Spektrometer Kisi

EKSPERIMEN SPEKTRUM KISI

Rizqi Dias Kurniawati
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember
dieaz91@gmail.com

19 Desember 2011

ABSTRACT
Spectrometer is a device to result light spectrum line with various intensity and to determine distance among gap. This experiment aims to determine the distance between the gap by using a grating spectrometer. Gap spacing is influenced by the incidence angle. because of changes in the angle of incidence affects the angle of diffraction. For the spectrum of purple when i = 0° value gap is the distance between 1605nm and observed diffraction occurs at an angle of 15,5°. While when i = 10° gap spacing is reduced to 1036nm and observed diffraction occurring at an angle of 20°. So that any changes the angle of incidence (in this case is the angle binoculars) affect the diffraction angles and distances between the slit on the spectrometer.

Key words: spectrometer, diffraction, gap

PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari tidak lepas dari imbas cahaya. Cahaya ada dua macam yaitu cahaya polikromatik dan monokromatik. Pada cahaya polikromatik yaitu cahaya yang mempunyai banyak warna. Selain itu cahaya juga mempunyai sifat-sifat ibarat gelombang ibarat difraksi dan interferensi. Difraksi yaitu tanda-tanda penyebaran arah yang dilalui oleh seberkas gelombang cahaya ketika melalui celah sempit. Apabila celah sempit lebih kecil dari panjang gelombang, maka gelombang akan mengalami difraksi. Sedangkan jikalau celah lebih besar dari panjang gelombang , maka tidak terjadi tanda-tanda difraksi.
Untuk sanggup mengamati garis spectrum warna yang terbentuk maka dipakai alat spectrometer. Data yang akan didapatkan nantinya yaitu besarnya sudut telihatnya spectrum dan warna spectrum yang sanggup teramati. Besarnya susut difraksi sanggup dilihat dengan merotasikan teropong melalui beberapa sudut . sehingga dengan sudut tiba yang berbeda akan sanggup diketahui besarnya jarak antar celah (d) dalam kisi.
Pemahaman perihal tanda-tanda difraksi pada cahaya tidak cukup melalui teori saja. Dengan dilakukanya eksperimen fisika perihal tanda-tanda difraksi dan sanggup mengetahui cara kerja spekrometer. Sehingga akan diperoleh kesesuaian antara teori yang didapat dengan praktik yang dilakukan.
Spektrometer sering kali dipakai untuk mengatur panjang gelombang dan untuk mengkaji struktur serta intensitas garis-garis spectrum. Peristiwa yang terjadi tanggapan sebuah gelombang cahaya melewati kisi misalnya yaitu difraksi dan interfernsi. Difraksi yaitu suatu tanda-tanda penyebaran arah yang dialami oleh seberkas gelombang cahaya ketika melalui kisi. Apabila gelombang cahaya melalui sebuah celah, maka titik yang terdapat pada celah tersebut berfungsi sebagai sumber gelombang sekunder. Sehingga menghasilkan gelombang cahaya baru.
Interferensi terjadi tanggapan adanya beberapa gelombang cahaya yaitu dengan menjumlahkan beberapa gelombang-gelombang tersebut. Hasil penjumlahan gelombang-gelombang tersebut akan memberkan intensitas yang maksimum pada satu titik. Apabila pada titik tersebut gelombang-gelombang itu sefasa. Secara umum interferensi sanggup diartikan sebagi perpaduan dari atau lebih gelombang cahaya menjadi satu gelombang baru. Interferensi konstruktif terjadi untuk senar-senar yang membentuk sudut θ dengan arah normal dari titik contoh dengan selisih antar celah yang berdekatan sama dengan bilangan bundar panjanag gelombang :
d sin θ = n ⋋
dengan n=1,2,3 dst
dan lebar pita anguler pada intensitas maksimal besar
∆θm=h/(Nd cos⁡θ m)
Dimana N merupakan banyaknya celah yang digunakan.
Jika banyak celah tersebut yaitu kisi maka peristiwanya disebut difraksi kisi dengan d yaitu jarak pada sentra celah kisi yang berdekatan. Pada kisi difraksi jarak antar celah dimisalkan a, maka untuk sumber cahaya yang melewati celah akan bernilai a pula. Sehingga nilai intensitasnya yaitu :
I=[sin⁡[Nπ sin⁡〖θ/⋋〗 ]/sin[π sin⁡〖θ/⋋〗 ] ]^2
Dengan intensitas demodifikasi oleh factor difraksi,maka akan didapat
[sin⁡[πb sin⁡〖θ/⋋〗 ]/(πb sin⁡〖θ/⋋〗 ) ]^2
Apabila cahaya yang tiba terdiri dari dua panjang gelombang yang berbeda maka kedudukan maksimum dari kedua gelombang tersebut pada orde m yang sama akan terpisah apabila
∆θ=(∆⋋)/(a cos⁡θ ) dimana (m∆⋋)/(a cos⁡θ ) =⋋/(aN cos⁡θ )
Sehingga
∆θ=(∆⋋)/(aN cos⁡θ )
⋋/(∆⋋)=Nm
Besaran ini sering dinyatakan dengan daya pisah (DP). Kaprikornus DP= ⋋/(∆⋋) = Nm , dengan N= jumlah lilitan pada kisi.
METODE EKSPERIMEN
Alat dan materi yang dipakai pada eksperimen spektrometer kisi adalah:
Spektrometer dipakai untuk membantu mengamati garis – garis spectrum cahaya yang terbentuk.
Holografic grating untuk merefleksikan banyak sekali panjang gelombang cahaya
Tabung sumber cahaya sebagai sumber cahaya
Power supply tube sebagai sumber tegangan
Sumber : Buku Panduan Eksperimen Fisika I
Keterangan :
S = sumber cahaya
S1 = celah
C = kolimator
G = kisi difraksi
θ = sudut difraksi
T = teropong
Langkah-langkah yang akan dilakukan pada eksperimen spectrum kisi yaitu sebagai berikut:
Analis yang dipergunakan pada percobaan ini yaitu :
Sudut tiba ( ) sanggup dicari dengan memakai teropong. Maksudnya, bila kita menginginkan posisi sudut tiba nol derajat kita menghidupkan sumber cahaya kemudian diamati pada mikroskop. Pada mikroskop terdapat cahaya putih, dan cahaya itu harus disejajarkan dengan sumbu . Ini disebut posisi nol teropong.
Posisi teropong digeser ke kanan dan ke kiri untuk mendapat spektrum – spektrum dari cahaya yang dipancarkan. Spektrum cahaya tersebut akan tersusun menjadi warna – warna mulai dari warna yang mempunyai panjang gelombang yang lebih kecil hingga yang paling besar yaitu merah. Ini disebut spektrum orde satu.
Pada ketika di teropong tampak waran merah, kita sanggup menggesernya ke arah yang sama. Pasti akan tampak warna –warna dari spektrum cahaya yang sama, namun mempunyai Itensitas yang berbeda. Ini membuktikan orde dua. Bila menginginkan orde – orde selanjutnya, dengan cara yang sama kita sanggup mencarinya.
Pada ketika pengamatan sudut tiba dan dengan memindahkan posisi sudut teropong, didapatkan posisi masing – masing spektrum.
Dari data di atas akan didapatkan jarak antara kisi ( d ) dengan memakai persamaan ( bila Sudut tiba i = 0°:
dengan n = 0, 1, 2, 3, dst.
sudut difraksi untuk spektrum dengan panjang gelombang .
Sehingga ralat yang dipakai yaitu ralat tak pribadi dengan nst :
dengan :
Ralat Nisbi ( I ) =
Keseksaan ( K ) =
Dari relasi dan sanggup dibentuk grafik, ralat yang dipakai :
Pertama kita mencari persamaan garisnya dahulu, dimana memenuhi persamaan . Dengan
dan
yaitu jumlah pengulangan.
Pada ketika pengamatan sudut tiba , Dari data diperoleh akan didapatkan jarak antara kisi ( d ) dengan memakai persamaan bila Sudut tiba i =10° :
dengan n = 0, 1, 2, 3, dst.
sudut difraksi untuk spektrum dengan panjang gelombang .
Sehingga ralat yang dipakai yaitu ralat tak pribadi dengan nst :
dengan :
Ralat Nisbi ( I ) =
Keseksaan ( K ) =
Dari relasi dan sanggup dibentuk grafik, ralat yang digunakan:
Pertama kita mencari persamaan garisnya dahulu, dimana memenuhi persamaan . Dengan dan
yaitu jumlah pengulangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Besar Sudut Difraksi Untuk i= 00
Posisi nol teropong berada pada 0˚
pengukuran Sudut difraksi
Jarak celah (nm)
orde spektrum kanan kiri
1 Ungu 19° 19,5° 1605
hijau 15° 15,5° 1621
Untuk i=100
Posisi nol teropong berada pada 6˚
pengukuran Sudut difraksi
Jarak celah
(nm)
orde spektrum kanan kiri
1 Ungu 7° 20° 1036
hijau 11° 24° 1125
Pembahasan
Dari hasil percobaan diperoleh dua spectrum cahaya yang teramati yaitu ungu dan hijau. Pada percobaan hanya teramati pada suatu orde saja. Baik untuk i=0° dan i=10°. Adanya perubahan sudut tiba (i) memperlihatkan imbas perubahan sudut pada spekrum yang teramati. Yaitu pada ketika i=0° untuk sepektrum unggu sanggup teramati pada 15°. Tetepi ketika i=10° spectrum ungu sanggup teramati pada 7°. Hal ini disebabkan oleh difraksi yang terjadi ketika sudut tiba diubah dari 0° ke 10° mengalami penyempitan jarak celah. Dapat dilihat dari nilai d (jarak celah) untuk spectrum ungu ketika i=0° (=1605 nm) sedangkan i=10° (=1036nm)
Pada setiap spectrum jarak antar celah dalam kisi sanggup semakin kecil. Hal ini dikarenakan harga panjang gelombang (⋋) dari hijau sanpai ungu semakin kecil. Dapat dilihat dari hasil percobaan bahwa nilai ⋋(panjang gelombang) untuk spectrum hijau ketika i=0° yaitu 5,35 x 102. Saat i=10° nilai panjang gelombangnya yaitu tetap yaitu 5,35 x 102. Akan tetapi nilai d untuk spectrum hijau mengalami perubahan. Yaitu yang semula 1621nm (saat i=0°) menjadi 1125nm (saat i=10˚). Dari hasil ini sanggup dikatakan bahwa yang mensugesti jarak antar celah (d) yaitu sudut datang. Sehingga panjang gelombang tidak mensugesti jarak antar celah pada spectrometer kisi.
Saat posisi teropong digeser (yaitu sudut tiba berubah dari 0˚ ke 10˚) maka didapatkan harga θ (sudut) spectrum yang terlihat juga berubah. Warna spectrum yang terlihat merupakan urutan dari panjang gelombang yang terkecil hingga terbesar. Dari spectrum ungu yang panjang gelombangnya 4,23 x 102nm ke hijau 5,35 x 102 nm. Adanya perubahan pada sudut teropong tidak merubah panjang gelombang yang dimiliki oleh spectrum. Hal ini sanggup dilihat ketika i=0˚(posisi nol teropong 0˚ dan posisi nol teropong 6˚) panjang gelombang untuk spectrum ungu dan hijau yaitu tetap yaitu ungu = 4,2 x 102nm dan hijau = 5,35 x 102nm. Perubahan sudut teropong hanya mensugesti sudut difraksi yang terjadi dan jarak antar celah pada spektrometer kisi.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang sanggup diambil dari eksperimen spectrometer kisi yaitu
1. Hubungan sudut tiba yang terjadi tarhadap difraksi yang dihasilkan yaitu berbanding lurus. Yaitu ketika i=0˚ difraksi yang terjadi untuk spectrum ungu terlihat pada sudut 15,5˚. Saat i=10˚ difraksi yang terjadi telihat pada sudut 20˚. Sehingga makin besar sudut tiba maka sudut difraksi yang terjadi makin besar.
2. Panjang gelombang tidak mensugesti jarak antar celah pada spectrometer kisi. Karena yang mensugesti perubahan jarak antar celah yaitu sudut datang.
3. Adanya perubahan sudut teropong tidak merubah panjang gelombang yang dimiliki oleh spectrum. Karena perubahan sudut teropong hanya mensugesti jarak antar celah dan sudut spectrum sanggup terlihat.
DAFTAR PUSTAKA
Alonso. 1994. Dasar – Dasar Fisika Universitas Edisi Kedua . Jakarta : Erlangga
Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia
Lea, Prasetio. 1989. Mengerti Fisika. Yogyakarta : Andi
Halliday, D dan Resnick . 1997. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga
Soedojo, Peter. 1992. Asas – Asas Ilmu Fisika Jilid 3. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Definisi Air Dan Peranannya Dalam Biofisika

Multimeter

God Particle