Contoh Praktikum Difraksi Sinar Laser (LKPD)

TUJUAN

1. Memahami peristiwa interferensi cahaya pada celah
2. Mengamati pola interferensi celah tunggal, dan interferensi celah ganda dari sinar laser

TEORI

Berkas cahaya momokromatik yang melewati celah sempit kemudian cahaya tersebut  akan menyebar kesegala arah, dalam hal ini  celah sempit seolah-olah merupakan sumber cahaya. Peristiwa penyebaran cahaya dari celah sempit dikenal dengan difraksi. Syarat terjadi difraksi adalah jika lebar celah lebih sedikit (mendekati panjang gelombang cahaya. Berkas cahaya dari celah akan mencapai suatu titik  dengan fase yang berfariasi. Akibat perbedaan fase gelombang cahaya yang berinterferensi pada sebuah titik maka terjadilah  pola  terang dan gelap pada titik tersebut. Pola terang merupakan  interferensi konstruktif, sedangkan pola gelap merupakan interferensi  destruktif. Untuk mengamati pola interferensi maksimum (terang) dan gelap (minimum) disini digunakan sumber sinar laser.

Pada gambar di atas diperlihatkan  grafik posisi  intensitas dengan sudut teta   diukur dari pusat celah tunggal ke minimum pertama (gelap pertama), bersesuaian dengan  m =1 untuk situasi yang ditunjukkan pada diagram. Jarak  maksimum  antara terang pusat  dan  difraksi  minimum  untuk  celah  tunggal  diukur dengan   merekam  pola  laser  dengan  Sensor  Cahaya berdasarkan  intensitas  cahaya  terhadap  jarak.  Ketika difraksi cahaya terjadi saat melewati sebuah celah, sudut antara terang pusat ke gelap  diberikan oleh

Dalam hal ini:  a = lebar celah;  q = sudut diukur dari terang  pusat; l = panjang gelombang cahaya;  m = orde maksimum (1 ,  2,  3 ....; dst)

Berdasarkan gambar di atas maka panjang gelombang sinar laaser dapat ditentukan:

Dengan : m = orde (1, 2, 3, 4,.....)

            Y = jarak gelap ke m terhadap terang pusat

            D = Jarak celah terhadap layar (sensor)

KEGIATAN

Melakukan eksperimen untuk mengamati ola interferensi pada celah  perngkat percobaan yang terintegrasi dengan computer interfase .

a. Alat dan Bahan

• Meja Optik
• Penyangga disk bercelah
• Pengerak Linier 
• Sensor cahaya dan  sensor rotasi 
• Lampu dioda laser
• Komputer
• Interface science workshop

b. Langkah Percobaan

Persiapan:

1. Pasang   disk bercelah  pada penyangga /pemegang   sedemikian rupa sehingga  celah disc yang dipilih berada pada posisi vertikal ditengah cincin penyangga (Gambar 3). 
2. Pasang penggerak  Linear  yang sudah dilengkapi  sensor rotasi (Rotary   Motio Sensor)  sensor cahaya  pada ujung meja optik menghadap celah disk dan sumber laser dioda (Gambar 4).  
3. Pasang  lampu dioda laser  pada  meja optik dan  hubungkan dengan sumber tegangan (sekitar 12 Volt) (gambar 6). 
   
4. Tempatkan penyangga yang sudah dipasang disk celah pada bangku  optik beberapa sentimeter dari laser, dengan sisi disk dari pemegang terdekat dengan laser  (gambar 5).  
5. Atur  berkas sinar  laser agar dapat masuk melewati celah dan dapat terdeteksi oleh sensor.  Apabila  posisi  tepat,  maka dapat  menukar dari satu  celah  ke  celah berikutnya dengan mudah.  Ketika  sinar  laser  benar  selaras, pola  difraksi  harus  berpusat   pada  celah  di  depan  sensor  cahaya  (lihat Gambar 
6. Anda  mungkin harus  menaikkan  atau menurunkan sensor cahaya  untuk menyesuaikan pola.
7. Pilih  skala Sensor misalnya  pada  posisi  x10 , jika intensitas tidak teramati putar skala  misalnya pada posisi x1 dan seterusnya. 
8. Hubungkan kabel  Sensor rotasi pada Alat Interfase Science  Workshop  melalui  Chanel 1. 
9. Hubungkan kabel  Sensor Cahaya pada chanel B. Selanjutnya hubungkan Interface ke Komputer menggunakan kabel yang telah disediakan.
10. Buka file data studio misal diberi nama  “Difraksi” pada komputer.
11. Lakukan pengaturan sampai display data studio pada komputer siap digunakan.

Pengaturan Grafik

1. Mulai dengan Celah Tunggal. Putar roda di depan sensor sampai kedudukan celah   0,16 mm pada posisi vertikal.
2. Tekan Start pada  data studio  pada rogram komputer.
3. Gerakkan meja sensor ke kiri atau kekanan melewati sinar laser.  Lihatlah pola yang dihasilkan pada grafik, lakukan penyesuaian tampilan grafik agar diperoleh pola maksimum dan minimum yang proporsional dan mudah diamati.
4. Jika tidak diperoleh tampilan grafik  yang baik, putarlah posisi celah di depan sensor pada ukuran yang lain.

Pengukuran  Untuk Celah Tunggal:

1. Posisikan celah tunggal  dengan lebar celah  a= 0,04 mm.
2. Tekan tombol START, lalu secara perlahan-lahan  geser meja sensor kekiri atau ke kanan untuk memindai pola interferensi celah tunggal. Tekan tombol  Stop  apabila sudah selesai pemindaian pola  interferensi.  Lakukan scan ulang apabila belum diperoleh hasil yang diinginkan.  Anda mungkin harus mengubah pengaturan  pada sensor cahaya (1x, 10x, 100x) tergantung pada intensitas  pola.  Anda harus mencoba untuk menggunakan celah di bagian depan sensor cahaya. 
3. Skets grafik masing - masing  Sesuai gambar (1):
4. Ukur jarak antara minimum yang terbentuk  terhadap  terhadap terang pusat y Ukur jarak antara roda celah dengan masker yang terletak di depan sensor cahaya.
5. Catat lebar celah ( nilai “a”) yang digunakan  
6. Ukur jarak antara piringan (Disk ) berclah terhadap sensor D

Tugas dan Pertanyaan 

1. Tentukan panjang gelombang sinar laser hasil percobaan, dan bandingkan hasilnya dengan literatur yang ada.
2. Dapatkah dilakukan pengukuran untuk sinar putih yang dihasilkan oleh lampu pijar?