percobaan kisi difraksi, praktikum gelombang, fisika FMIPA ITS 2012

1. JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi
Abstrak-Judul dari percobaan ini yakni kisi
difraksi. Tujuan dari percobaan ini yakni untuk
mempelajari gejala difraksi, menentukan konstanta difraksi
dan mengetahui pengaruh jarak kisi –layar terhadap pola
gelap terang yang dihasilkan. Percobaan ini dilakukan
dengan persiapan alat dan bahan diantaranya layar , rel
presisi, statip, mistar, laser..untuk percobaan pertama
menetukan konstanta kisi ditentukan jarak laser kisi 30 cm
dan kisi ke layar sebesar 50 cm lalu layer dihidupkan dan
diukur jarak pola terang ke pusat lalu untuk percobaan
pengaruh jarak kisi layar yakni divariasi jarak kisi-layar 25
cm, 50 cm, 75 cm lalu diamati dan diukur pola gelap terang
ke pusat. Kesimpulan dari percobaan kisi difraksi ini
yakni pertama, semakin besar jarak antara kisi ke
layar maka semakin besar pula jarak antara pola
terang ke pusat. Kedua, konstanta yang dihasilkan
untuk konstanta kisi celah 1 yakni rata-rata 1,1 105
dan untuk kisi 2 sebesar 2,1 105
Kata kunci – difraksi, kisi difraksi, konstanta kisi,
pola terang
I. PENDAHULUAN
Cahaya merupakan komponen alam yang sering
dijumpai. Hal ini dikarenakan cahaya merupakan salah
satu sumber kehidupan dibumi. Pada dasarnya dalam
sebuah tinjauan berbagai konsep ilmu, cahaya memiliki
perannya masing-masing. Dalam tinjauan analisa secara
fisika, cahaya merupakan salah satu gelombang
elektromagnetik. Karena cahaya merupakan gelombang
maka secara sifatnya dapat dipantulkan ,dibiaskan atau
istilah umumnya difraksi, refleksi atau yang lain. Namun
pada kali ini akan dikhususkan pada difraksi cahaya.
Banyak sekali aplikasi dari difraksi cahaya ini
misal warna-warni permukaan CD (compact disc), sinar
cahaya matahari pada atmosfer dan spektroskop namun
pada spektroskopi modern yang menggunakan kisi
difraksi. Dari beberapa aplikasi diatas akan memberi
alasan kuat untuk dilakukan suatu percobaan kisi difraksi
cahaya agar memahami secara langsung tentang konsep
kisi difraksi dan proses difraksi itu sendiri yang nantinya
diharapkan dapat ditemukan jawabannya pada praktikum
kisi difraksi ini.
II. DASAR TEORI
2.1 Difraksi cahaya
Suatu penghalang ditempatkan diantara layar
dan sumber cahaya (sumber titik), maka akan tampak
bayangan lebih berupa garis gelap terang disekitar
bayangan utama pada layar, seperti ditunjukkan
pada gambar berikut
Gambar 1. Difraksi
Leonardo Davinci (1542-1519) dan studi tentang
fenomena ini dipublikasikan pertama kali oleh Fransesco
Maria Grinaldi (1618-1663) pada tahun 1665 yakni
tentang deviasi cahaya yang merambat lurus, yang
kemudian disebut diffractio. Pembelokan arah cahaya
pada proses difraksi tidak dapat diterangkan dengan
hukum pemantulan dan pembiasan. Karakterisitik
fenomena ini terjadi bila bagian muka gelombang cahaya
terhambat selama merambat . jika dibandingkan dengan
inteferensi, maka pada difraksi juga terjadi superposisi,
keduanya tidak berbeda secara fisik. Bedanya hanya pad
jumlah gelombang yang bersuperposisi lebih banyakn
dibandingkan pada interferensi[4].
2.2 Eksperimen Young
Dalam percobaan yang terkenal dilakukan oleh
Thomas Young pada tahun 1801. Beliau menyatakan sifat
gelombang cahaya, dua sumber cahaya koheren
dihasilkan dengan menerangi dua celah sejajar dengan
sumber cahaya tunggal dan di celah yang sangat sempit .
ketika gelombang menghadapi sebuah rintangan yang
memiliki lubang yang kecil , lubang kecil itu bertindak
sebagai sumber titik gelombang.
Pada percobaan young setiap celah bertindak
sebagai sumber garis yang ekivalen dengan sumber titik
dalam 2 dimensi. Pola inteferensi tersebut diamati pada
layar yang jauh dari celah tadi., yang dipisahkan sejarak
d. Pada jarak yang sangat jauh dari celah, garis-garis dari
kedua celah kesatu ke p dilayar akan hampir sejajar . dan
perbedaan lintasan kira-kira sebesar d sin Ө, seperti
gambra berikut
Kisi Difraksi
Aris Widodo,Arum puspitasari, Umi Maslakah, M. zainuri
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: aris.prof@yahoo.co.id

2. JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi
Gambar 2. Geometri Percobaan young
Sehingga didapatkan persamaan berikut
 md sin m= 0,1,2..................(1)
Dan untuk interferensi minimum
 )
2
1
(sin  md m= 0,1,2.....................(2)
Karena sudut sangat kecil maka
L
y
  tansin .......................................(3)
[5].
2.3 Prinsip Huygens
Pada gambar berikut memprlihatkan sebagian
bidang gelombang (wavefront) seperti memancar dari
sebuah titik
Gambar 3. Bidang gelombang sferis dari sumber titik
Adalah laju gelombang. Namun jika sebagian
gelombang itu dihadang hambatan atau jika gelombang
melewati medium berbeda. Maka penentuan gelombang
baru pada saat t +dt menjadi lebih sulit. Perambatan
gelombang apapaun melalui ruang dapat digambarkan
menggunakan metode geometris yang ditemukan
Huygens sebagai prinsip huygens “ setiap titik pada
bidang gelombang primer (utama) bertindak sebagai
sumber anak gelombang (wavelets) sekunder yang
merupakan perkembangan dengan laju dan frekuensi
sama dengan gelombang primernya [1].
2.4 Difraksi Celah Banyak
Kisi difraksi disebut juga celah majemuk yaitu
celah-celah sempit yang
tertata rapi dengan jarak yang cukup dekat. Pada
kisi ini biasanya tertulis data N garis/cm. Dari nilai N
ini dapat ditentukan jarak antara celah d dengan
hubungan sebagai berikut: Jika cahaya melawati celah
majemuk (kisi) maka cahaya itu akan mengalami
difraksi. Bukti difraksi pada kisi ini dapat dilihat dari
pola-pola interferensi yang terjadi pada layar yangh
dipasang dibelakangnya. Pola interferensi yang
dihasilkan memiliki syarat-syarat seperti pada celah
ganda percobaan Young. Syarat interferensi tersebut
dapat dilihat pada persamaan berikut.
d
N
1
 ......……….,.…………………..….(4)
Dimana N adalah banyaknya celah (konstanta
kisi )[5].
2.5 Laser
Difraksi terjadi akibat gelombang cahaya secara
transversal yang dihambat namun hal itu sangat tidak
mungkin untuk mendapatkan pancaran cahaya yang
sempurna. Dengan adanya pancara sinar laser sehingga
proses difraksi berjalan sesuai dengan harapan. Hal ini
dikarenakan sinar dari laser sangat kecil dalam
penyebarannya sehingga dapat menghasilkan pancaran
yang akurat. Hal ini dikarenakan bentuk gelombang
cahaya dari laser yakni berbentuk bidang datar sempurna
sehingga sangat presisi untuk percobaan difraksi .
panjang gelombang Laser yakni untuk cahaya merah
sekitar 650 nm [3].
2.6 Aplikasi dari Difraksi Cahaya
Hologram merupakan jelmaan dari gudang
informasi yang mutakhir. Kelebihan hologram ialah
mampu menyimpan obyek 3D. Dengan menggunakan
prinsip kerja difraksi dan Inteferensi . dengan sistem pada
hologram berkas dipindah ke dua berkas, berkas acuan
dan berkas benda . berkas laser koheren sehingga
perbedaan fase relatif dengan berkas acuan dan berkas
benda dapat dipertahankan selama bertindak sebagai kisi
difraksi [2]. Data yang akan didapat pada percobaan
difraksi diantaranya jarak antara pola terang gelap ke
pusat sebagai penentu konstanta kisi dan sebagi acuan
perbandingan jarak layar-kisi terhadap pola gelap terang.
III. METODE
Jenis praktikum kisi difraksi ini yakni
kuantitatif, hal ini dikarenakan output dari praktikum ini
yakni nilai jarak antara pola terang ke pusat dari berbagai
variasi orde , kisi dan jarak antara layar dengan kisi.Dan
sesuia dengan penjelasan diatas yang dikur yakni jarak
anatara pola terang ke pusat sehingga nantinya dapat
digunakakan untuk mencari besar konstantta kisi dan

3. JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi
mengetahui pengaruh jarak kisi –layar terhadap pola
gelap terang.
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan
ini yakni diantaranya, dua buah kisi dengan konstanta
yang berbeda, laser, layar, rel presisi, mistar dan statip.
Untuk langkah percobaan yakni di rangkai alat
sepertigambar berikut
Gambar 1. Skema Alat
Setelah alat dirangkai lalu Untuk percobaan
menera Konstanta kisi dilakukan dengan cara yakni
dipasang laser pada rel presisi, setelah itu dipasang kisi
pada statip dan ditempatkan pada rel presisi dengan
ketinggian yang sama dengan laser. Diatur jarak antara
kisi dengan laser sejauh 30 cm. Lalu diatur jarak kisi
kelayar sejauh 50 cm . Dinyalakan laser dan diamatipola
gelap terang yang dihasilkan. Lalu dicatat kedudukan
masing-masing pola terang yang tampak pada layar
dengan mistar. Setelah itu dengan langkah yang sama ,
kisi pertama diganti dengan kisi yang kedua. Dan untuk
percobaan pengaruh jarak kisi ke layar terhadap pola
gelap terang yang dihasilkan yakni sebagai berikut.
Langkah yang dilakukan sama seperti percobaan menera
konstantta kisi namun pada kali ini jarak kisi ke layar
divariasi yakni 25 cm, 50 cm dan 75 cm.
Untuk validitas data ternyata untuk percobaan
menera konstanta kisi dan pengaruh jarak layar-kisi
digunakan berbagai variasi jarak layar-kisi dan variasi
kisi dan pengukuran pola terang kanan -kiri
Untuk metode pengolahan data yakni
dengametode error rambatan untuk mengetahui besar
error dan untuk konstanta kisi dipergunakan persamaan
sebagai berikut
d
N
1
 ...........................(5)
Dan nilai d didapat dari persamaan berikut
 nd sin ....................(6)
Dengan λ sebesar 650 nm (cahaya laser merah).
Skema kerja
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari percobaan diatas didapatkan nilai y= jarak
orde terang ke pusat sesuai orde (n) dan jarak layar ke kisi
(L) dalam satuan m (meter ) sebagai berikut
Tabel 1. Hasil data percobaan untuk kisi 1
Tabel 2. Data hasil percobaan untuk kisi 2
L n y kanan y kiri λ
0,25 1 0,037 0,035 0,00000065
0,25 2 0,077 0,074 0,00000065
0,25 3 0,114 0,115 0,00000065
L n y kanan y kiri λ
0,5 1 0,07 0,068 0,00000065
0,5 2 0,14 0,137 0,00000065
0,5 3 0,224 0,214 0,00000065
L n y kanan y kiri λ
0,25 1 0,017 0,018 0,00000065
0,25 2 0,033 0,038 0,00000065
0,25 3 0,051 0,051 0,00000065
L n y kanan y kiri λ
0,5 1 0,035 0,035 0,00000065
0,5 2 0,069 0,069 0,00000065
0,5 3 0,105 0,104 0,00000065
L n y kanan y kiri λ
0,75 1 0,05 0,05 0,00000065
0,75 2 0,1 0,101 0,00000065
0,75 3 0,155 0,154 0,00000065

4. JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi
L n y kanan y kiri λ
0,75 1 0,102 0,102 0,00000065
0,75 2 0,21 0,207 0,00000065
0,75 3 0,322 0,319 0,00000065
Untuk selanjutnya dicari nilai sudutnya dan
sinusny dengan persamaan (3) sehingga didapat nilai
berikut ini
Tabel 3. Data nilai Sinus untuk kisi 1
Tabel 4. Data nilai Sinus untuk kisi 2
L = 25 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
y
kanan
y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,017 0,018 0,068 0,072 3,890 4,110 0,068 0,072
0,033 0,038 0,132 0,152 7,510 8,640 0,131 0,150
0,051 0,051 0,204 0,204 11,530 11,530 0,200 0,200
L = 50 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
Y
kanan
Y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,035 0,035 0,070 0,070 4,000 4,000 0,070 0,070
0,069 0,069 0,138 0,138 7,850 7,850 0,137 0,137
0,105 0,104 0,210 0,208 11,850 11,750 0,205 0,204
L = 75 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
Y
kanan
y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,05 0,05 0,067 0,067 3,830 3,830 0,067 0,067
0,1 0,101 0,133 0,135 7,570 7,680 0,132 0,134
0,155 0,154 0,207 0,205 11,690 11,580 0,203 0,201
Setelah itu dicari nilai jarak antar celah dengan
menggunakan persamaan (1) sehingga didapat nilai d
sebesar berikut :
Tebel 5. Data nilai d (jarak antar celah ) kisi 1
sinӨ
kanan
sin Ө
kiri
nλ
d kiri d kanan
0,068 0,072 0,00000065 9,1E-06 9,6E-06
0,131 0,150 0,0000013 8,7E-06 9,9E-06
0,200 0,200 0,00000195 9,8E-06 9,8E-06
sinӨ
kanan
sin Ө
kiri nλ d kiri d kanan
0,070 0,070 0,00000065 9,3E-06 9,3E-06
0,137 0,137 0,0000013 9,5E-06 9,5E-06
0,205 0,204 0,00000195 9,6E-06 9,5E-06
sinӨ
kanan
sin Ө
kiri nλ d kiri d kanan
0,067 0,067 0,00000065 9,7E-06 9,7E-06
0,132 0,134 0,0000013 9,7E-06 9,9E-06
0,203 0,201 0,00000195 9,7E-06 9,6E-06
Tebel 5. Data nilai d (jarak antar celah ) kisi 2
sinӨ
kanan
sinӨ
kiri nλ d kiri d kanan
0,146 0,138 0,00000065 4,7E-06 4,4E-06
0,294 0,284 0,0000013 4,6E-06 4,4E-06
0,409 0,418 0,00000195 4,7E-06 4,8E-06
sinӨ
kanan
sin Ө
kiri nλ d kiri d kanan
0,138 0,135 0,00000065 4,8E-06 4,7E-06
0,270 0,264 0,0000013 4,9E-06 4,8E-06
0,409 0,393 0,00000195 5,0E-06 4,8E-06
sinӨ
kanan
sin Ө
kiri nλ d kiri d kanan
0,135 0,135 0,00000065 4,8E-06 4,8E-06
0,270 0,266 0,0000013 4,9E-06 4,8E-06
0,394 0,391 0,00000195 5,0E-06 4,9E-06
Setelah itu dicari nilai konstanta difraksi dengan
persamaan (4) sehingga didapat nilai berikut.
Tabel 6. Data nilai konstanta kisi (N) kisi 1
d kiri d kanan N kiri N kanan
9,1E-06 9,6E-06 1,1,E+05 1,04E+05
8,7E-06 9,9E-06 1,2,E+05 1,0,E+05
9,8E-06 9,8E-06 1,0,E+05 1,0,E+05
d kiri d kanan N kiri N kanan
9,3E-06 9,3E-06 1,1,E+05 1,1,E+05
9,5E-06 9,5E-06 1,1,E+05 1,1,E+05
L = 25 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
y kanan
y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,037 0,035 0,148 0,140 8,410 7,960 0,146 0,138
0,077 0,074 0,308 0,296 17,110 16,480 0,294 0,284
0,114 0,115 0,456 0,460 24,130 24,700 0,409 0,418
L = 50 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
y kanan
Y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,07 0,068 0,140 0,136 7,960 7,740 0,138 0,135
0,14 0,137 0,280 0,274 15,640 15,320 0,270 0,264
0,224 0,214 0,448 0,428 24,130 23,170 0,409 0,393
L = 75 cm
y/L
kanan
y/L
kiri
Arctan(y/L)
sinӨ
kanan
sin
Ө
kiri
y kanan
Y
kiri
Ө
kanan
Ө
kiri
0,102 0,102 0,136 0,136 7,740 7,740 0,135 0,135
0,21 0,207 0,280 0,276 15,640 15,420 0,270 0,266
0,322 0,319 0,429 0,425 23,210 23,020 0,394 0,391

5. JURNAL PRAKTIKUM GELOMBABG- Kisi Difraksi
9,6E-06 9,5E-06 1,0,E+05 1,1,E+05
d kiri d kanan N kiri N kanan
9,7E-06 9,7E-06 1,0,E+05 1,0,E+05
9,7E-06 9,9E-06 1,0,E+05 1,0,E+05
9,7E-06 9,6E-06 1,0,E+05 1,0,E+05
Tabel 7. Data Konstanta kisi (N) kisi 2
d kiri d kanan N kiri N kanan
4,7E-06 4,4E-06 2,1,E+05 2,3,E+05
4,6E-06 4,4E-06 2,2,E+05 2,3,E+05
4,7E-06 4,8E-06 2,1,E+05 2,1,E+05
d kiri d kanan N kiri N kanan
4,8E-06 4,7E-06 2,1,E+05 2,1,E+05
4,9E-06 4,8E-06 2,0,E+05 2,1,E+05
5,0E-06 4,8E-06 2,0,E+05 2,1,E+05
d kiri d kanan N kiri N kanan
4,8E-06 4,8E-06 2,1,E+05 2,1,E+05
4,9E-06 4,8E-06 2,0,E+05 2,1,E+05
5,0E-06 4,9E-06 2,0,E+05 2,0,E+05
Dari percobaan kisi difraksi diatas didapatkan
data bahwa setiap kali pertambahan jarak antara kisi
dengan layar maka didapatkan pertambahan pula jarak
antara pola terang terhadap pusat . dilihat dari tabel (1)
didapatkan pada jarak 25 cm sebesar 1,7 cm dan
menigkat menjadi 5 cm pada hal ini dikarenakan adanya
sudut awal yang dihasilkan ketika keluar d. apabila dari
kisi.apabila dianalogikan dengan sebuah segitiga siku-
siku dengan sudut tetap maka apabila sisi horozontal
diperpanjang maka sisi tegak pun menjadi besar agar
menghasilkan nilai sudut yang tetap.tapi bila dianalisa
dari beberapa hukum gelombang diantaranya hukum
hyugens dari fenomena tersebut didaptakn bahwa dimana
ketika suatu geombang dari sebuah titik celah kisi
bergerak dengan beda sudut sebesar teta maka
gerakannya akan sama untuk gelombang anaknya sebesar
teta dengan kenaikan dislokasi sesuai jarak jauh
gelombang tersebut ditangkap seingga didaptkan
perbedaan besar jarak antara kisi dengan layar yang terus
bertambah apabila jarak antara layar dengan kisi
bertambah.
Dan ternyata pada fenomena dari data diatas
terdapat perbedaan antara jarak pola terang kepusat kanan
dengan kiri. Hal ini dikarenakan pada saat percobaan
terdapat pola terang yang berbentuk titik yang sempurna
alias seperti 2 bulatan yang disatukan tapi tidak smperna
sehingga jarak yang dihasilkan pun berselisihan dan pula
diakibatkan human error yakni pada saat pengukuran titik
mistar agak miring penempatannya dan laser nya
dipegang dengan tanga sehingga bergetar-getar.
Dan untuk analisa besar konstanta kisi (N) atau
biasa disebut rapat celah dihasilkan bahwa untuk kisi 1
dihasilkan sebesar 110.000 celah dalm rata-rata namun
sebenarnya terdapat besar perbedaan hal ini dikarenakan
karena terdapat faktor dasar pengukuran yang telah error
sebelumnya yakni faktor pengukuran pola terang kepusat
sehingga error merambat pada besar konstanta celah yang
dihasilkan . pada dasarnya kostanta celah seharusnya
sama hal ini dikarenak rapat celah untuk satu model kisi
yang digunakan sudah punya nilai kosntanta masing-
masing.untuk besarnya error akan dilampirkan pada
laporan ini. Dan pada kisi kedua dihasilkan besar
konstanta kisi sebsear rata-rata 210.000 celah tapi apabila
dilihat pada tabel (7) terdapat perbedaan yang besar hal
ini dikarenakan semakin tidak presisi pengukuran nilai
jarak pola terang ke pusat akbiat human error lagi yakni
tidap menggunakan mistar yang panjang yakni 30.cm dan
untuk mengukur 50 cm sehingga tidak presisi karena
metode penggabungan penggaris. Atau secara garis besar
error terjadi diakibatkan metode pengukuran dan alat.
Dan juga apabila dihubungkan antara konstanta
kisi dengan jarak pola gelap terang dihasilkan ternyata
semakin besar konstanta kisi menghasilkan jarak pola
gelap terang pun semakin kecil . dan apabila dianalogika
dengan sebuah analogi air yang masuk pad lubak dengan
luas yang sama namun dengan banyak lubang yang
semakin banyak semakin kecil maka akan banyak air
yang terhambat sehingga akan keluar dengan
kemelencengan kecil alias analogi besar teta (sudut) itu
sendiri.
V. KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan kisi difraksi ini
yakni pertama, semakin besar jarak antara kisi ke layar
maka semakin besar pula jarak antara pola terang ke
pusat. Kedua, konstanta yang dihasilkan untuk konstanta
kisi celah 1 yakni rata-rata 1,1 105
dan untuk kisi 2
sebesar 2,1 105
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium gelombang untuk percobaan kisi difraksi
Arum Puspitasari dan Umi maslakah yang telah bersedia
membantu baik pada saat sebelum,sedang dan setelah
dilaksanakannya percobaan. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada rekan satu kelompok atas kerja
samanya dalam melaksanakan praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Giancoli,Fisika edisi 5.Jakarta:Erlangga,2001.
[2] Hendra,Jurnal teknologi Holografi untuk Pembelajaran Virtual
pada SMK.Makassar:UMM,2010.
[3] Meller,Introduction of Laser.USA:Mc Graw hill,2009.
[4] Rohedi,Optika.Surabaya:ITS,2003.
[5] Tipler,Fisika untuk Sains Teknik.Jakarta:Erlangga,2001.