161810201034_rp Ke 5_difraksi Franhoufer.docx

DIFRAKSI FRAUNHOFER JURNAL PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA

Oleh : Nama

: Feni Wijayanti

NIM

: 161810201034

Kelompok

: A-7

Asisten

:

LABORATORIUM FISIKA MODERN JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2018

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Difraksi adalah salah satu perilaku gelombang dimana gelombang akan mengalami pembelokan arah karena melalui celah sempit. Difraksi cahaya terjadi akibat dari interferensi konstruktif dan destruktif yang terjadi antara tiap-tiap muka gelombang, semakin sempit celah yang dilalui cahaya maka semakin dapat menghasilkan perubahan arah penjalaran cahaya yang semakin lebar. Peristiwa difraksi fraunhofer terjadi apabila jarak antara celah dan sumber dengan layar cukup jauh sehingga secara efektif yang diterima adalah sinar- sinar yang terdifraksi sejajar (young & Freedman, 2011). Eksperimen difraksi Fraunhofer dilakukan untuk mengetahui pola difraksi Fraunhofer pada celah tunggal dengan variasi lebar celah. Selain itu, eksperimen ini dilakukan untuk mengetahui pola difraksi Fraunhofer pada celah ganda dengan variasi jarak antara celah dan variasi lebar celah. Eksperimen ini juga dilakukan untuk mengetahui pola difraksi Fraunhofer pada celah banyak. Manfaat difraksi Franhoufer banyak dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada laser. Laser digunakan dalam aplikasi bidang, misalnya pada bidang kedokteran digunakan dalam pelayanan (jasa) industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi. Selain itu, laser juga telah banyak digunakan dalam aplikasi seperti radar optik, compact disc (CD) dan pada operasi mata, dan XRD. Konsep difraksi yang ada pada X-ray Powder Difraction (XRD) digunakan untuk mengetahui pola sel struktur sumbu 3D. Efek difraksi yang digunakan tersebut dapat digunakan dalam mengidentifikasi struktur dimensi sel materi kristal. XRD memberikan data-data difraksi dan kuantisasi intensitas difraksi pada sudut-sudut dari suatu bahan. Eksperimen Difraksi Fraunhofer terdapat tiga percobaan yaitu Difraksi Fraunhofer celah tunggal, Difraksi Fraunhofer celah ganda dan Difraksi Fraunhofer celah banyak. Percobaan Difraksi Fraunhofer dimulai dengan menyusun perlatan seperti pada modul gambar 3.1, kemudian sumber dari laser HeNe diposisikan pada ujung bangku optik kemudian diletakkan celah tunggal pada holder dengan jarak 10 cm didepan laser. Pola difraksi akan muncul dilayar

ketika berkas laser melewati salah satu celah. Jarak celah dan layar diatur cukup sehingga simpangan y dapat diukur. Kemudian pola difraksi diamati dan digambar. Selanjutnya simpangan y pada titik maksimum dan titik minimum diukur dan diberi label pada tiap-tiap tersebut.

1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dari praktikum difraksi fraunhofer yaitu sebagai berikut: 1. Bagaimana pola difraksi fraunhofer pada celah tunggal dengan variasi lebar celah? 2. Bagaimana pola difraksi fraunhofer pada celah ganda dengan variasi jarak antar celah dan variasi lebar celah? 3. Bagaimana pola difraksi fraunhofer pada celah banyak?

1.3 Tujuan Tujuan dari praktikum difraksi fraunhofer yaitu sebagai berikut: 1. Menentukan pola difraksi fraunhofer pada celah tunggal dengan variasi lebar celah? 2. Menentuka pola difraksi fraunhofer pada celah ganda dengan variasi jarak antar celah dan variasi lebar celah? 3. Menentukan pola difraksi fraunhofer pada celah banyak.

1.4 Manfaat Manfaat dari praktikum difraksi fraunhofer yaitu banyak dalam kehidupan sehari-hari. Efek difraksi yang paling sering ditemukan yaitu melibatkan difraksi cahaya, trek yang berjarak dekat pada penggunaan CD atau DVD sebagai kisi difraksi untuk membentuk pola pelangi terlihat ketika melihat disk. Hologram pada kartu adalah contoh lain dari manfaat difraksi dalam kehidupan sehari-hari. Difraksi di atmosfer oleh partikel kecil dapat menyebabkan cincin terang akan terlihat disekitar sumber cahayaterang seperti cahaya matahari. Bayangan benda padat menggunakan cahaya dari sumber yang serasi

dengan menunjukkan

pinggiran kcil didekat ujungnya. Spekel pola yang teramati ketika laser cahaya jatuh pada permukaan kasar optik juga merupakan fenomena dari difraksi dalam kehidupan sehari-hari.

BAB 2. LANDASAN TEORI

2.1 sejarah Difraksi Teori difraksi pertama kali ditemukan oleh Francesco M. Grimaldi (16118-1663) dan gejala ini diketahui oleh Huygens (1620-1695) dan Newton (1642-1727). Percobaannya tentang deviasi cahaya sepanjang garis lurus yang kemudian disebut diffraction. Difraksi merupakan fenomena gelombang yang terjadi saat muka gelombang seperti suara,materi gelombang atau sumber cahaya yang dihalangi oleh benda. Macam-macam muka gelombang yang mengenai penghalang akan mengalami interferensi yang menyebabkan distribusi kerapatan energi partikel yang kemudian akan terdifraksi, sehingga menyebabkan tidak ada perbedaan diantara interferensi dan difraksi peristiwa interferensi mempunyai cakupan gelombang

yang sedikit sedangkan difraksi memiliki cakupan

gelombang yang banyak. Semakin kecil penghalang atau celah maka penyebaran gelombang semakin besar. Menurut Prinsip Huygens bahwa muka gelombang dianggap memproduksi gelombang baru dengan panjang gelombang yang besarnya sama dengan panjang gelombang sebelumnya (Tjia,1993).

2.2 Pengertian Difraksi Difraksi merupakan suatu peristiwa pelenturan dan penyebaran arah gelombang cahaya ketika melewati suatu celah sempit dari suatu medium. Celah sempit yang dimaksud adalah lebar celah yang jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. Peristiwa difraksi umumnya terjadi pada celah tunggal, ganda dan celah banyak(kisi) yang diamati menggunakan alat spektrometer. Pola difraksi ini menghasilkan pola gelap terang untuk sumber cahaya monokromatik dan polikromatik yang menghasilkan macam-macam sprektrum warna. Difraki biasa diterangkan dalam pinsip Huygens, tiap-tiap bagian celah berlaku sebagai sumber gelombang. Kemudian, cahaya dari satu bagian celah dapat terinterferensi dengan cahaya dari bagian yang lain. Eksperimen difraksi Fraunhofer merupakan

eksperimen yang menggunakan sumber laser sebagai sumber cahaya masukan yang kemudian ditentukan pola difraksi dari keluaran gelombang cahaya yang melewati celah. Sumber laser tersebut dihasilkan gelombang cahaya dan kemudian mengalami difraksi. Difraksi gelombang cahaya yang berasal dari bagian-bagian suatu medan gelombang. Medan gelombang itu boleh jadi suatu celah. Difraksi merupakan bagian interferensi yang spesifik hanya pada satu gelombang masukan. Difraksi Fraunhofer terjadi apabila jarak tabir penangkap pola interferens jauh lebih panjang dari pada ukuran celah, maka sinar-sinar pembentuk pola interferensi itu boleh dipandang sejajar sehingga analisisnya menjadi sederhana(Wangsness, 1979). Difraksi cahaya atau pelenturan secara umum akan teramati bilamana sebuah gelombang dihambat (obstruction) melalui sebuah bidang atau celah sempit yang dimensinya seorde dengan panjanggelombang tersebut. Difraksi ada dua yaitu difraksi Fraunhofer dan difraksi Fresnel. Pola difraksi Fraunhofer diamati pada jarak yang sangat jauh dari rintangan atau celah sempit sehingga sinar-sinar yang mencapai sembarang titik hampir sejajar, atau pola itu dapat diamati dengan menggunakan lensa

untuk

memfokuskan

sinar-sinar

sejajar pada layar pandang yang ditempatkan pada bidang fokus lensa tersebut. (Soedojo, 1998). Menurut Bahrudin (2006), sebuah gelombang cahaya jika melewati sebuah celah sempit maka seluruh titik pada gelombang tersebut sebagai gelembang sekunder yang nanti akan menghasilkan gelombang cahaya baru. Pola difraksi fraunhofer celah tunggal akan terlihat ketika gelombang cahaya melewati sebuah celah tunggal yang satu orde dengan panjang gelombangnya. Salah satu ciri difraksi fraunhaufer yaitu letak sumber cahaya dan layar jauh sekali dari celah sehingga berkas yang memasuki dan yang keluar dari celah harus sejajar.

Gambar 2.1 Difraksi fraunhaufer celah tunggal (Sumber : Bahrudin 2006)

Ketika sumber cahaya melewati sebuah celah sempit yang seorde dengan panjag gelomban maka semua titik pada celah tersebut disebut sebagai sumber gelombang sekunderyang menghasilkan sumber cahaya baru.Pola difraksi fraunhaufer celah tunggal akan terbentuk apabila berkas cahaya di lewatkan melaluwi sebuah celah tunggal sehingga berkas cahaya cahaya tersebut dibelokkan. Apabila lebar celah adalah d , jarak celah ketitik P adalah L dan jarak terang atau gelap pertama dititik 𝑃1 ke P adalah Y dengan diasumsikan bahwa sudut 𝜃 sangatlah kecil maka distribusi persamaan intensitas dapat ditulis dengan rumus sebagai berikut : I = 𝑰𝒃 (

𝐬𝐢𝐧 𝜷 𝟐 𝜷

(2.3)

)

𝝅

β = 𝝀 𝐬𝐢𝐧 𝜽

(2.4)

Dimana 𝐼0 adalah intensitas maksimum yamng diterima oleh layar. Intensitas minimum akan ter jadi ketika : 𝒀𝒏 =

𝝅 𝝀𝑳 (2.5) 𝒅

Dan intensitas maksimum akan terjadi ketika : 𝒀𝒏 =

𝝀𝛃 𝑳 (2.6) 𝝅 𝒅

BAB3. METODE PENELITIAN Metode penelitian merupakan sebuah langkah langkah yang digunakan dalam melakukan sebuah eksperimen untuk memudahkan praktikan supaya mendapatkan data yang sesuai dengan literatur.Beberapa hal yang terdapat dalam metode penelitian diantaranya rancangan penelitian, jenis dan sumber,data, definisi operasional variabel,metode analisis data, dan kerangka pemecahan masalah.

3.1 Rancangan Penelitian Rancangan penelitian yang di gunakan dalam praktikum difraksi fraunhaufer dengan menggunakan laser HeNe adalah sebagai berikut : Identifikasi Permasalahan

Kajian Pustaka

Variabel Penelitian

Analisis Data

Kesimpulan Gambar 3.1 Diagram rancangan penelitian

3.2 Jenis dan Sumber Data Jenis dan sumber data yang digunakan dalam praktikum difraksi fraunhaufer dengan laser HeNe bersifat kuantitatif .Jenis data kuantitatif yaitu data yang berupa angka. Data yang diambil termasuk data minor.Hal ini karena sumber data yang diambil dari dari hasil percobaan dilakukan secara langsung sesuai dengan tahapan pengukuran.

3.3 Definisi operasional variabel Devinisi opersional variabel yang terdapat dalam praktikum difraksi fraunhauferdengan laser HeNe sebagai berikut : 3.2.1

Variabel Bebas

a. Variabel bebas Variabel bebas yaitu variabel yang menyebabkan terjadinya perubahan. Variabel bebas yang digunakan dalam praktikum difraksi fraunhauver yaitu sudut (𝜃) ,Y maksimal dan Y minimal. b. Variabel Terikat Variabel terikat merupakan variabel yang menunjukkan faktor faktor yang diamati oleh peneliti dalam sebuah percobaan. Variabel terikat menunjukkan ada tidak nya pengaruh dari variabel bebas. Variabel terikat dalam percobaan ini yaitu panjang gelombang ( λ ). c. Variabel kontrol merupakan variabel yang menyebabkan variabel bebas dan juga variabel terikat bisa tetap konstan. Seorang peneliti harus mengupayakan variabel untu dinetralisasi . Variabel kontrol dalam percobaan ini yaitu dnilai d (kisi difraksi ). 3.2.2

Sekala Pengukuran Sekala pengukuran yang digunakan dalam praktikum difraksi fraunhaufer

adalah sebagai berikut : a. Sudut α 𝜋

α = 𝜆 sin 𝜃 b. Sudut β

𝜋

β = β 𝜆 sin 𝜃 c. Sudut difraksi 𝑦 𝐿 d. Intensitas Celah Tunggal 𝜃 = tan−1

𝐼 𝐼0

=

𝑠𝑖𝑛2 𝛼 𝛼2

e. Intensitas Cahaya Celah ganda 𝐼 𝐼0

𝑠𝑖𝑛2 𝛼

=4

𝛼2

cos 2 𝛽

3.3 Metode Analisis Data Metode analisis data yang digunakan dalam praktikum difraksi fraunhaufer dengan menggunakan sinar laser HeNe adalah : 3.3.1

Tabel Pengamatan No

3.3.2

Celah

Orde

Y mak (cm)

Y min (cm)

Grafik 𝐼/𝐼0

𝜃 Gambar 3.2 Grafik Hubungan 𝐼/𝐼0 dengan 𝜃

d (cm)

𝜃

3.4 Kerangka Pemecahan Masalah Kerangka

pemecahan

masalah

dalam

difraksi

fraunhaufer

dengan

menggunakan laser HeNe adalah sebagai berikut : 3.4.1

Waktu dan tempat Praktikum difraksi fraunhoufer dengan laser HeNe dilakukan di dalam

ruang laboratorium fisika modern FMIPA universitas jember pada tanggal 18 November 2018 pukul 15.10 sampai 17.50 WIB Shift 2. 3.4.2

Diagram Simulasi Diagram simulasi tetes minyak milikan sebagai berikut Alat dan bahan disiapkan

Amati

Memposisikan sinar laser HeNe

Menentukan 𝜃0 dan 𝑦0

Mengatur jauh jarak L

Simpangan y diukur maksimum dan minimum

Gamabar 3.3 Diagram simulasi

3.4.3

Sekema Percobaan

Gambar 3.4 Sekema Percobaan (sumber : Tim Penyusun, 2018).

3.4.4

Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum Difraksi Fraunhaufer

dengan laser HeNe adalah sebagai berikut : 1. Laser HeNe ( λ = 632,8 nm ) berfungsi sebagai sumber cahaya yang akan melewati sebuah kisi atau celah sempit. 2. Bangku laser berfungsi sebagai tampat menopang sumber laser HeNe.

3. Celah tunggal berbagai ukuran berfungsi sebagai media dengan satu celah yang lebarnya jauh dibawah panjang gelombang cahaya dan tempat terbentuknya pola difraksi. 4. Celah ganda berbagai ukuran berfungsi sebagai media dengan dua lebar celah yang lebarnya jauh dibawah panjang gelombang cahaya dan tempat terbentuknya pola difraksi. 5. Celah tiga, empat dan lima berbagai ukuran berfungsi sebagai media terbentuknya pola difraksi. 6. Mistar ukur berfungsi untuk mengukur jarak antara layar dengan kisi maupun sumber cahaya HeNe.

3.6 Prosedur Eksperimen Langkah kerja yang digunakan dalam praktikum difraksi fraunhaufer degan laser HeNe sebagai berikut : 1. Alat dan bahan disusun seperti pada gambar 3.1. 2. Sumber laser HeNe di posisikan pada ujung bangku opti, celah tunggal diletakkan pada holder dengan jarak 10 cm di dipan laser. Berkas laser yang telah melewati salah satu celah di amati. 3. Jarak L di atur cukup jauh ( kurang lebih 2 meter ) sehingga simpangan y dapat diuku.Pola difraksi yang terjadi di gambar. Titik minimum pola difraksi diukur dan juga ukur berapa lebar maksimum pusat. 4. Simpangan y di ukur untuk titik maksimum dan titik minimum dan diberi label ordepada tiap tiap titik tersebut. 5. Setengah lebar maksimum pusat di ukur sebagai 𝑦0 , kemudian nilai 𝜃0 ditentukan dengan persamaan 𝜃0 = tan−1( 𝑦0 /𝐿). 6. Celah di pindah sehingga berkas laser melewati celah kedua 7. Langkah 3,4 dan 5 dilakuakan kembali. 8. Simpangan y diukur untuk titik maksimum dan minimum . Label orde di berikan pada tiap tiap titik tersebut.

DAFTAR PUSTAKA Bahrudin. 2006. Kamus Pintar fisika. Bandung: Epsilon. Soedojo, Peter. 1998. Asas-Asas Ilmu Fisika Optik.Yogyakarta : Gadjah Mada University Press Tjia M.O. 1993. Gelombang . Bandung : ITB. Tim Penyusun. 2018. Modul Panduan Praktikum Eksperimen. Jember: Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA Universitas Jember. Wangness .R.K. 1979 . Electromagnetic Field. John Wiley and son: New York. Young, Hugh D dan Roger A. Freedman. Kesepuluh jilid 2. Jakarta: Erlangga.

2003.

Fisika Universitas Edisi