1. Laporan R-LAB
Pengukuran Lebar Celah
Nama : Muhammad Tristianto
NPM : 1106139582
Fakultas : Teknik
Departemen : Sipil
Kode Praktikum : OR02
Tanggal Praktikum : 5 Oktober 2011
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)
Kampus Baru UI Depok
2011
2. PENGUKURAN LEBAR CELAH
1. Tujuan Percobaan
Percobaan pengukuran lebar celah ini bertujuan untuk mengukur lebar celah
tunggal dengan menggunakan metode difraksi.
2. Alat
a. Piranti laser dan catu daya
b. Piranti pemilih otomatis celah tunggal
c. Piranti scaner beserta detektor fotodioda
d. Camcorder
e. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
3. Teori
Muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang
gelombang), maka gelombang ini akan meng-alami lenturan sehingga terjadi gelombang-gelombang
setengah lingkaran yang melebar di belakang celah tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan
difraksi.
Difraksi merupakan pembelokan cahaya di se-kitar suatu penghalang /suatucelah. Semakin kecil
penghalang atau celah yang menghalangi cahaya tersebut, maka penyebaran gelombang akan
menjadi semakin besar. Hal ini dapat diterangkan oleh prinsip Huygens.
Menurut prinsip Huygens, pada saat melewati celah kecil, muka gelombang (wave front) akan
menimbulkan wavelet-wavelet baru yang jumlahnya tak terhingga sehingga gelombang tidak
mengalir lurus saja, tetapi menyebar.
3. Difraksi atau pembelokkan (pelenturan) cahaya merupakan salah satu cara untuk
menguji apakah cahaya merupakan suatu gelombang. Difraksi cahaya sebenarnya sudah
ditemukan sejak pertengahan abad ke-17 oleh Fransesco Grimaldi. Namun baru 10 tahun setelah
penemuan Young, orang mengakui bahwa cahaya mempunyai sifat gelombang. Augustin Fresnel dan
Francois Argo menunjukkan sederetan percobaan difraksi dan interferensi yang menyimpulkan bahwa
cahaya adalah gelombang. Gambar 5.1 merupakan suatu tepi tajam yang menghalangi sumber
cahaya dengan layar
Jika tidak ada difraksi kita mengharapkan pada layer akan gelap. Namum kenyataannya
pada layer terdapat pola gelap dan terang, pola-pola tersebut timbul karena adanya peristiwa
pelenturan (difraksi) cahaya oleh tepi tajam tersebut.
4. Difraksi celah tunggal
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 kiri dan berkas paling kanan sebesar λ,
2λ, 3λ, dst, (Gbr. 1). Dengan demikian pola gelap pada difraksi yang terjadi karena celah tunggal dapat
dinyatakan oleh:
[1] asinϴ = n.λ
dengan n=1, 2, 3, ... (1)
Gbr.1. Diagram difraksi pada celah tunggal
Pola interferensi dihasilkan dari celah ganda. Kita juga dapat menghasilkan pola interferensi dengan
celah tunggal yang lebar celahnya mendekati l (tidak lebih kecil atau lebih besar)
m= + 1
m= -1
5. Catatan : terang pusat lebarnya dua kali terang kedua.
Syarat terjadinya garis gelap ke-m adalah:
d sinϴ = m.λ
m=0,1, 2,...
Untuk sudut θ yg kecil, berlaku :
Difraksi Fraunhofer celah tunggal
Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang
terpisah sejauh a/2: Type equation here.
Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang
terpisah sejauh a/4
Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang
terpisah sejauh a/2m (m = non-zero integer) :
Sehingga, kondisi umum untuk interferensi destruktif :
(m = 1, 2, 3,. .)
6. Gambar Ilustrasi Percobaan
4. Prosedur Percobaan
Eksperimen pengukuran panjang gelombang sinar laser dengan menggunakan kisi
difraksi pada rLab ini dilakukan dengan memilih (mengklik) tombol menu rLab
pada bagian akhir halaman web yang berjudul ‟Manual Pengukuran Panjang
Gelombang Laser‟ (di website www.rlab.ui.ac.id/uppipd/). Langkah kerja
eksperimen kemudian dapat dilihat pada tampilan yang tersedia dan harus
mengikuti langkahlangkah tersebut secara berurutan. Kemudian peralatan rLab
7. akan langsung bekerja secara otomatis sesuai dengan prosedur kerja yang dilakukan
praktikan. Ada 3 prosedur kerja dalam rlab, yaitu:
-Mempersiapkan dan memasang kisi pada peralatan.(perintah “Slide”)
-Menghidupkan catu daya untuk menyalakan laser.(perintah „ON/off”)
-Mengaktifkan dan menjalankan sensor cahaya untuk mendeteksi pola difraksi
laser.(perintah START).
5.hasil dan Evaluasi
a. Pengolahan Data
Grafik Intensitas pola difraksi (l vs x)
Letak Terang Pust intensitas minimum orde pertama (n=1), orde kedua (n=2), orde ke-3 (n=3),dst.
Dari data yang didapat dan grafik yang dibuat, didapatkan beberapa titik maksimum dan
minimum. Posisi garis gelap dan garis terang dapat ditentukan dengan data dan grafik
tersebut yang terjadi karena danya .Intensitas maksimum dan minimum. Intensitas aksimum
merupakan garis terang, sedangkan intensitas minimum merupakan garis gelapnya. titik
maksimum adalah titik pada data ke 409, pada posisi x=180,55 mm dengan intensitas I=4,9
Posisi garis gelap dapat ditentukan dengan data dan grafik tersebut yang terjadi
karena adanya intensitas minimum. Dari data dan grafik tersebut,didapatkan hasil yang
berupa tabel berikut.
9. 19 110.44 264 153.56
Menentukan sinus sudut yang dibentuk oleh selisih ketinggian dengan jarak antara
celah dengan layar. Ditentukan jarak antara celah ke layar L = 1 m =1000 mm Maka,
Dengan table dapat ditentukan nilai sinus:
Minimum Minimum
N kiri kanan Δx L (mm) sinϴ
1 172.92 188.32 15.4 1000 0.007699
2 166.32 194.92 28.6 1000 0.014294
3 159.28 202.4 43.12 1000 0.02154
4 152.68 215.6 62.92 1000 0.031398
5 145.64 221.76 76.12 1000 0.03795
6 138.16 229.24 91.08 1000 0.045352
7 132.44 236.28 103.84 1000 0.051642
8 131.12 241.12 110 1000 0.05467
9 126.28 244.64 118.36 1000 0.05877
10 124.96 247.28 122.32 1000 0.060708
11 124.96 249.48 124.52 1000 0.061783
12 122.76 250.8 128.04 1000 0.063502
13 118.8 252.12 133.32 1000 0.066075
14 117.92 255.64 137.72 1000 0.068216
15 116.6 256.96 140.36 1000 0.069499
16 115.28 259.16 143.88 1000 0.071207
17 113.08 260.48 147.4 1000 0.072912
18 111.76 261.8 150.04 1000 0.07419
19 110.44 264 153.56 1000 0.07589
10. Grafik sin teta Vs delta x
0.09
0.08 y = 0.02x + 0.017
0.07
0.06 R² = 0.886
0.05
sin ϴ
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0 5 10 15 20
Delta X (mm)
Diketahui ������ = (650 + 10 )nm.
Berdasarkan grafik Sin������ ������������ ������������ ������������ ������������������������, maka didapat persamaan y= 0,002x +0,017
sinϴ = m.n+c
y = mx +c
Jadi, y= sinϴ, m=d dan x =n
Sehingga m= d=0, 02mm
b.Analisis
Pada percobaan pengukuran lebar celah ini, sifat gelombang yang dimanfaatkan adalah interferensi
dan difraksi cahaya.Interferensi dapat dihasilkan dari sebuah cahaya tunggal yang cahayanya
dipecah menjadi dua atau lebih dengan cara melewatkan berkas cahaya pada sebuah celah atau
lebih. Pola-polanya dapat terdiri atas konfigurasi gelap dan terang, yang sesuai dengan besarnya
intensitas pada masing-masing titik atau posisi. Perbedaannya pola gelap tidak memiliki
gelap pusat. Pola gelap-terang yang terjadi sebagai hasil interferensi menunjukkan pola yang ritmik.
Pola terang muncul karena dua gelombang yang terdifraksi memiliki fase yang sama. Pola gelap-
terang tersebut dinamai berdasarkan urutan relatif terhadap titik pusat (p).
Pola terang yang yang memiliki intensitas cahaya paling tinggi disebut sebagai terang pusat yang
pada percobaan ini didapat bahwa terang pusat terletak pada x=180,55 mm dengan intensitas
I=4,9. Pola terang di atasnya (atau di bawahnya) disebut sebagai orde atau terang ke–1, ke–2
11. dan seterusnya. Demikian juga dengan pola gelap. Pola ini dapat terlihat dari intensitas cahaya
pada data percobaan dan juga grafik yang dihasilkan. Apabila grafik diperbesar, akan terlihat
titik yang bervariasi naik kemudian turun, lalu naik lagi dan turun lagi. Inilah pola
interferensi yang dihasilkan dari metode difraksi ini. Pada percobaan, cahaya pada tempat
percobaan harus diusahakan terisolasi dari cahaya selain cahaya sumber yang dipakai
agar intensitas cahaya pada hasil percobaan tidak terpengaruh.
Berdasarkan hasil pengolahan data yang didapat, besarnya celah yang dilewati oleh
cahaya adalah 0,02 mm. Sedangkan jarak antara celah dan layar tangkap, digunakan asumsi
bahwa jaraknya adalah 1 meter. jarak antara celah dan layar tangkap ini merupakan asumsi
praktikan karena dua alasan, yaitu tidak terdapat data yang pasti mengenai jarak L antara celah
dan layar tangkap pada percobaan ini.
Faktor yang dapat mempengaruhi percobaan ini, praktikum R-lab ini hanya dapat dilihat
melalui video pada halaman website, sehingga tidak dapat melihat percobaan ini secara langsung
dan tidak dapat memastikan apakah semua alat telah dipasang dan dilakukan percobaan dengan
baik atau tidak.
Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dan pengolahan serta analisis, dapat disimpulkan
bahwa:
1. Lebar celah dapat diukur dengan menggunakan metode difraksi
2. Lebar celah pada percobaan ini merupakan lebar celah tunggal dengan
d= 0,02 mm.
3. Intensitas yang dihasilkan dari metode difraksi dapat membentuk pola
terang dan gelap, yang besarnya bervariasi naik dan turun sesuai dengan
pola terang dan gelapnya.