BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan
melakukan percobaan Interferensi dan Difraksi Cahaya yang bertujuan membantu
khususnya siswa/i dalam mempelajari sistem Interferensi Cayaha ini. Dengan
menggunakan senter cahaya putih dan dilengkapi seng/kaleng yang dilubangi
sebesar 5ml kita sudah dapat melalukan percobaan Interferensi ini. Siswa/i
dituntut untuk mampu menguasai kurikulum, menguasai materi, menguasai metode,
dan tidak kalah pentingnya guru juga harus mampu mengelola kelas sedemikian
rupa sehingga pembelajaran berlangsung secara aktif, inovatif dan menyenangkan.
Namun
ada hambatan untuk mempelajari Interferensi dan Difraksi Cahaya. Jika pada
Interferensi, sering terjadi kesalahan pada kaleng/seng yang dilubangi
(kebesaran/kesempitan) maka tidak akan muncul bayangan yang diinginkan, jika
pada Difraksi, siswa/i harus dapat memainkan tangan untuk dapat membentuk
cahaya pelangi. Disini siswa/i harus mengubah hambatan tersebut menjadi sebuah
tantangan dalam pengelolaan dalam kerja sama agar terciptanya cara-cara efektif
dan efisien sehingga nantinya akan mendapatkan hasil yang memuaskan.
1.2 Tujuan Percobaan
- Mengamati terjadinya proses Interferensi Cahaya.
- Menentukan panjang gelombang cahaya.
- Membentuk cahaya pelangi dari kisi.
1.3 Manfaat Percobaan
·
Dapat mengetahui
bagaimana terbentuknya pelangi
·
Dapat membuat
cahaya terang gelap dari pantulan
sinar-sinar yang menyeramkan melalui interferensi.
·
Agar
dapat mengamati terjadinya proses interferensi.
·
Agar
dapat menentukan panjang gelombang cahaya.
BAB
II
LANDASAN
TEORI
2.1
Pengertian
Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua
gelombang cahaya. Agar interferensi cahaya dapat teramati dengan jelas, maka
kedua gelombang cahaya itu harus bersifat koheren. Dua gelombang cahaya
dikatakan koheren apabila kedua gelombang cahaya tersebut mempunyai amplitudo,
frekuensi yang sama dan pada fasenya tetap.
Ada
dua hasil interferensi cahaya yang dapat teramati dengan jelas jika kedua
gelombang tersebut berinterferensi. Apabila kedua gelombang cahaya
berinteferensi saling memperkuat (bersifat konstruktif), maka akan menghasilkan
garis terang yang teramati pada layar. Apabila kedua gelombang cahaya
berinterferensi saling memperlemah (bersifat destruktif), maka akan
menghasilkan garis gelap yang teramati pada layar. Marilah sekarang kita
mempelajari peristiwa interferensi cahaya yang telah dilakukan
percobaan/eksperimen oleh para ilmuwan terdahulu, seperti halnya Thomas Young
dan Fresnell.
Percobaan yang dilakukan oleh Thomas
Young dan Fresnel pada dasarnya adalah sama, yang membedakan adalah dalam hal
mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren. Thomas Young mendapatkan dua
gelombang cahaya yang koheren dengan menjatuhkan cahaya dari sumber cahaya pada
dua buah celah sempit yang saling berdekatan, sehingga sinar cahaya yang keluar
dari celah tersebut merupakan cahaya yang koheren. Sebaliknya
Fresnel mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan memantulkan cahaya
dari suatu sumber ke arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut
180o, sehingga akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. Sinar
yang dipantulkan oleh cermin I dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang
cahaya yang koheren. Untuk menunjukkan hasil interferensi cahaya, di
depan celah tersebut diletakkan layar pada jarak L maka akan terlihat pada
layar berupa garis gelap dan terang.
Garis terang merupakan hasil
interferensi yang saling memperkuat dan garis gelap adalah hasil interferensi
yang saling memperlemah. Hasil interferensi bergantung pada selisih jarak
tempuh/ lintasan cahaya dari celah ke layar.
2. Interferensi pada Selaput Tipis
Dalam kehidupan sehari-hari sering
kita melihat adanya warna-warna pelangi yang terjadi pada gelembung air sabun
atau adanya lapisan minyak di permukaan air jika terkena cahaya matahari. Hal
ini menunjukkan adanya interferensi cahaya matahari pada selaput tipis air
sabun atau selaput tipis minyak di atas permukaan air.
Interferensi cahaya terjadi dari
cahaya yang dipantulkan oleh lapisan permukaan atas dan bawah dari selaput
tipis tersebut. Gambar tersebut melukiskan seberkas sinar monokromatik jatuh
pada selaput tipis setebal D, pada lapisan atas selaput cahaya dipantulkan
(menempuh lintasan AE) dan sebagian dibiaskan yang kemudian dipantulkan lagi
oleh lapisan bawah menempuh lintasan ABC. Antara sinar yang menempuh lintasan
AE dan ABC akan saling berinterferensi di titik P tergantung pada selisih jarak
lintasan optik.
dilukiskan sebagai berikut Interferensi
maksimum terang :
Berdasarkan gambar di atas, selisih lintasan antara berkas S1dan
d sin θ, dengan d adalah jarak antara dua celah.
Jadi interferensi maksimum (garis terang) terjadi jika
d sin θ = n λ, dengan n =0, 1, 2, 3, …
Pada perhitungan garis terang menggunakan rumus
di atas, nilai n = 0 untuk terang pusat, n = 1 untuk terang
garis terang pertama, n = 2 untuk garis terang kedua, dan seterusnya.
Seberkas cahaya jatuh ke permukaan tipis dengan sudut datang i.
Sebagian berkas langsung dipantulkan oleh permukaan lapisan tipis (sinar a),
sedangkan sebagian lagi dibiaskan dulu ke dalam lapisan tipis dengan sudut bias
r dan selanjutnya dipantulkan kembali ke udara (sinar b).
Sinar pantul yang terjadi akibat seberkas cahaya mengenai medium yang
indeks biasnya lebih tinggi akan mengalami pembalikan fase (fasenya berubah 180o),
sedangkan sinar pantul dari medium yang indeks biasnya lebih kecil tidak
mengalami perubahan fase. Jadi, sinar a mengalami perubahan fase 180o,
sedangkan sinar b tidak mengalami perubahan fase. Selisih lintasan antara a dan
b adalah 2d cos r.
Oleh karena sinar b mengalami pembalikan fase,
interferensi konstruktif akan terjadi jika selisih lintasan kedua sinar sama
dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ). Panjang gelombang
yang dimaksud di sini adalah panjang gelombang cahaya pada lapisan tipis, bukan
panjang gelombang cahaya pada lapisan tipis dapat ditentukan dengan rumus:
λ = λ0/n.
Jadi,
interferensi konstruktif (pola terang) akan terjadi jika
2d cos r = (m
– ½ ) λ ; m = 1, 2, 3, …
dengan
m = orde interferensi.
interferensi
destruktif (pola gelap) terjadi jika
2d cos r = m λ ; m = 0, 1, 2, 3, …
Difraksi cahaya adalah jika sebuah
gelombang permukaan air tiba pada suatu celah sempit, maka gelombang ini akan
mengalami lenturan/pembelokan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah
lingkaran yang melebar di daerah belakang celah tersebut.
Cahaya bila di jatuhkan pada celah
sempit /penghalang, akan terjadi peristiwa difraksi. Adapun beberapa Peristiwa
Difraksi :
1.
Difraksi
Cahaya pada Celah Tunggal
Bila cahaya
monokhromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempit, maka cahaya akan di
belokan /dilenturkan, seperti gambar berikut :
Difraksi pada celah sempit, bila cahaya yang
dijatuhkan polikhromatik (cahaya putih\banyak warna), selain akan mengalami
peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi, hasil
interferensi menghasilkan pola warna pelangi seperti dibawah ini :
Gambar peristiwa difraksi pada celah tunggal
Apabila berkas cahaya jatuh pada celah tunggal,
seperti pada gambar , akan dibelokan dengan sudut belok θ. Pada
layar akan terlihat pola gelap dan terang, Pola gelap dan terang
akan terjadi
bila mengalami peristiwa interferensi.
2.2
Rumus
a. Difraksi
Cahaya
Minimun
(gelap)
d
sin θ = nλ; n = 1, 2, 3, ...
Maksimum (terang)
d
sin θ = (n- ½)λ; n = 1, 2, 3, ...
b.
Interferensi
·
Interferensi
Maksimum (terjadinya pola terang )
d sin θn = (2n – 1) ½ λ
atau d.p/l= (2n – 1) ½ λ , n =
1, 2, 3, ...
·
Interferensi
Minimum (terjadi pola gelap)
·
d sin θn = (2n) ½ λ= nλ
atau d p/l = (2n) ½ λ = n
λ , n = 1,2,3 , ....
Dengan , dimana ;
d :
lebar celah
θn :
sudut belok
n :
bilangan asli
λ :
panjang gelombang
l :
jarak celah ke layar
p :
jarak antara dua terang atau gelap
2.3
Contoh Soal Interferensi dan Difraksi Cahaya
1. Interferensi
Celah Tunggal
Cahaya monokhromatik dari sumber
cahaya yang jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 0,8 mm dan
jarak pusat terang ke gelap kedua adalah 1,80 mm dan panjang gelombang
cahaya 4800 A maka jarak celah ke layar adalah….
Penyelesaian
Diketahui : d = 0,8 mm , p = 1,8 mm,
λ= 4800 A = 4,8 x 10-7 m, n = 2
Ditanyakan : l =….?
Jawaban :
d
p/l = (2n) ½ λ, l = d p/ (2n) ½ λ,
l = 0,8 x 10-3 ( 1,8 x 10-3)
/ 2 .2. 1/2. 4,8 x 10 -7 = 1,5 meter
2. Difraksi
cahaya
Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang
5000Ao, datang tegak lurus pada kisi yang terdiri dari 5000
garis tiap cm, mka sudut belok pada orde terang ke 2 adalah….
Penyelesaian :
Diketahui : λ= 5000Ao= 5x 10-7
m, d = 1/N = 1 cm/5000, n = 2
Ditanyakan : θ
=....?
Jawab : d
sin θ = (2n) ½ λ = n λ
0,01/5000 sin θ = 2 . 5.10-7
θ= 30°
BAB
III
PROSES
PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Ø Kisi
Ø Senter
cahaya putih
Ø Seng/kaleng
roti
Ø Layar
dari kertas putih
Ø Mistar
Ø Paku
Ø Palu
Ø Kerdus
Ø Kayu
Ø Pisau
Ø Selotip
Ø Gunting
3.2
Prosedur Percobaan
Langkah-langkah
Kegiatan Difraksi, yaitu membuat cahaya pelangi :
1. Persiapkan
alat dan bahan
2. Pertama
pegang kisi (difraksi celah ganda)
3. Arahkan
senter cahaya putih ke arah kisi.
4. Gerakkan
kisi dan senter seiringan agar dapat menghasilkan cahaya pelangi.
5. Amati
warna-warna pelangi dari percobaan tersebut.
6. Tunjukkan
warna yang kamu peroleh dari percobaan tersebut kepada gurumu.
Langkah-langkah
Kegiatan Interferensi, yaitu membuat cahaya terang gelap celah tunggal, celah
ganda, lingkaran dan celah sembarang :
1. Persiapkan
alat dan bahan.
2. Untuk
percobaan celah tunggal, tutupi lubang yang lain dengan selotip hitam.
3. Arahkan
senter kecelah tunggal, setelah sudah mendapatkan cahaya terang gelap yang
terbentuk, ukurlah d(lebar celah
tunggal) ; p(jarak terang/gelap-n dari
terang pusat) ; y(jarak
terang/gelap pusat keterang/ gelap ke-n) ; λ(panjang gelombang) ; m(layar).
4. Catatlah
hasil pengamatan yang diperoleh.
5. Tulislah
nilai yang diperoleh.
6. Untuk
percobaan celah ganda, tutupi lubang yang lain dengan selotip hitam.
7. Arahkan
senter kecelah ganda, setelah sudah mendapatkan cahaya terang gelap yang
terbentuk, ukurlah d(jarak kedua celah)
; p(jarak terang/gelap-n dari terang
pusat) ; y(jarak terang/gelap pusat
keterang/ gelap ke-n) ; λ(panjang gelombang) ; m(layar).
8. Catatlah
hasil pengamatan yang diperoleh.
9. Tulislah
nilai yang diperoleh.
10. Untuk
percobaan celah bulat, tutupi lubang yang lain dengan selotip hitam.
11. Arahkan
senter kecelah bulat, setelah sudah mendapatkan cahaya terang gelap yang
terbentuk, ukurlah d(diameter celah)
; p(jarak terang/gelap-n dari terang
pusat) ; y(jarak terang/gelap pusat
keterang/ gelap ke-n) ; λ(panjang gelombang) ; m(layar).
12. Catatlah
hasil pengamatan yang diperoleh.
13. Tulislah
nilai yang diperoleh.
14. Untuk
percobaan celah sembarang, tutupi lubang yang lain dengan selotip hitam.
15. Arahkan
senter kecelah sembarang, setelah sudah mendapatkan cahaya terang gelap yang
terbentuk, ukurlah d(jarak kedua celah)
; p(jarak terang/gelap-n dari terang
pusat) ; y(jarak terang/gelap pusat
keterang/ gelap ke-n) ; λ(panjang gelombang) ; m(layar).
16. Catatlah
hasil pengamatan yang diperoleh.
17. Tulislah
nilai yang diperoleh.
BAB
IV
ANALISIS
PERCOBAAN
·
Percobaan Difraksi,
yaitu membuat pelangi :
Pada percobaan Difraksi cahaya, kami
mendapatkan hasil yaitu tujuh warna pelangi dari kisi yang disorot dengan
senter cahaya putih.
·
Percobaan Interferensi,
yaitu celah tunggal :
Diketahui
:
d = 1 mm -> 1
x 10-3 m
l = 26 cm ->
26 x 10-2 m
p = 3 cm -> 3 x 10-2 m
n = 6 terang dan
6 gelap
Ditanya :
λ....?
penyelesaian
:
3 x 10-2 (1 x 10-3)
|
=
|
6 λ
|
||
26 x 10-2
|
||||
3 x 10-5
|
=
|
6 λ
|
||
26 x 10-2
|
||||
0,115 x 10-3
|
=
|
6 λ
|
||
6 λ
|
=
|
0,115 x 10-3
|
||
λ
|
=
|
0,115 x 10-3
|
=
|
0,019 x 10-3 m
|
6
|
||||
·
Percobaan Interferensi,
yaitu Celah ganda :
Diketahui
:
d
= 1 mm -> 1 x 10-3 m
l = 20 cm ->
2 x 10-3 m
p = 5 cm -> 5 x 10-2 m
n = 8 terang dan
8 gelap
Ditanya :
λ....?
penyelesaian
:
5 x 10-2 (1 x 10-3)
|
=
|
8 λ
|
||
2 x 10-3
|
||||
5 x 10-6
|
=
|
8 λ
|
||
2 x 10-3
|
||||
2,5 x 10-3
|
=
|
8 λ
|
||
λ
|
=
|
2,5 x 10-3
|
=
|
0,312 x 10-3 m
|
8
|
||||
·
Percobaan Interferensi,
yaitu Celah lingkaran :
Diketahui
:
d
= 1 mm -> 1 x 10-3 m
l
= 20 cm -> 2 x 10-3 m
p
= 2 cm -> 2 x 10-2 m
n
= 2 terang dan 2 gelap
Ditanya
:
λ....?
penyelesaian :
2 x 10-2 (1 x 10-3)
|
=
|
2 λ
|
||
2 x 10-3
|
||||
2 x 10-6
|
=
|
2 λ
|
||
2 x 10-3
|
||||
1 x 10-3
|
=
|
2 λ
|
||
λ
|
=
|
1 x 10-3
|
=
|
0,5 x 10-3 m
|
2
|
||||
BAB
V
APLIKASI
/ PENERAPAN GERAK MELINGKAR
ü
( Difraksi ) Kisi/celah banyak, sering digunakan dalam kehidupan
sehari-hari terutama untuk dinding bangunan.
 |
ü
( Difraksi ) pada laut dan jalanan
 |
 |
ü
Difraksi oleh minyak dan DVD
Difraksi oleh minyak dan DVD |
ü
Interferensi
BAB VI
PENUTUP
6.1.
Kesimpulan
Ø Bahwa
tujuh warna pelangi dapat terbentuk akibat adanya peristiwa Difraksi cahaya.
Ø Bayangan
dapat terbentuk karena adanya peristiwa Interferensi cahaya.
6.2.
Saran
Ø Sebaiknya
materi Difraksi dan Interferensi cahaya ini perlu dikaji dan dipahami lebih
dalam, agar materi Difraksi dan Interferensi cahaya ini dapat dikuasai dengan
sempurna oleh siswa.
Ø Serta
siswa juga dapat memecahkan persoalan tentang terjadinya pelangi dan pancaran
sinar yang terjadi akibat pantulan oleh sinar dan celah yang membentuk bayangan
aneh.
Ø Dan
praktikum fisika perlu dilakukan menyeluruh dan diterapkan dikehidupan
sehari-hari.
No comments:
Post a Comment