LAPORAN FISIKA EKSPERIMEN “INTERFEROMETER MICHELSON”
OLEH: MELI MISNAWATI 0903121217
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Pekanbaru 2012
PERCOBAAN INTERFEROMETER MICHELSON I.
TUJUAN Tujuan yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui prinsip dasar Interferometer Michelson dalam menentukan panjang gelombang sumber cahaya seperti sinar laser He-Ne.
II.
ALAT DAN BAHAN
1. 2. 3. 4. 5. III.
Sumber cahaya Pelat kaca yang dicat tipis dengan cat perak Cermin datar yang dilengkapi dengan sekrup putar Cermin datar yang posisinya tetap Pelat gelas transparan
LANDASAN TEORI
Fisika teori di akhir abad ke-19 menganggap eter sama seperti gelombang air harus memiliki media untuk memindahkan seluruh (air), dan suara ombak yang terdengar tentunya memerlukan media (seperti udara atau air), dengan demikian gelombang cahaya juga memerlukan media. Karena cahaya dapat melalui perjalanan kekosongan, ia diasumsikan bahwa kekosongan harus berisi media cahaya. Karena kecepatan cahaya yang sangat besar, merancang percobaan untuk mendeteksi keberadaan tidaklah mudah. Sejak Bumi diciptakan terdapat banyak gerakan yang relatif satu dengan yang lainnya. Aliran eter di seluruh berupa angin eter. Pada suatu titik pada permukaan bumi, besar dan arah angin akan berbeda-beda dengan waktu dan musim. Dengan analisa laboratorium kecepatan cahaya dalam arah yang berbeda pada berbagai waktu yang berbeda, dapat diperoleh dengan mengukur gerakan bumi relatif terhadap eter. Perbedaan yang diharapkan dalam mengukur kecepatan cahaya cukup kecil, mengingat kecepatan di bumi dalam orbit sekitar matahari itu, seratus dari satu persen dari kecepatan cahaya. Sejumlah fisikawan telah berusaha untuk melakukan pengukuran ini pada pertengahan 1800, namun hal tersebut menuntut keakuratan terlalu besar untuk pembuatan percobaan yang ada. Misalnya, Fizeau-Foucault menggunakan perangkat yang bisa mengukur kecepatan cahaya dengan kesalahan lima persen,
hampir tidak cukup untuk melakukan pengukuran angin eter. Michelson memiliki solusi untuk mengukur dan memastikan keberadaan eter. Michelson membangun sebuah perangkat cukup akurat untuk mendeteksi angin eter. Perangkat yang dirancang, kemudian dikenal sebagai interferometer, dikirim satu sumber cahaya putih melalui setengah silvered cermin yang digunakan untuk membagi cahaya datang menjadi dua berkas. Setelah keluar dari beams splitter Cahaya akan diteruskan dan dipantulkan sebesar 45 derajat kemasing-masing cermin. Hasil pantulan kedua cermin ini akan berinterfensi satu sama lain sehingga akan membentuk pola interferensi berbentuk cincin pada layar. Jika bumi bergerak melalui media eter, maka akan ada keterlambatan salah satu pantulan cahaya di salah satu permukaan beams splitter. Akibat keterlambatan ini akan menghasilkan pola yang cacat pada layar. Sedikit perubahan dalam waktu tempuh akan menghasilkan pergeseran posisi (gangguan frinji). Jika eter telah berubah relatif terhadap matahari, maka bumi akan menghasilkan sebuah gerakan putaran seragam 4% ukuran satu lintasan. Dalam beberapa kali versi dari percobaan Michelson-Morley telah menjadi biasa. Lasers dan masers memperkuat cahaya oleh terpental itu berulang kali bolak-balik di dalam hati-hati sesuai rongga, sehingga inducing tinggi energi atom dalam rongga untuk melepaskan lebih ringan. Hasilnya adalah jalur yang efektif panjang kilometer. Lebih baik lagi, terang emitted dalam satu rongga dapat digunakan untuk memulai sama lain dalam mengatur jeram di sudut kanan, sehingga membuat interferometer dari akurasi ekstrim. Interferometer Michelson dibuat pertama kali oleh seorang fisikawan Amerika A. A. Michelson. Secara umum alat ini berfungsi memecah sebuah berkas cahaya menjadi dua bagian kemudian menggabungkan kembali kedua berkas tersebut untuk membentuk sebuah pola interferensi. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur panjang gelombang sebuah gelombang. Diagram skematis interferometer
Michelson
ditunjukkan
seperti
pada
gambar
1
di
bawah
ini.
Sebuah berkas cahaya yang berasal dari sumber cahaya monokromatik dipecah menjadi dua buah berkas oleh cermin pemecah berkas M, yang membentuk sudut 45o terhadap arah berkas cahaya. Satu bagian pecahan berkas ditransmisikan secara horizontal ke arah cermin M2, dan satu bagian pecahan berkas yang lainnya dipantulkan secara tegak lurus ke arah cermin M1. Dengan demikian, kedua berkas ini menempuh lintasan yang berbeda L1 dan L2. Setelah masing-masing berkas ini dipantulkan dari M1 dan M2, kedua berkas ini selanjutnya digabungkan kembali di M untuk menghasilkan sebuah pola interferensi, yang dapat diamati oleh teleskop atau dijatuhkan pada sebuah layar. Kaca pelat P, yang memiliki ketebalan yang sama dengan M, diletakkan pada jalur lintasan berkas cahaya horizontal untuk memastikan bahwa kedua berkas cahaya pantulan melewati kaca dengan ketebalan yang sama. Syarat terjadinya interferensi untuk kedua berkas cahaya ini ditentukan oleh selisih panjang lintasannya.
Berdasarkan gambar di atas, bayangan dari M2 dihasilkan oleh cermin M di M2’, yang hampir paralel dengan M1. Karena M1 dan M2 tidak tepat paralel satu sama lain, bayangan M2’ membentuk sudut terhadap M1. Dengan demikian, ruang antara M2’ dan M1 ekuivalen dengan sebuah lapisan udara yang berbentuk baji. Ketebalan efektif lapisan udara ini dapat diubah-ubah dengan menggerakkan cermin M1. Karena berkas cahaya bergerak antara M1 dengan pemecah berkas dua kali, maka menggerakkan M1 sejauh ¼ panjang gelombang menuju pemecah berkas akan mengurangi lintasan optik sebesar ½ kali panjang gelombang. Pada kondisi ini, pola interferensi yang terbentuk sebelumnya akan berubah, jari-jari maksimum menurun dan akan menempati posisi minimal sebelumnya. Dengan menggerakkan cermin perlahan-lahan sejauh dm dan menghitung N, yaitu banyaknya pola interferensi yang kembali ke kondisi awal, maka panjang gelombang cahaya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut
Panjang gelombang sianr laser He-Ne yaitu 632,8 nm. IV.
METODA EKSPERIMEN a. Metode eksperimen 1. Pasang alat-alat pada pelat optic seperti pada gambar
2. Posisi cermin datar B dan D saling tegak lurus, pelat kaca A dicat tipis dengan cat perak, dipasang pada posisi 45° terhadap cermin B dan pelat kaca C dibuat sejajar dengan pelat kaca A 3. Lensa cembung diletakkan didepan sumber cahaya 4. Sumber cahaya yang dipakai adalah cahaya laser He-Ne b. Jalannya eksperimen 1. Hidupkan sumber cahaya Laser dari sumber S secara divergen 2. Atur posisi lensa cembung L agar cahaya dari S dibiaskan sejajar pelat A
3. Atur posisi pelat kaca A sehingga membentuk sudut 45° terhadap sinar dating dan terhadap cermin D dan B 4. Sisipkan pelat kaca C diatas pelat kaca A agar sinar yang berasal dari pelat A menuju cermin D sama jaraknya dengan sinar yang berasal dari sinar yang berasal dari pelat A menuju cermin B 5. Bila posisi masing-masing alat optic sudah benar seperti diatas maka pada layar akan dihasilkan interferensi maksimum berupa cincin-cincin terang yang sepusat 6. Untuk menggeser-geser cincin-cincin terang ini dilakukan dengan cara memutar-mutar sekrup pada cermin D yang skalanya dalam micrometer.
V.
ANALISA DATA
Perhitungan
Diketahui: λref=632,8 nm= 1. Dengan N=5 d=1 µm
| | 2. Dengan N=10 d=2.5 µm
| | 3. Dengan N=15 d=4 µm
| | 4. Dengan N=20 d=6 µm
| | 5. Dengan N=25
d=7.5 µm
| | Analisan data Dari hasil perhitungan diatas dapat dilihat perbandingan panjang gelombang perhitungan dengan panajang gelombang referensi yaitu 36,8%, 21%, 15,77% dan 5,18% dari hasil ini dapat dilihat nilai panjang gelombang referensi dapat lebih jelas ditentukan dengan jumlah fringe yang banyak. Karena hasilnya dapat dilihat perbedaannya kecil sekitar 5,18%. VI.
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan di atas, maka hasil dari ekperimen yang dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1.Prinsip kerja dari Interferometer Michelson yaitu laser He-Ne memancarkan cahaya ke arah lensa pembagi berkas (L) yang menyebabkan sinar akan terbagi dua, yakni sebagian menuju cermin B dan sebagian menuju cermin D. Pantulan cahaya masing dari cermin B dan D, akan bersatu kembali pada lensa pembagi berkas (L), dan diteruskan ke layar pengamatan (LP) dengan menghasilkan pola gelapterang berbentuk cincing yang disebut Frinji 2.Perangkat Interferometer Michelson dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang dari laser He-Ne ataupun sumber yang lain 3.Dari hasil analisa data diperoleh panjang gelombang laser He-Ne yaitu 400nm, 500nm, 533nm dan 600nm.
VII.
DAFTAR PUSTAKA file:///D:/praktikum/michelson-morley-experiment.html http://id.wikipedia.org/wiki/Interferometer_Michelson http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=interferometer+michelson&source= web&cd=3&ved=0CHkQFjAC&url=http%3A%2F%2Fit.scribd.com%2Fdoc%2 F29661841%2FEKSPERIMEN-FISIKA-INTERFEROMETERMICHELSON&ei=61GpTvRKozqrQeu7sDuAQ&usg=AFQjCNEJ8CT7dfIhhuD-jyzad8fbWu6spA
