Senin, 11 April 2016
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
Polarisasi dan Difraksi
Oleh :
CORREY ANANTA ADHILAKSMA
1400510001
LABORATORIUM FISIKA DASAR
PHYSICS ENERGY ENGGINEERING
SURYA UNIVERSITY
2015
- Tujuan
Menjelaskan fenomena terjadinya pola polarisasi dan difraksi pada beberapa metode eksperimen seperti menggunakan polarisator, difraksi celah tunggal, difraksi celah ganda dan kisi difraksi.
- Dasar Teori
Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya terpolarisasi disebut juga cahaya terkutub. Polarisasi hanya dialami oleh gelombang transversal. Gelombang longitudinal seperti bunyi tidak dapat mengalami polarisasi. Polarisasi cahaya dapat terjadi karena: pemantulan, pembiasan ganda/kembar, absorbsi selektif, hamburan.
- Polarisasi Karena Pemantulan
Berkas sinar alami (sinar yang belum terpolarisasi) dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca (cermin datar). Dengan sudut datang i = 57 derajat maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:
Mari kita gunakan persamaan dasar pembiasan pada medium n1 dan n2
Jika cahaya datang dari udara (n1=1) menuju ke bahan dengan indeks bias n(n2=n), maka persamaan diatas dapat ditullis menjadi: 
. Persamaan berikut ini dikenal dengan sebutan hukum Brewster. Sudut polarisasi teta B disebut juga sudut Brewster.
. Persamaan berikut ini dikenal dengan sebutan hukum Brewster. Sudut polarisasi teta B disebut juga sudut Brewster.- Polarisasi Karena Pembiasan
Berkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut 90, seperti pada gambar berikut :
Dari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh Rumus Brewster, Sbb :
ip + r = 9o, r = 90 -ip
n2/n1 = sin ip/sin r = sin ip/sin (90-ip) = sin ip/cos ip = tg ip
n2/n1 = tg ip
- Polarisasi karena penyerapan selektif.
Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi, sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar berikut:
Difraksi adalah peristiwa saat gelombang dilenturkan atau melebar di tepi celah dan pinggiran penghalang cahaya. Cahaya tidak lagi merambat lurus, dan hal ini menyebabkan terjadinya interferensi hingga tepi-tepi bayangan menjadi tajam(kabur).
- Difraksi Celah Tunggal
Ketika sebuah sumber gelombang cahaya melewati sebuah celah sempit, akan terjadi sebuah pola terang gelap. Peristiwa tersebut disebut sebagai sebuah gelaja difraksi celah tunggal. Difraksi celah tunggal dirumuskan sebagai berikut:
Superposisi Konstrukstif: terang
Maksimum pertama terletak di pusat dari pola, jika”a” semakin kecil, maka pada suatu saat akan diperoleh a= 
, sehingga sinθ=1 atau θ =90 derajat, maka tidak diperoleh pola difraksi hanya diperoleh seberkas titik terang.
, sehingga sinθ=1 atau θ =90 derajat, maka tidak diperoleh pola difraksi hanya diperoleh seberkas titik terang.
- Difraksi Celah Ganda
Pada pola intensitas gelombang interferensi semua titik terang mempunyai amplitudo yang sama. Pola intensitas pada difraksi mempunyai amplitudo yang makin lama makin lemah. Kombinasi dari kedua amplitudo ini menghasilkan pola campuran antara difraksi dan interferensi. Terjadi gabungan antara difraksi celah dengan interferensi dari kedua buah celah. Interferensi masuk dalam pola difraksi sehingga pada suatu tempat terdapat pola interferensi maksimum yang tidak terlihat disebut orde yang hilang (missing orde’s). Dalam gambar di bawah ini dilakukan percobaan dengan menggunakan jarak antar celah d = 18 μm dan lebar celah a = 3μm. Pola yang diproleh adalah seperti gambar di bawah ini :
- Kisi Difraksi
Apabila sebuah sinar melewati kisi maka yang akan terjadi adalah
- dispersi : peruraian warna dari berkas sinar yang polikromatis
Cahaya yang mempunyai panjang gelombang yang sama akan mengalami superposisi dengan cahaya dengan panjang gelombang yang sama. Sehingga yang terjadi adalah adanya pola garis yang mempunyai warna tertentu. Akan tetapi jika cahaya yang digunakan polikromatis maka tidak akan didapatkan terjadinya peruraian warna. Yang ada adalah superposisi dari cahaya tersebut sehingga hanya akan tampak satu warna saja.
- deviasi : perubahan arah dari jalanya sinar
Jika gelombang dengan berbagai panjang gelombang melewati kisi maka setiap panjang gelombang akan membentuk maksimum pada sudut yang berbeda kecuali pada orde m = 0.
- Prosedur Kerja
Alat dan Bahan
- Laser
- Polarisator (3buah)
- Plastik sampul
- Balok akrilik
- Layar
- Kisi difraksi
- Aparatus celah tunggal
- Penggaris
Langkah Kerja Eksperimen
- Polarisasi
- Dalam eksperimen ini digunakan sebuah polarisator
- Kami meletakan polaristor diantara laser dan layar
- Kemudian kami mencatat sudut-sudut dimana terjadi fenomena terang gelap di layar
- Pemadaman cahaya
- Dalam eksperimen ini digunakan dua polarisator
- Kami meletakan polarisator kedua dibelakang polarisator pertama
- Kami mengubah orientasi polarisator kedua hingga berkas cahaya dari laser tidak tampak dilayar (padam).
- Kemudian kami catat orientasi dari polaristor tersebut
- Tiga polarisator
- Dalam ekperimen kali ini digunakan tiga plarisator
- Kami meletakan palarisator ketiga diantara polarisator pertama dan kedua
- Kami mengubah orientasi polarisator ketiga sampai didapatkan intensitas laser maksimum pada layar.
- Kemudian kami catat orientasi polarisator tersebut
- Hukum Brewster
- Dalam eksperimen ini digunakan sebuah pelat akrilik
- Kemudian kami menembakkan sinar laser yang sudah terpolarisasi polarisator ke pelat akrilik
- Kami merotasikan pelat akrilik tersebut sampai didapatkan orientasi ketika berkas yang direfleksikan padam
- Lalu kami catat orientasi dari pelat akrilik tersebut
- Depolarisasi
- Dalam eksperimen ini disertakan selembar plastik diantara dua polarisator
- Kemuadian kami amati perubahan intensitas cahaya yang ditransmisikan terhadap orientasi dari polarisator kedua
- Difraksi celah tunggal
- Dalam eksperimen kali ini digunakan sebuah celah yang terbuat dari kertas yang telah dilubangi dengan jarum
- Kemudian kami menembakkan cahaya laser ke aparatus celah tunggal, lalu mengamati titik intensitas minimum pada pola difraksi yang terbentuk
- Difraksi celah ganda
- Dalam eksperimen kali ini digunakan dua celah yang terbuat dari kertas yang telah dilubangi dengan jarum
- Kemudian kami menembakkan cahaya laser ke aparatus celah ganda, lalu mengamati titik intensitas minimum pada pola difraksi yang terbentuk
- Kisi difraksi
- Dalam eksperimen ini digunakan sebuah kisi difraksi
- Kemudian kami menembakkan sinar laser ke kisi difraksi
- Dari pola difraksi yang dihasilkan, kami menghitung banyak celah per satuan panjang dari kisi yang digunakan.
- Setelah itu kami melakukan ekperimen dengan dua kisi yang berbeda
- Data Pengamatan
- Polarisasi
No
|
theta
|
intensitas cahaya
|
1
|
0
|
terang
|
2
|
90
|
gelap
|
3
|
135
|
terang
|
4
|
275
|
gelap
|
- Pemadaman cahaya
No
|
sudut polarisator 2
|
intensitas cahaya
|
1
|
0
|
terang
|
2
|
95
|
padam
|
3
|
145
|
terang
|
4
|
275
|
padam
|
- Tiga polarisator
No
|
sudut polarisator 3
|
intensitas cahaya
|
1
|
50
|
terang
|
2
|
95
|
gelap
|
3
|
135
|
terang
|
4
|
185
|
gelap
|
5
|
230
|
terang
|
Sudut Polarisator 2
| ||
90
|
270
| |
- Hukum Brewster
sudut datang (alfa)
|
sudut pantul
|
sudut bias (beta)
|
Sudut Browster
|
55
|
58
|
46
|
76
|
- Depolarisasi
Tanpa Plastik
|
Menggunakan Plastik
| |
sudut terang
|
sudut gelap
|
sudut redup
|
0
|
90
|
90
|
185
|
270
|
270
|
- Difraksi celah tunggal
m
|
L(m)
|
y(m)
|
lambda(m)
|
2
|
1.885
|
0.008
|
6.2E-07
|
- Difraksi celah ganda
m
|
L(m)
|
y(m)
|
lambda(m)
|
2
|
1.91
|
0.012
|
6.2E-07
|
- Kisi difraksi
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
1
|
71
|
5
|
2
|
71
|
10.4
|
3
|
71
|
15.6
|
N(celah/mm)
|
100
| |
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
1
|
71
|
13.4
|
2
|
71
|
28.9
|
3
|
71
|
46.9
|
N(celah/mm)
|
300
| |
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
1
|
4
|
2
|
2
|
4
|
4.2
|
3
|
4
|
7.7
|
N(celah/mm)
|
600
| |
- Pengolahan Data
- Polarisasi
No
|
theta
|
intensitas cahaya
|
1
|
0
|
terang
|
2
|
90
|
gelap
|
3
|
135
|
terang
|
4
|
275
|
gelap
|
- Pemadaman cahaya
No
|
sudut polarisator 2
|
intensitas cahaya
|
1
|
0
|
terang
|
2
|
95
|
padam
|
3
|
145
|
terang
|
4
|
275
|
padam
|
- Tiga polarisator
No
|
sudut polarisator 3
|
intensitas cahaya
|
1
|
50
|
terang
|
2
|
95
|
gelap
|
3
|
135
|
terang
|
4
|
185
|
gelap
|
5
|
230
|
terang
|
Sudut Polarisator 2
| ||
90
|
270
| |
- Hukum Brewster
sudut datang (alfa)
|
sudut pantul
|
sudut bias (beta)
|
Sudut Browster
|
cot alfa
|
n teori
|
n rel
|
55
|
58
|
46
|
76
|
0.70021
|
1.491
|
0.53038
|
- Depolarisasi
Tanpa Plastik
|
Menggunakan Plastik
| |
sudut terang
|
sudut gelap
|
sudut redup
|
0
|
90
|
90
|
185
|
270
|
270
|
- Difraksi celah tunggal
m
|
L(m)
|
y(m)
|
lambda(m)
|
sin theta
|
teta
|
a(m)
|
diameter (m)(jarum)
|
error
|
2
|
1.885
|
0.008
|
6.2E-07
|
0.00424403
|
0.2429
|
0.00029
|
0.01025
|
0.9715
|
- Difraksi celah ganda
m
|
L(m)
|
y(m)
|
lambda(m)
|
sin theta
|
teta
|
d(m)
|
d(m) teori
|
diameter (m)(jarum)
|
error
|
2
|
1.91
|
0.012
|
6.2E-07
|
0.00628272
|
0.3598
|
0.0002
|
0.0001
|
0.01025
|
0.4933
|
- Kisi difraksi
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
sin theta
|
d
|
N
|
N rel
|
N(celah/mm)
|
100
|
1
|
71
|
5
|
0.070423
|
8.80E-03
|
1.14E+02
|
8.86E-01
| ||
2
|
71
|
10.4
|
0.146479
|
8.47E-03
|
1.18E+02
|
8.82E-01
|
N(celah/cm)
|
1000
|
3
|
71
|
15.6
|
0.219718
|
8.47E-03
|
1.18E+02
|
8.82E-01
|
lambda(m)
|
6.20E-07
|
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
sin theta
|
d
|
N
|
N rel
|
N(celah/mm)
|
300
|
1
|
71
|
13.4
|
0.188732
|
3.29E-03
|
3.04E+02
|
8.99E-01
| ||
2
|
71
|
28.9
|
0.407042
|
3.05E-03
|
3.28E+02
|
8.91E-01
|
N(celah/cm)
|
3000
|
3
|
71
|
46.9
|
0.660563
|
2.82E-03
|
3.55E+02
|
8.82E-01
|
lambda(m)
|
6.20E-07
|
n
|
L(cm)
|
y(cm)
|
sin theta
|
d
|
N
|
N rel
|
N(celah/mm)
|
600
|
1
|
4
|
2
|
0.5
|
1.24E-03
|
8.06E+02
|
8.66E-01
| ||
2
|
4
|
4.2
|
1.05
|
1.18E-03
|
8.47E+02
|
8.59E-01
|
N(celah/cm)
|
6000
|
3
|
4
|
7.7
|
1.925
|
9.66E-04
|
1.03E+03
|
8.28E-01
|
lambda(m)
|
6.20E-07
|
- Analisis Hasil
- Polarisasi
Dalam eksperimen ini digunakan sebuah polarisator, didapatkan sudut terang antara 0 dan 135. Dalam eksperimen ini juga didapatkan sudut gelap antara 90 dan 275, sebenarnya intensitas cahaya yang melewati polarisator tidak gelap secara total namun hanya intensitanya saja yang berkurang sampai setengah intensitas awal, saat di sudut 90 derajat cahaya yang melewati polarisator masih nampak oleh karenannya cahaya laser yang digunakan tidak terpolarisasi.
- Pemadaman cahaya
Dalam eksperimen ini digunakan 2 buah polarisator, hal ini untuk menunjukan bahwa cahaya yang melewati polarisator sudah terpolarisasi. Polarisor pertama disetel sudut terang maksimum 0 derajat, Sehingga didapatkan sudut terang pada polarisator kedua antara 0 dan 145 derajat dan sudut gelap antara 95 dan 275 derajat. Intensitas cahaya pada sudut 95 dan 275 menunjukan pola gelap atau padam secara total oleh karenannya cahaya laser sudah terpolarisasi.
- Tiga polarisator
Dalam eksperimen ini digunakan 3 buah polarisator, polarisator pertama disetel sudut terang maksimum 0 derajat, polarisator kedua disetel sudut gelap maksimum 90 dan 270 derajat, sehingga didapatkan sudut terang pada polarisator ketiga antara 50, 135 dan 230 derajat dan sudut gelap antara 95 dan 185 derajat. Pada eksperimen ini diminta untuk menjelaskan mengapa polarisator ketiga dapat membuat berkas cahaya biasa sampai diteruskan pada layar. Dalam eksperimen ini, ketiga polarisator diletakan tegak lurus sehingga ketika cahaya laser melewati ketiga polarisator tersebut cahaya laser diteruskan dan sudah terpolarisasi
- Hukum Brewster
Dalam eksperimen ini digunakan sebuah akrilik yang dapat dirotasikan, cahaya laser ditembakkan dengan sudut 55 derajat, sehingga didapatkan sudut beta 46 derajat dan sudut brewsternya 76 derajat. Indeks bias pelat akrilik berdasar pada eksperimen ini didapatkan sebesar 0.700021 dan indeks bias teori 1.491. Tentu perbandingan indeks bias percobaan dan teori berbeda setengahnya, hal ini mungkin karena adanya kesalahan pada pengukuran seperti ketelitian dalam mengamati sudut-sudutnya. Pada eksperimen ini sudut brewster hanya terjadi pada sudut-sudut istimewa, bila pelat akrilik diputar terlalu jauh maka tidak akan terpolarisasi.
- Depolarisasi
Dalam eksperimen ini digunakan plastik makanan sebagai penguji apakah plastik ini dapat dikatakan sebuah polarisator atau bukan. Plastik tersebut diletakan diantara 2 buah polarisator, polarisator kedua berperan dalam pentrasmisian cahaya terhadap perubahan intensitas cahaya pada layar. Didapat sudut redup pada plastik antara 90 dan 270 derajat jika dibandingkan dengan eksperimen 2 sudut padamnya antara 95 dan 275 derajat, sehingga dapat dikatakan plastik mempengaruhi intensitas cahaya. Dan plastik terpolarisari.
- Difraksi celah tunggal
Dalam eksperimen ini digunakan sebuah celah yang dibuat dengan menggunakan jarum, jika diruntut menggunakan rumus berikut ini
didapatkan lebar celah sebesar 0.00029 m, jika dibandingkan dengan diameter jarum yang besarnya sekitar 0.01025m, maka dapat dikatakan perbedaan lebar celah berdasar persamaan dan teori terbilang besar, kemungkinan hal ini disebabkan karena kurang telitinya melakukan pengukuran terhadap jarak antara terang pusat dan terang kedua.
didapatkan lebar celah sebesar 0.00029 m, jika dibandingkan dengan diameter jarum yang besarnya sekitar 0.01025m, maka dapat dikatakan perbedaan lebar celah berdasar persamaan dan teori terbilang besar, kemungkinan hal ini disebabkan karena kurang telitinya melakukan pengukuran terhadap jarak antara terang pusat dan terang kedua.- Difraksi celah ganda
Dalam eksperimen ini, digunakan 2 buah lubang yang dibuat menggunakan jarum. Jarak antar celah yang diukur berkisar antara 0.0001 m, jika dibandingkan dengan persamaan berikut ini 
didapatkan jarak antar celah antara 0.0002m, maka dapat dikatakan perbedaan jarak antar celah teori dan eksperimen terpaut setengahnya. Kalau dibandingakan dengan pola difraksi pada eksperimen sebelumnya, pola difraksi pada celah ganda dapat terlihat dengan lebih jelas ketimbang celah tunggal. Hal ini disebabkan perbedaan fase dari berkas cahaya yang datang dari tiap celah yang lebih besar dibandingkan beda fase berkas cahaya dari dua celah. Adapun benda dengan banyak celah yang tersusun teratur dengan jarak yang sama dinamakan kisi difraksi.
didapatkan jarak antar celah antara 0.0002m, maka dapat dikatakan perbedaan jarak antar celah teori dan eksperimen terpaut setengahnya. Kalau dibandingakan dengan pola difraksi pada eksperimen sebelumnya, pola difraksi pada celah ganda dapat terlihat dengan lebih jelas ketimbang celah tunggal. Hal ini disebabkan perbedaan fase dari berkas cahaya yang datang dari tiap celah yang lebih besar dibandingkan beda fase berkas cahaya dari dua celah. Adapun benda dengan banyak celah yang tersusun teratur dengan jarak yang sama dinamakan kisi difraksi.- Kisi difraksi
Dalam eksperimen ini digunakan kisi difraksi dengan kisi difraksi sebesar 1000, 3000 dan 6000 celah/cm. Dalam kisi difraksi 1000 celah/cm didapatkan rataan sebesar 1.17x10^2 celah/cm, kisi difraksi 3000 celah/cm didapatkan rataan sebesar 3.29x10^2 dan kisi difraksi 6000 celah/cm didapatkan rataan sebesar 8.96x10^2. Tentu perbedaan kisi difraksi yang berasal dari eksperimen dengan kisi difraski teori terlampau jauh, jika dilihat dari pengukuran tidak salah sepertinya mungkin Hal ini disebabkan oleh perbedaan fase dari berkas cahaya yang datang dari tiap celah yang lebih besar dibandingkan beda fase berkas cahaya dari dua celah. Sehingga memungkinkan adanya perbedaan perbandingan data.
- Kesimpulan
Dalam eksperimen ini nilai sudut memiliki pengaruh terhadap intensitas cahaya yang terpolarisasi. Dan Dalam difraksi celah tunggal dan celah ganda yang mempengaruhi kedua nya adalah perbedaan fase cahaya. Difraksi cahaya berbanding lurus dengan jarak celah menuju layar dimana jika jarak semakin besar maka difraksi cahaya semakin besar begitupun sebaliknya.
Posting Komentar