Home
Laporan Praktikum Fisika

Laporan Praktikum Difraksi Cahaya (dan Interferensi)

Daftar isi
  1. Latar belakang
  2. Tujuan Percobaan
  3. Dasar Teori
  4. Metodologi Percobaan
  5. Data dan Analisa
  6. Kesimpulan
  7. Daftar Pustaka
  8. Bagian Pengesahan
  9. Lampiran

INTERFERENSI DAN DIFRAKSI CAHAYA DENGAN SINAR LASER

I. Latar belakang

—

II. Tujuan Percobaan

  1. Menentukan lebar celah menggunakan prinsip difraksi Huygens.
  2. Menentukan panjang gelombang laser dengan menggunakan prinsip interferensi Young.

III. Dasar Teori

—

IV. Metodologi Percobaan

4.1 Alat dan Bahan

  1. Laser gas He-Ne (1 buah).
  2. Laser (1 buah).
  3. Kisi linear diffraction grating (1 buah).
  4. Kisi double axis diffraction grating (1 buah).
  5. Layar (1 buah).
  6. Meja (1 buah).
  7. Penggaris (1 buah).
  8. Kertas milimeter blok (secukupnya).

4.2 Gambar Alat

—

4.3 Langkah Kerja

rangkaian alat difraksi dan interferensi cahaya
Gambar 1. Rangkaian alat difraksi dan interferensi cahaya
  1. Susunlah alat seperti gambar 1.
  2. Posisi laser dan kisi tetap.
  3. Gerakkan layar menjauhi kisi dengan jarak tertentu (L).
  4. Amati dan catat hasil pengamatan.
  5. Ulangkah ke c dan d hingga diperoleh lima variasi jarak kisi ke layar (L).
  6. Ulangi langkah c-e dengan mengganti kisi.
  7. Ulangi langkah a-f dengan mengganti laser.

V. Data dan Analisa

5.1 Data Percobaan

λHe-Ne = 632,8 × 10-9 m
Nlinear = 1 × 103 garis/mm = 1 × 106 garis/m
Ndouble = 13.500 garis/inch = 531.496 garis/m

Tabel 1. Data percobaan jarak di antara dua terang (y) kisi linear diffraction grating menggunakan laser He-Ne
No. L (10-2 m) y (10-2 m) $\bar{y}$ (10-2 m)
1 2 3 4 5
1 3,0 2,9 2,7 2,7 2,7 2,7 2,74
2 4,0 3,5 3,6 3,5 3,6 3,6 3,56
3 5,0 4,1 4,5 4,5 4,5 4,5 4,42
4 6,0 5,1 5,5 5,2 5,1 5,2 5,22
5 7,0 6,0 6,1 6,1 6,2 6,1 6,10
Tabel 2. Data percobaan jarak di antara dua terang (y) kisi double axis diffraction grating menggunakan laser He-Ne
No. L (10-2 m) y (10-2 m) $\bar{y}$ (10-2 m)
1 2 3 4 5
1 10,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,12
2 13,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,50
3 16,0 2,0 2,0 1,9 2,0 1,9 1,96
4 19,0 2,1 2,1 2,3 2,2 2,2 2,18
5 21,0 2,5 2,6 2,6 2,6 2,6 2,60
Tabel 3. Data percobaan jarak di antara dua terang (y) kisi linear diffraction grating menggunakan laser X (tidak diketahui)
No. L (10-2 m) y (10-2 m) $\bar{y}$ (10-2 m)
1 2 3 4 5
1 3,0 2,7 2,9 2,8 2,8 2,8 2,80
2 4,0 3,5 3,6 3,5 3,6 3,6 3,56
3 5,0 4,3 4,4 4,4 4,4 4,5 4,40
4 6,0 5,1 5,2 5,2 5,2 5,3 5,20
5 7,0 6,0 6,0 6,1 6,0 6,2 6,06
Tabel 4. Data percobaan jarak di antara dua terang (y) kisi double axis diffraction grating menggunakan laser X (tidak diketahui)
No. L (10-2 m) y (10-2 m) $\bar{y}$ (10-2 m)
1 2 3 4 5
1 10,0 1,38 1,37 1,37 1,38 1,38 1,38
2 13,0 1,80 1,80 1,80 1,80 1,79 1,80
3 16,0 2,02 2,03 2,02 2,02 2,02 2,02
4 19,0 2,46 2,46 2,45 2,46 2,46 2,46
5 21,0 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

5.2 Analisa Data

Prinsip pada percobaan ini adalah menggunakan prinsip difraksi Huygens dan interferensi Young yaitu dengan melewatkan seberkas cahaya monokromatis pada sebuah celah sempit (kisi) maka sebagian cahaya akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat melewati celah sempit ini gelombang cahaya akan saling bertabrakan dan menyatu yang akhirnya terjadi superposisi gelombang dan menghasilkan pola gelap-terang pada layar.

Rekomendasi Laporan lain:

Prinsip kerja pada percobaan ini adalah dengan cara menembakkan seberkas cahaya dari sebuah laser gas He-Ne yang panjang gelombangnya sudah diketahui dan sebuah laser yang belum diketahui panjang gelombangya. Laser ini ditembakkan pada sebuah kisi (N) celah tunggal dan celah ganda dengan variasi jarak tertentu dari sebuah layar (L). Kemudian ditentukan jarak di antara dua terang berurutan (y), data ini kemudian dimasukkan ke dalam persamaan:

\begin{equation} d \frac{y}{L} = n \lambda \tag{1} \end{equation}

sehingga panjang gelombang laser yang belum diketahui dan jarak antar celah (d) dapat ditentukan.

Variabel bebas pada percobaan ini adalah L (jarak layar ke celah) sebab variabel ini yang divariasikan pada percobaan dan variabel terikatnya adalah y (jarak di antara dua terang). Melalui persamaan garis linier y = mx + c persamaan 1 dapat diplot ke dalam grafik. Dapat dilihat bahwa nilai y = y (jarak di antara dua terang), x = L (jarak layar ke celah), m = nλ/d, dan c = 0. Melalui persamaan garis ini dapat ditentukan nilai gradien (m) dari grafik sehingga variabel d dan λ dapat ditentukan nilainya.

Pada tabel percobaan 1 yang menggunakan laser gas He-Ne melewati kisi celah tunggal (linear). Didapatkan secara berurutan rata-rata nilai jarak di antara dua terangnya (y) sebesar 2,74 × 10-2 m, 3,56 × 10-2 m, 4,42 × 10-2 m, 5,22 × 10-2 m, dan 6,10 × 10-2 m, dengan variasi jarak layar ke celah (L) sebesar 3 × 10-2 m, 4 × 10-2 m, 5 × 10-2 m, 6 × 10-2 m, dan 7 × 10-2 m. Lalu data ini diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini adalah ilustrasi gambar grafik versi excelnya:

grafik hubungan <var>y</var>–<var>L</var> pada kisi linear menggunakan laser He-Ne
Gambar 2. Grafik 1 (grafik excel) hubungan y–L pada kisi linear menggunakan laser He-Ne

panjang gelombang laser gas He-Ne ini sudah diketahui yaitu sebesar 632,8 × 10-9 m. Pada pembuatan grafik 1 secara manual didapatkan gradien sebesar m = 0,875, sehingga nilai jarak antar celah yang didapat sebesar d = 0,72 × 10-6 m/garis. Hasil ini berbeda dengan nilai yang tertera pada kisi tersebut yaitu sebesar 1 × 10-6 m/garis.

Pada tabel percobaan 2 masih menggunakan laser gas He-Ne tetapi dengan melewati kisi celah ganda. Didapatkan secara berurutan rata-rata nilai jarak di antara dua terangnya (y) sebesar 1,12 × 10-2 m, 1,50 × 10-2 m, 1,96 × 10-2 m, 2,18 × 10-2 m, dan 2,60 × 10-2 m, dengan variasi jarak layar ke celah (L) sebesar 1 × 10-2 m, 13 × 10-2 m, 16 × 10-2 m, 19 × 10-2 m, dan 21 × 10-2 m. Kemudian data ini diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini adalah ilustrasi gambar grafik versi excelnya:

grafik hubungan <var>y</var>–<var>L</var> pada kisi double menggunakan laser He-Ne
Gambar 3. Grafik 2 (grafik excel) hubungan y–L pada kisi double menggunakan laser He-Ne

nilai gradien dari pembuatan grafik 2 secara manual adalah m = 0,067, sehingga nilai jarak antar celah yang didapat sebesar d = 9,44 × 10-6 m/garis. Hasil ini juga berbeda dengan nilai yang tertera pada kisi tersebut yaitu sebesar 1 × 10-6 m/garis. Perbedaan hasil percobaan 1 dan 2 dengan nilai yang tertera pada kisi ini disebabkan oleh beberapa kesalahan selama percobaan antara lain seperti kesalahan paralaks dalam menentukan posisi layar dan jarak antara dua pola terang, pembuatan grafik, dan kesalahan perhitungan.

Tabel percobaan 3 adalah hasil percobaan menggunakan laser X (tidak diketahui) yang akan ditentukan panjang gelombangya yang melewati kisi celah tunggal. Didapatkan secara berurutan rata-rata nilai jarak di antara dua terangnya (y) sebesar 2,80 × 10-2 m, 3,56 × 10-2 m, 4,40 × 10-2 m, 5,20 × 10-2 m, dan 6,06 × 10-2 m, dengan variasi jarak layar ke celah (L) sebesar 3 × 10-2 m, 4 × 10-2 m, 5 × 10-2 m, 6 × 10-2 m, dan 7 × 10-2 m. Kemudian data ini diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini adalah ilustrasi gambar grafik versi excelnya:

grafik hubungan <var>y</var>–<var>L</var> pada kisi linear menggunakan laser
Gambar 4. Grafik 3 (grafik excel) hubungan y–L pada kisi linear menggunakan laser X (tidak diketahui)

dengan jarak antar celahnya yang telah diketahui sebesar d = 1 × 10-6 m/garis. Pada pembuatan grafik 3 secara manual didapatkan nilai gradien sebesar m = 0,8, sehingga nilai panjang gelombang yang didapat sebesar λ = 800 nm atau 800 × 10-9 m.

Tabel percobaan 4 adalah hasil percobaan menggunakan laser X (tidak diketahui) yang akan ditentukan panjang gelombangya yang melewati kisi celah ganda. Didapatkan secara berurutan rata-rata nilai jarak di antara dua terangnya (y) sebesar 1,38 × 10-2 m, 1,80 × 10-2 m, 2,02 × 10-2 m, 2,46 × 10-2 m, dan 3,00 × 10-2 m, dengan variasi jarak layar ke celah (L) sebesar 1 × 10-2 m, 13 × 10-2 m, 16 × 10-2 m, 19 × 10-2 m, dan 21 × 10-2 m. Kemudian data ini diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini adalah ilustrasi gambar grafik versi excelnya:

grafik hubungan <var>y</var>–<var>L</var> pada kisi double menggunakan laser
Gambar 5. Grafik 4 (grafik excel) hubungan y–L pada kisi double menggunakan laser X (tidak diketahui)

nilai gradien dari pembuatan grafik 4 secara manual adalah sebesar m = 0,09, sehingga nilai panjang gelombang yang didapat sebesar λ = 169 nm atau 169 × 10-9 m. Perbedaan hasil percobaan 3 dan 4 ini dalam menentukan panjang gelombang disebabkan oleh beberapa kesalahan praktikan selama percobaan antara lain seperti kesalahan paralaks dalam menentukan posisi layar dan jarak antara dua pola terang, pembuatan grafik, kesalahan perhitungan, umur dari kisi tersebut, intensitas laser yang berkurang, kondisi ruangan, dan lain-lain.

Pada tabel data percobaan 1, 2, 3, dan 4 dapat dilihat bahwa jarak di antara dua terang (y) semakin besar ketika jarak layar ke celah (L) dijauhkan, hal ini membuktikan persamaan 1 bahwa L berbanding lurus dengan y. Kisi linear dan kisi double axis pada percobaan ini juga membuktikan bahwa semakin besar nilai garis per meter (N) dari sebuah kisi maka semakin kecil jarak antar celahnya (d) karena nilai N berbanding terbalik dengan d, sesuai dengan persamaan d = 1/N.

VI. Kesimpulan

  1. Lebar celah yang didapatkan menggunakan penyebaran gelombang setelah melewati celah (difraksi):
  1. Kisi linear ⟶ d = 0,72 × 10-6 m/garis
  2. Kisi double axis ⟶ d = 9,44 × 10-6 m/garis
  1. Panjang gelombang laser yang didapatkan oleh pola gelap-terang akibat gelombang melewati celah (interferensi):
  1. Kisi linear ⟶ λ = 800 × 10-9 m
  2. Kisi double axis ⟶ λ = 169 × 10-9 m

VII. Daftar Pustaka

—

VIII. Bagian Pengesahan

—

IX. Lampiran

9.1 Perhitungan

$\begin{aligned} N_{\mathrm{linier}} &= 1000\ \mathrm{garis/mm}\\[.5em] d &= \frac{1}{N} = \frac{1}{1000\ \mathrm{garis/\hspace{-.2em}\cancel{mm}}} \cdot \left(\frac{1\ \mathrm{m}}{1000\ \hspace{-.2em} \mathrm{\cancel{mm}}}\right) = 1,00\times 10^{-6}\ \mathrm{m/garis} \end{aligned}$
$\begin{aligned} N_{\mathrm{double}} &= 13.500\ \mathrm{garis/inch}\\[.5em] d &= \frac{1}{N} = \frac{1}{13.500\ \mathrm{garis/\hspace{-.2em}\cancel{inch}}} \cdot \left(\frac{1\ \mathrm{m}}{39,37\ \hspace{-.2em} \mathrm{\cancel{inch}}}\right) = 1,88 \times 10^{-6}\ \mathrm{m/garis} \end{aligned}$
  1. Grafik 1 (grafik manual)
    $\begin{aligned} m &= \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} = \frac{6,1-2,6}{7-3}\cdot \left(\frac{0,1}{0,1}\right) = 0,875\\[1.5em] m &= \frac{n\lambda}{d}\\[.5em] 0,875 &= \frac{1\cdot 632,8\times 10^{-9}}{d}\\[.5em] d &= 0,72\times 10^{-6}\ \mathrm{m/garis} \end{aligned}$
  2. Grafik 2 (grafik manual)
    $\begin{aligned} m &= \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} = \frac{2,60-1,12}{21-10}\cdot \left(\frac{0,1}{0,2}\right) = 0,067\\[1em] m &= \frac{n\lambda}{d}\\[.5em] 0,067 &= \frac{1\cdot 632,8\times 10^{-9}}{d}\\[.5em] d &= 9,44\times 10^{-6}\ \mathrm{m/garis} \end{aligned}$
  3. Grafik 3 (grafik manual)
    $\begin{aligned} m &= \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} = \frac{6,00-2,80}{7-3}\cdot \left(\frac{0,1}{0,1}\right) = 0,8\\[1em] m &= \frac{n\lambda}{d}\\[.5em] 0,8 &= \frac{1\cdot \lambda}{1\times 10^{-6}}\\[.5em] \lambda &= 800\times 10^{-9}\ \mathrm{m} \end{aligned}$
  4. Grafik 4 (grafik manual)
    $\begin{aligned} m &= \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} = \frac{3-1}{21-10}\cdot \left(\frac{0,1}{0,1}\right) = 0,09\\[1em] m &= \frac{n\lambda}{d}\\[.5em] 0,09 &= \frac{1\cdot \lambda}{1,88\times 10^{-6}}\\[.5em] \lambda &= 169\times 10^{-9}\ \mathrm{m} \end{aligned}$
Creative License
by-sa logo license
Konten/Material pada halaman ini dilisensikan dengan Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License oleh psi. Klik link berikut untuk memahami aturan penggunaan ulang material pada blog Hipolisis.