Laporan Eksperimen Fisika Modern Interferometer Michelson

INTERFEROMETER MICHELSON

Abstrak. Telah dilakukan percobaan berjudul Interferometer Michelson. Percobaan ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja Interferometer Michelson dan mengukur panjang gelombang laser He-Ne. Prinsip dari percobaan interferometer Michelson yang telah dilakukan yaitu  seberkas cahaya monokromatik yang dipisahkan di suatu titik tertentu 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.  Setelah berkas cahaya monokromatik tersebut disatukan maka akan didapat pola interferensi akibat penggabungan dua gelombang cahaya tersebut.  Pola interferensi itu terjadi karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh dua berkas gelombang cahaya yang telah disatukan tersebut.  Panjang gelombang laser merah yang diperoleh pada percobaan setelah dirata-ratakan yaitu 630 nm dengan persetase perbedaan dari teori sebesar 0,44%. Hasil ekperimen yang diperoleh sesuai dengan teori.

KATA KUNCI: : Interferometer Michelson, Interferensi, Panjang Gelombang, Frinji
PENDAHULUAN

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Pada hakekatnya cahaya mempunyai besaran amplitudo, panjang gelombang, fase serta kecepatan. Apabila cahaya melewati suatu medium maka kecepatannya akan mengalami perubahan. Jika perubahan tersebut diukur, maka dapat di peroleh informasi tentang keadaan objek/medium yang bersangkutan misal indeks bias, tebal medium dari bahan yang dilewatinya dan panjang gelombang sumbernya. 
Interferensi ialah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik ruang. Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Pada hakekatnya cahaya mempunyai besaran amplitudo, panjang gelombang, fase serta kecepatan. Apabila cahaya melewati suatu medium maka kecepatannya akan mengalami perubahan. Jika perubahan  tersebut diukur, maka dapat di peroleh informasi tentang keadaan objek/medium yang bersangkutan misal indeks bias, tebal medium dari bahan yang dilewatinya dan panjang gelombang sumbernya.
Berkas cahaya pada hakikatnya merupakan osilasi gelombang dari  medan listrik dan medan magnet. Bila dua atau lebih berkas cahaya bertemu, kedua medan tersebut akan bergabung menurut prinsip superposisi, sehingga teramati pola interferensi. 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). 
Dalam penelitian ini yang diamati adalah perubahan pola dan jumlah frinji interferensi pada Interferometer Michelson, sehingga dari perubahan pola frinji tersebut dapat dihitung nilai panjang gelombang laser aligment bench. Manfaat dari penelitian ini mahasiswa dapat menambah wawasan mengenai fenomena fisis dari interferensi dan prinsip kerja Interferometer Michelson dan kedepannya mahasiswa dapat melakukan  percobaan ini dengan sendirinya.
Percobaan ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja Interferometer Michelson dan mengukur panjang gelombang laser He-Ne. Prinsip dari percobaan interferometer Michelson yang telah dilakukan yaitu seberkas cahaya monokromatik yang dipisahkan di suatu titik tertentu 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. Percobaan ini menjadi penting karena dapat diperoleh pengetahuan tentang pengalaman Michelson dalam pencariannya tentang makhluk bernama eter.

Hosting Unlimited Indonesia

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

DASAR 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].
Interferensi dan difraksi merupakan fenomena penting yang membedakan gelombang dari partikel. Interferensi ialah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu dalam satu titik di ruang. Sedangkan difraksi adalah pembelokan gelombang di sekitar sudut yang terjadi apabila sebagian muka gelombang dipotong oleh halangan atau rintangan[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 PERCOBAAN
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.
Pembahasan
Percobaan ini bejudul interferometer Michelson dengan tujuan memahami prinsip kerja/konsep interferometer Michelson dan menentukan panjang gelombang cahaya yang digunakan dalam percobaan. Sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya monokromatik berupa laser H-eNe dengan panjang gelombang secara teori adalah 632,8 nm. Interferometer adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengamati pola interferensi gelombang cahaya dan menetukan nilai panjang gelombang cahaya. Prinsip kerja interferometer Michelson ini berdasar pada prinsip interferensi dimana terjadi perpaduan 2 gelombang yang memiliki frekuensi dan panjang gelombang yang sama. Sebanyak 50% cahaya monokromatik yang sampai pada pemecah berkas, kemudian diteruskan ke cermin 1 dan 50% lagi dipantulkan ke cermin 2. Setelah mengenai cermin, kedua gelombang tersebut dipantulkan kembali ke pemecah berkas kemudian sebagian hasil pantulan tersebut diteruskan ke layar sehingga terjadi pergeseran frinji dan teramati pola lingkaran terang gelap. Pola terang dihasilkan dari interferensi konstruktif (menguatkan) dan pola gelap dihasilkan dari interferensi desktruktif (melemahkan).
Pada percobaan ini dilakukan pengukuran nilai pergeseran cermin (dm) untuk setiap 20 pergeseran frinji dan kelipatannya hingga 200 pergeseran. Nilai dm diukur dengan menggunakan alat ukur micrometer. Terdapat 10 nilai dm yang peroleh pada percobaan ini yang ditunukkan pada Tabel 1. Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh panjang gelombang rata-rata senilai 630,0 nm. Hasil tersebut sesuai dengan teori, karena nilai panjang gelombang secara teori sebesar 632.8 nm termasuk dalam rentang yang dilaporkan. Besar persentase perbedaan antara hasil percobaan dengan teori adalah 0,44 %. Perbedaan ini disebabkan oleh kesalahan pada alat ukur dan kesalahan pada praktikan berupa ketidakjelian dalam menghitung jumlah frinji yang masuk.

SIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa prinsip kerja interferometer berdasar pada prinsip interferensi yang mana terjadi perpaduan dua gelombang hasil pemantulan cermin 1 dan cermin 2 yang memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang sama kemudian sebagian hasil pemantulan yang jatuh pada pemecah berkas diteruskan ke layar yang mnyebabkan terjadinya pergeseran frinji. Panjang gelombang laser He – Ne rata – rata berdasarkan hasil percobaan adalah 630,0 nm.
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 Teknik Jilid 2 (alih bahasa Dr.Bambang Soegijono). Penerbit Erlangga:Jakarta.
[4]Subaer, dkk. 2014. Penuntun Praktikum Percobaan Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA UNM. 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *