan

cara

manual

serta

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan

Berdasarkan tujuan dari percobaan, dapat disimpulkan bahwa 1. Difraksi Fraunhofer adalah difraksi yang terjadi jika letak sumber dan layar  pengamatan jauh sekali dari celah. 2. Pola difraksi Fraunhofer dapat dihasilkan melalui p ercobaan kisi difraki 3. Adapun untuk menentukan panjang gelombang digunakan persamaan berikut

dengan;

 = 2 ( )

λ = panjang gelombang d = jarak antara dua garis berdekatan pada mistar (NST mistar) D = jarak dari mistar (ketika laser memantul) ke layar n = orde ke = 1,2,3…5 Yn = jarak antara orde ke n dengan titik O 4. Adapun nilai persentase kesalahan yang diperoleh yaitu

 = 367 %  = 197 %  = 144 %  = 156 %  = 0,99 %

5.2

Saran

Sebaiknya materi difraksi cahaya ini perlu dikaji dan dipahami lebih dalam, agar materi difraksi cahaya ini dapat dikuasai dengan sempurna oleh mahasiwa serta modul yang dibagikan ke praktikan lebih di perjelas.

DAFTAR PUSTAKA

Arieli, Rami. 2009 .  Interference experiment using a Ruler , [online]. Tersedia: https://perg.phys.ksu.edu/vqm/laserweb/Labs/Labrul/Flabrul1.htm. [27 April 2018] Dinafitri, Helsy. 2015.  Makalah Optik Difraksi Frauhofer , [online]. Tersedia: http://docslide.us/documents/makalah-optik-difraksi-fraunhofer-1.html.

[27

April 2018] Syam, Ma’firani. 2016. Laporan Praktikum Gelombang dan Optik . Palu : UNTAD. Tim

Penyusun.

2016.

Modul

UniversitasTadulako.

Praktikum

Gelombang

dan

Optik.

Palu: