Laporan Praktikum Difraksi pada Kisi dan Polarisasi Cahaya

Menentukan Panjang Gelombang (š›Œ) dengan Peristiwa Difraksi Pada Kisi Kubus dan Peristiwa Polarisasi Cahaya 

I. Latar Belakang 
   Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran bergetar secara menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lainnya. Berdasarkan medium, gelombang terbagi menjadi 2 yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalag gelmbang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara). Sedangkan gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (Beiser, 1992)
   Ilmu pengetahuan tentang gelombang elektromagnetik sangatlah sedikit yang mengkaji hal tersebut. Maka dilakukan percobaan tentang gelombang yang berhubungan dengan gelombang elektromagnetik. Pada gelombang elektromagnetik yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelombang mikro dengan mempelajari sifat difraksinya. 

II. Tujuan 
2.1. Menentukan panjang gelombang dengan difraksi Bragg
2.2. Menerapkan konsep difraksi GEM (microwave) pada model material kristal 

III. Dasar Teori
    Gelombang elektromagnetik ketika sampai pada material maka sebagian gelombang akan direfleksikan dan sebagian lagi diabsorbsi. Karakter itu bisa dimanfaatkan untuk mengurangi pantulan radiasi. Beberapa material memantulkan banyak radiasi ,namun juga terdapat material yang tidak memantulkan radiasi sama sekali. Sebagai contoh air termasuk absorber yang baik. Material magnetik misalnya ferit juga dapat menyerap gelombang elektromagnetik. Hal ini dikarenakan adanya perubahan arah momen magnetik ketika dikenai medan elektromagnetik (Cheng, 2010). 
    Gelombang mikro adalah bagian dari gelombang elektromagnet yang memiliki daerah frekuensi sekitar 3-300 Hz atau panjang gelombang 1 m - 1 mm. Gelombang mikro digunakan pertama kali untuk teknologi radar pada awal perang dunia kedua. Saat ini gelombang mikro umum digunakan sebagai ovenmicrowave ataupun perangkat-perangkat komunikasi dan teknologi informasi (Lia, 2006). 
    Tahun 1912, Max Von Laue menyatakan bahwa panjang gelombang sinar-X ternyata bersesuaian dengan jarak antar atom-atom dalam kristal. Dengan alasan tersebut, Laue mengusulkan menggunakan kristal untuk mendifraksikan sinar-X dengan kisi kristal berlaku sebagai kisi tiga dimensi (Kittel, 1996). 
    Sebuah kristal terdiri dari deretan atom yang teratur letaknya, masing-masing atom akan dapat menghamburkan gelombang elektromagnetik yang mengenai. Berkas sinar-X monokromatik yang jatuh pada sebuah kristal akan dihamburkan ke segala arah. Karena keteraturan letak atom-atom, pada arah tertentu gelombang hambur itu akan berinteraksi konstruktif sedangkan yang lain berinteraksi destruktif. Atom-atom dalam kristal membentuk keluarga bidang datang dengan masing-masing kelurga mempunyai jarak tertentu untuk tiap komponen bidangnya. Analisis ini diusulkan oleh Bragg pada tahun 1913, yang kemudian bidang-bidang tersebut dinamai bidang Bragg (Miller & Schrocer, 1997). 
    Ketika suatu bidang kristal disinari, maka akan terjadi dua kemungkinan interferensi akibat difraksi atom-atom penyusun kristalnya. Pertama interferensi konstruktif yaitu berkas sinar yang didifraksikan saling menguatkan karena mempunyai fase yang sama. Kedua yaitu interferensi destruktif yaitu berkas sinar yang didifraksikan saling melemahkan. Kedua jenis interferensi tersebut dapat dilihat pada gambar berikut 
    Menurut Alonso dan Finil (1992), polarisasi cahaya adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar gelombang. Tjia (1993) menjelaskan bahwa gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang dilewatkan celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah, maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah, maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut. 
    Seberkas sinar terdiri atas banyak gelombang yang dipancarkan oleh atom-atom dari sumber cahaya. Setiap atom menghasilkan gelombang yang memiliki orientasi tertentu dari vektor medan listrik E. Arah polarisasi dari setiap gelombang didefinisikan sebagai arah medan listrik yang bervibrasi (Serway, 2010). 

IV. Metodologi Percobaan 
4.1. Alat dan Bahan 
  • Transmitter, berfungsi sebagai alat yang memancarkan gelombang
  • Ganiometer, berfungsi untuk mengukur sudut 
  • Cubic lattice, berfungsi sebagai bahan material uji
  • Receiver, sebagai alat untuk menerima gelombang 
  • Rotating table, berfungsi untuk meneruskan gaya putar sehingg didapatkan sudut
4.2. Gambar rangkaian alat
4.3. Langkah Kerja

4.4. Metode Grafik 

V. Data Percobaan 
5.1. Data Percobaan Difraksi Kristal Kubus

5.2. Data Percobaan Polarisasi Cahaya


VI. Analisa Data
    Gelombang mikro adalah suatu gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 1m - 1mm. Dalam percobaan ini, gelombang mikro digunakan untuk gelombang yang akan didifraksikan. Percobaan yang pertama yaitu menentukan panjang gelombang dengan difraksi Bragg. Prinsip dari percobaan ini adalah transmitter ketika dialiri suatu arus, maka akan memancarkan gelombang mikro. Gelombang tersebut kemudian melewati sebuah kristal kubus, ketika gelombang berada (mengenai) keristal maka akan menumbuk atom-atom kristal tersebut sehingga akan terjadi peristiwa difraksi. Karena terdapat peristiwa difraksi, maka kristal akan menyerap, meneruskan, dan memantulkan gelombang mikro tersebut. Pantulan dari gelombang mikro tersebut akan diterima oleh receiver. Dari perolehan receiver tersebut akan didapatkan besaran intensitas dalam satuan mA. Peristiwa difraksi yang terjadi pada kristal ini mengikuti hukum difraksi Bragg. Dalam hal ini, variasi yang diberikan adalah sudut untuk pergerakan kristal, sehingga nilai intensitas yang didapatkan akan berbeda-beda. Dengan didapatkannya nilai intensitas, maka dapat dibentuk suatu grafik hubungan antara intensitas dan sudutnya : 

Grafik menunjukkan beberapa puncak yang disebut sebagai sebagai terang. Puncak pertama disebut sebagai terang pusat atau terang pertama, puncak kedua disebut sebagai terang kedua, dan seterusnya. Didapatkan hasil n pertama (terang pusat) berada pada sudut 19°, n kedua berada pada 34°, n ketiga berada pada 40°. Dengan menggunakan persamaan Bragg 2d sin š§ = nš€, dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang. Dimana d adalah jarak antar bidang yaitu sebesar 4 cm. Didapatkan panjang gelombang pada n pertama, kedua, ketiga berturut-turut yaitu 2,605 cm ; 2,237 cm ; 1,714 cm. Sehingga rata-rata dari panjang gelombang yang didapatkan yaitu 2,185 cm. Hasil ini telah sesuai karena orde yang didapatkan masuk dalam kategori gelombang mikro. Konsep difraksi daat diterapkan pada material kubus karena terjadi hamburan gelombang mikro yang diterima oleh receiver tersebut sehingga dapat digunakan untuk memperoleh panjang gelombang dengan menggunakan hukum Bragg. 
    Polarisasi cahaya adalah percobaan yang kedua, dimulai dari transmitter yang memancarkan gelombang mikro langsung diterima oleh receiver tanpa melewati kristal kubus. Polarisasi ini memvariasikan jarak antara receiver dan transmitternya, dari jarak akan dicari hubungannya dengan intensitas yang terukur pada receiver. Untuk menentukan panjang gelombang maka digunakan persamaan b - a = 1/2 š€ . Dapat digambarkan sebagai berikut : 
Berikut adalah grafik hubungan antara jarak dan intensitas dari hasil percobaan polarisasi cahaya : 

Puncak-puncak dari grafik diambil 5 data untuk mencari panjang gelombangnnya. Dengan menggunakan persamaan diatas, didapat panjang gelombang dari 5 data puncak berturut-turut yaitu 3 cm ; 2 cm ; 3 cm ; 3 cm ; 3 cm. Dihasilkan rata-rata dari panjang gelombang tersebut adalah 2,8 cm dengan ketidakpastian ± 0,16 cm. Prinsip dari percobaan polarisasi cahaya ini adalah sebuah transmitter memancarkan suatu panjang gelombang, dalam jarak tertentu ditangkap oleh sebuah receiver yang telah terpasang multimeter untuk mengukur intensitasnya (dalam satuan tegangan). 

VII. Kesimpulan
7.1. Panjang gelombang : 
  • Dengan difraksi kristal kubus : (2,185 ± 0,13) cm 
  • Dengan polarisasi cahaya : (2,8 ± 0,16) cm 
7.2. Konsep difraksi yang diterapkan pada material kubus yaitu hamburan yang terjadi pada gelombang mikro yang dipancarkan oleh transmitter dari bahan kristal akan diterima oleh receiver yang digunakan untuk memperoleh panjang gelombang ( š›Œ ) .

VIII. Daftar Pustaka 
Beiser, A. 1992. Konsep Fisika Modern Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga. 

Cheng, Y.L., Dai, J.M., Wu, D.J., Sun, Y.P. 2010. Electromagnetic and Microwave Absorption Properties of Carbonyl Iron/ La0.6Sr0.4MnO3 Composites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322 : 97-101. 

Kittel, C. 1996. Introduction to Solid State Physics. New York : John Willey. 
Liu, Y. 2006. Handbook of Andvance Magnetic Materials . New York : John Willey. 

Nabais, Taikeira, Alonso. 2011. Development of Easy Made Law Cart Bindless Monolithic Electrodes Frobiomass With Controlled Properties Tube Used as Electrochemical Capasitors. Bioresource Technology 102 : 2781-2787. 

Serway dan Jetwett. 2010. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba Teknik. 
Tjia, M.O. 1993. Gelombang. Bandung : ITB. 

IX. Lampiran 
9.1. Perhitungan difraksi kristal kubus
9.2. Perhitungan polarisasi cahaya

9.3. Gambar alat percobaan difraksi kristal kubus


Posting Komentar

0 Komentar