Laporan Praktikum

Pengukuran Lebar Celah

Nama : Monica Fakhrizal

NPM : 1206216891

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknik Lingkungan

Kode Praktikum : OR-02

Minggu Percobaan : Keempat (IV)

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

OR02 - Pengukuran Lebar CelahI.Tujuan

Mengukur lebar celah tunggal dengan menggunakan metode difraksi

II.Alat

1.Piranti laser dan catu daya 2.Piranti pemilih otomatis celah tunggal 3.Piranti scaner beserta detektor fotodioda4.Camcorder 5.Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III.Teori

Berkas sinar dengan panjang gelombang λ 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 θ) antara berkas paling atas dan berkas paling bawah sebesar λ, 2λ, 3λ, dst, (Gbr. 1). Dengan demikian pola gelap pada difraksi yang terjadi karena celah tunggal dapat dinyatakan oleh

[1]

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

Gbr.1. Diagram difraksi pada celah tunggal

CELAH GANDA • Distribusi intensitas menjadi q ) 2b 2: (a 0 I = 4I sinc cos

• Maxima utama terjadi pada q =0, yaitu a = b = 0 : I(0)=4I0

• Minima terjadi pada :b = ±p ,±2p ,±3p ,…

1. Celah banyak

DIFRAKSI GRATING

Suatu piranti atau alat optik yang terdiri dari serangkaian apertur, digunakan untuk mengubah atau menghasilkan panjang gelombang yang didifraksikan dengan cara mengatur perioda atau jarak antar celah atau sudut cahaya datang Contoh : Laser Bragg.

Agar mendapatkan pola interferensi cahaya pada layar maka harus digunakan dua sumber cahaya yang koheren (cahaya dengan beda fase tetap).Percobaan Young menggunakan satu sumber cahaya tetapi dipisahkan menjadi dua bagian yang koheren, sedangkan percobaan Fresnel menggunakan dua sumber koheren, sehingga pada layar terjadi pola-pola terang (interferensi koostruktif = maksimum) dan gelap (interferensi destruktif = minimum). Rumus percobaan Young dan Fresnel untuk celah ganda (dua celah) adalah sama

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

IV.Tugas & Evaluasi

Dari data eksperimen yang diperoleh, buatlah grafik intensitas pola difraksi ( I, pada eksperimen dinyatakan dalam arus sebagai fungsi dari posisi (x), I vs x ).

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.

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

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

Berilah analisis dan diskusikan hasil eksperimen ini.

V.Pengolahan Data

Posisi (mm) Intensitas0.00 0.060.44 0.060.88 0.071.32 0.061.76 0.072.20 0.072.64 0.063.08 0.073.52 0.063.96 0.064.40 0.074.84 0.065.28 0.065.72 0.076.16 0.066.60 0.077.04 0.077.48 0.067.92 0.078.36 0.078.80 0.069.24 0.079.68 0.0610.12 0.0610.56 0.0711.00 0.0611.44 0.0611.88 0.0712.32 0.0612.76 0.0713.20 0.0713.64 0.0614.08 0.0714.52 0.0614.96 0.0615.40 0.0715.84 0.0616.28 0.0616.72 0.07

17.16 0.0617.60 0.0718.04 0.0718.48 0.0618.92 0.0719.36 0.0719.80 0.0620.24 0.0720.68 0.0621.12 0.0621.56 0.0722.00 0.0622.44 0.0722.88 0.0723.32 0.0623.76 0.0724.20 0.0724.64 0.0625.08 0.0725.52 0.0625.96 0.0626.40 0.0726.84 0.0627.28 0.0627.72 0.0728.16 0.0628.60 0.0729.04 0.0729.48 0.0629.92 0.0730.36 0.0730.80 0.0631.24 0.0731.68 0.0632.12 0.0632.56 0.0733.00 0.0633.44 0.0733.88 0.0734.32 0.0634.76 0.0735.20 0.0635.64 0.0636.08 0.0736.52 0.0636.96 0.0637.40 0.07

37.84 0.0638.28 0.0738.72 0.0739.16 0.0639.60 0.0740.04 0.0740.48 0.0640.92 0.0741.36 0.0641.80 0.0642.24 0.0742.68 0.0643.12 0.0643.56 0.0744.00 0.0644.44 0.0744.88 0.0745.32 0.0645.76 0.0746.20 0.0646.64 0.0647.08 0.0747.52 0.0647.96 0.0648.40 0.0748.84 0.0649.28 0.0749.72 0.0750.16 0.0650.60 0.0751.04 0.0751.48 0.0651.92 0.0752.36 0.0652.80 0.0653.24 0.0753.68 0.0654.12 0.0654.56 0.0755.00 0.0655.44 0.0755.88 0.0756.32 0.0656.76 0.0757.20 0.0657.64 0.0658.08 0.07

58.52 0.0658.96 0.0659.40 0.0759.84 0.0660.28 0.0760.72 0.0761.16 0.0661.60 0.0762.04 0.0662.48 0.0662.92 0.0763.36 0.0663.80 0.0664.24 0.0764.68 0.0665.12 0.0765.56 0.0766.00 0.0666.44 0.0766.88 0.0667.32 0.0667.76 0.0768.20 0.0668.64 0.0669.08 0.0769.52 0.0669.96 0.0770.40 0.0770.84 0.0671.28 0.0771.72 0.0772.16 0.0672.60 0.0773.04 0.0673.48 0.0673.92 0.0774.36 0.0674.80 0.0775.24 0.0775.68 0.0676.12 0.0776.56 0.0777.00 0.0677.44 0.0777.88 0.0678.32 0.0678.76 0.07

79.20 0.0679.64 0.0680.08 0.0780.52 0.0680.96 0.0781.40 0.0781.84 0.0682.28 0.0782.72 0.0783.16 0.0683.60 0.0784.04 0.0684.48 0.0684.92 0.0785.36 0.0685.80 0.0786.24 0.0786.68 0.0687.12 0.0787.56 0.0788.00 0.0688.44 0.0788.88 0.0689.32 0.0689.76 0.0790.20 0.0690.64 0.0791.08 0.0791.52 0.0691.96 0.0792.40 0.0792.84 0.0693.28 0.0793.72 0.0694.16 0.0694.60 0.0795.04 0.0695.48 0.0795.92 0.0796.36 0.0696.80 0.0797.24 0.0797.68 0.0698.12 0.0798.56 0.0799.00 0.0699.44 0.07

99.88 0.06100.32 0.06100.76 0.07101.20 0.06101.64 0.07102.08 0.07102.52 0.06102.96 0.07103.40 0.07103.84 0.06104.28 0.07104.72 0.06105.16 0.06105.60 0.07106.04 0.06106.48 0.07106.92 0.07107.36 0.06107.80 0.07108.24 0.07108.68 0.06109.12 0.07109.56 0.06110.00 0.06110.44 0.07110.88 0.06111.32 0.07111.76 0.07112.20 0.06112.64 0.07113.08 0.07113.52 0.06113.96 0.07114.40 0.06114.84 0.06115.28 0.07115.72 0.06116.16 0.06116.60 0.07117.04 0.06117.48 0.07117.92 0.07118.36 0.06118.80 0.07119.24 0.07119.68 0.06120.12 0.07

120.56 0.06121.00 0.06121.44 0.07121.88 0.06122.32 0.07122.76 0.07123.20 0.06123.64 0.07124.08 0.07124.52 0.06124.96 0.07125.40 0.06125.84 0.06126.28 0.07126.72 0.06127.16 0.06127.60 0.07128.04 0.06128.48 0.07128.92 0.07129.36 0.06129.80 0.07130.24 0.06130.68 0.06131.12 0.07131.56 0.06132.00 0.06132.44 0.07132.88 0.06133.32 0.07133.76 0.07134.20 0.06134.64 0.07135.08 0.07135.52 0.06135.96 0.07136.40 0.06136.84 0.06137.28 0.07137.72 0.06138.16 0.07138.60 0.07139.04 0.06139.48 0.07139.92 0.07140.36 0.06140.80 0.07

141.24 0.06141.68 0.06142.12 0.07142.56 0.06143.00 0.06143.44 0.07143.88 0.06144.32 0.07144.76 0.07145.20 0.06145.64 0.07146.08 0.07146.52 0.06146.96 0.07147.40 0.06147.84 0.07148.28 0.07148.72 0.06149.16 0.07149.60 0.07150.04 0.06150.48 0.07150.92 0.07151.36 0.06151.80 0.07152.24 0.06152.68 0.06153.12 0.07153.56 0.06154.00 0.07154.44 0.07154.88 0.06155.32 0.07155.76 0.07156.20 0.06156.64 0.07157.08 0.06157.52 0.06157.96 0.07158.40 0.06158.84 0.07159.28 0.07159.72 0.06160.16 0.07160.60 0.07161.04 0.07161.48 0.08

161.92 0.07162.36 0.07162.80 0.08163.24 0.07163.68 0.08164.12 0.08164.56 0.07165.00 0.07165.44 0.07165.88 0.07166.32 0.08166.76 0.08167.20 0.08167.64 0.09168.08 0.08168.52 0.09168.96 0.09169.40 0.08169.84 0.08170.28 0.08170.72 0.07171.16 0.08171.60 0.08172.04 0.07172.48 0.08172.92 0.07173.36 0.08173.80 0.09174.24 0.08174.68 0.09175.12 0.11175.56 0.11176.00 0.13176.44 0.15176.88 0.16177.32 0.19177.76 0.20178.20 0.22178.64 0.24179.08 0.24179.52 0.26179.96 0.27180.40 0.27180.84 0.28181.28 0.27181.72 0.26182.16 0.25

182.60 0.23183.04 0.22183.48 0.21183.92 0.17184.36 0.16184.80 0.15185.24 0.12185.68 0.11186.12 0.10186.56 0.08187.00 0.09187.44 0.08187.88 0.07188.32 0.08188.76 0.07189.20 0.07189.64 0.08190.08 0.07190.52 0.08190.96 0.08191.40 0.07191.84 0.08192.28 0.07192.72 0.07193.16 0.07193.60 0.07194.04 0.07194.48 0.07194.92 0.06195.36 0.07195.80 0.07196.24 0.06196.68 0.07197.12 0.07197.56 0.06198.00 0.07198.44 0.07198.88 0.07199.32 0.07199.76 0.06200.20 0.07200.64 0.07201.08 0.06201.52 0.07201.96 0.07202.40 0.06202.84 0.07

203.28 0.07203.72 0.06204.16 0.07204.60 0.06205.04 0.07205.48 0.07205.92 0.06206.36 0.07206.80 0.07207.24 0.06207.68 0.07208.12 0.07208.56 0.06209.00 0.07209.44 0.06209.88 0.07210.32 0.07210.76 0.06211.20 0.07211.64 0.07212.08 0.06212.52 0.07212.96 0.07213.40 0.06213.84 0.07214.28 0.06214.72 0.06215.16 0.07215.60 0.06216.04 0.07216.48 0.07216.92 0.06217.36 0.07217.80 0.07218.24 0.06218.68 0.07219.12 0.06219.56 0.06220.00 0.07220.44 0.06220.88 0.07221.32 0.07221.76 0.06222.20 0.07222.64 0.07223.08 0.06223.52 0.07

223.96 0.06224.40 0.06224.84 0.07225.28 0.06225.72 0.06226.16 0.07226.60 0.06227.04 0.06227.48 0.07227.92 0.06228.36 0.07228.80 0.06229.24 0.06229.68 0.07230.12 0.06230.56 0.06231.00 0.07231.44 0.06231.88 0.07232.32 0.07232.76 0.06233.20 0.07233.64 0.07234.08 0.06234.52 0.07234.96 0.06235.40 0.06235.84 0.07236.28 0.06236.72 0.07237.16 0.07237.60 0.06238.04 0.07238.48 0.07238.92 0.06239.36 0.07239.80 0.07240.24 0.06240.68 0.07241.12 0.06241.56 0.07242.00 0.07242.44 0.06242.88 0.07243.32 0.07243.76 0.06244.20 0.07

244.64 0.07245.08 0.06245.52 0.07245.96 0.06246.40 0.07246.84 0.07247.28 0.06247.72 0.07248.16 0.07248.60 0.06249.04 0.07249.48 0.07249.92 0.06250.36 0.07250.80 0.06251.24 0.06251.68 0.07252.12 0.06252.56 0.07253.00 0.07253.44 0.06253.88 0.07254.32 0.07254.76 0.06255.20 0.07255.64 0.06256.08 0.06256.52 0.07256.96 0.06257.40 0.07257.84 0.07258.28 0.06258.72 0.07259.16 0.07259.60 0.06260.04 0.07260.48 0.06260.92 0.06261.36 0.07261.80 0.06262.24 0.07262.68 0.07263.12 0.06263.56 0.07264.00 0.07264.44 0.06264.88 0.07

265.32 0.07265.76 0.06266.20 0.07266.64 0.06267.08 0.06267.52 0.07267.96 0.06268.40 0.07268.84 0.07269.28 0.06269.72 0.07270.16 0.07270.60 0.06271.04 0.07271.48 0.06271.92 0.06272.36 0.07272.80 0.06273.24 0.07273.68 0.07274.12 0.06274.56 0.07275.00 0.07275.44 0.06275.88 0.07276.32 0.07276.76 0.06277.20 0.07277.64 0.06278.08 0.07278.52 0.07278.96 0.06279.40 0.07279.84 0.07280.28 0.06280.72 0.07281.16 0.07281.60 0.06282.04 0.07282.48 0.06282.92 0.06283.36 0.07283.80 0.06284.24 0.07284.68 0.07285.12 0.06285.56 0.07

286.00 0.06286.44 0.06286.88 0.07287.32 0.06287.76 0.06288.20 0.07288.64 0.06289.08 0.07289.52 0.07289.96 0.06290.40 0.07290.84 0.07291.28 0.06291.72 0.07292.16 0.06292.60 0.06293.04 0.07293.48 0.06293.92 0.07294.36 0.07294.80 0.06295.24 0.07295.68 0.07296.12 0.06296.56 0.07297.00 0.06297.44 0.06297.88 0.07298.32 0.06298.76 0.06299.20 0.07299.64 0.06300.08 0.07300.52 0.07300.96 0.06301.40 0.07301.84 0.06302.28 0.06302.72 0.07303.16 0.06303.60 0.06304.04 0.07304.48 0.06304.92 0.07305.36 0.07305.80 0.06306.24 0.07

306.68 0.06307.12 0.06307.56 0.07308.00 0.06308.44 0.06308.88 0.07309.32 0.06309.76 0.06310.20 0.07310.64 0.06311.08 0.07311.52 0.07311.96 0.06312.40 0.07312.84 0.06313.28 0.06313.72 0.07314.16 0.06314.60 0.06315.04 0.07315.48 0.06315.92 0.07316.36 0.07316.80 0.06317.24 0.07317.68 0.06318.12 0.06318.56 0.07319.00 0.06319.44 0.06319.88 0.07320.32 0.06320.76 0.07321.20 0.07321.64 0.06322.08 0.07322.52 0.06322.96 0.06323.40 0.07323.84 0.06324.28 0.06324.72 0.07325.16 0.06325.60 0.07326.04 0.07326.48 0.06326.92 0.07

327.36 0.06327.80 0.06328.24 0.07328.68 0.06329.12 0.06329.56 0.07330.00 0.06330.44 0.07330.88 0.07331.32 0.06331.76 0.07332.20 0.07332.64 0.06333.08 0.07333.52 0.06333.96 0.06334.40 0.07334.84 0.06335.28 0.06335.72 0.07336.16 0.06336.60 0.07337.04 0.07337.48 0.06337.92 0.07338.36 0.06338.80 0.06339.24 0.07339.68 0.06340.12 0.06340.56 0.07341.00 0.06341.44 0.07341.88 0.07342.32 0.06342.76 0.07343.20 0.06343.64 0.06344.08 0.07344.52 0.06344.96 0.06345.40 0.07345.84 0.06346.28 0.07346.72 0.07347.16 0.06347.60 0.07

348.04 0.06348.48 0.06348.92 0.07349.36 0.06349.80 0.06350.24 0.07350.68 0.06351.12 0.06351.56 0.07352.00 0.06352.44 0.07352.88 0.07353.32 0.06353.76 0.07354.20 0.06354.64 0.06355.08 0.07355.52 0.06355.96 0.07356.40 0.07356.84 0.06357.28 0.07357.72 0.07358.16 0.06358.60 0.07359.04 0.06

Berdasarkan hasil percobaan yang diperoleh, maka dilakukan pengolahan data sesuai

dengan prosedur.

A. Grafik Intensitas Pola Difraksi

Grafik Intensitas Pola Difraksi

Intensitas

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.000.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

Posisi (mm)

Berdasarkan data, intensitas hanya terdiri dari dua macam yaitu 0.02 dan 0.07 sehingga

tidak dapat membuat grafik dari data tersebut

∑ Hitunglah jarak antara dua minimum orde pertama (n=1), dua minimum orde ke-2

(n=2) dst. Hitunglah θ berdasarkan definisinya 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 θ = tan θ maka

besarnya l harus dapat membagi nilai P hingga mendekati nol. Oleh karena itu, pada

pengolahan data ini digunakan besar l = 1000 mm.

∑ Hitunglah lebar celah a dengan metode grafik. Buatlah grafik antara sin θ vs. n. Pada

eksperimen ini laser yang digunakan mempunyai λ = ( 650 ± 10 ) nm.

∑ Berilah analisis dan diskusikan hasil eksperimen ini. a. Analisis

i. Percobaan

Dalam 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 θ 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 θ.

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.Akan tetapi data yang keluar hanya 2 jenis sehingga sulit untuh menghitungnya.

ii. Hasil

Dari hasil percobaan didapat data hasil pengamatan sebanyak 817

data tentang besar posisi untuk intensitas tertentu. Data-data

tersebut 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 5.

Dalam pengolahan data, penentuan orde dari intensitas minimum

hanya mencapai orde ke-5Akan tetapi sekali data yang ada hanya

dua jenis sehingga sulit untuk menghitungnya.

Setelah menentukan posisi dari terang pusat dan intensitas

minimum pada orde 1sampai dengan 5 , dilanjutkan dengan

mencari besar jarak antar gelap ke 1 hingga antar gelap 5.

Selanjutnya dapat dicari besarnya θ untuk masing-masing orde.

Untuk mencari besarnya θ 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 θ

mendekati 0. Hal ini berarti agar menghasilkan besar sudut

mendekati 0 harus memiliki nilai sin θ yang mendekati 0 juga. Oleh karena itu, besar l

diasumsikan sebesar 1 m atau 1000 mm agar menghasilkan nilai sin θ yang mendekati 0

sehingga persamaan 10 dapat digunakan.

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 asinθ = nλ. Untuk

mencari lebar celah (a) yang digunakan dicari dengan menggunakan metode leastsquare,

iii. Grafik

Dari hasil pengolahan data didapat dua buah grafik. Grafik pertama yang menjelskan

tentang hubungan posisi dengan intensitas.

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.

VI. Kesimpulan

∑ Difraksi adalah deviasi dari perambatan cahaya atau pembelokan arah rambat

cahaya

∑ Semakin besar ordo maka semakin besar jarak antara dua minimum ordo, semakin besar pila sin tetanya sesuai dengan rumus :

∑ Berkas sinar dengan panjang gelombang λ yang dilewatkan pada sebuah celah sempit dengan lebar a akan mengalami difraksi

∑ perbedaan panjang lintasan berkas (a sin θ) antara berkas paling atas dan berkas paling bawah sebesar λ, 2λ, 3λ, dst,

VII. 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