Uploaded by ramamitra127

LAPBES KONTEN TOK

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Tujuan
Tujuan dari praktikum ini agar pola difraksi pada celah tunggal dan celah
ganda dapat diamati serta dibuktikan adanya sifat difraksi dari berkas sinar sejajar.
1.2
Tinjauan Pustaka
Difraksi merupakan suatu fenomena yang berhubungan terhadap gelombang
cahaya dan terjadi saat gelombang melewati suatu hambatan yang memicu adanya
pembelokkan sehingga pada bagian muka gelombang berpropagasi melewati celah
yang berpadu dalam beberapa macam bentuk yang menghasilkan suatu pola difraksi.
Difraksi cahaya dalam konsep Fisika Statistik dengan sinar Bessel dapat digunakan
untuk menguji bagaimana partikel terhadap gerakan Brown dalam keadaan potensial
eksternal dimana partikel mengelilingi gerakan Brown pada suatu rangkap dan
diaktivasi secara termal agar dapat berpindah ke perangkap lain. Adapun aktivasi
yang melebihi penghalang dapat mengacu pada hukum eksponensial yaitu
(1.1)
Dimana T adalah suhu,
adalah beda potensial objek dan
waktu saat proses aktivasi (Dholakia dan McGloin, 2005).
adalah karakteristik
Difraksi pada gelombang cahaya berperan penting dalam pengembangan teori
cahaya sebagai gelombang. Meskipun Fisikawan yang populer belum meyakini
bahwa cahaya bergerak mengitari ruangan seperti hal nya gelombang bunyi, tetapi
Leonardo da Vinci mengetahui beberapa cahaya yang jatuh menuju bayangan benda
saat diterangi berbeda terhadap prediksi optika geometri (Meschede, 2007).
Terjadinya difraksi pada material dapat dialami pada XRD yang mana alat
tersebut digunakan untuk mengidentifikasi struktur material kristalin dengan batas
minimal 5% untuk senyawa dan 1% untuk unsur. Dipicunya sinar X dihasilkan karena
adanya elektron yang bertumbukkan terhadap zat lain yang kebanyakan perubahan
energi menjadi radiasi elektromagnetik dengan Panjang gelombang 10-10 m
(Trisunarwati, 2018).
BAB II
METODOLOGI
2.1
Alat
Adapun alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah meteran,
penyangga, kertas grafik, celah sempit (celah tunggal dan celah danda), laser Helium
Neon, Solar sel, kabel, dan Plotter XY.
2.2
Tata laksana Percobaan
Percobaan ini berlaku untuk celah tunggal dan celah ganda dimana setiap
celah memiliki tiga kisi, yaitu kisi A, B, dan C. Langkah pertama dilakukan
percobaan yaitu, Disiapkan alat-alat yang akan digunakan. Dipasangkan celah tunggal
pada penyangga. Lalu, penyangga yang sudah dipasangi celah dipasangkan ke pengait
yang berada di antara laser dan plotter XY. Posisi kisi dalam setiap celah disesuaikan
agar dihasilkan pola terang dan pola gelap dibelakang plotter XY. Diatur sumbu Y
pada plotter Y 1 mV/cm dan waktu diatur 0,1 s/cm. Pena dipasang agar ditampilkan
hasil dari percobaan. Jika semua rangkaian sudah siap, tombol start ditekan untuk
dimulai plotting. Dicatat jarak pengait ke solar cell sebagai L dan jarak pola terang
pada masing masing orde ke terang pusat dinyatakan sebagai x.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1
Data Hasil Percobaan
3.1.1 Percobaan Langsung
3.1.1.1
Celah Tunggal
L = 0,94 m
Ξ» = 6,328 x 10-7 m
Kisi
n
x (m)
d (m)
A
1
0,006
9,914 x 10-05
2
0,01
1,190 x 10-05
3
0,016
1,115 x 10-04
4
0,021
1,133 x 10-04
5
0,027
1,102 x 10-04
1
0,01
5,949 x 10-05
2
0,01
1,190 x 10-04
3
0,011
1,622 x 10-04
4
0,015
1,586 x 10-04
5
0,017
1,750 x 1004
1
0,025
2,380 x 10-05
2
0,044
2,707 x 10-05
3
0,052
3,437 x 10-05
4
5
0,056
0,063
4,256 x 10-05
4,731 x 10-05
B
C
3.1.1.2
Celah Ganda
L = 0,94 m
Ξ» = 6,328 x 10-7 m
Kisi
A
B
C
n
1
2
3
4
x (m)
0,001
0,0013
0,0015
0,0019
d (m)
5,95 x 10-04
9,15 x 10-04
1,19 x 10-03
1.25 x 10-03
5
0,0025
1,19 x 10-03
1
0,0024
2,48 x 10-04
2
0,0037
3,22 x 10-04
3
0,004
4,46 x 10-04
4
0,0044
5,41 x 10-04
5
0,0049
6,07 x 10-04
1
2
3
4
5
0,008
0,013
0,018
0,027
0,032
7,44 x 10-05
9,15 x 10-05
9,92 x 10-05
8,82 x 10-05
9,30 x 10-05
3.1.2 Simulasi
3.1.2.1
Celah Tunggal
L = 1,86 m
Ξ» = 6,328 x 10-7 m
Kisi
A
B
C
n
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
x (m)
0,022
0,035
0,047
0,06
0,075
0,01
0,016
0,024
0,03
0,038
0,005
d (m)
5,35 x 10-05
6,73 x 10-05
7,52 x 10-05
7,85 x 10-05
7,85 x 10-05
1,18 x 10-04
1,47 x 10-04
1,47 x 10-04
1,57 x 10-04
1,55 x 10-04
2,35 x 10-04
3.1.2.2
2
3
4
5
0,007
0,012
0,015
0,017
3,36 x 10-04
2,94 x 10-04
3,14 x 10-04
3,46 x 10-04
n
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
x (m)
0,02
0,033
0,047
0,06
0,074
0,01
0,016
0,023
0,03
0,037
0,01
0,016
0,023
0,03
0,037
d (m)
5,89 x 10-05
7,13 x 10-05
7,52 x 10-05
7,85 x 10-05
7,96 x 10-05
1,18 x 10-04
1,47 x 10-04
1,54 x 10-04
1,57x 10-04
1,59 x 10-04
1,18 x 10-04
1,47 x 10-04
1,54 x 10-04
1,57 x 10-04
1,64 x 10-04
Celah Ganda
L = 1,86 m
Ξ» = 6,328 x 10-7 m
Kisi
A
B
C
3.2
3.2.1
Perhitungan
Percobaan Langsung
Celah Tunggal
Kisi A
𝑑𝑛 =
𝑑1 =
𝑑2 =
𝑑3 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
1 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0062
0,006
2 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,012
0,01
= 1,19 x 10-04 m
3 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0162
0,016
= 9,91 x 10-05 m
= 1,12 x 10-04 m
𝑑4 =
𝑑5 =
4 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0212
0,021
= 1,13 x 10-04 m
5 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0272
0,027
= 1,10 x 10-05 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,11 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 1,32 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 6,95 x 10-11 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 8,27 x 10-13 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 7,24 x 10-12 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,92 x 10-13 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 3,24 x 10-06 m
x 100% = 2,93 %
d = (1,11 x 10-04 ± 3,24 x 10-06 ) m
Kisi B
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 5,949 x 10-05 m
𝑑2 = 1,190 x 10-05 m
𝑑3 = 1,622 x 10-04 m
𝑑4 = 1,586 x 10-04 m
𝑑5 = 1,750 x 10-04 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,35 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 5,68 x 10-9 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 2,53 x 10-9 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 7,49 x 10-9 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 5,65 x 10-9 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,61 x 10-9 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 2,10 x 10-05 m
x 100% = 15,6 %
d = (1,35 x 10-04 ± 2,10 x 10-05 ) m
Kisi C
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 2,380 x 10-05m
𝑑2 = 2,707 x 10-05 m
𝑑3 = 3,437 x 10-05 m
𝑑4 = 4,256 x 10-05 m
𝑑5 = 4,731 x 10-05m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 3,5 x 10-05 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 1,26 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 6,33 x 10-11 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 4,27x 10-13 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 5,69 x 10-11 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,51 x 10-10 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
Kr d =
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
= 4,46 x 10-06 m
x 100% = 12,73 %
d = (3,5 x 10-05 ± 4,46 x 10-06) m
Celah Ganda
Kisi A
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 5,95 x 10-05 m
𝑑2 = 9,15 x 10-04 m
𝑑3 = 1,19 x 10-03 m
𝑑4 = 1.25 x 10-03m
𝑑5 = 1,19 x 10-03m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,03 x 10-03 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 1,88 x 10-7 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 1,28 x 10-8 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 2,60 x 10-8 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 5,02 x 10-8 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 2,60 x 10-8 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 1,23 x 10-04 m
x 100% = 11,97 %
d = (1,03 x 10-03 ± 1,23 x 10-04 ) m
Kisi B
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 2,48 x 10-04 m
𝑑2 = 3,22 x 10-04 m
𝑑3 = 4,26 x 10-04 m
𝑑4 = 5,41 x 10-04 m
𝑑5 = 4,07 x 10-04 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 4,33 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 3,42 x 10-08 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 1,23 x 10-08 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 1,82 x 10-10 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 1,17 x 10-08 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 3,04 x 10-08 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 6,66 x 10-05 m
x 100% = 15,4 %
d = (4,33 x 10-04 ± 6,66 x 10-05 ) m
Kisi C
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 7,44 x 10-05 m
𝑑2 = 9,15 x 10-05 m
𝑑3 = 9,92 x 10-05 m
𝑑4 = 8,82 x 10-05 m
𝑑5 = 9,30 x 10-05m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 8,92 x 10-05 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 2,21 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 5,21 x 10-12 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 9,84 x 10-11m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 1,16 x 10-12 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,41 x 10-11 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
Kr d =
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
= 4,13 x 10-06 m
x 100% = 4,62 %
d = (8,92 x 10-05 ± 4,13 x 10-06) m
3.2.2
Simulasi
Celah Tunggal
Kisi A
𝑑𝑛 =
𝑑1 =
𝑑2 =
𝑑3 =
𝑑4 =
𝑑5 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
1 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0062
0,006
2 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,012
0,01
= 5,35 x 10-05 m
= 6,73 x 10-04 m
3 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0162
= 7,52 x 10-04 m
0,016
4 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0212
0,021
= 7,85 x 10-04 m
5 π‘₯ 6,328 x 10βˆ’7√0,942 + 0,0272
0,027
= 7,85 x 10-05 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 7,095 x 10-05 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 2,92 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 1,105 x 10-11 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 2,079 x 10-11 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 6,205 x 10-11 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 6,301 x 10-11 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 4,74 x 10-06 m
x 100% = 6,72 %
d = (7,095 x 10-05 ± 4,74 x 10-06 ) m
Kisi B
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 1,18 x 10-04 m
𝑑2 = 1,47 x 10-04 m
𝑑3 = 1,47 x 10-04 m
𝑑4 = 1,57 x 10-04 m
𝑑5 = 1,55 x 10-04 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,448 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 7,32 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 5,96 x 10-10 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 5,63 x 10-10 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 1,45 x 10-10 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,03 x 10-10 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 7,05 x 10-06 m
x 100% = 4,87 %
d = (1,448 x 10-04 ± 7,05 x 10-06 ) m
Kisi C
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 2,35 x 10-04 m
𝑑2 = 3,36 x 10-04 m
𝑑3 = 2,94 x 10-04 m
𝑑4 = 3,14 x 10-04 m
𝑑5 = 3,46 x 10-04 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 3,025 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 4,87 x 10-09 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 9,66 x 10-10 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 1,19 x 10-10 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 7,52 x 10-11 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,68 x 10-09 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 1,964 x 10-05 m
x 100% = 6,43 %
d = (3,025 x 10-04 ± 1,964 x 10-05) m
Celah Ganda
Kisi A
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 5,89 x 10-05 m
𝑑2 = 7,13 x 10-05 m
𝑑3 = 7,52 x 10-05 m
𝑑4 = 7,85 x 10-05 m
𝑑5 = 7,96 x 10-05 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 7,27 x 10-05 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 1,91 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 1,81 x 10-12 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 6,06 x 10-12m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 3,39 x 10-11 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 4,76 x 10-11 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
Kr d =
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
= 3,75 x 10-06 m
x 100% = 5,15 %
d = (7,27x 10-05 ± 3,75 x 10-06 ) m
Kisi B
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 1,18 x 10-04 m
𝑑2 = 1,47 x 10-04 m
𝑑3 = 1,54 x 10-04 m
𝑑4 = 1,57 x 10-04 m
𝑑5 = 1,59 x 10-04 m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,47 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 8,51 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 6,22 x 10-14 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 4,43 x 10-11 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 1,09 x 10-10 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 1,49 x 10-10 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
Kr d =
= 7,57 x 10-06 m
x 100% = 5,15 %
d = (1,47 x 10-04 ± 7,57 x 10-06 ) m
Kisi C
𝑑𝑛 =
π‘›πœ†βˆšπΏ2 + π‘₯ 2
π‘₯
𝑑1 = 1,18 x 10-04 m
𝑑2 = 1,47 x 10-04 m
𝑑3 = 1,54 x 10-04 m
𝑑4 = 1,57 x 10-04 m
𝑑5 = 1,64 x 10-04m
βˆ‘π‘‘
𝑑̅ = 𝑛 = 1,48 x 10-04 m
|𝑑1 βˆ’ dΜ…| 2 = 9,04 x 10-10 m2
2
|𝑑2 βˆ’ dΜ…| = 4,02 x 10-13 m2
2
|𝑑3 βˆ’ dΜ…| = 3,33 x 10-11 m2
2
|𝑑4 βˆ’ dΜ…| = 8,44 x 10-11 m2
2
|𝑑5 βˆ’ dΜ…| = 2,48 x 10-10 m2
βˆ‘ |π‘‘βˆ’ 𝑑̅| 2
𝛿𝑑 = √
Kr d =
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑑
𝑑̅
= 7,97 x 10-06 m
x 100% = 5,39 %
d = (1,48 x 10-04 ± 7,97 x 10-06) m
3.3
Pembahasan
3.3.1 Analisa Prosedur
Pada percobaan ini, diperlukan beberapa alat beserta fungsinya masingmasing, yaitu Laser He-Ne untuk sumber cahaya yang akan dilihat dalam pola
difraksinya. Celah tunggal dan celah ganda digunakan agar cahaya dapat dibelokkan
sehingga dihasilkan pola difraksi. Plotter XY digunakan sebagai alat gambar grafik
dari pola difraksi dengan adanya kertas milimeter block sebagai media gambarnya.
Layar digunakan sebagai dibentuknya pola terang dan pola gelap saat difraksi. Kabel
digunakan agar alat-alat dapat dirangkai satu sama lain pada percobaan. Pengait
digunakan untuk diletakkan tempat penyangga. Mistar digunakan untuk diukurnya
jarak celah menuju layar. Solar cell digunakan agar cahaya yang keluar dari celah
dapat dideteksi sebagai sensor.
Saat percobaan dilakukan, lampu ruangan dimatikan agar pola difraksi dapat
dilihat dengan jelas. Sinar laser diarahkan ke celah tunggal atau celah ganda agar
dihasilkan pola difraksi. Plotter XY diaktifkan agar grafik difraksi dapat dihasilkan
gambarnya dengan dibentuk melalui milimeter blok. Saat solar sell dinyalakan
terkena sinar difraksi pada plotter XY, grafik dapat dihasilkan.
3.3.2 Analisa Hasil
Secara keseluruhan, hasil perhitungan nilai d sebanyak 60 data, nilai d
cenderung lebih kecil saat simulasi dibandingkan pada saat percobaan langsung.
Meskipun bernilai kecil, perbedaan nilai tidak terlalu jauh. Kesalahan relatif yang
diperoleh dari percobaan langsung ada yang besar dan ada pula yang kecil sehingga
pada percobaan langsung memiliki hasil yang tingkat ketelitian dan keakuratan data
yang rendah. Hal ini dipicu oleh kurang fokusnya laser pada jarak kisi ke layar
sehingga penentuan nilai x atau jarak dari tiap orde terang ke terang pusat lebih sulit
diamati dan data yang dihasilkan kurang tepat. Adapun hasil yang diperoleh dari
percobaan baik secara langsung atau simulasi yaitu semakin besar jarak antar
celahnya, simpangan yang terjadi pada pola terang difraksi yang terbentuk akan
semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil jarak antar celahnya, simpangan yang
terjadi pada pola terang difraksi yang terbentuk akan semakin besar. Lebar celah tidak
berpengaruh terhadap pembentukkan pola difraksi yang dihasilkan. Akan tetapi,
semakin sempit lebar celah yang digunakan, pola difraksi yang dihasilkan semakin
tajam.
Difraksi adalah peristiwa pembelokkan gelombang cahaya saat melewati celah
sempit. Difraksi Fresnell adalah pembelokkan cahaya ketika letak sumber cahaya,
celah. Dan layar pengamatan yang berdekatan sehingga diperoleh pola difraksi
dengan perubahan intensitas cahaya dari pusat hingga ke bagian tepi pola. Difraksi
Franhofer terjadi saat sumber cahaya, celah, dan layar pengamatan pada berada pada
jarak yang jauh sehingga dibentuk pola difraksi dengan intensitas yang konstan.
Laser He-Ne adalah laaser yang memiliki medium aktif berupa gas He-Ne
yang sering digunakan karena ia bersifat portable, padat, dan mudah digunakan
sebagai sumber cahaya. Kandungan yang dimilikinya berupa gas He 90 % dan Ne
10% ditempatkan pada rongga tertutup sehingga resonant cavity diapit oleh dua buah
cermin. Prinsip kerjanya adalah gas He dan gas Ne diberikan elektron agar energi
dapat berpindah tingkat ke yang lebih tinggi dimana energi akan selalu berusaha
kembali ke tingkat yang stabil dan dilepaskan energi dalam bentuk foton. Melepasnya
energi yang dihasilkan cahaya akan dipantulkan ke dalam tabung gas yang kedua
sisinya diberi cermin yang memantul sehingga adanya perpaduan pemantulan cahaya
secara periodik agar foton dapat menembus sisi cermin berlapis tipis dan memancar
keluar.
Difraksi terjadi pada mikroskop elektron yang ditransmisikan (TEM) yang
mana TEM adalah mikroskop yang prinsip kerjanya elektron ditembus ke dalam
objek pengamatan yang hasil tembusannya diamati pada layar. Mikroskop ini
digunakan untuk mengidentifikasi objek nanomaterial dengan teknik kristalografi
yang memicu adanya difraksi area yang terpilih pada elektron. Spesimen pada TEM
berukuran 100 nm atau lebih dengan elektron yang berenergi 100 – 400 keV melewati
sampel dengan mudah sehingga nilai panjang gelombang pada elektron 1/1000 nm
dan jarak antar atom dalam suatu padatan 100x lebih besar. Difraksi pada TEM juga
digunakan untuk mengidentifikasi struktur kristal dan mendeteksi wujud cacat kristal
pada material.
BAB IV
PENUTUP
4.1
Kesimpulan
Difraksi terjadi dipicu oleh adanya celah yang dapat membentuk pola gelap
atau pola terang dengan grafik yang dihasilkan dari celah tunggal dan celah ganda
jelas berbeda sesuai dengan jarak tiap orde terang ke terang pusat. Dari percobaan
yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa Semakin sempit lebar dari sebuah
celah, sudut pembelokkan cahaya akan semakin besar dengan panjang gelombang
yang konstan.
4.2
Saran
Praktikan harus lebih teliti dalam melakukan percobaan. Kemudian, untuk
switch off atau switch on lampu diletakkan lebih dekat dengan rangkaian percobaan
agar dapat menghemat waktu saat percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Dholakia, K. and D. Mc Gloin. 2005. Bessel beam: Diffraction in a new light. Journal of
Contemporary Physics. 46(1). 2005: 15-28
Meschede, Dieter. 2007. Optics, Light, and Lasers. New York: Wiley
Trisunarwati, Wega. 2018. Material Katalis dan Karakternya. Yogyakarta : Universitas
Gadjah Mada Press
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan
Tujuan dilakukannya percobaan ini agar dapat ditentuka tetapan planck dari
adanya efek fotolistrik dalam rangkaian yang lengkap.
1.2 Tinjauan pustaka
Efek fotolistrik dijelaskan oleh Einstein dengan menerapkan sifat yang mirip
dengan cahaya efek fotolistrik terjadi ketika elektron keluar dari permukaan logam
ketika diteragi radiasi elektromagnetik. Setiap elektron tunggal dalam logam
membutuhkan waktu yang lama umtuk menerima energi ketika iluminasi seragam dan
sempurna. Pemberian energi pada logam tersebut berupa radiasi secara langsung agar
dapat mengatasi penghalang fungsi kerja vakum logam, hal ini disebabkan ukuran
elektron yang kecil dan memiliki jari jari sebesar 2,8x10-13cm. Berdasarkan percobaan
ejeksi elektron, elektron yang keluar tidak memilikibatas waktu setelah iluminasi
dimulai, bahkan dalam ilustrasi rendah. Hal ini sesuai dengan teori bahwa setiap
kuantum radiasi hv0 (Thomas, 1981).
Ukuran kuanta berbeda, perbandingannya dengan frekuensi radiasi, hal tersebut
ditemukan oleh planck dan diungkapkan dalam rumus berikut ini :
E = hv....... (1,1)
Dimana E adalah nilai energi kuantum, h adalah konstanta fundamental yang
dikenal sebagai konstanta planck dan V adalah fundamental radiasi. Konstanta
fundamental dapat diungkapkan sebagai bilangan karena merupakan kuantitas fisik.dan
nilainya selalu sama untuk setiap kondisi. Konstanta planck dihitung mempunyai nilai
sebesar 6,6261 x 10-34 joule. Julah yang sangat kecil dan hampir nol/ pada awalnya tak
ada seorangpun yang mau menerima agasan plack ini karena gagasan planck ini sangat
revolusioner. Namun lima tahun kemudian kebenaran teori kuantum planck ini
dibuktikan oleh einstein, dengan menggunakannya untuk menjelaskan efek fotolistrik,
anomali lain dari fisika klasik. Terjadinya efek ini yaitu ketika sinar ultraviolet
menumbuk logam tertentu yang mengakibatkan pancaran elektron. Elektron elektron
ini perilakunya tidak seperti hukum fisika klasik. Pancaran elektron yang datang
bergantung pada frekuensi cahaya yang datang, bukan intensitasnya. Semakin tinggi
frekuensi, elektron yang dikeluarkan semakin banyak.. hal ini bisa dijelaskan jika
cahaya dianggap sebagai kuanta, maka cahaya tampak bergerak sebagai gelombang
maupun partikel (Sharathen, 1998).
Metode yang digunakan agar dapat diukur konstanta planck yaitu dengan
diturunkan kurva karkateristik tegangan arus untuk seri LED dengan warna yang
berbeda, digunakan energi yang dipancarkan ketika foton diproduksi pada metode ini
yang dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 1.1 kurva tegangan untuk LED khusus ( (Fantini, 2015).
Gambar 1.2 kurva tegangan khusus ( (Fantini, 2015).
BAB II
METODOLOGI
2.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah 1 compact arangement hconstant, 1 mercury lamp, 1 universal choke, 1 photosell for determining h-1 resistor,
1 amplifier, 2 multimeter, potensiometer, seperangkat konstanta planck yang
didalamnya terdapat lensa cembung slit, prisma cermin, serta 1 moving coil
instrumen,kabel,1 rheostat,power supply.
2.2 Tata Laksana Percobaan
Voltmeter 1 dan 2 diatur untuk mengatur tegangan. Kabel voltmeter 2
disambungkan ke amplifier. Kabel ground potensiometer disambungkan ke ground
yang berada diamplifier. Kabel tegangan perangkat konstanta plack disambungkan juga
ke amplifier. Lampu mercury disambungkan ke universal choke. Saklar amplifier dari
universal choke dinyalakan, amplifier diatur dengan tegangan pasa 10°. Penutup
jendela spektrum digeser. Posisi photocell disesuaikan dengan berkas cahaya yang akan
digunakan sebagai foton, untuk efek fotolistrik dengan diputartombl posisi photocell ke
kiri atau kekanan, hingga tegangan di voltmeter 2 sama dengan atau mendekati nol.
Nilai voltmeter 1 dicatat sebagai data percobaan 1, hal ini diulang hingga 3 kali
percobaan pada masing-masing warna.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Hasil Percobaan
3.1.1 Data Percobaan Langsung
Warna
Kuning
Hijau
Turqoise
Biru
Violet
V1 (volt)
3,5
3,8
4,1
4,1
3,7
V2(volt)
2,2
3,1
3,4
3,6
3,7
V3 (volt)
2,6
2,8
3,3
3,4
3,7
V rata-rata
2,787
3,233
3,600
3,700
3,700
3.1.2 Data Simulasi
Warna
Kuning
Hijau
Turqoise
Biru
Violet
V1 (volt)
0,17
1,3
0,23
0,19
0,51
V2(volt)
0,1
0,36
0,26
0,34
0,77
3.2 Perhitungan
3.2.1 Data Percobaan Langsung
e=1,6 x 10-19
𝑉 π‘π‘Žπ‘Ÿ
hn = 𝑓 π‘€π‘Žπ‘Ÿπ‘›π‘Ž π‘₯ 𝑒 = β‹― 𝐽𝑠
ο‚·
ο‚·
ο‚·
ο‚·
ο‚·
hkuning = 8,530 x 10 -34
hhijau = 9,422 x 10 -34
hturqoise = 8,372 x 10 -34
hbiru = 9,737 x 10-34
hviolet = 7, 989 x 10-34
3.2.1 Data Simulasi
Js
Js
Js
Js
Js
V3 (volt)
0,19
0,22
0,21
0,6
0,6
V4(volt)
0,15
0,3
0,22
0,36
0,67
V5 (volt)
0,19
0,4
0,32
0,4
0,56
V rata-rata
0,16
0,316
0,248
0,378
0,622
e=1,6 x 10-19
𝑉 π‘π‘Žπ‘Ÿ
hn = 𝑓 π‘€π‘Žπ‘Ÿπ‘›π‘Ž π‘₯ 𝑒 = β‹― 𝐽𝑠
ο‚·
ο‚·
ο‚·
ο‚·
ο‚·
h kuning
hhijau
hturqoise
hbiru
hviolet
= 4,933 x 10 -35 Js
= 9,209 x 10 -35 Js
= 5,767 x 10 -35 Js
= 9,947 x 10 -35 Js
= 1,343 x 10 -35 Js
3.3 Grafik
3.3.1 Grafik Percobaan Langsung
Warna
f(Hz)(x10-14 )
E (volt)
Kuning
Hijau
Turqoise
Biru
Violet
5,19
5,49
6,88
6,08
7,41
2,762
3,233
3,600
3,700
3,700
ο‚·
C (xbar,ybar ) = (5,3 x1014 ; 2,5)
ο‚·
h = x2βˆ’x1 =
ο‚·
Kr =
y2βˆ’y1
ybβˆ’ya
2ybar
3βˆ’2
(5,8βˆ’3,3 )π‘₯ 10^14
=4 x 10-16 Js
x 100 % = 36 %
3.3.2 Grafik Smulasi
Warna
f(Hz)(x10-14 )
E (volt)
Kuning
Hijau
5,19
5,49
0,16
0,316
Turqoise
Biru
Violet
6,88
6,08
7,41
0,248
0,378
0,622
ο‚·
C (xbar,ybar ) = (6,2 x1014 ; 0,34)
ο‚·
h = x2βˆ’x1 =
ο‚·
Kr =
y2βˆ’y1
ybβˆ’ya
2ybar
0,44βˆ’0,25
(7βˆ’3,4 )π‘₯ 10^14
= 5,278 x 10-16 Js
x 100 % = 50 %
3.4 Analisa Prosedur
3.4.1 Fungsi Alat
Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya compact
arangement h-constat sebagai alat ukur nilai konstanta planck. Lampu mercury
fluorecent sebagai sumber cahaya putih (polikromatik). Universal choke sebagai
pemberi arus pada lampu mercury. Photocell sebagai alat pengubah fotom jadi arus.
Resistor sebagai penahan arus dan tegangan. Amplifier untuk penguat daya. Multimeter
sebagai alat pengukur voltase. Potensiometer digunakan untuk pengatur besar tegangan
sehingga nilai volt dapat di kontrol. Moving coil sebagai alat penggerak kecil. Rheostat
sebagai pengatur arus dan tegangan yang masuk pada rangkaian.Power supply sebagai
penyetabil tegangan. Seperangkat konstanta planck yang digunakan untuk penentuan
nilai konstanta planck diantaranya slit sebagai celah yang dilewat oleh cahaya agar
cahaya polikromatik dapat terpecah menjadi monokromatik. Lensa cembung untuk
memfokuskan cahaya. Prisma media yang dikenai cahaya agar terjadi dispersi. Cermin
sebagi pemantul cahaya monokromatik. Kabel sebagai penghubung antar komponen
sehingga menjadi rangkaian percobaan yang dapat dijalankan.
3.4.1.2 Fungsi Perlakuan
Percobaan dimulai dengan dirangkai antar komponen sehingga menjadi
rangkaia percobaan yang dapat dijalankan. Power supply dinyalakan agar terdapat daya
pada rangkaian sehingga peralatan dapat dioperasikan. Moving coil instrument diputar
hingga didapatkan warna yang digunakan sebagai parameter penentu konstanta planck
diantaranya warna kuning,hijau,turqoise,biru dan violet. Pertama dilakukan percobaan
pada warma kuning, potensiometer diputar hingga ultimeter mendekat atau sama
dengan nol. Nilai pada multimeter di catat sebagai data hasil percobaan, dilakukan hal
yang sama pada warna hijau, biru, turqoise dan violet.
3.4.2 Analisa Hasil
Percobaan tetapan planck yang telat dilakukan didaptkan hasil data yaitu
tegangan yang dicatat oleh voltmeter 1. Tegangan ini didapat dengan memutar coil
instrument pada warna yang digunakan sebagai parameter penentu konstanta planck.
Potensiometer diputar sampai voltmeter mendekati nol atau sama dengan nol.
Tegangan yang didapat pada voltmeter itulah yang digunakan sebagai data percobaan.
Tegangan ini digunakan untuk menghitung besarnya nilai tetapan planck simulasi.
Hasil yang didapat bervariasi baik untuk percobaan maupun simulasi. Konstanta planck
yang didapat untuk semua spektrum tidak memenuhi teori, dimana untuk nilai tetapan
planck dari spektrum warna kuning,hijau,turqoise,biru dan violet secara berturut turut
adalah 8,530x10-34;9,422x10-34; 8,372x10-34;9,737 x10-34;7,989x10-34. Data ini
merupakan hasil percobaan langsung. Sehingga dapat dapat dilihat bahwa nilai yang
dihasilkan melebihi dari 6,62 x 10-24 Js. Hasil yang paling mendekati yaitu pada warna
violet dengan nilai sebesar 7,989x10-34 Js. Hal ini disebabkan kesalahan praktikan saat
dilakukan percobaan misalnya kurang teliti saat pembacaan nilai tegangan dan
penentuan warnanya. Kemudian grafik pada percobaan tetapan planck ini, untuk sumbu
x digunakan nilai frekuensi dari setiap warna dan sumbu y adalah v rata-rata dari setiap
warna. Nilai h yang dihasilkan masih belum memenuhi teori. Selanjutnya untuk
simulasi juga didapatkan nilai tetapan konstanta plack yang tidak sesuai. Nilai yang
dihasilkan pada tiap warna yaitu kuning , hijau,turqoise dan violet secara berturut-turt
adalah 4,933x10-35Js,9.209 x10-35 Js, 5,767x10-35 Js, 9,947x10-35 Js. Nilai ini tidak
sesuai dengan literatur, hal ini disebabkan oleh kesalahan praktikan saat pengambilan
data yang kurang teliti, misalnya pada penempatan warna yang akan diuji, dan garfik
yang dihasilkan juga belum memenuh literatur untuk nilai h nya. Hal ini terjadi pada
perhitungan grafik percobaan maupun simulasi . Sehingga, Kr yang dihasilkan juga
cukup besar yaitu 36% untuk percobaan langsung dan 50% untuk simulasi. Semakin
besar Kr semakin jauh dari nilai sebenarnya.
Trouble shooting pada praktikum iniadalah adanya kesalahan penempatan
warna sehingga nilai h yang dihasilkan tidak sesuai dengan teori, kemudian kesalahan
praktikan saat pembacaan hasil voltase dari multimete sehingga ada beberapa tegangan
yang nilainya tetap. Kedua hak tersebut sangat berpengaruh untuk penentuan nilai h
dan nilai Kr yang dihasilkan.
Fotosel memilki prinsip kerja yang sama dengan resistor, dimana digunakan
sensitivitas cahaya (LDR= Light Dependent Resistor). Apabila kondisi gelap maka nilai
resistansi akan menjadi rendah sehingga arus mengalir dan lampu menyala. Sebaiknya
pada kondidi terang, nilai resistansi menjadi tinggi sehingga arus tidak dapat mengalir
dan lampu akan mati. Rangkaian fotosel banyak digunakan untuk instalasi penerangan
lampu-lampu yang membutuhkan otomatisasi.
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
spektrum yang terbentuk pada rangkaian berasal dari foto hasil pembiasan cahaya
polikromatik lampu mercury. Spetrum cahaya tersebut memiliki range frekuensi yang
berbeda beda. Dengan diketahui frekuensi dantegangan ambang tiap spektrum warna,
maka dapat ditentukan besar nilai tetapan planck yaitu rasio antara tegangan dan
frekuensi warna dikalikan dengan besar nilai muatan elektron.
4.2 Saran
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan disarankan agar praktikan
diajarkan cara merangkai percobaan sehingga lebih paham lagi.
DAFTAR PUSTAKA
Fantini, A. A. (2015). Experimental Determination of Planck's Constant Using Light Emiting Diodes
(LEDs) and Photolistric Effect. Journal of Chemical Education, 87-89.
Sharathen, P. (1998). Bohr dan Teori Kuantum. Jakarta: Erlangga.
Thomas, A. (1981). Quantum Mechanics forApplied Physics and Engineering. Newyork: Dover
Publications, Inc.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah agar dapat dilihat pengaruh frekuensi yang didengar
oleh pendengar akibat gerakan sumber relatif terhadap pendengar.
1.2 Tinjauan Pustaka
Pada tahun 1842, seorang fisikawan yang berasal dari Austria mengusulkan sebuah
teori. Menurutnya, terhadap hubungan yang ditemukan antara perubahan frekuensi dari
suatu gelombang milik seorang pendengar dimana pendengar tersebut ternyata juga
melakukan gerakan relatif terhadap sumber gelombangnya. Hubungan tersebut
diperkenalkan oleh Chritian Dopler. Nama yang kemudian diberikan untuk melabeli
penemuannya tersebut adalah Efek Dopler, atau dapat juga dijelaskan sebagai pergeseran
Doppler. Fenomena yang biasanya terjadi ketika ada bunyi, misalnya terompet atau pun
sirine yang kemudian secara berangsur-angsur mendekat, melewati, dan akhirnya hilang
dari pengamatan si pendengar dapat dijadikan sebuah dasar dari contoh yang sederhana
bahwa efek Doppler biasa ditemukan dalam kehidupan sehari hari. Ternyata, saat
mendekati pendengar, frekuensi yang diterima oleh pendengar akan memiliki nilai yang
lebih tinggi daripada frekuensi pancaran milik sumbernya. Saat tepat melewati pendengar,
frekuensi keduanya pun bernilai sama, dan saat bergerak menjauhi pendengar.
Frekuensinya akan kembali turun. Efek Doppler pun dapat dimodelkan melalui gambar di
bawah ini (Petrescu, 2012)
Gambar 1. Model efek Doppler (Petrescu, 2012).
Kasus efek Doppler mula-mula dapat diamati untuk pendengar yang mengalami
perpindahan posisi akibat bergerak. Apabila VL merupakan variabel yang digunakan untuk
menggambarkan kecepatan milik si pendengar terhadap sebuah stationer S, maka frekuensi
fs dan juga panjang gelombang = v/ fs pasti dimilik oleh sebuah gelombang bunyi yang
merupakan hasil pancaran dari sumber bunyi tersebut. Mirip seperti gambar model efek
Doppler, akan ada beberapa puncak gelombang yang teramati dengan nilai  yang sama
sebagai jarak pisah puncak-puncak tersebut. Laju perambatan senilai (V + VL) akan
dimiliki oleh puncak gelombang yang posisinya sedang bergerak mendekati si pendengar,
kemudian dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑓𝑙 =
𝑉+𝑉𝑙

=
𝑉+𝑉𝑙
𝑉/𝑓𝑠
(1.1)
Kalau contoh sebelumnya belum mengandung vs karena sumbernya dianggap stationer,
maka kini akan ada variabel vs yang menggambarkan seberapa cepat sebuah sumber bunyi
yang juga ikut bergerak. V sendiri adalah besaran untuk memberikan informasi mengenai
laju gelombang yang sifatnya relatif terhadap udara, yang mana besarnya ditentukan atas
dasar sifat-sifat medium yang tidak berubah v/fs sudah tidak lagi digunakan untuk
menjelaskan panjang gelombang periode T=1/fs adalah waktu yang digunakan untuk
pemancaran sebanyak satu siklus gelombang. Gelombang akan berjalan sejauh vT=vs/fs
jarak yang terdapat diantara puncak-puncak gelombang yang berurutan didefinisikan
sebagai panjang gelombang. Nilainya ditentukan oleh gelombang juga pergeseran relatif
sumber.
𝑉+𝑉
𝑓𝑙 = 𝑉+𝑉𝑙 𝑓𝑠
(1.2)
𝑠
Persamaan diatas digunakan untuk sumber dan pendengar yang sama-sama bergerak
(Young, 2003).
Pencitraan medis yang disertai dengan pengukuran terhadap aliran darah menggunakan
color flow ultrasonography hanyalah contoh dari sekian banyak aplikasi berbasis efek
Doppler. Ultrasonography nya dilakukan diarteri dan bagian karotid. Aplikasi pemanfaatan
ini menggunakan ekokardiogram yang dinilai mampu serta akurat digunakan untuk aliran
darah, kecepatan darah, dan juga untuk jaringan jantung yang bahkan dapat dilakukan pada
sembarang titik. Ini berkat penerapan dari adanya fenomena efek Doppler. Pengukuran
kecepatan dengan efek Doppler ini akan diterapkan di area dan fungsi katup jantung,
mendeteksi keadaan yang tidak normal pada daerah sisi jantung, dan perhitungan curah
darah jantung. Efek Doppler menghitung pergeseran fase ketikan sinyal yang diterima tiba
hasil kiriman daripemeriksaan dengan ultrasound. Pengukuran kecepatan aliran darah
diarteri dan juga vena berdasarkan efek Doppler adalah alat yang efektif untuk diagnosis
masalah vaskular seperti stenosis (Petrescu, 2015).
BAB II
METODOLOGI
2.1
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalan percobaan ini adalah 1 buah function generator,
2 buah digital counter, 1 buah tweeter loudspeaker, 1 buah precision metal rails, 1 buah
measuring trolley, 1 buah universal microphone, 2 buah fork-type light barriers, 1 buah
control unit, 1 buah constantan wire, 1 buah saddle base, kabel, dan stopwatch.
2.2
Tata Laksana Percobaan
Dihubungkan alat-alat yang sudah dirangkai ke stop kontak jika arus listrik
dibutuhkan. Ditentukan dibagian measuring trolley, bahwa tweeter loudspeaker atau
universal microphone yang dipasang. Disesuaikan dengan yang dibutuhkan saat
praktikum (sumber atau pendengar yang digerakkan). Juka sudah dapat diaktifkan,
kedua digital counter dinyalakan. Digital counter 1 diatur function mode nya menjadi
s. Sunyal input dan output juga ditentukan. Digital counter 2 diatur function mode nya
ke kHz. Sinyal generator dinyalakan. Diatur nilai frekuensi sumber pada sinyal
generator 2000 Hz. Percobaan untuk sumber atau pengamat yang didekati, maka
tweeter loudspeaker atay universal microphone yang dipasang pada measuring trolley
mula-mula ditempatkan diposisi paling jauh (dekat control unit). Control unit
diperhatikan, tombol pemutar pada control unit diputar ke kanan. Saklar ON/OFF
conto; ditekan dan segera dimatikan kembali jika fork-type light borriers kedua sudah
dilewati. Sebelumnya jarak kedua barriers diatur 0,5 m atau 50 cm. Dicatat waktu dan
frekuensinya. Counter digital untuk waktu distop terlebih dahulu sebelum dirun
kembali. Diambil 5 data untuk sumber atau pendengar yang didekati. Jika 2000 Hz
sudah diambil datanya, frekuensi pada sinyal generator diubah ke 4000 Hz. Percobaan
dilakukan kembali. Untuk sumber atau pendengar yang dijauhi, maka measuring trolley
mula-mula ditempatkan dari jarak paling dekat. Posisi fork-type light barriers ditukar.
Sinyal input pada digital counter t diatur. Control unit diputar tombolnya ke kiri.
Pengambilan data dimulai. Dilakukan untuk setiap frekuensi. Digunakan stopwatch
(dari handphone) jika digital counter untuk waktu tidak dapat digunakan (eror).
BAB III
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
3.1. Data Hasil Percobaan
3.1.1. Data Praktikum
3.1.1.1. Pendengar Bergerak dan Sumber Diam
S = 0,5 m
No
f0 (Hz)
Mendekat
t (s)
f+ (Hz)
4,35
145
4,26
151
4,05
108
4,25
143
3,65
172
3,87
267
3,20
156
3,55
114
3,57
136
3,51
178
+
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
2000
4000
Menjauh
t (s)
f- (Hz)
3,93
162
3,28
136
3,49
133
4,49
225
4,83
223
4,75
163
4,15
46
4,59
199
4,56
199
4,40
202
-
3.1.1.2. Sumber Bergerak dan Pendengar Diam
S = 0,5 m
No
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
f0 (Hz)
2000
4000
t+ (s)
3,16
3,57
3,45
3,45
4,06
3,66
3,95
3,4
3,22
3,72
Mendekat
f+ (Hz)
486
282
291
291
291
291
291
291
291
291
Menjauh
t- (s)
f- (Hz)
3,18
291
3,15
291
4,08
291
2,9
291
4,06
291
3,17
291
3,09
291
3,21
291
4,21
291
3,21
291
3.1.2. Data Simulasi
3.1.2.1. Sumber Bergerak dan Pendengar Diam
S = 0,5 m
No
f0 (Hz)
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
2000
4000
Mendekat
t+ (s)
f+ (Hz)
9,46
2000
9,51
1999
9,52
2003
9,52
2003
9,57
2000
9,5
3965
9,46
3965
9,52
3965
9,43
3971
9,58
3971
3.2. Perhitungan
3.2.1. Perhitungan Percobaan
3.2.1.1. Pendengar Bergerak dan Sumber Diam
S = 0,5 m
Vo = 340 m/s
ο‚·
𝑠
𝑣𝑝𝑛 = 𝑑 = β‹― (π‘šβ„π‘ )
𝑛
t- (s)
9,51
9,53
9,53
9,58
9,57
9,5
9,48
9,47
9,41
9,41
Menjauh
f- (Hz)
1997
1997
1994
1993
1994
3950
3925
3924
3924
3924
βˆ‘ 𝑣𝑝𝑛
= β‹― (π‘šβ„π‘ )
ο‚·
𝑣𝑝 =
Μ…Μ…Μ…
ο‚·
𝑓 + = π‘“π‘œ (1 + 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
ο‚·
𝑛
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
𝑒
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
βˆ’
𝑓 = π‘“π‘œ (1 βˆ’ 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
𝑒
2
Μ…Μ…Μ…Μ…|
βˆšβˆ‘ |𝑣𝑝𝑛 βˆ’π‘£
𝑝
= β‹― π‘šβ„π‘ 
ο‚·
𝛿𝑣𝑝 =
ο‚·
πΎπ‘Ÿ 𝑣𝑝 =
ο‚·
𝑣𝑝 = (𝑣
̅̅̅𝑝 ± 𝛿𝑣𝑝 ) … . π‘šβ„π‘ 
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑣𝑝
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
π‘₯100%
3.2.1.2. Sumber Bergerak dan Pendengar Diam
S = 0,5 m
Vu = 340 m/s
ο‚·
𝑠
𝑣𝑝𝑛 = 𝑑 = β‹― (π‘šβ„π‘ )
𝑛
βˆ‘ 𝑣𝑝𝑛
= β‹― (π‘šβ„π‘ )
ο‚·
𝑣𝑝 =
Μ…Μ…Μ…
ο‚·
𝑓 + = π‘“π‘œ (1 + 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
ο‚·
𝑛
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
𝑒
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
βˆ’
𝑓 = π‘“π‘œ (1 βˆ’ 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
𝑒
2
Μ…Μ…Μ…Μ…|
βˆšβˆ‘ |𝑣𝑝𝑛 βˆ’π‘£
𝑝
= β‹― π‘šβ„π‘ 
ο‚·
𝛿𝑣𝑝 =
ο‚·
πΎπ‘Ÿ 𝑣𝑝 =
ο‚·
𝑣𝑝 = (𝑣
̅̅̅𝑝 ± 𝛿𝑣𝑝 ) … . π‘šβ„π‘ 
3.2.2. Perhitungan Simulasi
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑣𝑝
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
π‘₯100%
3.2.2.1. Sumber Bergerak dan Pendengar Diam
S = 0,5 m
Vu = 340 m/s
ο‚·
𝑠
𝑣𝑝𝑛 = 𝑑 = β‹― (π‘šβ„π‘ )
𝑛
βˆ‘ 𝑣𝑝𝑛
= β‹― (π‘šβ„π‘ )
ο‚·
𝑣𝑝 =
Μ…Μ…Μ…
ο‚·
𝑓 + = π‘“π‘œ (1 + 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
𝑛
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
𝑒
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
ο‚·
𝑓 = π‘“π‘œ (1 βˆ’ 𝑣 ) = β‹― (𝐻𝑧)
ο‚·
𝛿𝑣𝑝 =
ο‚·
πΎπ‘Ÿ 𝑣𝑝 =
ο‚·
𝑣𝑝 = (𝑣
̅̅̅𝑝 ± 𝛿𝑣𝑝 ) … . π‘šβ„π‘ 
βˆ’
𝑒
2
Μ…Μ…Μ…Μ…|
βˆšβˆ‘ |𝑣𝑝𝑛 βˆ’π‘£
𝑝
𝑛(π‘›βˆ’1)
𝛿𝑣𝑝
Μ…Μ…
𝑣̅̅
𝑝
= β‹― π‘šβ„π‘ 
π‘₯100%
3.3. Grafik
3.3.1. Percobaan
3.3.1.1. Pendengar Bergerak Mendekat dan Sumber Diam
Frekuensi 2000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
6,10π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
719
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 143,8 𝐻𝑧
ο‚·
(244βˆ’60)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,31π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,19π‘₯10βˆ’1 ) = 15333 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 15333 ± 0,97 π‘š
ο‚·
= 1,22π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(280βˆ’0)
= 0,97
2𝑦̅
2π‘₯143,8
π›Ώπœ†
0,97
π‘₯100%
=
π‘₯100%
Μ…
πœ†
15333
= 6,32π‘₯10βˆ’5 %
Frekuensi 4000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
7,10π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
851
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 170,2 𝐻𝑧
ο‚·
(210βˆ’144)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,58π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,31π‘₯10βˆ’1 ) = 3556 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
= 1,82π‘₯10βˆ’4 %
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 3556 ± 0,65 m/s
ο‚·
= 1,42π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(270βˆ’50)
= 0,65
2𝑦̅
2π‘₯170,2
π›Ώπœ†
0,65
π‘₯100%
=
π‘₯100%
Μ…
πœ†
3556
3.3.1.2. Pendengar Bergerak Menjauh dan Sumber Diam
Frekuensi 2000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
6,37π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
879
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 175,8 𝐻𝑧
ο‚·
(227βˆ’74)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,43π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,03π‘₯10βˆ’1 ) = 3825 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
= 1,96π‘₯10βˆ’4 %
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 3825 ± 0,78 π‘š/s
ο‚·
= 1,27π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(301βˆ’28)
= 0,78
2𝑦̅
2π‘₯175,8
π›Ώπœ†
0,78
π‘₯100% = 3825 π‘₯100%
Μ…
πœ†
Frekuensi 4000 Hz
+
ο‚·
βˆ‘ 𝑣𝑝
3,77
𝑋̅ = 𝑛 = 5 = 7,54π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
ο‚·
βˆ‘π‘“
809
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 161,8 𝐻𝑧
ο‚·
(325βˆ’5)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,1βˆ’0,3) = 400 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 400 ± 1,23 π‘š
ο‚·
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(350βˆ’(βˆ’48)
= 1,23
2𝑦̅
2π‘₯161,8
π›Ώπœ†
1,23
Μ… π‘₯100% = 400 π‘₯100%
πœ†
= 0,31%
3.3.1.3. Sumber Bergerak Mendekat dan Pendengan Diam
Frekuensi 2000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
7,11π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
1641
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 328,2 𝐻𝑧
ο‚·
(486βˆ’9)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,47π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,25π‘₯10βˆ’1 ) = 21182 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 21182 ± 0,98 π‘š
ο‚·
= 1,42π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(625βˆ’9)
= 0,98
2𝑦̅
2π‘₯328,2
π›Ώπœ†
0,98
π‘₯100%
=
π‘₯100%
Μ…
πœ†
21182
= 4,62π‘₯10βˆ’3 %
Frekuensi 4000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
7,00π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
1455
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 291 𝐻𝑧
ο‚·
(400βˆ’249)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,55π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,37π‘₯10βˆ’1 ) = 5392 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 5392 ± 0,43 π‘š
ο‚·
= 1,4π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(410βˆ’150)
= 0,43
2𝑦̅
2π‘₯291
π›Ώπœ†
0,43
Μ… π‘₯100% = 5392 π‘₯100%
πœ†
= 7,97π‘₯10βˆ’5 %
3.3.1.4. Sumber Bergerak Menjauh dan Pendengar Diam
Frekuensi 2000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
7,34π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
1455
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 291 𝐻𝑧
ο‚·
(400βˆ’73)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,59π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,25π‘₯10βˆ’1 ) = 9618 m/s
ο‚·
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 9618 ± 0,77 π‘š
ο‚·
= 1,47π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
=
(450βˆ’0)
= 0,77
2𝑦̅
2π‘₯291
π›Ώπœ†
0,77
Μ… π‘₯100% = 9618 π‘₯100%
πœ†
= 8,01π‘₯10βˆ’5 %
Frekuensi 4000 Hz
+
βˆ’1
ο‚·
βˆ‘π‘£
7,28π‘₯10
𝑋̅ = 𝑛𝑝 =
5
ο‚·
βˆ‘π‘“
1455
π‘ŒΜ… = 𝑛 = 5 = 291 𝐻𝑧
ο‚·
(400βˆ’280)
βˆ†π‘Œ
πœ†Μ… = βˆ†π‘‹ = (1,62π‘₯10βˆ’1 βˆ’1,45π‘₯10βˆ’1 ) = 7059 m/s
= 1,46π‘₯10βˆ’1 π‘šβ„π‘ 
+
(400βˆ’50)
π›Ώπœ† =
ο‚·
πΎπ‘Ÿπœ† =
πœ† = πœ†Μ… ± π›Ώπœ† = 7059 ± 0,60 π‘š
ο‚·
3.4
π‘¦π‘Ž βˆ’π‘¦π‘
ο‚·
=
= 0,60
2𝑦̅
2π‘₯291
π›Ώπœ†
0,60
π‘₯100%
=
π‘₯100%
Μ…
πœ†
7059
= 8,52π‘₯10βˆ’5 %
Pembahasan
3.4.1 Analisa Prosedur
3.4.1.1 Fungs Alat
Generator fungsi digunakan agar gelombang dapat dibangkitkan dalam bentuk
sesuai kebutuhan. Frekuensi juga dihasilkan dengan generator fungsi. Dua digital
counterdigunakan agar hasil t (waktu) dan frekuensi yang diukur dari percobaan dapat
dihasilkan dan dapat diamati hasil pengukurannya dilayar digitar counter. Tweeter
loudspeaker berfungsi sebagai sumber suara. Precision metal rails digunakan sebagai
rel tempat measuring trolley yang dipasang speaker atau microphone agar dapat
dijalankan maju dan mundur. Measuring trolley merupakan tempat diletakkannya
speaker atau microphone yang digerakkan di atas rel nya (sepanjang precision metal
rail). Universal microphone difungsikan sebagai pengamat atau pendengar pada
percobaan. Fork type light barriers digunakan agar sinyal berangkat dan sinyal kedua
(selain sinya berangkat) dapat dideteksi. Fork type light barriers juga digunakan agar
waktu atau saat yang tepat control unit dimatikan dapat diketahui, yaitu pada saat
barrier ke dua telah dilewati oleh measuring trolley. Control unit digunakan agar
gerakan dari measuring trolley dapat dikontrol, hendak dijalankan atau diberhentikan.
Gerak maju dan gerak mundur juga diatur dari control unit. Constanta wire digunakan
karena dipasang dibagian belakang measuring trolley sehingga diatur agar trolley tidak
keluar dari rel. Saddle base digunakan agar speaker atau microphone yang diposisikan
sedang diam dapat dipasang. Kabel digunakan agar antar satu alat dengan alat lainnya
dapat saling dihubungkan. Stopwatch agar waaktu dapat diukur.
3.4.1.2 Fungsi Prosedur
Dihubungkan alat-alat ke stop kontak agar arus listrik dapat dialirkan ditujukan
ke rangkaian percobaan. Dipasang speaker atau microphone pada measuring trolley
agar dapat diketahui sumber atau pendengarkah yang akan digerakkan dan dijalankan.
Digital counter 1 diatur agar satuan waktu yang diukur adalah sekon, dan sinyalnya
diatur agar disesuaikan dengan kebutuhan praktikum (didekati atau dijauhi). Digital
counter 2 diatur agar satuan frekuensi yang diatur adalah kHz. Generator fungsi
dinyalakan agar ada sinyal yang dapat dikirimkan dan dideteksi oleh digital counter.
Nilai frekuensi input diatur pada generator fungsi agar dapat disesuaikan dengan
kebutuhan praktikum. Measuring trolley ditempatkan pada jarak terjauh dari saddle
base agar percobaan didekati dapat dilakukan, setelah itu ditempatkan pada jarak
terdekat agar microphone atau speaker yang diposisikan diam pada saddle base dapat
dijauhi. Kedua digital counter ditekan tombol runnya agar siap digunakan. Control unit
diputar pemutarnya kekiri untuk percobaan saddle base dijauhi sehingga measuring
trolley dapat dijalankan mundur, sedangkan control unit diputar tombol pemutarnya ke
kanan untuk percobaan saddle base yang didekati sehingga measuring trolley dapat
dijalankan maju. Saklar ON/OFF contol unit ditekan agar measuring trolley dapat mulai
digerakkan dan dihentikan kembali. Counter digital waktu distop sebelum dirun
kembali agar waktu yang berbeda dengan pengukuran sebelumnya dapat diukur.
Frekuensi input pada sinyal generator diganti agar dapat digunakan nilai frekuensi yang
berbeda. Posisi fork type light barriers ditukar dan sinyal input diatur kembali pada
digital counter waktu agar dapat disesuaikan dengan senyal berangkat dan sinyal
kedatangan dari percobaan saddle base yang dijauhi. Stopwatch digunakan agar besaran
waktu yang harus diambil datanya dapat tetap diukur apabila tiba-tiba digital counter 1
untuk waktu tidak dapat digunakan.
3.4.2 Analisa Hasil
Data hasil simulasi diperoleh dari percobaan dengan sumber yang bergerak dan
pendengar yang diam. Untuk percobaan yang mendekati pendengar, hasil simulasi telah
berhasil menunjukkan hasil yang sesuai dengan literatur. Ada nilai frekuensi yang
berhasil diperoleh lebih besar dari nilai f0 nya berkat adanya penguatan. Walaupun
nilainya sama atau bahan lebih kecil dari f0 untuk percobaan sumber yang mendekati
pengamat diam masih diperoleh dari hasil siulasi. Percobaan mendekati dengan nilai f0
= 4000 Hz memiliki hasil f+ yang semuanya < f0, namun nilainya memang tidak jauh
dari selisihnya, dan apabila dibandingkan dengan f- dari hasil percobaan menjauhi
pendengar, nilai f+ tersebut masih lebih besar. Percobaan untuk f0 dan juga f1 nya pada
percobaan langsung menggunakan alat, f1 dan f- yang diperoleh masih terlampau jauh
dari nilai f0 nya. Hal ini karena frekuensi hasil pengukuran sudah bukan lagi berasal
dari pelemahan atau penguatan bunyi dari sumber suara, melainkan sudah dipengaruhi
oleh noise dan juga peristiwa interferensi bunyi didalam ruangan tempat praktikum
dilaksanakan. Menurut literatur, semakin cepat pengamat bergerak mendekati sumber
bunyi, maka semakin sering gelombang bunyi yang ia rasakan sehingga frekuensi yang
dirasakan semaikin besar. Sebaliknya, semakin cepat pengamat bergerak menjauhi
sumber bunyi, maka semakin kecil frekuensi yang dapat dirasakan. Data hasil
percobaan untuk pendengar bergerak dan sumber diam pun sebagian besar juga telah
sesuai dengan literatur. Adapun kesalahan dalam pengambilan data, salah satunya yaitu
ketidaktepatan saat menekan stopwatch bersamaan dengan dijalankan dan
diberhentikannya measuring trolley ketika sudah melewati fork type light barrier ke
dua. Keadaan dari alat-alat yang dgunakan juga sangat berpengaruh. Pada percobaan
awal sumber bergerak dan pendengar diam, hasil f+ dengan f0 = 2000 Hz masih sangat
sesuai dengan literatur, yakni semakin besar kecepatan sumber bergerak mendekati
pengamat, maka akan semakin besar pula frekuensinya. Namun, sebab noise dan juga
keadaan didalam ruangan praktikum, maka frekuensi yang terus muncul dilayar digital
counter 2 hanyalah angka 291 Hz. Dari hasil percobaan, juga dapat diamati bahwa
kecepatan sumber, kecepatan suara diudara, dan frekuensi sumber mempengaruhi nilai
dari frekuensi yang dirtangkap oleh universal microphone.
Grafik percobaan untuk pendengar yang bergerak dan sumber diam memiliki
nilai kesalahan relatif yang lebih besar jika dibandingkan dengan percobaan sumber
bergerak dan pendengar diam. Hal ini wajar karena nilai kr besar yang diperoleh turut
dipengaruhi oleh variasi daa frekuensiyang masih dapat ditampilkan oleh digital
counter 2, sedangkan pada percobaan sumber bergerak dan pendengar diam, variasi
frekuensi tidak didapat. Penggunaan nilai frekuensi yang berbeda berpengaruh terhadap
perbedaan nilai panjang gelombang yang diperoleh. Umumnya, semakin tinggi
frekuensinya, maka panjang gelombangnya semakin kecil. Dari hasil percobaan,  lebih
besar justru diperoleh dari percobaan dengan f0 = 2000 Hz. Percobaan mendekati juga
seharusnya mempunyai nilai  yang lebih kecil daripada percobaan yang menjauhi.
Namun, dari hasil grafik yang diperoleh belum bisa sesuai dengan literatur. Penguatan
dan pelemahannya saja belum berhasil terbukti dari data percobaan secara keseluruhan
(hanya berhasil pada beberapa data). Belum lagi, adanya faktor noise dan juga
interferensi bunyi yang turut mempengaruhi nilai f yang diukur. Sehingga masih
ditemukan kesalahan dalam menentukan panjang gelombang.
`
terdapat perbedaan kondisi antara pengamat yang bergerak mendekati sumber
dan pengamat yang menjauhi sumber bunyi. Apabila pengamat diam, dalam selang
waktu t detik penerima telah menerima gelombang sebanyak vt/. Selama t detik,
pengamat bergerak sejauh d = vp x t. Hal ini berarti banyaknya gelombang yang
diterima pengamat bertambah sebanyak gelombang vpt/, sehingga jumlah gelombang
yang diterima adalah sebagai berikut,
𝑉𝑑

+
𝑉𝑝 𝑑

=
𝑉𝑑 +𝑉𝑝 𝑑

Frekuensi gelombang yang diterima (f β€˜) sama dengan jumlah gelombang per detik.
𝑓′ =
𝑉𝑑 +𝑉𝑝 t

t
=
𝑉+𝑉𝑝

Dengan demikian, laju gelombang relatif terhadap pengamat adalah v’ = v+vp dimana
v adalah kecepatan bunyi di udara (dianggap udara diam) dan vp adalah kecepatan
pengamat. Dengan demikian frekuensi pengamat yang baru adalah
𝑓′ =
𝑉+𝑉𝑝

v
Karena  = f , maka
𝑉+𝑉𝑝
𝑓′ = (
v
) = (1 +
𝑣𝑝
𝑣
)𝑓
(3.1)
Berbeda dengan pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi yang sedang diam. Apabila
pengamat diam, dalam selang waktu t detik penerima telah menerima gelombang
sebanyak vt/. Selama t detik,pengamat bergerak sejauh d=vp x t. Hal itu berarti,
banyaknya gelombang yang diterima pengamat bertambah sebanyak gelombang vpt/,
sehingga jumlah gelombang yang diterima adalah
𝑉𝑑

+
𝑉𝑝 𝑑

=
𝑉𝑑 βˆ’π‘‰π‘ 𝑑

Frekuensi gelombang yang diterima (f’) sama dengan jumlah gelombang per detik
𝑓′ =
𝑉𝑑 βˆ’π‘‰π‘ t

t
=
π‘‰βˆ’π‘‰π‘

Laju gelombang relatif terhadap pengamat adalah v’=v-vp dimana v adalah kecepatan
bunyi udara. Frekuensi baru adalah
𝑓′ =
π‘‰βˆ’π‘‰π‘

v
Karena  = f , maka
π‘‰βˆ’π‘‰π‘
𝑓′ = (
v
) 𝑓 = (1 βˆ’
𝑣𝑝
𝑣
)𝑓
(3.2)
Dua hal pertama yang mempengaruhi frekuensi pendengar saat praktikum
adalah noise dan juga fenomena interferensi bunyi di dalam ruangan. Noise sendiri
adalah sinyal gangguan (pada praktikum sifatnya adalah akustik / suara) yang hadir
dalam rangkaian listrik percobaan efek Doppler ini dalam bentuk gangguan yang bukan
merupakan sinyal yang diinginkan. Seharusnya, frekuensi suara yang dihasilkan oleh
loudspeaker untuk kemudian dapat ditangkap oleh microphone besarnya adalah sama
atau pas sesuai dengan sinyal input yang telah diatur pada generator fungsi. Akan tetapi,
karena praktikum dilangsungkan di dalam satu ruangan secara bersamaan dengan
praktikum lainnya yang juga menghasilkan bunyi dari alatnya, maka suara yang
demikian juga ikut ditangkap oleh microphone. Gelombang bunyi juga mempunyai
sifat yaitu dapat berinterferensi. Interferensi dibedakan menjadi dua yaitu interferensi
konstruktif atau penguatan bunyi dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi.
Karena suara di dalam ruangan yang jauh lebih berisik daripada loudspeaker, maka
bunyi dari loudspeaker pun tertutupi oleh bunyi-bunyi lain di dalam ruangan.
Teknologi elektronika telah banyak diterapkan dalam sistem pengukuran, hal
tersebut sangat membantu pekerjaan dalam penelitian atau pencarian data yang diamati.
Hanya saja peralatan tersebut banyak yang masih bersifat semiotomatis sehingga masih
memerlukan tenaga dan waktu dalam pengerjaannya. Melalui komputasi, dapat
dilakukan suatu pemrograman untuk merancang prototipe yang mampu memanfaatkan
gelombang ultrasonik sebagai pengukur kecepatan fluida dengan metode efek Doppler
berbasis mikrokontroller. Bagian sensitivitas sensor ultrasonik terhadap kecepatan
fluida yang mengalir di dalam suatu pipa mwlalui simulasi ini lah yang mampu
mengukur perubahan perubahan frekuensi gelombang ultrasonik pada program yang
dipancarkan ke aliran fluida terhadap frekuensi yang diterima oleh transduser.
BAB IV
PENUTUP
4.1
Kesimpulan
Semakin cepat pengamat mendekati sumber bunyi, maka semakin sering
gelombang bunyi yang ia rasakan, sehingga frekuensi yang diterima akan semakin
besar. Semakin cepat pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi, semakin kecil
frekuensi yang dirasakan. Nilai dari kecepatan sumber pada saat mendekati pendengar
lebih lebih kecil dibandingkan kecepatan sumber pada saat menjauhi pendengar.
Semakin besar kecepatan sumber bergerak mendekati pendengar, maka akan semakin
besar pula frekuensinya. Kecepatan sumber suara, kecepatan suara di udara, dan
frekuensi sumber mempengaruhi nilai dari frekuensi yang ditangkap oleh pendengar.
4.2
Saran
Noise ataupun interferensi bunyi yang mengganggu tidak boleh dibiarkan
terjadi pada saat praktikum efek Doppler secara terus menerus, sehingga praktikum ini
harus dilakukan di ruangan tersendiri untuk meminimalisir gangguan.
DAFTAR PUSTAKA
Petrescu, F.I.T. 2012. A New Doppler Effect. Norderstedt : Create Space Independent
Publishing Platform.
Petrescu, F.I.T. 2015. Improving Medical Imaging and Blood Flow Measurement by Using A
New Doppler Effect Relationship. American Journal of Enginering and Applied Sciences.
Vol. 8, 587.
Young, H.D. 2003. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Tujuan
Tujuan dari praktikum ini yaitu agar dapat ditentukan kecepatan jalar
gelombang dengan digunakan pipa kund.
1.2
Tinjauan Pustaka
Gelombang mekanik yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari adalah
gelombang longitudinal. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal dalam
medium, biasanya udara. Hal ini karena kepekaan dari telinga manusia yang dapat
mendengar bunyi meskipun intensitasnya rendah. Bunyi dapat merambat melalui udara
dan sembarang gas, cairan, atau benda padat. Gelombang sinusoidal yang memiliki
frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang tertentu merupakan gelombang bunyi
yang paling sederhana. Jangkauan frekuensi yang dapat didengar manusia yaitu sekitar
20-20.000 Hz. Tetapi, ada juga bunyi yang serupa dengan frekuensi diatas (ultrasonic)
dan dibawah (infrasonic) jangkauan pendengaran manusia. Gelombang bunyi dapat
berjalan menyebar ke segala arah dimana amplitudonya bergantung pada jarak dan arah
dari sumber. Perubahan tekanan di berbagai titik juga dinamakan sebagai gelombang
bunyi (Young & Freedman, 2003).
Jarak dua puncak yang diukur pada titik yang sama dinamakan panajng
gelombang (Ξ»). Ketika waktu tiap panjang gelombang yang berbeda konsisten, maka
jumlah waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak ditunjukkan dengan rumus
kecepatan sebagai berikut.
πœ†
v = 𝑇 = πœ† .𝑓
. . . .
(1.1)
Kecepatan dari panjang gelombang tergantung pada percepatan dari panjang
gelombang terakhir sehingga dapat digunakan rumus berikut ini
𝐹
a=π‘š
. . . .
(1.2)
Untuk menentukan kecepatan gelombang, terdapat dua faktor yang sangat penting,
yaitu tegangan total pada medium kemudian berat medium yang dibagi dengan total
panjangnya (x). Percepatan dan kecepatan saling berhubungan, dimana kuadrat
kecepatan sama dengan tegangan total massa/panjang sehingga dihasilkan persamaan
sebagai berikut (Standiff, 2011).
𝐹
v = √π‘₯
. . . .
(1.3)
Frekuensi gelombang bunyi yang dinyatakan dalam Hz atau 1 kiloHertz (1 kHz)
dinamakan laju sumber osilasi. Amplitudo dari gelombang suara merupakan jumlah
kompresi dan fraksi udara yang dihasilkan dari gerakan bola. Panjang gelombang suara
yang disimbolkan dengan lamda (πœ†) merupakan jarak antara dua puncak kompresi yang
berdekatan dengan gelombang saat bergerak di udara. Panjang gelombang ini
bergantung pada cepat gelombang suara bergerak. Ketika semakin ceoat perjalanan
gelombang, maka jarak yang dihasilkan lebih besar antar puncak (Rumsey, 2006).
Gelombang kompresi longitudinal dalam medium material di antaranya udara,
air, dan baja dinamakan gelombang bunyi. Perambatan gelombang yang bisa didengar
manusia yaitu antara frekuensi 20 Hz-20.000 Hz. Gelombang dengan nilai frekuensi di
bawah 20 Hz dinamakan gelombang infrasonic sedangkan gelombang dengan nilai
frekuensi diatas 20.000 Hz dinamakan gelombang ultrasonic. Laju bunyi dalam suatu
gas ideal dengan molekul M dan T sebagai temperature absolut, maka laju bunyi (v)
dapat dirumuskan sebagai berikut:
v=√
ɣ𝑅𝑇
. . . .
(1.4)
𝑀
Kemudian untuk laju gelombang kompresi dalam material-material dapat dirumuskan
sebagai berikut:
π‘šπ‘œπ‘‘π‘’π‘™π‘’π‘ 
v = βˆšπ‘šπ‘Žπ‘ π‘ π‘Ž 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠
. . . .
(1.5)
(Hecth and Frederick, 2006).
Aplikasi dari gelombang bunyi banyak sekali. Salah saunya Echosounder yang
merupakan sebuah alat yang berfungsi sebagai pengukur kedalaman air dengan
dikirimkannya tekanan gelombang dari permukaan ke dasar air dan dicatat waktunya
sampai echosounder kembali ke dasar air. Echosounder biasanya digunakan sebagai
pengukur kedalaman laut. Data yang dihasilkan merupakan hasil dari pemancaran
gelombang bunyi yang kemudian memantul dan diterima oleh penerima sinyal dari alat
tersebut.
BAB II
METODOLOGI
2.1
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada percobaan pengukuran panjang gelombang bunyi
antara lain yaitu 1 fungsi generator, 1 digital counter, 1 universal microphone, 1
loudspeaker, 1 tabung pipa kund, 1 precision metal rail, 1 set kabel-kabel penghubung,
1 set batang penyangga, dan 1 osiloskop.
2.2
Tata Laksana Percobaan
Pada percobaan ini dilakukan beberapa tahapan. Pertama microphone
dihidupkan kemudan frekuensi akustik diatur untuk variasi frekuensi. Selanjutnya dicek
apakah daerah frekuensi audio masih dipenuhi dengan digunakan alat ukur frekuensi.
Lalu microphone digerakkan di sepanjang rel, dimulai dari ujung luar pipa kund sampai
sejauh mungkin microphone dapat masuk dalam pipa kund. Kemudian diamti posisi
microphone untuk keadaan rapatan yaitu ditandai dengan diperolehnya intensitas
maksimum yang dibaca pada layar oscilloscope dan jarak dicatat antara rapatan yang
satu dengan yang lainnya. Langkah tersebut dilakukan sebanyak lima kali untuk setiap
frekuensi. Frekuensi divariasikan sebanyak lima macam kemudian dilakukan
pengambilan data sesuai dengan langkah yang telah dijelaskan.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1
Data Hasil Percobaan
3.1.1 Data Hasil Percobaan Langsung
Frekuensi(Hz) Time/Div(ms) Volt/Div(Volt)
Div
T (s)
Frekuensi(Hz)
2000
0.2
1.4
2.2
0.00044
2272.7
3000
0.1
1
1.8
0.00018
555.6
4000
0.1
1
1.4
0.00014
7142.9
5000
0.1
1
1.6
0.00016
6250
6000
0.1
2
1.2
0.00012
8333.3
Frekuensi
Letak (m)
(Hz)
P1
P2
P3
P4
P5
2272.7
0.01
0.15
0.02
0.33
0.04
5555.6
0.023
0.072
0.09
0.12
0.135
7142.9
0.023
0.047
0.055
0.09
0.125
6250
0.01
0.04
0.07
0.105
0.13
8333.3
0.007
0.016
0.03
0.048
0.06
3.1.2 Data Hasil Simulasi
Frekuensi
3.2
Letak (m)
(Hz)
P1
P2
P3
P4
P5
2000
0.08
0.16
-
-
-
3000
0.018
0.07
0.13
0.24
-
4000
0.01
0.058
0.107
0.15
0.179
5000
0.025
0.06
0.1
0.13
0.18
6000
0.03
0.06
0.09
0.115
0.145
Perhitungan
3.2.1 Percobaan Langsung
οƒ˜ f = 2272.7 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.02 – 0.01
= 0.01 m
οƒ˜ f = 5555.6 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.09 – 0.023
= 0.067 m
οƒ˜ f = 7142.9 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.055 – 0.023
= 0.032 m
οƒ˜ f = 7142.9 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.055 – 0.023
= 0.032 m
οƒ˜ f = 6250 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.07 – 0.01
= 0.06 m
οƒ˜ f = 8333 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.03 – 0.007
= 0.023 m
3.2.2 Percobaan Simulasi
οƒ˜ f = 2000 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = (P2 – P1) x 2
= (0.16 – 0.08) x 2
= 0.16 m
πœ†2 = 0
οƒ˜ f = 3000 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.107 – 0.01
= 0.097 m
οƒ˜ f = 4000 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.1 – 0.025
= 0.075 m
οƒ˜ f = 5000 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.1 – 0.025
= 0.075 m
οƒ˜ f = 6000 Hz
πœ†n = Pn+2 – Pn = . . . m
πœ†1 = P3 – P1
= 0.09 – 0.03
= 0.06 m
3.3
Grafik
3.3.1 Grafik Percobaan
Panjang gelombang (m)
Hubungan Ξ» dengan Frekuensi
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
y = 85,105x-0,869
R² = 0,9002
0,02
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
Frekuensi (Hz)
v = 85,11 m/s
3.3.2 Grafik Simulasi
Panjang gelombang (m)
Hubungan Ξ» dengan Frekuensi
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
y = 1,4637x-0,348
R² = 0,2544
0
1000
2000
3000
4000
Frekuensi (Hz)
5000
6000
7000
v = 1,46 m/s
3.4
Pembahasan
3.4.1 Analisa Prosedur
Peralatan yang digunakan pada percobaan ini diantaranya fungsi generator
sebagai pengatur frekuensi output yang akan digunakan dalam percobaan. Universal
microphone sebagai pendeteksi rapatan dan regangan pada pipa Kundt. Loudspeaker
sebagai sumber gelombang bunyi. Pipa kundt sebagai tempat gelombang bunyi yang
mengalir dari loudspeaker. Precision metal rail sebagai tempat jalannya mikrofon agar
bisa digerakkan maju mundur. Kabel penghubung sebagai penghubung antar alat
sehingga menjadi rangkaian percobaan yang dapat dijalankan. Batang penyangga
sebagai tempat merangkai alat. Oscilloscope untuk ditampilkannya amplitude tegangan
maksimum dicatat sebagai letak perut. Penggaris sebagai alat pengukur panjang
microphone yang mendekati atau masuk ke lubang ketika didapat gelombang
maksimum.
Percobaan diawali dengan kabel loudspeaker disambungkan ke signal
generator. Signal generator dinyalakan dan diatur frekuensinya. Pada percobaan ini
digunakan frekuensi 2.000, 3.000, 4.000, 5.000, dan 6.000 Hz. Signal generator dan
universal microphone disambungkan ke oscilloscope. Hal ini agar letak perut diketahui
dengan dilihat tinggi tegangan yang ditampilkan di oscilloscope. Time/div dan volt/div
diatur sesuai dengan frekuensi output signal generator dan yang ditangkap microphone.
Pada layar oscilloscope ditampilkan dua gelombang, gelombang tersebut dari
loudspeaker dan berasal dari microphone, agar diketahui letak perut, microphone
digerakkan maju pada pipa kundt. Letak perut didapatkan ketika amplitude tegangan
maksimal, untuk letak perut kedua didapatkan dengan digerakkan maju hingga didapat
tegangan maksimal lagi pada oscilloscope.
3.4.2 Analisa Hasil
Percobaan pengukuran panjang gelombang didapatkan hasil data frekuensi
ouput dan letak perut untuk tiap frekuensi. Hasil data tersebut kemudian digunakan
untuk mencari panjang gelombang dan kecepatan gelombang. Pada percobaan
langsung, diambil data hingga letak perut ke lima pada frekuensi 2.000 Hz, 3.000 Hz,
4.000 Hz, 5.000 Hz, dan 6.000 Hz, begitu juga untuk percobaan simulasi. Untuk
percobaan langsung didapatkan letak perut 1 sampai
perut 5, dimana panjang
gelombang rata-rata tiap frekuensi semakin kecil dengan bertambahnya frekuensi. Hal
ini sesuai dengan literature nilai panjang gelombang berbanding terbalik dengan
frekuensi, dimana semakin besar nilai frekuensi maka semakin kecil nilai panjang
gelombang.
Percobaan simulasi yang telah dilakukan sebanyak lima kali pengambilan data
sebagai letak perut, didapatkan nilai panjang gelombang rata-rata yaitu 0,08 m, 0,141
m, 0,0945 m, 0,0725 m, dan 0,0575 m. Dari data yang dihasilkan dapat diketahui bahwa
pada panjang gelombang rata-rata pada frekuensi input 2.000 Hz, didapatkan panjang
gelombang lebih kecil dan panjang gelombang rata-rata pada frekuensi 3.000 Hz. Hal
ini tidak sesuai dengan literature, seharusnya semakin kecil frekuensi maka nilai
panjang gelombang semakin besar. Ketidaksesuaian dengan literature disebabkan
karena ketidaktelitian praktikan saat dilakukan simulasi.
Grafik percobaan langsung didapatkan nilai v sebesar 85,11 m/s dan grafik
percobaan simulasi didapatkan nilai v sebesar 1,46 m/s. v = πœ† . 𝑓, nilai v berbanding
lurus dengan frekuensi. Semakin tinggi nilai frekuensi maka nilai v akan semakin besar.
Jika dilihat dari trendline untuk grafik percobaan didapatkan grafik yang semakin
landau dengan bertambahnya frekuensi, hal ini sesuai dengan literayur dimana semakin
bertambah frekuensi maka nilai panjang gelombang semakin kecil. Untuk grafik
simulasi didapatkan grafik yang tidak memenuhi literature dimana nilai πœ†1 < πœ†2, hal
ini disebabkan ketidaktelitian praktikan saat dilakukan percobaan.
Resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu benda karena adanya
pengaruh getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi alami kedua
sumber bunyi harus sama atau kelipatannya. Percobaan resonansi dilakukan dengan
digunakannya garpu tala. 2 garputala tersebut memiliki frekuensi yang sama. Jika garpu
tala A digetarkan maka garputala B akan ikut bergetar karena adanya resonansi. Salah
satu percobaan agar resonansi dapat dibuktikan yaitu dengan dicelupkan ke tabung yang
kedua ujungnya terbuka ke dalam air secara vertikal. Rumus resonansi pada tabung air
sebagai berikut.
πœ†
L = (2n-1) 4
Dengan, L = panjang kolom udara pada tabung air (cm)
n = 1, 2, 3, …
. . . .
(3.1)
n = 1 untuk resonansi 1
n = 2 untuk resonansi 2
πœ† = panjang gelombang
Pipa organa adalah elemen penghasil suara. Pipa tersebut akan beresonansi
(mengeluarkan suara) pada nada tertentu. Pipa organa terbagi menjadi 2, yaitu pipa
organa tertutup dan pipa organa terbuka. Pipa organa terbuka merupakan sebuah kolom
udara atau tabung yang kedua ujung penampangnya terbuka. Kedua ujungnya berfungsi
sebagai perut gelombang karena bebas bergerak dan ditengahnya ada simpul.
Nada dasar
Nada pertama
Nada kedua
Gambar 3.1 Bentuk gelombang pipa organa terbuka
Pipa organa tertutup merupakan sebuah kolom udara atau tabung yang salah satu
ujungnya tertutup (menjadi simpul) karena tidak bebas bergerak dan ujung lainnya
terbuka (menjadi perut).
Nada dasar
Nada pertama
Nada kedua
Gambar 3.2 Bentuk gelombang pipa organa tertutup
Ciri-ciri gelombang bunyi yaitu memerlukan medium untuk merambat, karena
gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik maka dalam perambatannya
memerlukan medium. Dapat dipantulkan, hal ini dibuktikan bahwa pemantulan bunyi
dalam ruangan tertutup dapat ditimblkan gaung. Gelombang bunyi dapat dibiaskan,
terjadi ketika merambat dari satu medium ke medium lainnya dengan kerapatan
berbebda. Gelombang bunyi mengalami difraksi ketika terjadi pembelokan arah gerak
gelombang bunyi saat melewati celah atau bertemu dengan penghalang pada lintasan
geraknya. Pada gelombang bunyi terjadi interferensi ketika mengalami gejala
perpaduan gelombang yaitu interferensi konstruktif dan destruktif. Gelombang bunyi
juga mengalami resonansi yaitu peristiwa bergetarnya suatu benda karena adanya
getaran benda lain. Gelombang bunyi juga dapat dikutubkan (polarisasi) serta dapat
diuraikan (dispersi). Berikut rumusan persamaan gelombang berjalan.
Ι£
y = A sin 2Ο€ (ft ± πœ†)
Keterangan:
A = Amplitudo (m)
f = frekuensi (Hz)
t = Waktu (s)
πœ† = Panjang gelombang (m)
. . .
.
(3.2
)
BAB IV
PENUTUP
4.1
Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa rapatan
dan regangan gelombang bunyi sepanjang pipa kundt dapat dicari dengan diukurnya
letak perut pada pipa kundt. Semakin besar frekuensi, maka panjang gelombang akan
seakin kecil. Hal ini karena frekuensi berbanding terbalik dnegan panjang gelombang.
Pipa Kundt yang digunakan adalah jenis pipa organa terbuka, kedua ujung
penampangnya terbuka sehingga gelombang bunyi dari loudspeaker dapat masuk ke
pipa kundt dan pada ujung satunya dideteksi oleh microphone.
4.2
Saran
Berdasarkan percobaan yang dilakukan disarankan agar praktikan teliti dalam
membaca hasil pengukuran agar dihasilkan data yang akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Hecht, Eugene. Frederick J Bueche. 2006. Schaum Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.
Rumsey, F., and Tim Mc cornick. 2006. Sound and Recording. Amsterdam: Local Press.
Standriff, Stephanie. 2011. Sound and Vibrations. Journal MSTA. 3(1) 48-54.
Young, Hugh. Freedom, Roger. 2003. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah agar sifat interferensi gelombang bunyi dapat dibuktikan
lewat peristiwa difraksi dari dua celah dan posisi per orde gelap dan terangdapat ditentukan
dari hasil interferensi gelombang bunyi.
1.2.Tinjauan Pustaka
Gelombang bunyi termasuk dalam gelombang tiga dimensi. Interferensi pada gelombang
bunyi terjadi apabila terdapat minimal dua atau lebih sumber bunyi atau suara. Gelombang
bunyi dapat saling memiliki kesamaan untuk nilai frekuensi dan sudut fasenya. Apabila
gelombang tersebut merupakan hasil dari interferensi dua sumber, maka sumber tersebut dapat
dikatakan koheren. Pada gmabra 1, gelombang sinusoidal yang bersifat identik dihasilkan oleh
sebanyak dua loudspeaker. Titik maksimum dari gelombang bunyi pada waktu t digambarkan
oleh bentuk busur setengah lingkaran ketika gelombang sinus mencapai titik maksimumnya
mata busur pun akan terbentuk satu lamda menggambarkan selisih jarak dari busur yang saling
berdekatan Ternyata, perpotongan terjadi antar busur dari kedua speaker. 8 lamda adalah jarak
A dan C terhadap speaker bawah. Perkalian bulat βˆ†r=r2-r1 menggambarkan hubungan
interferensi konstruktif (Bauer, 1959).
βˆ†r= n n= 0, βˆ“1, βˆ“2, βˆ“3…. (interferensi konstruktif)
(1.1)
Gambar 1. Interferensi dua gelombang sinus identik
Interferensi destruktif dapat diamati pada contoh berikut. Titik Q pada gambar 2 adalah
posisi dari mikrofon hasil pergeseran yang sebelumnya ada di titik P. Jarak mikrofon ke
pengeras suara 2 adalah d2, sedangkan jarak ke pengeras suara 2 adalah d2, sedangkan jarak
ke pengeras suara 1 adalah (d2+/2). Setengah panjang gelombang adalah besar perbedaan jarak
antar keduanya. Akibatnya, sebuah puncak negative dari pengeras suara satu akan tiba
bersamaan bukan dengan puncak negative juga, melainkan dengan puncak positif dari pengeras
suara yang lain. Fasenya berlawanan dengan perbedaan langkah sebesar setengah siklus, saat
itulah terjadi interferensi destruktif. Apabila pengeras suara yang digunakan hanya satu, maka
nilai amplitude yang berhasil diukur oleh mikrofon dapat berubah menjadi jauh lebih kecil.
Amplitude totalnya bisa saja bernilai nol dengan syarat gelombang yang saling meniadakan di
titik Q sebagai akibat dari nilai amplitude kedua pengeras suara besarnya sama (Young, 2003).
Gambar 2. Kedua gelombang tiba di titik Qdengan perbedaan fasa setengah siklus karena panjang lintasannya
berbedasebesar /2.
Aplikasi interferensi salah satunya yaitu dapat dimanfaatkan untuk mengamati perubahan
kemampuan ekolokasi pada kelelawar. Perilaku kelelawar akan diamati setelah diberi
gangguan aktif berupa rangsangan interferensi heterospesifik. Sinyal yang digunakan pada
penelitian adalah sinyal sinusoidal FM. Asal sinyalnya adalah dari kelelawar jenis T.
brasiliensis. Kelelawar jenis ini dipilih karena dianggap paling efektif. Spesies yang menjadi
sasaran untuk diamati adalah kelelawar Eptesicus fuscus atau jenis kelelawar coklat besar.
Kelelawar coklat ini secara ekologis memang sering mengalami tumpang tindih dan
berinterferensi dengan T. brasiliensis ternyata karena interferensi tersebut, dapat diketahui
bahwa kedua spesies kelelawar sama-sama mencari makan di daerah yang sama, memiliki
makanan yang serupa, juga berbagi komponen geografis satu sama lain. Penelitian dilakukan
dengan menempatkan tiga ekor kelelawar E. fuscus pada sebuah ruangan yang didesain
layaknya seperti kandang outdoor. Sinyal gangguan dari kelelawar T. brasiliensis telah direkam
sebelumnya dan diputar secara sengaja terhadap kelelawar E. fuscus. Kelelawar diharapkan
mampu mendeteksi dan berhasil memakan mangsanya yang sudah diikatkan pada sebuah tali.
Panggilan sin FM dari kelelawar T. brosiliensis hanya direkam dibagian upsweep atau
downsweep nya saja. Transmitter ultrasonik ditempatkan 1 m di bawah ngengat yang diikat
dengan tali sebagai mangsa. Microphone disambungkan ke sebuah amplifier. Ternyata,
playback sinyal dalam kandang semakin meningkat intensitasnya dan berlangsung secara
kontinu tunggu kelelawar-kelelawar tersebut dapat melakukan kontak dengan target
mangsanya dan berhasil menemukan posisinya. Penelitian ini juga berkaitan dengan
menghitung waktu yang dibutuhkan kelelawar selama mencari lokasi target mangsanya dan
ketika mendekati mangsa tersebut (Jones, dkk., 2018).
BAB II
METODOLOGI
2.1. Alat dan bahan
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini terdiri atas 1 buah universal microphone, 1
buat tweeter loudspeaker, 1 buah plat jarak, 1 buah function generator, 1 buah oscilloscope, 1
set papan difraksi dan beberapa buah kabel penghubung.
2.2. Tata Laksana Percobaan
Jarak antara loudspeaker dengan papan difraksi diatur sejauh βˆ“40 cm dan jarak antara
microphone dengan papan difraksi diatur sejauh βˆ“60 cm. Penempatan loudspeaker, pusat
celah ganda dan microphone diatur agar terletak pada satu garis. Oscilloscope dan function
generator dinyalakan. Frekuensi input masing-masing ditentukan terlebih dahulu nilai time/div
yang digunakan agar jumlah div yang tepat untuk masing-masing frekuensi dapat dihitung.
Setelah dihitung, 2000 Hz, 4000 Hz dan 5000 Hz secara berurutan adalah 0.5 ms/div untuk 1
div, 0.5 ms/div untuk 0.5 div dan 0.5 ms/div untuk 0.4 div. dari jumlah div yang telah diketahui,
tombol pengatur frekuensi pada function generator diputar secara perlahan sehingga jumlah
div untuk panjang 1 gelombang yang muncul pada layar oscilloscope sesuai dengan jumlah div
yang telah dihitung. Microphone dipastikan sudah tepat berada di posisi 0 plat meter, lalu
dicatat Vout nya. Microphone digeser ke kiri sejuah 5 cm. kemudian, dicatat Voutnya untuk
pergeseran ke kiri sejauh 10 cm, 15 cm, 20 cm dan 25 cm. Jarak untuk setiap pergeseran (10
cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm) yang sama masih digunakan. Microphone digeser ke kanan lalu
dicatat nilai Vout tiap pergeseran. Langkah percobaan dan pengukuran diulangi untuk 2 nilai
frekuensi input lainnya, yaitu untuk 4000 Hz dan 5000 Hz. Setelah pengambilan data dengan
frekuensi input 2000 Hz selesai dilakukan.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1. Data Hasil Percobaan
3.1.1. Data Simulasi
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
2000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.84
0.6
0.44
0.2
0.32
0.68
0.76
0.88
0.48
0.32
0.2
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
4000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.88
0.52
0.36
0.24
0.36
0.6
0.72
0.92
0.48
0.24
0.24
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
5000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.84
0.52
0.32
0.2
0.44
0.64
0.72
0.84
0.44
0.2
0.2
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
4000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.06
0.08
0.1
0.06
0.04
0.04
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
5000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.08
0.06
0.06
0.1
0.08
0.1
0.06
0.08
0.04
0.06
0.08
3.1.2. Data Percobaan Langsung
Frekuensi X
(Hz)
(cm)
-5
-10
-15
-20
-25
2000
0
5
10
15
20
25
Vout
(V)
0.1
0.08
0.1
0.12
0.08
0.06
0.02
0.12
0.16
0.08
0.06
3.2 Grafik
3.2.1. Grafik Simulasi
F = 2000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout (V)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x (cm)
F = 4000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout(V)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x(cm)
F = 5000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout (V)
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x (cm)
3.2.2. Grafik percobaan
F = 2000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout (V)
0,18
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x (cm)
F = 4000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout(V)
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x (cm)
F = 5000 Hz
Grafik hubungan posisi dengan Vout
Vout(V)
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
x(cm)
3.3. Pembahasan
3.3.1. Analisa Prosedur
3.3.1.1. Fungsi Alat
Universal microphone digunakan agar muka gelombang bunyi yang mengalami
interferensi dapat dideteksi. 1 buah tweeter loudspeaker digunakan sebagaisumber
gelombang bunyi yang akan dilewatkan ke papan difraksi dan selanjutnya ditangkap oleh
microphone. Plat jarak digunakan agar pergeseran microphone dapat diukur. Function
generator digunakan agar sinyal dapat dibangkitkan dan dikirimkan ke tweeter loudspeaker
sehingga gelombang bunyi dapat dibentuk. Frekuensi input juga diatur dengan function
generator. Fungsi dari oscilloscope adalah agar bentuk gelombang input dari speaker dan
gelombang output dari universal microphone dapat ditampilkan pada layarnya. Time/div
dan div yang digunakan dapat ditentukan dengan digunakannya oscilloscope. Papan
difraksi berfungsi sebagai tempat gelombang bunyi dari tweeter loudspeaker dibelokkan
agar terjadi interferensi. Kabel digunakan agar universal microphone, function generator,
oscilloscope dan tweeter loudspeaker dapat dihubungkan satu sama lain.
3.3.1.2. Fungsi Prosedur
Jarak antara loudspeaker dan microphone terhadap papan difraksi ditentukan terlebih
dahulu agar disesuaikan dengan posisi terbentuknya muka gelombang dari pola interferensi
gelombang bunyinya. Loudspeaker, papan difraksi dan microphone diletakkan pada satu
garis lurus agar gelombang bunyi dari speaker yang dibelokkan di papan difraksi dapat
diterima tepat di posisi 0 sebagai posisi terjadinya interferensi maksimum. Time/div yang
akan digunakan ditentukan terlebih dahulu agar dapat diketahui berapa jumlah div pada
layar oscilloscope untuk panjang 1 gelombang sesuai dengan nilai frekuensi input yang
digunakan. Jumlah div dihitung agar function generator dapat diputar tombol pengatur nilai
frekuensinya, sehingga jumlah div untuk panjang satu gelombang yang dimunculkan pada
layar oscilloso\copr srsruai drngan div hasil perhitungan sebelumnya. Langkah ini
dilakukan agar kelebihan pengiriman sinyal dari function generator dapat dicegah dan
sinyal yang dikirimkan ke speaker benar-benar memiliki frekuensi yang sama dengan nilai
frekuensi input yang diinputkan. Tombol pengatur frekuensi pada function generator
diputar agar sinyal dapat mulai dibangkitkan dan dikirimkan ke tweeter loudspeaker.
Microphone digeser dan dihitung nilai Vout nya pada setiap pergeseran agar dapat dicari
posisi interferensi maksimum yang terjadi untuk setiap frekuensi input.
3.3.2. Analisa Hasil
Sensitivitas mrupakan salah satu sesifikasi penting yang dimiliki microphone.
Spesifikasi ini menunnukkan kemmapuan microphone untuk mengubah tekanan akustik
menjadi tegangan listrik. Idealnya, microphone dengan sensitivitas tinggi akan menghasilkan
output tegangan tinggi, sehingga tidak memerlukan penguatan (amplification) yang lebih
banyak apabila dibandingkan dengan microphone yang bersensitivitas rendah. Sebuah
microphone yang ideal juga memiliki kapabilitas u ntuk menjaga agar noise (derau) yang
diterima tetap dalam tingkat yang rendah. Hanya aka nada satu suara sebagai gelombang
bunyi yang perluditerima sebagai suara yang perlu ditangkap sehingga tidak akan mudah
berinterferensi dengan suara yang lain. Tangkapan suara dari microphone dapat dibedakan
menjadi tiga. Amnidirectional, bidirectional dan cardiad. Tangkapan yang ideal digunakan
pada universal microphone percobaan interferensi gelombang bunyi adalah jenis cardiad
karena jenis ini hanya akan menangkap gelombang bunyi dati arah depan dan mengabaikan
gelombang gangguan dari arah yang lain. Spesifikasi dari kualitas universal microphone
bersensitivitas ideal tersebut berbeda dengan kenyataan pada universal microphone yang
digunakan saat praktikum. Tangkapan gelombang bunyi yang berhasil dideteksi oleh mic
pada jarak <2m dapat diakibatkan oleh adanya faktor noise yang terdapat di ruang praktikum.
Selain itu, tempat yang bersebelahan dengan praktikum pemantulan bunyi membuat mic juga
menangkap gelombang bunyi hasil pemantulan oleh cermin. Barang-barang di atas meja pun
dapat memantulkan gelombang bunyi lalu dideteksi oleh mic. Partikel udara yang mengisi
celah pada papan difraksi dapat mempengaruhi proses interferensi gelombang bunyi yang
melaluinya. Akibatnya, intensitas dari frekuensi output muka gelombang yang ditangkap
oleh mic pun juga dapat terpengaruh.
Dari data yang diperoleh hasil hasil simulasi dan percobaan langsung, dapat dibuat
grafik yang menggambarkan hubungan antara pergeseran microphone dengan nilai Vout.
Grafik dari data hasil simulasi merupakan keadaan interferensi yang ideal. Interferensi
maksimum untuk ketiga frekuensi input sama-sama terjadi di posisi 10 cm. berbeda dengan
grafik hasil simulasi, grafik hasil percobaan langsung tidak dapat dijadikan informasi untuk
posisi terjadinya interferensi maksimum dari hasil nilai Vout tertingginya. Hal ini
dikarenakan adanya faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses intererensi bunyi yang
terjadi selama praktikum berlangsung, sehingga grafik hasil percobaan langsung sifatnya
masih berupa prediksi. Frekuensi 2000 Hz memiliki titik interferensi maksimum di antara
posisi 10 cm dan 20 cm. Frekuensi 4000 Hz diantara -10 dan 0, sedangkan frekuensi 5000
Hz bertitik interferensi di antara -15 dan -25, serta antara -5 dan 5 cm. Titik-titik dari hasil
percobaan langsung tersebut sifatnya masih prediksi posisi.
Interferensi menunjukkan efek-efek fisis yang dapat timbul karena superposisi dua atau
lebih deret gelombang, dilihat pada dua gelombang yang frekuensi dan amplitudonya sama
yang menjalar dengan laju yang sama dalam arah x tapi dengan suatu perbedaan fase βˆ… di
antara kedua gelombang tersebut. Puncak sebuah gelombang dari hasil interferensi akan
bersesuaian dengan puncak gelombang yang lain, begitu pula dengan lembahnya. Lembah
gelombang yang satu akan bersesuaian dengan lembah gelombang yang lain. Interferensi
idealnya dapat diikuti oleh gejala pelayangan bunyi. Pelayangan bunyi adalah bunyi keras
dan bunyi lemah yang berulang secara periodic, sedangkan perbedaan terjadi pada fenomena
interferensi bunyi saat praktikum. Sensitivitas mic yang mengalami gangguan juga mmebuat
gelombang yang bukan hasil interferensi ikut ditangkap lalu dibaca oleh osiloskop.
Interferensi pada praktikum juga masih mendapat banyak gangguan, seperti pantulan
gelombang oleh barang-barang di sekitar. Banyaknya noise dalam ruangan juga interferensi
yang dapat terpengaruh karena adanya partikel udara mengisi kisi atau celah.
Seperti hal nya pada cahaya, bunyi pun dapat mengalami interferensi. Interferensi terjadi
karena gelombang mengalami perpaduan dengan gelombang lainnya yang saling koheren.
Koheren menjadi suatu syarat agar terjadi interferensi pada gelombang. Koheren
mengisyaratkan gelombang yang berinterferensi memiliki amplitude dan frekuensi yng sama.
Selama proses interferensi gelombang bunyi, maka akan terjadi suatu pola maksimum dan
minimum dari perpaduan gelombang dengan istilah konstruktif untuk pola maksimum dan
destruktif untuk pola minimum. Interferensi yang konstruktif akan menghasilkan bunyi
nyang terdengar keras, sedangkan interferensi minimum menyebabkan bunyi melemah.
Gambar 3. Interferensi gelombang
Interferensi maksimum terjadi saat terbentuknya perut, sedangkan interferensi minimum
terjadi saat terbentuknya simpul. Interferensi maksimum teramati jika beda jarak kedua
sumber adalah
βˆ†s = n.lamda , n = 1, 2, 3, ….
(3.1)
Interferensi minimum terjadi bila
βˆ†s = n.lamda , n = 1, 2, 3, ….
(3.2)
Kita dapat mendengar bunyi yang berasal dari tembak atau dari balik bukit, meskipun
tidak ada benda-benda di sekitar kita yang dapat memantulkan gelombang bunyi. Dalam
fisika, peristiwa ini merupakan pembelokan energy yang dibawa oleh gelombang dan dikenal
sebagai peristiwa difraksi. Peristiwa difraksi gelombang dapat dijelaskan dengan
menggunakan teori Huygens. Menurut Huygens, setiap titik pada permukaan gelombang
dapat dianggap sebagai sumber gelombang baru yang berbentuk lingkaran. Gelombang
lingkaran yang berasal dari titik-titik di permukaan gelombang ini dikenal sebagai gelombang
sekunder. Garis singgung pada permukaan gelombang sekunder ini akan memberikan muka
gelombang baru semakin lebar celah, muka gelombang yang keluar dari celah semakin mirip
dengan garis lurus, sehingga sinar-sinar gelombang yang arahnya tegak lurus terhadap muka
gelombang ini tidak dapat mengalami pembelokan. Akan tetapi, jika celahnya sama semakin
sempit, maka muka gelombang akan menyimpang dari garis lurus sehingga sinar-sinar
gelombang yang menunjukkan arah penjalaran gelombang akan mengalami pembelokan
yang lebih besar. Jadi, jika celahnya semakin sempit, pembelokannya akan semakin besar.
Jika terdapat dua gelombang atau lebih menjalar dalam medium yang sama, maka
pergeseran total yang dialami gelombang tersebut merupakan jumlah pergeseran dari masingmasing gelombang. Hal ini dikenal sebagai prinsip superposisi. Secara matematis, jika y1
(x,t) dan y2 (x,t) berturut-turut menunjukkan fungsi gelombang dari dua gelombang tali yang
merambat dalam medium yang sama, maka pergeseran tali ketika dua gelombang itu
berinteraksi akan memenuhi persamaan berikut.
Y (x,t) = y1 (x,t) + y2 (x,t)
(3.3)
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Interferensi pada gelombang bunyi dapat terjadi karena gelombang mengalami
perpaduan dengan gelombang lainnya yang saling koheren setelah melalui tahapan difraksi.
Interferensi maksimum didapat nilai Vout yang paling besar, sedangkan interferensi minimum
terjadi saat Voutnya bernilai paling kecil. Orde gelap dan terang interferensi terbentuk melalui
proses difraksi, yaitu peristiwa pembelokan gelombang bunyi saat melewati kisi atau celah
difraksi. Sensitivitas universal microphone saat praktikum sangat berpengaruh terhadap hasil
yang diperoleh. Orde gelap diperoleh saat difraksi memiliki intensitas minimum dan orde
terang intensitasnya bernilai paing tinggi.
4.2. Saran
Sebaiknya faktor-faktor yang sangat mengganggu jalannya praktikum seperti
banyaknya noise dalam ruangan dan juga pemantulan bunyi dari benda-benda yang ikut
ditangkap oleh mic tidak boleh dibiarkan terus menerus. Praktikum ini lebih baik dilakukan di
ruangan terpisah dengan praktikum lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Bauer , W. 2011. University Physics with Modern Physics. New York City: Mc. Graw Hill
Jones, T. K., Melville, J. W., William, E. C. 2018. Active Acoustic Interference Elicits
Echolocation
Changes Heterospesific Bats. Journal of Experimental Biology. Vol. 221, hal.2.
Young, H. D. 2003. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan
Pada praktikum pemantulan gelombang akan dibuktikan adanya sifat pemantulan
gelombang longitudinal. Selanjutnya dapat pula dibuktikan hukum pemantulan
gelombang dengan sudut datang sama dengan sudut pantul.
1.2. Tinjauan Pustaka
Pemantulan bunyi didalam suatu ruangan perlu diperhaikan pada pilihan bentuk,
ukuran dan jarak antar plafon. Beberapa hal tersebut akan mempengaruhi pada
frekuensi dan beerapa variabel untuk suara yang memantul pada bagian – bagian
tersebut. Dengan diperhatikan hal tersebut pengukuran dapat dilakukan dengan
mengamati respon dari susunan panel plafon terhadap frekuensi gelombang bunyi yang
ada. Pada hal tersebut dilakukan perbandingan antar bidang bebas tanpa pemantulan
dan bidang dengan plat pemantulan dilangit – langit. Bedasarkan hasil eksperimen yang
dilakukan didapatkan adanya panel pemantul yang berbahan dasar meterial penyerap
bunyi maka akan meningkatkan karakterisasi dari refleksi. Selain itu penempatan
elemen pemantul dalam panel-panel yang harus diperhatikan karena fenomena akustik
yang dapat menyebabkan efek filter sisi yang merugikan (Kominsinski,2012).
Salah satu pengaplikasian pemantulan gelombang bunyi dalam kehidupan sehari
– hari adalah penggunaan prinsip berupa gedung. Sebagai contoh adalah untuk
pembangunan ruang auditorium. Dalam auditorium apabila permukaan dinding dibuat
datar dan keras maka akan banyak gema yang menggagu suarautama. Oleh karenanya
banyak dipergunakan sebagai bahan penyerap bunyi. Namun untuk gedung aula konser
akan digunakan pemantulan bunyi dibelakangnya untuk dapat dipantulkan bunyi kearah
pendengar sehingga suatu lebih keras yang didengar penonton (Trippler,2008).
Gelombang yang memiliki arah rambatan dapat tegak lurus terhadap bidang
pembatas merupakan gelombang datar normal. Medium dispersif suatu medium dengan
banyaknya parameter propagasi seperti permitivitas dengan nilai parameter yang
berubah-ubah. Nilai parameter yang berubah tergantung dengan perubahan frekuensi
(Buok,2006).
BAB II
METODOLOGI
2.1
Alat dan Bahan
Pada praktikum tentang pemantulan gelombang ini diperlukan alat serta bahan
sebagai berikut, yaitu sebuah small optical benches, sebuah universal microphone,
sebuah tweeter loudspeaker, sepasang cermin cekung, sebuah analog DC measuring
devices 1 V, sebuah function generator, sebuah steel tape measure, sebuah reflection
plate, dua buah batang penyangga, sebuah swivel joint with protector scale, beberapa
buah leybold multiclamp dan beberapa buah kabel penghubung.
2.2
Tata Laksana Percobaan
Pada praktikum kali ini dihubungkan rangkaian. Digunakan signal generator
untuk diatur nilai input frekuensi sebesar 6000 Hz. Pada osiloskop akan digunakan
channel 2 sebagai sinyal input dan sinyal output. Pada praktikum kali ini sinyal yang
digunakan adalah sinyal output.sinyal input pada praktikum ini tidak digunakan. Sudut
pantul dan sudut datang digunakan dari 35˚,40˚,45˚,50˚ dan 55˚.
BAB III
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
3.1 Data Hasil Percobaan
3.1.2 Data Hail Percoban langsung
Sudut
Sudut Pantul
Time/Div
Datang (Ξ±)
(Ξ²)
(10-5 s)
35
5
40
35
40
45
50
55
Periode
Frekuensi
(10-5 T)
(Hz)
1,2
6
16.666,67
5
1,2
6
16.666,67
45
5
1
5
20.000
50
5
0,8
4
25.000
55
5
1
5
20.000
35
5
0,8
4
25.000
40
5
1,2
6
16.666,67
45
5
1,2
6
16.666,67
50
5
1,4
7
14.285,71
55
5
1,4
7
14.285,71
35
5
1,2
6
16.666,67
40
5
1
5
20.000
45
5
1,2
6
16.666,67
50
5
1,4
7
14.285,71
55
5
1,2
6
16.666,67
35
5
1
5
20.000
40
5
1,4
7
14.285,71
45
5
1,2
6
16.666,67
50
5
1,2
6
16.666,67
55
5
1,2
6
16.666,67
35
5
1,2
6
16.666,67
40
5
1,2
6
16.666,67
45
5
1,4
7
14.285,71
50
5
1,2
6
16.666,67
55
5
1,4
7
14.285,71
n
3.1.2 Data Simulasi
Sudut
Sudut Pantul
Time/Div
Datang (Ξ±)
(Ξ²)
(10-4 s)
35
1
1,8
1,8
40
1
1,6
1,6
45
1
1,6
1,6
50
1
1,8
1,8
55
1
1,8
1,8
35
1
1,8
1,8
40
1
1,7
1,7
45
1
1,7
1,7
50
1
1,6
1,6
55
1
1,7
1,7
35
1
1,6
1,6
40
1
1,6
1,6
45
1
1,7
1,7
50
1
1,6
1,6
55
1
1,6
1,6
35
1
1,6
1,6
40
1
1,6
1,6
45
1
1,7
1,7
50
1
1,7
1,7
55
1
1,6
1,6
35
1
1,7
1,7
40
1
1,6
1,6
45
1
1,7
1,7
50
1
1,8
1,8
55
1
1,7
1,7
35
40
45
50
55
n
Periode
Frekuensi
(10-4 T)
(Hz)
5556
6250
6250
5556
5556
5556
5882
5882
6250
5882
6250
6250
5882
6250
6250
6250
6250
5882
5882
6250
5882
6250
5882
5556
5882
3.2 Perhitungan
3.2.1 Percobaan Langsung
𝛾= 1,402
R= 8,314 J/molk
T=3000 K
M=0,02889 mol/kg
𝛾𝑅𝑇
Vsound = √
=√
𝑀
1,402 π‘₯ 8,314 π‘₯ 3000
0,02889
π‘‰π‘ π‘œπ‘’π‘›π‘‘
ο‚·
Ξ» = πΉπ‘π‘Žπ‘›π‘‘π‘’π‘™
ο‚·
Sudut datang 35˚
ο‚·
ο‚·
347,909
-
Ξ» 1= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 2= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 3=
347,909
-
Ξ» 4=
347,909
-
Ξ» 5=
347,909
347,909
20.000
25.000
20.000
= 0,017 m
= 0,014 m
= 0,017 m
Sudut datang 40˚
347,909
-
Ξ» 1=
-
Ξ» 2 = 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 3= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 4= 14.285,71 = 0,024 m
-
Ξ» 5= 14.285,71 = 0,024 m
25.000
= 0,014 m
347,909
347,909
347,909
347,909
Sudut datang 45˚
347,909
-
Ξ» 1= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ»2 =
-
Ξ» 3= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 4= 14.285,71 = 0,024 m
-
Ξ» 5= 16.666,67 = 0,02 m
347,909
20.000
= 0,017 m
347,909
347,909
347,909
= 347,909 m/s
ο‚·
ο‚·
Sudut datang 50˚
347,909
-
Ξ» 1=
-
Ξ» 2 = 14.285,71 = 0,024 m
-
Ξ» 3= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 4= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 5= 16.666,67 = 0,02 m
20.000
= 0,017 m
347,909
347,909
347,909
347,909
Sudut datang 55˚
347,909
-
Ξ» 1= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 2= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 3= 14.285,71 = 0,024 m
-
Ξ» 4= 16.666,67 = 0,02 m
-
Ξ» 5= 14.285,71 = 0,024 m
347,909
347,909
347,909
347,909
3.2.2 Simulasi
𝛾= 1,402
R= 8,314 J/molk
T=3000 K
M=0,02889 mol/kg
𝛾𝑅𝑇
Vsound = √
=√
𝑀
1,402 π‘₯ 8,314 π‘₯ 3000
0,02889
π‘‰π‘ π‘œπ‘’π‘›π‘‘
ο‚·
Ξ» = πΉπ‘π‘Žπ‘›π‘‘π‘’π‘™
ο‚·
Sudut datang 35˚
ο‚·
-
Ξ»1 =
347,909
-
Ξ» 2=
347,909
-
Ξ» 3=
347,909
-
Ξ» 4=
347,909
-
Ξ» 5=
347,909
5596
6250
6250
5596
5596
= 0,06 m
= 0,056 m
= 0,056 m
= 0,06 m
= 0,06 m
Sudut datang 40˚
-
Ξ» 1=
347,909
5596
= 0,06m
= 347,909 m/s
ο‚·
ο‚·
ο‚·
-
Ξ» 2=
347,909
-
Ξ»3 =
347,909
-
Ξ» 4=
347,909
-
Ξ» 5=
347,909
= 0,059 m
5882
= 0,059 m
5882
= 0,056 m
6250
= 0,056 m
6250
Sudut datang 45˚
-
Ξ» 1=
347,909
-
Ξ» 2=
347,909
-
Ξ» 3=
-
Ξ» 4=
347,909
-
Ξ» 5=
347,909
= 0,056 m
6250
= 0,056 m
6250
347,909
5882
= 0,059 m
= 0,056 m
6250
= 0,056 m
6250
Sudut datang 50˚
347,909
-
Ξ» 1= =
-
Ξ» 2=
347,909
-
Ξ» 3=
347,909
-
Ξ» 4=
347,909
-
Ξ» 5= 16.666,67 = 0,056 m
6250
6250
5882
5882
= 0,056 m
= 0,056 m
= 0,059 m
= 0,059 m
347,909
Sudut datang 55˚
347,909
-
Ξ» 1=
-
Ξ»2 =
347,909
-
Ξ»3 =
347,909
-
Ξ»4 =
347,909
-
Ξ»5 =
347,909
3.3 Grafik
5882
6250
5882
5596
5882
= 0,059 m
= 0,056 m
= 0,059 m
= 0,06 m
= 0,059 m
3.3.1 Grafik Percobaan Langsung
ο‚·
Sudut datang 35˚
Hubungan Sudut Datang (35o) dengan Frekuensi
30000
25000
25000
Frekuensi (Hz)
20000
20000
20000
16666,67 16666,67
15000
10000
5000
0
0
10
20
30
40
50
60
Ξ² (o)
Sudut datang 40˚
Hubungan Sudut Datang (40o) dengan Frekuensi
30000
25000
25000
Frekuensi (Hz)
ο‚·
20000
16666,67
16666,67
14285,71
15000
10000
14285,71
5000
0
0
10
20
30
Ξ²
(o)
40
50
60
ο‚·
Sudut datang 45˚
Hubungan Sudut Datang (45o) dengan Frekuensi
30000
25000
Frekuensi (Hz)
25000
20000
16666,67
14285,71
15000
16666,67
16666,67
10000
5000
0
0
10
20
30
40
50
60
Ξ² (o)
ο‚·
Sudut datang 50˚
Hubungan Sudut Datang (50o) dengan Frekuensi
25000
20000
Frekuensi (Hz)
20000
16666,67
16666,67 16666,67
14285,71
15000
10000
5000
0
0
10
20
30
40
50
60
Ξ² (o)
ο‚·
Sudut datang 55˚
Hubungan Sudut Datang (55o) dengan Frekuensi
17000
16666,67
Frekuensi (Hz)
16500
16666,67
16666,67
16000
15500
15000
14285,71
14500
14285,71
14000
0
10
20
30
Ξ²
(o)
40
50
60
3.3.2 Grafik Simulasi
ο‚·
Sudut datang 35˚
Frekuensi (Hz)
Hubungan Sudut Datang (35o) dengan Frekuensi
6400
6300
6200
6100
6000
5900
5800
5700
5600
5500
5400
6250 6250
5556
0
10
20
30
5556 5556
40
50
60
Ξ² (o)
Sudut datang 40˚
Hubungan Sudut Datang (40o) dengan Frekuensi
6250
6300
6200
6100
Frekuensi (Hz)
ο‚·
6000
5882 5882
5900
5882
5800
5700
5556
5600
5500
0
10
20
30
Ξ² (o)
40
50
60
ο‚·
Sudut datang 45˚
Hubungan Sudut Datang (45o) dengan Frekuensi
6300
6250 6250
6250 6250
6250
Frekuensi (Hz)
6200
6150
6100
6050
6000
5950
5882
5900
5850
0
10
20
30
40
50
60
Ξ² (o)
ο‚·
Sudut datang 50˚
Frekuensi (Hz)
Hubungan Sudut Datang (50o) dengan Frekuensi
6300
6250
6200
6150
6100
6050
6000
5950
5900
5850
5800
6250 6250
6250
5882 5882
0
10
20
30
40
50
60
Ξ² (o)
Sudut datang 55˚
Hubungan Sudut Datang (55o) dengan Frekuensi
6250
6300
6200
6100
Frekuensi (Hz)
ο‚·
6000
5882
5900
5882
5882
5800
5700
5556
5600
5500
0
10
20
30
Ξ²
(o)
40
50
60
3.4
Pembahasan
3.4.1 Analisa Prosedur
3.4.1.1 Fungsi Alat
Alat pertama yang digunakan pada percobaan ini adalah signal generator yang
fungsinya adalah sebagai sumber signal besarnya frekuensi untuk menghidupkan
loudspeaker. Alat kedua yaitu tweeter loudspeaker yang fungsinya sebagai penguat
gelombang dengan keluaran bunyi yang besarnya dapat diatur pada sumber bunyi yaitu
dengan diubahnya nilai frekuensi dari generator. Alat ketiga yaitu cermin cekung yang
digunakan sebagai pengumpul gelombang suara untuk kemudian dipantulkan. Alat
selanjutnya yaitu alat yang berhubungan dengan prinsip pemantulan yaitu plat pemantul
yang dalam percobaan ini digunakan plat dengan bidang sejajar agar dihasilkan sudut
pantul yang dapat dianalisa. Alat selanjutnya adalah osiloskop, gelombang suara yang
telat ditangkap oleh microphone tersebut kemudian ditransferkan menuju osiloskop dan
pada osiloskop gelombang dapat dilihat atau diterjemahkan dalam bentuk grafik
gelombang sehingga dapat dianalisa nilainya dan mengkalibrasikan osiloskop tersebut
terlebih dahulu. Batang penyangga berfungsi sebagai penyangga beberapa komponen
pada percobaan ini. Swired joint with protochor scale ini juga disebut sebagai busur
derajat yang digunkan sebagai pengukur sudut datang dan pantul. Kabel penghubung
yang fungsinya sebagai penghubung alat yang satu dengan yang lain.
3.4.1.1 Fungsi Prosedur
Fungsi generator dan oscilloscope dihubungkan ke stop kontak agar keduanya
dapat dihubungkan dengan arus listrik. Nilai frekuensi diatur untuk input sebesar 6000
Hz. Oscilloscope dinyalakan agar dapat diatur Time/Div nya. Time/Div yang
din=gunakan adalah 5x10-5 S/div dalam hasil percobaan langsung. Optical benches
sebelah kiri diatur sambil diamati projector scolenya agar sudut datangnya dapat
diatur. Digunakan 5 sdut datang yang nilainya berbeda agar dapat diketahui
hubunganya dengan frekuensi output yang diatur dan diamati projector scole agar
sudut pantul juga dapat diatus dengan nilai yang sama pada sudut datang. Setelah
diketahui nilai sudut pantul maka dicari nilai frekuensi pada tiap sudutnya.
Microphone digerakan sebelm gelombang difoto agardapat ditampilkan gelombang
dengan amplitudo yang besar. Bentuk gelombang difoto agar dapat mengetahui nilai
div untuk mencari nilai periode. Kemudian dari nilai periode dapat diketahui nilai
frekuensi.
3.4.2 Analisa Hasil
Nilai dari frekuensi input baik yang digunakan pada percobaan langsung
maupun simulasi untuk nilai frekuensi sebesar 6000 Hz. Sudut datang dan sudut
pantul digunakan nilai yang besarnya sama. Namun, persamaan tersebut memberikan
nilai yang berbeda dibagian periodenya. Jika dibandingkan diantara keduanya,hasil
dari percobaan langsung secara keseluruhan memiliki nilai periode yang lebih kecil.
Pangkatnya masih dalam kisaran 10-5 s. Sedangkan data simulasi kisaran periodenya
10-4 s. Hubungan antara T dan F memiliki nilai yang berbanding tebalik. Oleh karena
itu, T lebih kecil pada percobbaan langsung membuat nilai output yang lebih besar
dari pada nilai output pada simulasi. Hubungan frekuensi dengan panjang gelomang
berbanding terbalik, sehingga nilai panjang gelombang berbanding terbalik, sehingga
nilai panjang gelombang lebih besar dari pada nilai dari frekuensinya. Menurut
literatur, nilai sudtdatang (Ξ±) akan sama dengan nilai sudut pantul (Ξ²). Pemantulan
yang terjadi adalah pemantulan sempurna karena tidak adanya bunyi yang diserap.
Sehingga yang seharusnya sudut datang yang digunakan untuk nilai frekuensi output
akan semakin mendekati frekuensi yangnilainya sudah ditentukan. Nilai sudut pantul
dan sudut datang seharusnya pada percobaan dan simulasi ini harusnya sama. Banyak
faktor yang mempengaruhi hsil percobaan langsung mulai dari noise dan interferensi
yang terjadi didalam ruangan praktikum yang dipantulkan melewati cermin. Sehingga
akan terjadi penguatan gelombang karena sumber dari gelombang bunyinya tidak lagi
hanya berasal dari sumber melainkan dari hasil pantulan oleh benda lain. Ketelitian
dalam mengatur sdut datang dan sudut pantul apabila tidak tepat juga dapat
mempengarui data yang diamati dan data yang diambil.
Grafik yang diperoleh dari percobaan langsung maupun percobaan simulasi/
memberikan informasihubungan frekensi denagn sudut datang dan frekuensi ouput
yang dihasilkan. Pada hasil grafik memiliki grafik yang berbeda. Faktor ini sama
seperti yang sudah dijelaskan pada perhitungan. Karena terdapat faktor noise dan
interferensi yang terdapat pada saat praktikum. Pada setiap grafik memiliki setidaknya
titik dengan koordinat paling tinggi. Pada titik tersebut, nilai frekuensi outputnya
paling besar. Namun, titik yang dihasilkan antara grafik satu dengan yang lain nilainya
tidaklah sama. Ketelitian data menjadi pemicu utama. Hasil nilai frekuensi outputnya
pada percobaan langsung untuk hasil maksimum terdapat pada sudut 35˚,40˚,45˚ dan
50˚. Untuk hasil simulasi frekuensi output pada nilai maksimumnya terdapat pada
sudut 35˚, 40˚,45˚,50˚, dan 55˚.
Pada cermin cekung pemantulan cahaya berlaku jarak antara benda serta
cermin sangat mempengaruhi hasil dari bayangan benda tersebut. Bayangan yang
dihasilkan disini merupakan hasil perpotongan antara sinar pantul. Cermin cekung
sendiri memiliki sifat konvergen (mengumpulkan cahaya).
3.4.2.1 Gelombang datang melalui titik fokus akan
dipantulkan sejajar dengan sumbu utaman
Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan di titik
fokus.Sinar yang datang pada titik fokus dipantulkan secara sejajar melalui sumbu
utama. Sinar yang datang melalui titik pusat kelengkungan dipantulkan lagi melalui
titik utama kelengkungan cermin.
3.4.2.2 Skema Percobaan
Gelombang bunyi dari microphone dipantulkan oleh cermin cekung 1.
Gelombang yang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama
menuju ke tempat refleksi.gelombang yang menuju ke cermin cekung 2 arah
rambatanya adalah sejajar dengan sumbu utama sehingga akan dipantulkan melalu
titik fokus setelah itu gelombang akan diterima oleh microphone.
Bunyi adalah salah satu gelombang dalam fisika, yaitu gelombang longitudinal
yang dapat dirasakan oleh indera pendengaran (telinga). Bunyi juga dapat
didefinisikan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh benda yang bergetar. Setiap getaran
yang terjadi akan menggetarkan molekul atau partikel udara di sekitarnya, hal inilah
yang menimbulkan bunyi. Benda yang menghasilkan bunyi disebut dengan Sumber
bunyi. Bunyi termasuk gelombang longitudinal, artinya bunyi membutuhkan media
dalam perambatannya, nah media tersebut bisa berupa zat padat, zat cair atau gas,
bunyi tidak dapat merambat pada ruang hampa. Bunyi memiliki cepat rambat yang
tidak terlalu kuat, oleh karena itu bunyi membutuhkan waktu untuk berpindah dari
satu tempat dari tempat lain. Sifat dari bunyi membutuhkan medium dalam
perambatannya (tidak dapat merambat dalam ruang hampa).Cepat rambatnya
dipengaruhi oleh medium perambatannya. Semakin padat / rapat mediumnya maka
semakin cepat perambatan bunyi.Dapat mengalami Resonansi dan Pemantulan.
Refleksi (atau pemantulan) adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi
(medium) asalnya, setelah menumbuk antarmuka dua medium. Refleksi pada era optik
geometris dijabarkan dengan hukum refleksi yaitu: Sinar insiden, sinar refleksi dan
sumbu normal antarmuka ada pada satu bidang yang sama.
Persamaan Snellius diturunkan dari prinsip fermat yaitu sinar yang merambat
antara dua titik membutuhkan selang waktu terkecil. Akibatnya, sinar akan merambat
lurus pada medium yang memiliki indeks bias tetap.Waktu yang dibutuhkan sinar dari
titik AO kemudian ke OB adalah
(3.1)
Sinar akan menempuh jarak yang mengakibatkan waktu perambatan menjadi
minimal
(3.2)
BAB IV
PENUTUP
4.1
Kesimpulan
Setelah dilakukan percobaan dapat disimpulkan bahwa gelombang bunyi dapat
dipantulkan jika gelombang tersebut menumbuk suatu permukaan yang keras. Nilai
sudut datang sama dengan sudut pantul, namun tidak terbukti pada percobaan
dikarenakan beberapa kendala. Percobaan ini tidak dapat membuktikan bahwa hukum
pemantulan gelombang sesuai dengan hukum pemantulan snellius dimana nilai sudut
datang sama dengan sudut pantul.
4.2
Saran
Sebaiknya praktikum lebih teliti saat mengukur sudut yang akan digunakan dan
melihat gelombang di osiloskop.
DAFTAR PUSTAKA
Buck,John A. 2006. Elektromagnetik Edisi Ketujuh. Jakarta:Erlangga
Kaminski.2002.Sauna Reflection From Overhead Stage Conopies Bepending On
Colling Modification Archives of Acoustres .Vol.37(2)
Tippler, Paul dan Genemosca.2008. Physics for Sicientists and Engineer with Modern
Physics.New York: WH Freeman and Company
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

Secuplik Kuliner Sepanjang Danau Babakan

2 Cards oauth2_google_2e219703-8a29-4353-9cf2-b8dae956302e

Create flashcards