PENGENALAN INTERFEROMETER

Universitas Tadulako

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas Nugrahan-Nya lah laporan yang berjudul “Pengenalan Interferometer“ ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

Dalam penyusunan laporan ini, penulis banyak mendapat tantangan dan hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak, tantangan itu bisa teratasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari bahwa isi makalah ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan  kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Semoga laporan yang penulis buat ini dapat bermanfaat dan berguna  bagi para pembaca.

Palu ,  Desember  2015

                                                                                                                        Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1.       Latar Belakang

1.2.       Tujuan

1.3.       Alat dan Bahan

BAB II KAJIAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Jenis Penelitian

3.2. Waktu dan tempat

3.3. Prosedur Kerja

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengamatan

4.2. Analisa Data

4.3. Pembahasan

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan

5.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA         

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

       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).

       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.

       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

1.2  Tujuan

1.      Memahami prinsip kerja interferometer

2.      Menentukan panjang gelombang cahaya

3.      Membandingkan panjang gelombang yang diperoleh dengan menggunakan Michelson mode dan Fabry-perot mode.

1.3  Alat dan Bahan

1.      Adjustable mirror

2.      Lens 18 mmFL

3.      Viewing screen (layar)

4.      Componen holder (1 buah)

5.      Movable mirror

6.      Beam spiliter

7.      compensator plate

8.      Interferometer precision

9.      Laser He Ne (Helium-neon)

10.  Bangku Laser He Ne (Helium-neon)

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

             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).

             Interferometer adalah salah satu jenis dari interferometer, yaitu suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan suatu pola interferensi. Interferometer Michelson merupakan alat yang paling umum digunakan dalam mengukur pola interferensi untuk bidang optik yang ditemukan oleh Albert Abraham Michelson pada tahun 1887. Sebuah pola interferensi dihasilkan dengan membagi seberkas cahaya menggunakan sebuah alat yang bernama pembagi sinar (beam splitter). Interferensi terjadi ketika dua buah cahaya yang telah dibagi digabungkan kembali. Interferensi Michelson menghasilkan interferensi dari pembelokkan sinar cahaya dalam dua bagian. Setiap bagian dibuat melalui bagian yang berbeda dan membawa kembali semuanya menurut intreferensi panjang gelombang yang berbeda.

                  Pada percobaan Michelson dan morley, Eter diasumsikan memenuhi alam semesta dan berperan sebagai sebuah kerangka gerak. Jika seorang pengamat bergerak terhadap eter dengan kecepatan v, maka ia akan mengukur kecepatan cahaya sebesar  c¢ dengan c¢ = c + v. Kedua ilmuwan itupun akan mengamati ‘ether wind’ yang memiliki kecepatan relatif sebesar v terhadap bumi. Diasumsikan bahwa v sama besar dengan kecepatan bumi mengorbit matahari yaitu sebesar 30 km/s, maka . Michelson merancang sebuah inferometer optik dengan sensitivitas tinggi untuk dapat mendeteksi keberadaan eter ini.

             Michelson dan Morley melakukan percobaan dengan menggunakan sebuah interferometer yang di harapkan dapat menghasilkan pola interferensi. Interferensi terjadi ketika dua gelombang dating bersama pada suatu tempat, agar hasil interferensi dapat diamati maka syarat yang harus dipenuhi adalah dua sumber cahaya harus koheren keduanya memiliki beda fase yang selalu tetap (memiliki frekuensi dan amplitudo harus sama).

             Untuk mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang dengan ketelitian sangat tinggi berdasarkan interferensi digunakana alat interferometer Michelson. Interferometer Michelson digunakan untuk mengukur panjang gelombang berdasarkan pergeseran salah satu cermin yang berhubungan dengan perubahan pola interferensi yang terjadi.  Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji.

             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 fase 360°, 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.

             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.

             Interferometer umumnya digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil dengan menggunakan sifat-sifat gelombang cahaya (radiasi misalnya neutron energi rendah lainnya). Prinsip kerja dari interferometer yaitu jika berkas cahaya dari laser jauh pada pemecahan cahaya (beam splitter). Cahaya akan dipecah menjadi dua, yaitu sebagai berkas akan dipantulkan dan sebagian lagi akan di teruskan. Bagian yang diteruskan menuju cermin yang bisa bergerak (moveable miror) dan berkas cahaya yang dipantulkan menuju cermin tetap (adjustable miror). Kedua berkas cahaya dipantulkan oleh cermin masing-masing menuju  beam splitter kemudian ke layar pegamat. Pada layar akan tempak bintik-bintik terang-gelap. Selanjutnya jika diantara sumber laser dan  beam splitter diletakan lensa maka pada akan tampak fringers.

BAB III

METODE PENELITIAN

1.1  Jeni Penelitian

            Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian murni. penelitian murni diarahkan pada pengujian teori dengan hanya sedikit atau bahkan tanpa menghubungkan hasilnya dengan kepentingan praktikum. Penelitian ini memberikan sumbangan besar terhadap pengembangan dan pengujian teori- teori. Bertolak dari suatu teori, penelitian dasar diarahkan untuk mengetahui, menjelaskan, dan memprediksi fenomena- fenomena alam dan sosial. Tujuan penelitian dasar adalah menambah pengetahuan kita dengan prinsip- prinsip dasar dan hukum- hokum ilmiah, dan meningkatkan pencarian dan metodologi ilmiah. 

1.2  Tempat dan Waktu Pelaksanaan

Tempat     : Laboratorium Fisika Modern

Waktu      : Rabu, 09 Desember 2015 (jam ke 3-4)

1.1  Prosedur Kerja

  Penyelarasan Laser

1.      Menyiapkan alat dan bahan praktikum

2.      Meletakkan basic interferometer di atas meja laboratorium dengan tombol micrometer menunjuk ke arah yang dapat memudahkan penglihatan .

3.      Mengatur alat seperti pada gambar di bawah ini

4.      Mengatur movable mirror sehingga tidak menghalangi lintasan laser ke basic interferometer base.

5.      Mengatur sinar laser agar tepat menembak ke tengah dari interferometer base

6.      Mengatur posisi movable mirror agar cahaya laser tepat menembak ke tengah layar

7.      Mengatur XY agar gambar yg terbentuk pada layar seperti yg ditunjukkan pada gambar

A.     Michelson Mode

1.      Memasang alat seperti yang di tunjukkan pada gambar di bawah ini.

2.      mengatur kedudukan beam splitter dan kompensator sehingga cahaya tepat berada di tengah layar.

3.      Mengatur thumbscrews hingga cahaya yg ditampilkan pada layar berbentuk seperti gambar berikut ini :

4.      Memutar micrometer secara perlahan-lahan berlawanan arah jarum jam  sehingga jumlah fring sebanyak 20 kali

5.      Mencatat penunjukkan micrometer (X₁) ke dalam table hasil pengamatan

6.      Mengulangi langkah 4-5 sebanyak 10 kali

B.     Fabry-Perot Mode

1.      memasang alat seperti yang di tunjukkan pada gambar di bawah ini.

2.      Mengulangi langkah 2-6 pada Michelson mode

 

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 

4.1  Hasil  Pengamatan 

     A.   Michelson mode

        

     B. Fabry-perot

 

     4.2 Analisa Data

     A.  Michelson Mode

               

 

B. Fabry-Perot Mode

 

4.3 Pembahasan 

        Interferometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi. Sebelum kita beranjak pada interferometer Michelson sebelumnya telah ada ilmuan yang melakukan penelitian-penelitin yaitu Thomas Young. Nmaun Thomas Young hanya menjelaskan tentang pola interferensinya saja. Sedangkan interferometer Michelson di gunakan untuk menentukan panjang gelombang dan untuk mengamti sifat medium optik.
          Interferometer umumnya digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil dengan menggunakan sifat-sifat gelombang cahaya (radiasi misalnya neutron energi rendah lainnya). Prinsip kerja dari interferometer yaitu jika berkas cahaya dari laser jauh pada pemecahan cahaya (beam splitter). Cahaya akan dipecah menjadi dua, yaitu sebagai berkas akan dipantulkan dan sebagian lagi akan di teruskan. Bagian yang diteruskan menuju cermin yang bisa bergerak (moveable miror) dan berkas cahaya yang dipantulkan menuju cermin tetap (adjustable miror). Kedua berkas cahaya dipantulkan oleh cermin masing-masing menuju  beam splitter kemudian ke layar pegamat. Pada layar akan tempak bintik-bintik terang-gelap. Selanjutnya jika diantara sumber laser dan  beam splitter diletakan lensa maka pada akan tampak fringers.
    Interferensi adalah perpaduan dua grlombang yang mengikuti prinsip superposisi. Syarat terjadinya interferensi:

1. Kedua sumber cahaya harus koheren yaitu keduanya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, karena itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama, kedua ini bolehnol tetapi tidak harus nol.
2. Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitudo yang hampir sama jika tidak interferensi yang di hasilkan kurang kontras

            Percobaan interferometer Michelson yaitu dengan meletakkan laser sejajar dengan beam splitter dan sesuai dengan penempatan alat pada interferometer base. sehingga ketika sinar laser mengenai beam-spetter (pemecah sinar) terjadi pemecahan sinar laser sehingga sinar tebagi menjadi dua. Berkas sinar pertama diteruskan ke movable mirror (cermin bergerak) dan berkas sinar yang kedua diteruskan ke adjustable mirror (cermin penyesuaian). Kedua berkas sinar tersebut langsung terpantulkan dan diteruskan ke beam splitter. Setengah cahaya dari movable mirror yang telah terpantul deteruskan melewati beam splitter sehingga akan tampak pada layar pinggiran lingkaran gelap terang, sama halnya pada cahaya yang telah terpantulkan dari adjustable mirror setengah cahaya tersebut melewati beam spiller dan ditampakkan pada layar (viewing screen).

            Percobaan interferometer Fabry-Perot yaitu dengan meletakkan laser sejajar dua cermin parsial yakni adjustable mirror dan movable mirror membentuk rongga reflektif. Ketika laser dinyalakan cahaya melewati lensa yang diletakkan di depan laser dan sinar memasuki rongga adjustable tampak dua sinar yang masuk. Terpantul atau berdifraksi bolak balik  diantara movabble mirror dan adjusable mirror. Setiap difraksi cahaya sebagian sinar diteruskan/ditransmisikan setelah setiap sinar datang telah membelah. Karena sinar selalu berpisah dari sinar tunggal maka sinar-sinar tersebut memiliki hubungan fase konstan. Hubungan fase antara sinar ditransmisikan tergantung pada sudut di mana masing-masing sinar memasuki rongga dan jarak antara dua cermin. Hasilnya adalah pola pinggiran melingkar, mirip dengan pola Michelson, tetapi dengan pinggiran yang lebih tipis, lebih cerah, dan lebih luas. Seperti hal dengan Michelson Interferometer moveable bergerak menuju atau menjauh dari cermin tetap maka pola pinggiran (fringe) bergeser.

            Pada percobaan ini melakukan 20 kali putaran, sehingga pada hasil perhitungan diperoleh panjang gelombang rata-rata untuk metode Michelson yaitu 1,30 x 10^-8 m. Sedangkan dengan menggunakan metode Fabry-perot panjang gelombang rata-rata yang didapatkan adalah 1,11 x 10^-8 m. Adapun persentasi kesalahan yang diperoleh pada percobaan ini adalah 97,9% dan 98,2%. Nilai yang diperoleh berbeda dengan literature, serta persentasi kesalahan yang diperoleh sangat besar, hal ini disebabkan karena sinar tidak tepat berada tengah lensa, sehingga menyebabkan tidak jelasnya sinar yang dipantulkan ke layar, dan juga kesalahan disebabkan karena beam splitter dan compensator yang tidak sesuai dengan yang seharusnya sehingga membuatnya menjadi terdistorsi

            Dari data yang diperoleh kurang akurat serta tidak sesuai dengan literatur yang ada. Hal tersebut karena pada saat melakukan percobaan, kesalahan acak dari percobaan tersebut masih ada yaitu pada saat memutar mikrometer atau dikarenakan sentuhan meja yang membuat pengukuran tersebut tidak tepat.

            Pada percobaan ini juga akan diperoleh perpaduan dari 2 gelombang cahaya. Agar hasil interferensinya mempunyai pola yang teratur, kedua gelombang cahaya harus koheren, yaitu memiliki frekuensi dan amplitudo yang  sama serta selisih fase tetap. Jadi pola hasil interferensi ini dapat ditangkap pada layar, yaitu

1.      Garis terang, merupakan hasil interferensi maksimum (saling memperkuat atau konstruktif)

2.      Garis gelap, merupakan hasil interferensi minimum (saling memperlemah atau destruktif)

BAB V

PENUTUP

5.1  Kesimpulan

1.      Adapun prinsip kerja dari interferometer adalah ketika cahaya mengenai kristal anisotropik, cahaya dibagi menjadi dua komponen. Ini terpolarisasi tegak satu sama lain dan melintasi kristal dengn kecepatan yang berbeda.

2.      Panjang gelombang cahaya dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

 

3.     Nilai panjang gelombang yang diperoleh untuk:

·         Michelson Mode yaitu 6,50 x 10^-9 m, dengan persentase kesalahan 98%.

·         Fabry-Perot Mode yaitu 5,56 x 10^-9 m, dengan persentase kesalahan 99%.

 

5.2  Saran

            Sebaiknya dalam melakukan percobaan atau praktikum disesuaikan dengan materi perkuliahan, karena fakta dalam lapangan lain materi yang disampaikan oleh dosen lain pula yang dipraktekkan. Sehingga mahasiswa kurang mengetahui tentang materi yang dipraktekkan.

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.1988. Introduction Of Interferometer. http://www.Pasco.com. (Diakses 15 Desember 2015)

Anonim.2010. Interferensi Gelombang Cahaya. http://www.atophysics.worpress.com (Diakses 15 Desember 2015)

Aonoim.2013. Eksperimen Thomas Young. http//www.google.com/blogtelaah kurikulum.html (di akses tanggal 15 desember 2015)

Tim Penyusun.2015.Penuntun Praktikum Fisika Modern. Palu:Universitas Tadulako