SIFAT GELOMBANG CAHAYA

A. TUJUAN

Menentukan panjang gelombang dari suatu warna cahaya tertentu.

B. LANDASAN TEORI

Seberkas cahaya sejajar yang mengenai celah sempit yang berada di depan layar, maka pada layar tidak terdapat bagian yang terang dengan luas yang sama dengan luas celahnya, melainkan terdapat terang utama yang kiri kanannya dikelilingi garis/pita gelap dan terang secara berselang-seling. Peristiwa ini disebut difraksi.

Panjang gelombang dari suatu cahaya tertentu dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini:

a. Jarak antar dua celah

Jarak antar dua celah berbanding lurus dengan panjang gelombang, dengan kata lain semakin besar jarak antar dua celah maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin panjang. Karena d=1/N, maka N berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Semakin besar N maka jarak antar dua celah (d) akan semakin kecil, begitu pula dengan panjang gelombangnya.

b. Jarak terang atau gelap dengan terang pusat (p)

Jarak terang atau gelap dengan terang pusat (p) berbanding lurus dengan panjang gelombang. Artinya semakin panjang jarak terang atau gelap dengan terang pusat maka akan semakin panjang pula panjang gelombangnya. (Pada percobaan ini yang diukur adalah jarak terang dengan terang pusat)

c. Jarak layar ke celah (l)

Jarak layar ke celah berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Artinya semakin panjang jarak layar ke celah maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin kecil.

d. Orde (k)

Orde berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Dengan kata lain semakin besar orde maka panjang gelombang akan semakin kecil. Pada percobaan ini yang diukur/ menjadi patokan adalah jarak terang dengan terang pusat sehingga penghitungan dimulai dari k=0 untuk terang pusat, k=1 untuk terang pertama (orde1), dan k=2 untuk terang kedua(orde2),dst.

Hubungan-hubungan tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini:

d = jarak antar dua celah

p =jarak terang k atau gelap k ke terang pusat

λ = panjang gelombang sinar

k = orde

l = jarak layar ke celah

C. ALAT DAN BAHAN

1. Ray Box dan catu cahaya

2. Mistar

3. Filter warna

4. Pensil

D. PELAKSANAAN PERCOBAAN

1. Susun alat seperti gambar dengan menggunakan salah satu filter. Buat jarak kisi dan mistar sejauh L.

2. Amati dengan menggunakan kisi yang berbeda.

3. Untuk orde satu gunakan ketiga sisi.

4. Untuk orde dua gunakan dua kisi yang berbeda.

5. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk jarak yang berbeda.

E. DATA DAN PENGOLAHAN DATA

No	Orde	L	Bacaan ke kiri (P)	Bacaan ke kanan (P)	Rata-rata	N(/cm)	d (cm)	λ= P.d (cm) k.l
1	1	100	5.7	5.7	5.7	10	1/10	5.7 x 10^-3
2			19.6	22.2	20.9	30	1/30	5.9 x 10^-3
3			19	20	19.5	60	1/60	3.25 x 10^-3
1	2		13	14	13.5	10	1/10	6.75 x 10^-3
2	2		40	42	41	30	1/30	6.8 x 10^-3
1	1	50	3	3	3	10	1/10	6 x 10^-3
2			10	9.8	9.9	30	1/30	6.6 x 10^-3
3			10	10.5	10.25	60	1/60	3.4 x 10^-3
1	2		7	6.5	6.75	10	1/10	6.75 x 10^-3
2	2		20.5	21	20.75	30	1/30	3.45 x 10^-3
∑λ_i								54.6 x 10^-3
Λ rata-rata								5.46 x 10^-3

TABEL PENGAMATAN SIFAT GELOMBANG CAHAYA

F. PEMBAHASAN

Untuk mencari jarak antar celah dapat dicari menggunakan rumus d=1/N, dimana N merupakan banyaknya celah pada kisi yang pakai dalam percobaan. Untuk percobaan berorde satu digunakan tiga jenis kisi, yaitu 10, 30, 60. Sedangkan untuk percobaan berorde dua hanya digunakan dua jenis kisi, yaitu 10,dan 30.

Jarak antara layar ke celah yang kami gunakan pada percobaan ini adalah 50 cm dan 100 cm. Kedua jarak ini berlaku untuk orde satu maupun orde dua.

Percobaan Dengan Jarak Antara Layar dengan Celah 100 cm

Pada percobaan dengan jarak antara layar dengan celah sebesar 100 cm percobaan dilakukan selama enam kali. Untuk percobaan pertama sampai dengan percobaan ketiga kami mencari panjang gelombang dengan orde satu dan tiga jenis kissi (10,30,60). Dapat dilihat pada tabel hasil pengamatan bahwa panjang gelombang yang dihasilkan pada percobaan pertama dengan percobaan kedua mengalami peningkatan, yaitu dari 5.7x10^-3 cm menjadi 5.9x10^-3 cm. Hal ini sesuai dengan teori yang ada, dimana banyaknya celah kissi (N) berbanding terbalik dengan panjang gelombang, sehingga semakin kecil nilai N maka panjang gelombang yang dihasilkan semakin panjang. Namun, pada percobaan ke tiga( kissi 60) terjadi penurunan nilai panjang gelombang.

Untuk percobaan ke empat sampai dan ke lima, kami mencari panjang gelombang dengan orde dua dan dua jenis kissi, yaitu 10 dan 30. Dapat dilihat pada tabel hasil pengamatan bahwa panjang gelombang yang dihasilkan mengalami peningkatan, yaitu dari 6.75x10^-3 cm menjadi 6.8x10^-3 cm. Hal ini sesuai dengan teori yang ada, dimana banyaknya celah kissi (N) berbanding terbalik dengan panjang gelombang, sehingga semakin kecil nilai N maka panjang gelombang yang dihasilkan semakin panjang.

Bila membandingkan ordenya, yaitu orde satu dan orde dua, kita dapat melihat pada tabel hasil pengamatan bahwa panjang gelombang yang dihasilkan oleh percobaan dengan menggunakan orde dua lebih panjang daripada panjang gelombang yang dihasilkan oleh percobaan dengan orde satu. Hal ini sebenarnya kurang sesuai dengan teori yang ada, dimana orde (k) berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Seharusnya semakin besar orde maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin pendek. Namun kita perlu memahami dengan baik bahwa panjang gelombang yang dihasilkan pada percobaan ini tidak hanya dipengaruhi oleh satu faktor saja, melainkan dipengaruhi oleh beberapa faktor yang saling berkesinambungan. Orde mempengaruhi jarak antara terang ke terang pusat, untuk orde dua jarak terang ke terang pusat lebih panjang jika dibandingkan dengan jarak terang ke terang pusat pada orde satu. Panjang gelombang pada orde dua lebih panjang karena nilai P(jarak terang ke terang pusat) orde ke dua lebih besar dari pada orde pertama.

Percobaan dengan Jarak Antara Layar dengan Celah 50 cm

Sama seperti percobaan dengan jarak antara layar dengan celah sebesar 100 cm, percobaan ini juga dilakukan sebanyak enam kali. Untuk percobaan pertama sampai dengan percobaan ketiga kami mencari panjang gelombang dengan orde satu dan tiga jenis kissi (10,30,60). Dapat kita lihat pada tabel hasil pengamatan bahwa panjang gelombang yang dihasilkan pada percobaan pertama dengan percobaan kedua mengalami peningkatan, yaitu dari 6x10^-3 cm menjadi 6.6 x10^-3 cm. Hal ini sesuai dengan teori yang ada, dimana banyaknya celah kissi (N) berbanding terbalik dengan panjang gelombang, sehingga semakin kecil nilai N maka panjang gelombang yang dihasilkan semakin panjang. Namun, pada percobaan ke tiga( kissi 60) terjadi penurunan nilai panjang gelombang menjadi 3.4x10^-3 cm.

Untuk percobaan ke empat dan ke lima, kami mencari panjang gelombang dengan orde dua dan dua jenis kissi, yaitu 10 dan 30. Berbeda dengan percobaan sebelumnya, pada percobaan kali ini panjang gelombang yang dihasilkan mengalami penurunan, yaitu dari 6.75x10^-3 cm menjadi 3.4x10^-3 cm. Hal ini kurang sesuai dengan teori yang ada, dimana banyaknya celah kissi (N) berbanding terbalik dengan panjang gelombang, sehingga semakin kecil nilai N maka panjang gelombang yang dihasilkan semakin panjang.

Bila membandingkan ordenya, yaitu orde satu dan orde dua, dapat dilihat pada tabel hasil pengamatan bahwa panjang gelombang yang dihasilkan oleh percobaan dengan menggunakan orde dua kisi ke satu lebih panjang daripada panjang gelombang yang dihasilkan oleh percobaan dengan orde satu kissi ke satu. Sama seperti percobaan sebelumnya, sebenarnya hasil yang diperoleh kurang sesuai dengan teori yang ada, dimana orde (k) berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Seharusnya semakin besar orde maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin pendek. Namun panjang gelombang yang dihasilkan oleh orde dua kissi ke dua lebih pendek daripada orde satu kissi ke dua. Hal ini sesuai dengan teori yang ada.

Dari tabel hasil pengamatan secara umum dapat dilihat bahwa semakin panjang jarak antara celah dengan layar maka semakin kecil panjang gelombang yang dihasilkan.

Pada pembahasan di atas, banyak ditemui ketidaksesuaian hasil pengamatan dengan teori yang ada (teori berdiri sendiri,tidak dalam satu kesatuan rumus). Teori-teori yang ada sebenarnya tidak berdiri sendiri, melainkan teori-teori tersebut tergabung menjadi satu dalam rumus

Kembali kami tekankan bahwa kita perlu memahami dengan baik bahwa panjang gelombang yang dihasilkan pada percobaan ini tidak hanya dipengaruhi oleh satu faktor saja, melainkan dipengaruhi oleh beberapa faktor yang saling berkesinambungan. Sebagai contoh orde mempengaruhi jarak antara terang ke terang pusat,pada percobaan untuk orde dua jarak terang ke terang pusat lebih panjang jika dibandingkan dengan jarak terang ke terang pusat pada orde satu. Panjang gelombang pada orde dua lebih panjang karena nilai P orde ke dua (jarak terang ke terang pusat) lebih besar dari pada orde pertama.

Ketikdaksesuaian ini juga terjadi karena kurangnya ketelitian pengamat sewaktu melakukan pecobaan, sehingga hasil yang didapatkan kurang maksimal. Selain itu, dalam percobaan seharusnya perlu dilakukan perulangan untuk mendapatkan hasil yang valid, namun karena keterbatasan waktu, perulangan tidak dapat kami lakukan

G. KESIMPULAN

Panjang gelombang depengaruhi oleh jarak antar dua celah (d), jarak terang atau gelap ke terang/gelap ke terang pusat (p), jarak layar ke celah (l), orde (k), yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

PEMBIASAAN PADA PRISMA

A. TUJUAN

1. Menyelidiki sifat bayangan pada prisma.

2. Menentukan indeks bias pada prisma.

B. LANDASAN TEORI

Cahaya yang melalui sebuah prisma akan mengalami deviasi. Sudut defiasi didefinisikan sebagai sudut antara perpanjangan sinar datang mula-mula pada bidang I dengan sinar bias akhir pada bidang II.

Deviasi mencapai minimum ketika sinar melalui prisma secara simetris. Dengan demikian syarat terjadi deviasi minimum adalah

Cahaya yang datang dari medium rapat ke medium renggang akan dibiaskan menjauhi garis normal. Cahaya yang datang dari medium renggang ke medium rapat akan dibiaskan mendekati garis normal.

D. ALAT DAN BAHAN:

1. Gabus atau sterofoam

2. Kaca prisma

3. Jarum pentul

4. Busur derajat

5. Mistar

6. Pensil

7. Kertas HVS

E. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

1. Letakkan gabus atau sterofoam di atas meja, kertas HVS di atas gabus dan prisma di atas kertas.

2. Garis sisi-sisi prisma dengan pensil sehingga tergambar pada kertas, seperti pada gambar:

3. Singkirkan prisma dari tempat semula.

4. Buat garis normal N yang melalui titik A, kemudian buat garis AB.

5. Tancapkan jarum pentul di titik A dan B.

6. Letakkan kembali prisma pada tempat semula.

7. Amati jarum pentul A dan B dari sisi prisma yang lain, kemudian tancapkan jarum pentul lainnya di titik C dan D, sehingga keempat jarum pentul tersebut kelihatan satu garis lurus.

8. Singkirkan lagi prisma dari tempat semula.

9. Buat garis normal dan perpanjang garis AB dan CD.

10. Ukur sudut datang sinar AB (i₁) dengan busur derajat dan catat pada table data.

11. Ukur sudut bias sinar AC (r₂) dengan busur derajat dan catat pada table data.

12. Ukur sudut antara perpanjangan sinar AB dan perpanjangan sinar CD (sudut deviasi

) dengan busur dan catat pada table data.

13. Ulangi langkah 1 sampai 12 dengan mengbah-ubah sudut datang sinar AB (i₁)

F. TABEL DATA

TABEL PENGAMATAN PEMBIASAN PADA PRISMA

No	i₁	r₂	d
1.	15°	58°	28°
2.	25°	50°	30°
3.	30°	41°	25°
4.	35°	38°	27°
5.	40°	29°	24°

G. PEMBAHASAN

Arah sinar masuk yang menuju prisma dengan sinar yang keluar dari prisma memiliki perbedaan. Pada arah sinar yang mendekati prisma, sudut datang dibiaskan mendekati garis normal karena indeks bias yang dimiliki oleh medium (prisma) lebih besar dari indeks bias udara. Begitu pula hal yang terjadi pada arah sinar yang keluar dari prisma. Sinar yang keluar dibiaskan menjauhi garis normal karena indeks bias udara lebih kecil dari indeks bias medium (prisma).

Sudut antara sinar yang masuk dengan sinar yang keluar disebut dengan sudut deviasi. Sudut deviasi pada setiap sinar yang masuk mengalami perubahan. Seharusnya, bila data tersebut dimasukkan ke dalam grafik akan membentuk sebuah grafik parabola di mana titik minimum pada grafik tersebut merupakan nilai sudut defiasi minimum, tetapi pada percobaan ini, nilai sudut defiasi memiliki nilai yang tidak stabil. Hal tersebut dapat disebabkan oleh kesalahan dalam melakukan percobaan sehingga kurangnya akurasi data dari percobaan. Di samping itu, karena percobaan hanya dilakukan lima kali sehingga data yang didapat hanya sedikit juga dapat menjadi salah satu penyebab grafik yang ditunjukkan tidak parabola.

Pada percobaan ini, nilai sudut defiasi minimum dicapai pada percobaan dengan nilai sudut datang 35°. Sudut ini menghasilkan sudut bias terakhir dengan nilai 38°. Kedua sudut ini membentuk sudut defiasi dengan nilai 27°. Terdapat perbedaan 3° antara sudut datang dan sudut bias terakhir. Di antara semua sudut datang dan sudut bias terakhir, kedua sudut inilah yang membuat selisih paling kecil.

H. KESIMPULAN

1. Cahaya memiliki sifat, yaitu dapat dibiaskan.

2. Cahaya dari medium renggang ke medium yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Sedangkan cahaya dari medium rapat ke medium yang renggang akan dibiaskan menjauhi garis normal

LAPORAN SIFAT GELOMBANG CAHAYA DAN PEMBIASAN PADA PRISMA

Komentar