Jurnal
Eksperimen Fisika I
Semester Genap
T.A.2015 - 2016
Universitas Muhammadiyah Makassar
Interferometer
Michelson
Prodi
Pendidikan Fisika Unismuh Makassar
Abdul Rahman. Riskawati, S.Pd.,M.P
Universitas
Muhammadiyah Makassar
Jl.
Sultan Alauddin No.259, Kota Makassar, Sulawesi Selatan
Email:
abdul10_rahman09@yahoo.co.id
Abstrak - Interferensi
gelombang merupakan perpaduan antara dua atau lebih gelombang pada suatu daerah tertentu pada saat yang
bersamaan. Untuk mendapatkan pola interferensi
ada berbagai metode, antara lain dengan
interforemeter Michelson. Pada
dasarnya tujuan dari eksperimen interferometer Michelson adalah
memahami prinsip kerja dari interferometer Michelson dan menentukan panjang
gelombang dan frekuensi gelombang elelktromagnetik. Setelah dilakukan eksperimen,
diperoleh beberapa data dan kemudian dianalisis untuk memperoleh
panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik.
Kata kunci: interferensi, interferometer Michelson,
panjang gelombang, frekuensi gelombang, superposisi.
Abstract
- Wave
interference is
a blend of two or more waves in a certain area at the same time. To get the interference pattern there are a varietyof
methods, such
as by interforemeter Michelson. Basically the goal of the Michelson interferometer experimentis to
understand the
working principle of
a Michelson interferometer and determine the wave lengt hand frequency of the wave elelktromagnetik. After the experiment, obtained some data and the nanalyzed to obtain the wavelength and frequency of electromagnetic waves.
Key words: interference, Michelson interferometer, wavelength,
frequency wave, Superposition.
I. PENDAHULUAN
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.
Pengukuran panjang
gelombang cahaya dapat dilakukan dengan
cara interferensi. Untuk mendapatkan
pola interferensi ada berbagai metode, antara lain dengan interforemeter Michelson, interferometer Fabry Perot dan interferometer Twymen Green. Interferometer 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). Pola
interferensi yang terbentuk pada
interferometer Michelson lebih tajam,
lebih jelas dan jarak antar frinjinya lebih sempit dibanding interferometer yang lain. Dimana interfrensi itu adalah penggabungan superposisi
dua gelombang atau lebih yang bertemu pada suatu titik ruang dengan tujuan
untuk memperoleh panjang atau perubahan panjang pada gelombang cahaya.
Dalam eksperimen ini yang diamati adalah perubahan pola dan jumlah frinji interferensi pada Interferometer
Michelson, sehingga dari perubahan pola
frinji tersebut dapat dihitung nilai
panjang gelombang dan frekuensi gelombang elektromagnetik.
Manfaat dari penelitian
ini dapat menambah wawasan mengenai
fenomena fisis dari interferensi dan prinsip kerja interferometer Michelson,
II. LANDASAN TEORI
A. Kajianpustaka
1. Interferensi
Interferensi
gelombang merupakan perpaduan antara dua atau lebih gelombang pada suatu daerah tertentu pada saat yang
bersamaan. Interferensi dua gelombang yang mempunyai frekuensi, amplitudo, dan
arah getaran yang sama yang merambat menurut garis lurus dengan kecepatan yang
sama tetapi berlawanan arahnya, menghasilkan gelombang stasioner atau gelombang
diam. Interferensi cahaya terbagi
menjadi dua yaitu interferensi desdruktif dan interferensi konstruktif.
Interfernsi desdruktif terjadi bila gelombang yang mengambil bagian dalam
interferensi memiliki fase berlawanan.
Sedangkan interfernsi konstruktif terjadi jika gelombang yang mengambil bagian
dalam interferensi memilki fase sama.
Interfernsi konstruktif juga disebut superposisi gelombang.
Salah
satu alat yang digunakan untuk mengidentifikasi pola interferensi tersebut
adalah interferometer Michelson.
2.
Interferometer Michelson
Interferometer
adalah alat yang dapat digunakan untuk
mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang dengan ketelitian
sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi. Walaupun awalnya
dibuat alat ini dipergunakan untuk membuktikan eter. Percobaan awal yang paling
saksam yantuk mendapatkan bukti kehadiran eter dilakukan pada tahun 1887 oleh
fisikawan Amerika, Albert Abrahan Michelson. Percobaan mereka pada dasrnya
menggunakan interferometer Michelson, diagram skematisnya dapat dilihat pada
gambar:
Gambar 3.1. Diagram skema interferometer
Michelson
Dalam
percobaaan ini, seberkas cahaya monokromatik
(satu warna ) dipisahkan menjadi dua berkas yang dibuat melewati dua
lintasan berbeda dan kemudian diperpadukan kembali. Karena adanya
perbedaan panjang lintasan yang ditempuh
kedua berkas, maka akan dihasilkan suatu pola interferensi. Pada diagram, seberkas cahaya dari sumber
cahaya S di pisahkan menjadi dua berkas di titik A. Berkas yang satu
dipantulkan oleh cermin di B, sedangkan yang lainnyan di C, kedua berkas
kemudian diperpadukan kembali untuk diamati interferensi.
Pengukuran jarak yang
tepat dapat diperoleh dengan menggerakan cermin pada Interferometer Michelson
dan menghitung frinji interferensi yang bergerak atau berpindah, dengan acuan
suatu titik pusat. Sehingga diperoleh jarak pergeseran yang berhubungan dengan
perubahan frinji, sebesar:
(1)
Dengan λ adalah panjang gelombang dan N
adalah jumlah frinji.
Gambar berikut
menunjukkan skema eksperimen interferometer Michelson dengan menggunakan
perangkat gelombang mikro.
Gambar 3.2. skema interferometer Michelson
A dan B adalah
reflector dan C adalah partial reflector yangberfungsi untuk membagi intensitas
gelombang mikro menjadi dua bagian, 50% dipantulkan dan 50% lagi dibiaskan.
Gelombang mikro merambat dari transmittermenuju ke receiver melaluidua lintasan
yang berbeda.Lintasan pertama, gelombang melintas melalui C menuju A dan
dipantulkan kembali ke C dan dipantulkan lagi oleh C ke receiver. Lintasan
kedua, gelombangdipantulkan dari C ke B dan dipantulkan kembali dari B menuju C
dan diteruskan ke receiver. Jika kedua gelombang yang berbeda lintasan ini
sefase saat mencapai receiver,sebuah sinyal maksimum akan terdeteksi. Dengan
menggerakkan reflector A, panjang lintasan salah satu gelombang akan berubah
yang berarti merubah fasenyapada receiver. Jika kedua gelombang melintas
masing-masing dua kali (bolak balik)antara reflector dan partial reflector,
maka dengan menggerakkan reflector Asejauh λ/2 akan menyebabkan perubahan fase
salah satu gelombang sebesar 3600.
Hasil dari
perubahan ini akan terbaca oleh detector sebagai minimum ke maksimum kembali.
Dengan
melakukan pengukuran posisi maksimum relatif pergeseran reflector Amenjauhi
partial reflector, maka panjang gelombang dari gelombang mikro dapat ditentukan.
III. METODE EKSPERIMEN
Tabel 1. Alat dan Bahan
No
|
Alat dan Bahan
|
Keterangan
|
1
|
Transmitter
|
1 buah
|
2
|
Receiver
|
1buah
|
3
|
Galvanometer
|
1 buah
|
4
|
Goniometer
|
1 buah
|
5
6
7
8
9
|
Component Holder
Partial Reflector
Fixed Arm Assembly
Reflector
Rotating Table
|
2 buah
1 buah
1 buah
2 buah
1 buah
|
Prosedur kerja
1.
Menyusun perangkat gelombang mikro
seperti pada Gambar
2.
Menyalakan transmitter dan pasang
konektor galvanometer pada receiver. Menggeser receiver maju atau mundur
sepanjang goniometer hingga Anda dapatkan pembacaan skala yang memadai pada
galvanometer.
3.
Menggeser reflector A hingga teramati
penyimpangan maksimum relatif pada jarum galvanometer. Mencatat posisi tersebut
sebagai x1.
4.
Sambil mengamati jarum galvanometer, menggeser
dengan perlahan reflector Amenjauhi partial reflector hingga jarum galvanometer
membaca 1 minimumrelatif dan kembali ke maksimum (n = 1). mencatat posisi akhir
reflector Asebagai x2.
5.
Melanjutkan langkah (4) hingga didapatkan
sedikitnya 20 minimum relatif( = 20).
Identifikasi variabel
1. Variabel manipulasi : perubahan posisi
2. Variabel respon : perubahan jumlah frinji
3. Variabel kontrol : transmitter
Gambar alat
.
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Nst Mistar = = = 0,001 m
Nst
Galvanometer = = = 2 µA
Tabel : Hubungan
antara jumlah frinji (n) dengan posisi reflektor.
N
|
Posisi
refektor A
|
Posisi
reflektor B
|
1
|
29.0 cm
|
29.0 cm
|
2
|
29.2 cm
|
30.0 cm
|
3
|
31.0 cm
|
31.5 cm
|
4
|
32.5 cm
|
33.0 cm
|
5
|
34.0 cm
|
34.6 cm
|
6
|
35.4 cm
|
36.1 cm
|
7
|
37.0 cm
|
37.7 cm
|
8
|
38.4 cm
|
39.0 cm
|
9
|
39.9 cm
|
40.5 cm
|
10
|
41.5 cm
|
42.0 cm
|
11
|
44.4 cm
|
43.3 cm
|
12
|
45.5 cm
|
44.8 cm
|
13
|
47.2 cm
|
46.2 cm
|
14
|
48.8 cm
|
49.6 cm
|
15
|
50.3 cm
|
49.7 cm
|
16
|
51.7 cm
|
50.6 cm
|
17
|
53.2 cm
|
52.3 cm
|
18
|
54.6 cm
|
53.0 cm
|
19
|
56.2 cm
|
53.7 cm
|
20
|
57.6 cm
|
54.6 cm
|
21
|
59.3 cm
|
55.1 cm
|
22
|
60.8 cm
|
56.0 cm
|
23
|
|
56.9 cm
|
24
|
|
57.4 cm
|
25
|
|
58.2 cm
|
26
|
|
58.8 cm
|
27
|
|
59.1 cm
|
28
|
|
59.6 cm
|
29
|
|
60.3 cm
|
30
|
|
61.1 cm
|
31
|
|
61.7 cm
|
32
|
|
62.6 cm
|
33
|
|
63.1 cm
|
34
|
|
63.7 cm
|
35
|
|
64.0 cm
|
Grafik
1. Hubungan antara jumlah frinji dengan posisi
reflector A
Grafik 2.Hubungan antara jumlah frinji dengan posisi reflector B
Dari percobaa yang telah
dilakukan tentang interferometer Michelson yaitu memahami prinsip dasar
interferometer micehlson dan menetukan panjang gelombang dan frekuensi
gelombang elektromagnetik.
Prinsip dasar interferometer
Michelson yaitu menggunakan prinsip pemisahan sebuah gelombang tunggal kemudian
menyatukan kembali kedua gelombang tersebut secara superposisi sehingga
membentuk pola interferensi.
Dari data yang dihasilkan
dimana nilai panjang gelombang dan frekuensi pada Reflektor A Pada analisis
perhitungan dan analisis grafik memiliki nilai yang sama
yaitu pada analisi perhitungan diperoleh 3,0 x m dan analisis grafik sebesar 3,0 x m, sedangkan frekuensinya untuk
analisis perhitungan dan grafik yaitu 1,0 x Hz. Pada Reflektor B pada anlisis
perhitungan dan analisis grafik nilai hampir sama , dimana untuk analisis
perhitungan panjang gelombangnya sebesar 2,2 x m dan untuk analisis grafik sebesar
2,0 x m. Sedangkan Frekuensinya untuk
analisi perhitungan sebesar 1,4 x Hz dan analisis grafik 1,5 x Hz.
Perbedaan nilai pada reflektor
B pada analisis perhitungan dan grafik baik dari segi panjang gelombang ataupun
frekuensinya disebabkan karna kurang teliti dan hati hati dalam menggeser
Fringji Serta dalam melihat penunjukkan Skala pada Mistar ataupun Galvanometer.
V.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil eksperimen maka dapat disimpulkan :
1. Prinsip dasar interferometer yaitu pemisahan sebuah
gelombang tunggal kemudian menyatukan kembali kedua gelombang tersebut secara
superposisi sehingga membentuk pola interferensi dengan menggunakan perangkat gelombang mikro melalui lintasan yang
berbeda.dimana gelombang melintas
melalui reflektor partial menuju reflector A dan dipantulkan kembali ke
reflektor B menuju reflector partial dan diteruskan ke receiver.
2. Panjang gelombang Reflektor A sebesar 3,0 x m, Reflektor B sebesar 2,2 x m. Panjang gelombang rata-rata 2,6 x
m.
3. Frekuensi gelombang pada Reflektor A sebesar
1,0 x Hz, Reflektor B 1,4 x Hz, Frekuensi gelombang rata rata
1,2 x Hz.
VI. UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah
membantu dalam pelakasanaan dan penyusunan laporan praktikum Eksperimen 1, kami ucapkan kepada
1.
Allah
SWT, Atas segala rahmat dan Hidaya-Nya sehingga segala sesuatunya bisa berjalan
dengan lanjar.
2.
Bapak
Ma’ruf, S.Pd.,M.Pd selaku dosen mata kuliah Eksperiment 1 atas semua ilmu yang
beliau berikan
3.
Koordinator
dan Asisten Labolatorium yang membantu serta telah mengatur persiapak praktikum
yang tidak bosan-bosannya memberikan bimbingan pada saat praktikum.
4.
Rekan kerja kelompok praktikum
Eksperimen 1.
PUSTAKA
Buku :
[1]
Arthur, Beiser. 1992. Konsep Fisika Modern.Jakarta : Erlangga
[2]
Kenneth, Krane. 1992. Fisika
Modern. Jakarta : Erlangga
[3]
Ma’ruf.2015.Penuntun Eksperimen FisikaMakassar : unismuh
Internet :
[4]
http//eprints.undip.ac.id/ Analisis
pola interferensi pada interferometer Michelson untuk menentukan panjang
gelombang sumber cahaya.pdf