Jurnal Interferometer Michelson

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