Daftar isi
Lenturan dan Interferensi Cahaya
ABSTRAK
Telah dilakukan praktikum percobaan lenturan dan interferensi cahaya. Praktikum ini bertujuan untuk menghitung cahaya yang dipancarkan oleh lampu natrium dengan menggunakan kisi dan memperlihatkan pemakaian kisi pada spektroskop kisi untuk melihat macam-macam spectra dari garis pijar dan zat padat pijar. Alat dan bahan terdiri dari lampu cadmium, transformator, penggaris, kisi, dan bangku optik. Pada percobaan 1 didapatkan L = 43 cm, OP = 9,5 cm, dan OP' = 8,5 cm, percobaan 2 didapatkan L = 50 cm, OP = 10 cm, dan OP' = 9 cm, dan percobaan 3 didapatkan L = 57 cm, OP = 11 cm, dan OP' = 10 cm. Pada hasil perhitungan percobaan 1 didapatkan h = 9 cm, sin θ = 0,205, dan deviasi = 0,014, percobaan 2 didapatkan h = 9,5, sin θ = 0,187, dan deviasi = 0,004, dan percobaan 3 didapatkan h = 10,5 cm, sin θ = 0,181, dan deviasi = 0,01.
I. Latar belakang
Pengukuran merupakan suatu cara untuk mendapatkan hasil atau data dalam sebuah penelitian. Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya atau lebih. Syarat terjadinya interferensi cahaya ini adalah gelombang-gelombang cahaya harus berasal dari sumber-sumber yang koheren, sehingga amplitudo, panjang gelombang, frekuensi, dan fase selalu sama dan tetap. Apabila sebuah titik pada muka gelombang mengenai suatu penghalang maka titik-titik tersebut akan menjadi sebuah gelombang baru dan cahaya terlihat seakan-akan dibelokkan apabila melalui suatu penghalang.
Azas interferensi superposisi terjadi karena cahaya merambat dalam bentuk gelombang transversal. Ada dua hasil interferensi cahaya yang teramati dengan jelas, yaitu interferensi konstruktif dan destruktif. Interferensi konstruktif terjadi jika dua buah gelombang cahaya saling bertemu, sehingga kedua gelombang tersebut akan saling memperkuat di titik pada layar pola terang. Interferensi cahaya destruktif terjadi jika dua buah gelombang cahaya saling bertemu dengan fase yang berbeda, maka kedua gelombang tersebut akan saling memperlemah dan terjadi pola gelap pada titik tersebut. jadi garis atau pola terang terbentuk dari hasil interferensi yang saling memperkuat dan garis atau pola gelap terbentuk dari hasil interferensi yang saling memperlemah, untuk membuktikannya maka dilakukan percobaan lenturan dan interferensi cahaya ini.
II. Tujuan Percobaan
- Menghitung cahaya yang dipancarkan oleh lampu natrium dengan menggunakan kisi.
- Memperlihatkan pemakaian kisi pada spektroskop kisi untuk melihat macam-macam spectra dari garis pijar dan zat padat pijar.
III. Dasar Teori
Syarat utama agar interferensi cahaya dapat diamati adalah kedua sumber gelombang harus koheren, artinya kedua gelombang selalu memiliki beda fase tetap (tidak harus nol), supaya beda fase selalu tetap, maka kedua gelombang harus memiliki fase yang sama. Syarat tambahan agar interferensi dua gelombang terjadi secara koheren adalah kedua gelombang harus memiliki amplitudo yang hampir sama. Cahaya alamiah tidaklah koheren sehingga sangat sukar bagi kita mengamati interferensi cahaya dalam keseharian.
Ada tiga cara untuk menghasilkan pasangan sumber cahaya koheren sehingga dapat menghasilkan pola interferensi cahaya yaitu sebagai berikut: (Kanginan, 2013)
- Dua sinar (atau lebih) yang berasal dari celah sempit yang dibuat dari cahaya yang melewati celah tunggal, inilah yang dilakukan oleh Thomas Young.
- Dapatkan sumber-sumber koheren maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan pembiasan yang terjadi pada interferensi tipis.
- Gunakan sinar laser sebagai penghasil cahaya koheren.
Kisi difraksi disebut juga celah majemuk yaitu celah-celah sempit yang tertata rapi dengan jarak yang cukup dekat. Konstanta kisi ini biasanya tertulis data N dengan satuan garis/cm. Dari nilai N dapat ditentukan jarak antar celah d dengan hubungan sebagai berikut, jika cahaya melewati celah majemuk atau kisi maka cahaya ini akan mengalami difraksi. Bukti difraksi pada kisi ini dapat dilihat dari pola-pola interferensi yang terjadi pada layar yang dipasang di belakangnya. Pola interferensi yang dihasilkan memiliki syarat-syarat seperti pada eksperimen celah ganda Thomas Young. Syarat interferensi cahaya dapat dilihat pada persamaan N = 1/d, dimana N adalah banyaknya celah yang disebut konstanta kisi dan d adalah jarak antar kisi (Tipler, 2001).
Sebuah kisi dibuat dengan cara membuat goresan-goresan garis sejajar pada sekeping kaca dengan menggunakan teknik mesin yang presisi. Celah di antara goresan bersifat transparan terhadap cahaya dan bertindak sebagai celah-celah terpisah. Pola intensitas cahaya yang dibentuk pada layar adalah hasil gabungan interferensi dan kisi difraksi. Difraksi dan berkas-berkas difraksi cahaya terjadi ketika cahaya melewati celah dan berinteraksi satu sama lain saat melewati celah. Akan tetapi, karena perubahan arah θ diukur dari arah horizontal, gelombang-gelombang cahaya harus menempuh panjang lintasan berbeda sebelum mencapai titik tertentu pada layar (Kanginan, 2013).
Dengan menggunakan gelombang monokromatik, Thomas Young pada tahun 1801 melakukan eksperimen yang membuktikan cahaya adalah gelombang (berlawanan dengan keyakinan para ilmuwan saat itu) dengan menggunakan dua buah celah sempit sebagai sumber cahaya koheren. Ia mendapatkan pola gelap-terang yang kemudian dikenal dengan pola-pola interferensi. Young menunjukkan bahwa cahaya berlaku seperti gelombang suara pada permukaan air.
Dengan melihat sketsa interferensi dua celah pada percobaan Young, beda jarak tempuh antara kedua sinar adalah Δx = d sin θ. Beda jarak ini yang akan menyebabkan secara spasial, apakah terjadi garis/pola gelap atau terang, yang terkait dengan nilai λ. Interferensi konstruktif atau garis terang akan terwujud dengan kondisi d sin θ = mλ, dan interferensi destruktif atau garis gelap akan terwujud saat d sin θ = m + 1/2 λ. Orde terang atau gelap dinyatakan dengan nilai m yang berbeda. Untuk terang terdapat orde 0 atau terang pusat lalu diikuti dengan terang pertama, kedua dan seterusnya, dengan nilai m berturut-turut adalah 0, 1, 2, dan seterusnya (Serway dan Jewett, 2010).
Cahaya yang melalui celah tunggal (lebar celah seukuran dengan panjang gelombang cahaya) mengalami lenturan. Hasil percobaan difraksi celah tunggal memberikan gambaran bayangan pada layar. Cahaya melentur di sekitar pinggiran celah dan menerangi daerah-daerah pada layar yang tidak langsung berhadapan dengan celah. Sebagai akibatnya, kita mengamati jalur terang dan gelap silih berganti di layar. Menurut prinsip Huygens tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang. Dengan demikian, cahaya dari suatu bagian celah dapat berinteraksi dengan cahaya dari bagian lainnya, dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah θ. Interferensi minimum (pita gelap) terjadi jika dua buah gelombang berbeda fase 180° atau beda lintasannya sama dengan setengah panjang gelombang,
Secara umum dapat dinyatakan bahwa setiap pita gelap ke-n terjadi jika,
dengan n = 1, 2, 3, ..., dan θ = sudut simpangan (deviasi). Perhatikan n = 1 menyatakan gelap garis pertama, n = 2 menyatakan garis gelap kedua dan seterusnya (Kanginan, 2013).
Difraksi merupakan peristiwa cahaya monokromatik yang melewati sebuah penghalang sempit sehingga pada pola gelap terang pada difraksi ini dapat terbentuk dengan penghalang celah tunggal, dua celah, dan banyak celah. Difraksi cahaya terjadi akibat adanya pembelokan arah rambat cahaya oleh suatu penghalang. Suatu penghalang tersebut disebut kisi. Kisi adalah sebuah alat optik yang terdiri dari banyak celah sempit pada jarak yang sama. Jika cahaya monokromatik melewati celah ini maka akan terjadi pola difraksi. Difraksi cahaya dibedakan menjadi dua macam, yaitu difraksi Fraunhofer dan difraksi Fresnel. Pada difraksi Fraunhofer, diasumsikan bahwa pola difraksi yang dihasilkan berjarak jauh dari penghalang/celah. Sedangkan difraksi Fresnel menganggap bahwa pola difraksi yang dihasilkan berjarak dekat dari penghalang/celah, sehingga gelombang yang dihasilkan masih mempertahankan karakteristiknya (Halliday et al, 2011).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahan
4.2 Langkah Kerja
V. Data dan Analisa
5.1 Data Percobaan dan Hasil perhitungan
| Percobaan | L (cm) | OP (cm) | OP' (cm) | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 43 | 9,5 | 8,5 | ||||||||||||||||
| 2 | 50 | 10,0 | 9,0 | ||||||||||||||||
| 3 | 57 | 11,0 | 11,0 | ||||||||||||||||
| Percobaan | h (m) | sin θ | deviasi | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 9,0 | 0,205 | 0,014 | ||||||||||||||||
| 2 | 9,5 | 0,187 | 0,004 | ||||||||||||||||
| 3 | 10,5 | 0,181 | 0,010 | ||||||||||||||||
5.2 Analisa Data
Orang pertama yang mendemonstrasikan interferensi cahaya adalah Thomas Young, yang merupakan seorang fisikawan asal Inggris. Thomas Young pada tahun 1801 membuktikkan cahaya adalah gelombang (berlawanan dengan keyakinan saat itu) dengan menggunakan dua buah celah sempit sebagai sumber cahaya koheren. Ia mendapatkan pola gelap terang yang kemudian dikenal pola-pola interferensi Young. Kemudian, menunjukkan bahwa cahaya berperilaku seperti gelombang suara pada permukaan air.
Pada percobaan lenturan dan interferensi cahaya yang dilakukan sebanyak tiga kali didapatkan data percobaan pada percobaan 1; L = 43 cm, OP = 9,5 cm, OP' = 8,5 cm. Percobaan 2; L = 50 cm, OP = 10,0 cm, OP' = 9,0 cm. Percobaan 3; L = 57 cm, OP = 11,0 cm, OP' = 10,0 cm, yang dapat juga dilihat pada data percobaan Tabel 1. Data percobaan pada praktikum ini digunakan untuk mencari nilai h, sin θ, dan deviasi, yang dapat dilihat pada Tabel 2. Pada percobaan 1 didapatkan hasil h = 9,0 cm, sin θ = 0,205, deviasi = 0,014. Pada percobaan 2 didapatkan hasil h = 9,5 cm, sin θ = 0,187, deviasi = 0,004. Pada percobaan 3 didapatkan hasil h = 10,5 cm, sin θ = 0,181, deviasi = 0,010.
Lenturan dan interferensi cahaya dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari seperti kupu-kupu morpho biru yang ditemukan di hutan tropis. Gelembung sabun berbentuk bulat dan memiliki lapisan transparan tipis, bercak warna yang terbentuk di jalan selama hujan, lapisan anti pantul pada permukaan lensa kamera, minyak di permukaan air sehingga seberkas cahaya dipantulkan oleh permukaan atas dan permukaan bawah dan yang terakhir ada teknik hologram yang memanfaatkan teknik radiasi cahaya untuk menghasilkan gambar objek tiga dimensi dalam kehidupan nyata.
VI. Kesimpulan
- Data percobaan interferensi dan difraksi cahaya yang didapatkan pada percobaan 1 adalah L = 43 cm, OP = 9,5 cm, OP' = 8,5 cm, dan memperoleh hasil perhitungan h = 9,0 cm, sin θ = 0,205 dan deviasi = 0,014.
- Data percobaan interferensi dan difraksi cahaya yang didapatkan pada percobaan 2 adalah L = 50 cm, OP = 10,0 cm, OP' = 9,0 cm, dan memperoleh hasil perhitungan h = 9,5 cm, sin θ = 0,187 dan deviasi = 0,004.
- Data percobaan interferensi dan difraksi cahaya yang didapatkan pada percobaan 3 adalah L = 57 cm, OP = 11,0 cm, OP' = 10,0 cm, dan memperoleh hasil perhitungan h = 10,5 cm, sin θ = 0,181 dan deviasi = 0,010.
- Nilai rata-rata sin θ adalah 0,191.
VII. Daftar Pustaka
- Halliday, D., Robert, R., dan Jean W., 2011. Fundamentals of Physics International Edition. United States of America: John Wiley & Sons Inc.
- Kanginan, M., 2013. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga.
- Serway, R.A. dan Jewett, J.W., 2010. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika.
- Tipler, P.A., 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga.
