Tuesday 28 October 2014
INTERFEROMETER MICHELSON
Rustam
Hafid, Muhammad Amin, Nur Awa, Riningsih, Andi Asliani Yuliarti
Laboratorium
Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA
Universitas
Negeri Makassar
Abstrak. Eksperimen Interferometer Michelson Bertujuan untuk
memahami prinsip kerja Interferometer Michelson dan mengukur panjang gelombang
laser He-Ne. Prinsip kerja alat ini adalah
memanfaatkan pola interferensi yang terjaid pada 2 buah gelombang cahaya yang
berasal dari sumber cahaya monokromatik. Sumber cahaya ini awalnya ditembakkan
ke interferometer dan akan mengalami pemfokusan melalui lensa cembung. Selanjutnya
akan diteruskan ke beam splitter atau pemecah cahaya sehingga cahaya akan
terbagi 2 yakni sebagian dipantulkan dan sebagian diteruskan. Dua hasil
pemecahan ini kemudian dipantulkan kembali dan menyatu pada sebuah layar
sehingga terjadi pola interferensi yang terjadi karena adanya perbedaan panjang
lintasan yang ditempuh dua berkas gelombang cahaya yang telah disatukan
tersebut. Jika merujuk pada teori, maka nilai panjang gelombang pada sumber
cahaya yakni laser He-Ne adalah 650 nm. Namun pada eksperimen ini diperoleh nilai 630 nm dengan besar kesalahan 0,17%. Letak kesalahan yang mungkin terjadi yang mengakibatkan
adanya selisih 0,17 % ini adalah kurang telitinya praktikan untuk menyesuaikan
antara ketepatan mengubah frinji dan pemutaran sklaa mirometer.
KATA KUNCI: : Interferometer
Michelson, Interferensi, Panjang Gelombang, Frinji
PENDAHULUAN
Interferomter
Michelson adalah sebuah alat yang digagas oleh A.A. Michelson yang pada awalnya
digunakan untuk mengukur kecepatan eter sebagai medium perambatan cahaya. Alat
ini memanfaatkan salah satu sifat cahaya yakni interferensi yang merupakan hasil
penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu
titik ruang. Untuk mendapatkan pola
interferensi ada berbagai metode dan pada percobaan ini kita akan
menggunakan metode interforemeter Michelson, yang dikembangkan oleh A.A.
Michelson pada tahun 1881 menggunakan prinsip membagi amplitudo gelombang
cahaya menjadi dua bagian yang berintensitas sama. Pembelahan amplitudo
gelombang menjadi dua bagian dilakukan dengan menggunakan pemecah sinar (beam
splitter).
Praktikum ini dibutuhkan untuk memahami
konsep pola interferensi yang terjadi pada interferometer mishelson sekaligus
mengukur nilai panjang gelombang dari sumber cahaya, dalam hal ini adalah laser
He-Ne. Pola interferensi sebagaimana diketahui dan telah disebutkan pada paragraf
pertama pendahuluan ini adalah pola yang terbentuk dari perpaduan. Melalui
prinsip ini, sehingga michelson dapat melakukan berbagai eksperimen berkaitan
dengan hal tersebut termasuk salah satunya adalah menentukan panjang gelombang
sebuah sumber cahaya. Salah satu keberhasilan beliau bersama alat ini adalah
sebagai orang pertama yang dapat mengukur diamter sudut sebuah bintang. Jika pada awalnya eksperimen ini dilakukan
untuk menemukan kecepatan eter, namun saat ini telah banyak memiliki nilai guna
dengan salah satunya adalah menyelidiki sifat-siffat dari gelombang, sehingga
sangat penting bagi seorang fisikawan, termasuk mahasiswa, untuk
mempelajarinya.
Pada awalnya untuk membentuk pola
interferensi dan kemudian mengukur panjang gelombang dari sumber cahaya, maka
berkas cahaya monokromatik (Laser He-Ne) akan ditembakkan ke interferometer dan
akan melewati lensa pemokus dan kemudian akan terpecah dua, yakni sebagian
dipantulkan dan diteruskan sehingga dua hasil pemecahan ini akan kembali betemu
pada sebuah layar sehingga akan terbentuk pola interferensi yang ditandai
terbentuknya frinji.
TEORI
Tahun 1881, A.A. Michelson membangun
interferometer berdasarkan prinsip percobaan young. Interferometer ini akan
digunakan untuk menguji keberadaan “eter” yaitu sebuah media hipotetik yang di
anggap medium perambatan cahaya. Bersama
morley, hasil percobaan Michelson menunjukkan bahwa hipotesis eter tidak dapat
diterima. Pengamatan gejala interferensi pertama kali dilakukan oleh Thomas
Young. Percobaan ini menegaskan sebuah bukti penting bahwa cahaya pada
hakikatnya merupakan sebuah gelombang (prinsip Huygens). [4]
Michelson melihat bahwa interferometer dapat
digunakan untuk menuntukan panjang meter standar untuk panjang gelombang
tertentu. Pada tahun 1960, standar itu dipilih sebagai garis jingga tertentu
pada spektrumkripton-86 (atom krypton dengan masa atom 86). Pengukuran yang
teliti dari meter Standar yang lama ( jarak antara dua tanda platinum-iridium
yang disimpan diparis) dilakukan untuk menentukan 1 meter sebesar 1.650.763,73
panjang gelombang cahaya ini, yang didefinisikan sebagai meter. Pada tahun 1963,
meter didefinisikan kembali dalam laju cahaya.[1]
Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi.
Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji.[2]
Pada interferensi, apabila dua gelombang yang berfrekuensi dan
berpanjang gelombang sama tapi berbeda fase bergabung, maka gelombang yang
dihasilkan merupakan gelombang yang amplitudonya tergantung pada perbedaan
fase. Perbedaan fase antara dua gelombang sering disebabkan oleh adanya perbedaan
panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua gelombang. Perbedaan lintasan satu
panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase360°, yang ekivalen dengan tidak
ada perbedaan fase 180°.
Interferensi gelombang dari dua
sumber tidak teramati kecuali sumbernya koheren, atau perbedaan fase di antara
gelombang konstan terhadap waktu. Karena berkas cahaya pada umumnya adalah
hasil dari jutaan atom yang memancar secara bebas, dua sumber cahaya biasanya
tidak koheren (Laud, 1988). Koherensi dalam optika sering dicapai dengan
membagi cahaya dari sumber tunggal menjadi dua berkas
atau lebih, yang kemudian dapat digabungkan untuk menghasilkan pola interferensi. Pembagian ini dapat dicapai dengan memantulkan cahaya dari dua
permukaan yang terpisah .[3]
Apabila
dua gelombang yang berfrekuensi dan berpanjang gelombang sama tapi berbeda fase
bergabung, maka gelombang yang dihasilkan merupakan gelombang yang amplitudonya
tergantung pada perbedaan fasenya. Jika perbedaan fasenya 0 atau bilangan bulat
kelipatan 360°, maka gelombang akan sefase dan berinterferensi secara saling
menguatkan (interferensi konstruktif). Sedangkan amplitudonya sama dengan
penjumlahan amplitudo masing-masing gelombang. Jika perbedaan fasenya 180° atau
bilangan ganjil kali 180°, maka gelombang yang dihasilkan akan berbeda fase dan
berinterferensi secara saling melemahkan
(interferensi destruktif). Amplitudo yang dihasilkan merupakan perbedaan
amplitudo masing-masing gelombang. [3]
METODOLOGI
EKSPERIMEN
laser
|
L1 (f = 5 mm)
|
L2 (f = 50 mm)
|
C1
|
C2
|
PB
|
layar
|
Perangkat mikrometer
|
reducer
|
GAMBAR 1. Skema Skema rangkaian interferometer
Michelson.
Pada
tujuan pertama memahami prinsip kerja Interferometer Michelson, maka pada pada
percobaan ini akan dilakukan dengan menggunakan prinsip kerja interferometer
Michelson yaitu seberkas cahaya monokromatik yang dipisahkan di suatu titik tertentu
(beam splitter) sehingga masing-masing berkas dibuat melewati dua panjang
lintasan yang berbeda, dan kemudian disatukan kembali melalui pantulan dari dua
cermin yang letaknya saling tegak lurus dengan titik pembagi berkas tersebut (viewing screen), setelah
berkas cahaya monokromatik tersebut disatukan maka akan terlihat pola interferensi akibat penggabung antara dua buah
gelombang dan akan teramati pola lingkaran gelap, terang.
Pola
interferensi itu terjadi karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh
dua berkas gelombang cahaya yang telah disatukan tersebut. Jika panjang
lintasan dirubah dengan diperpanjang maka yang akan terjadi adalah pola-pola
frinji akan masuk ke pusat pola. Jarak lintasan yang lebih panjang akan mempengaruhi fase gelombang yang
jatuh ke layar. Bila pergeseran beda panjang lintasan gelombang cahaya mencapai
λ maka akan terjadi interferensi konstruktif yaitu terlihat pola terang,
namun bila pergeserannya hanya sejauh l/4 yang sama artinya dengan berkas
menempuh lintasan l/2 maka akan terlihat pola gelap.
Tujuan kedua mengukur panjang gelombang sumber cahaya
yang digunakan dalam percobaan, langkah pertama yang dilakukan dengan
menyiapkan perangkat interferometer, setelah itu diberi sumber cahaya dimana
sumber cahaya yang digunakan adalah sinar laser aligment bench (laser merah).
Pola interferensi yang terbentuk berupa lingkaran dan dikelilingi cincin gelap (frinji) akan tampil pada layar. Setelah
diketahui bentuk awal frinjinya, ditetapkan pola gelap sebagai titik acuan
perhitungan jumlah frinji. Selanjutnya, dilakukan pengukuran dm
dengan memutar secara perlahan-lahan skrup mikrometer pada M2 searah jarum jam
sebanyak 20 frinji (20 pola gelap yang melewati titik acuan), mencatat
penunjukkan mikrometer pada posisi ini sebagai dm. Kegiatan ini
dilakukan 10 kali (200 kali putaran) dimana setiap 20 kali putaran dicatat
penunjukkan mikrometernya.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA
Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut:
Nst mikrometer:
µm
TABEL 1. Hubungan antara Jumlah Frinji (N) dengan Pergeseran
Cermin (dm)
No
|
N
|
dm
(x 10-6) m
|
1
|
20.00
|
7.00
|
2
|
40.00
|
14.00
|
3
|
60.00
|
20.00
|
4
|
80.00
|
26.00
|
5
|
100.00
|
32.00
|
6
|
120.00
|
38.50
|
7
|
140.00
|
44.50
|
8
|
160.00
|
50.50
|
9
|
180.00
|
57.50
|
10
|
200.00
|
63.00
|
Praktikum interferometer michelson yang telah
dilakukan bertujuan untuk memahami prinsip kerja interferometer yang dirancang
oleh michelson dan menghitung panjang gelombang sumber cahaya yang dijadikan
sebagai sumber yakni laser He-Ne.
Alat ini memanfaatkan prinsip interferensi
yang terjadi pada cahaya yang pada interferometer terjadi karena adanya
penggabungan cahaya hasil refleksi dan transmisi oleh beam splitter pada
interferometer. 2 cahaya hasil pembiasan dan pemantulan ini kemudian bergabung
pada satu layar pengamatan yang kemudian menghasilkan sebuah pola gelap terang
sebagai ciri telah terjadi interferensi dikarenakan dua gelombang ini memiliki
fase yang sama .
Berdasarkan analisis dari data yang
diperoleh, panjang gelombang sumber adalah
. Nilai ini jika dibandingkan dengan panjang
gelombang laser He-Ne sesuai teori adalah 650 nm, yang ternyata
memiliki selisih yang kecil dan telah mendekati nilai teori tersebut Dengan persentase kesalahan ukur 0,17%. Adapun kesalahan yang kecil ini dapat
terjadi pada saat proses pemutaran mikrometer terhadap pola string yang
terbentuk pada layar pengamatan yang bisa saja berlebih 0,1 mm.
SIMPULAN
Prinsip kerja Interferometer Michelson adalah
memanfaatkan sifat interferensi cahaya yang berasal dari 2 gelombang cahaya
yang sefase. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser He-Ne dengan nilai
panjang gelombang (λ) adalah
dengan
persentase kesalahan terbesar yaitu 0,17% yang telah mendekati nilai sesuai teori.
REFERENSI
[1] Giancoli, C.
Douglas. 2001. Physics Fifth Edition.Jilid 2. Edisi 5. Penerbit Erlangga :
Jakarta
[2] Halliday,
D. dan Resnick, R. 1993. Fisika Jilid 2. Penerbit Erlangga.
Jakarta
[3] Tipler, P. A. 1991.Fisika Untuk Sains
dan Tehnik Jilid 2 (alih
bahasa
Dr.Bambang Soegijono). Penerbit
Erlangga:Jakarta.
[4]Subaer, dkk. 2013.
Penuntun Praktikum Eksperimen Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan
Fisika FMIPA UNM.
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
0 comments:
Post a Comment