TUGAS AWAL PRAKTIKUM FISIKA LANJUTAN “GELOMBANG MIKRO”
Dosen Pengampu: Drs. Hasian Pohan, M.Si
Disusun oleh : 1. Intan Permata Sari +111(1-!! 2. Rizki Fajar agaskara +111(1-!- !. "ori #ulia Rama$ani %. &inna 'ormala +111(1-!/ (. S)ekhah 'a*ila Humairoh +111(1-!11 +111(1-!%1 (:+lima :Pen$i$ikanFisika%#
0elompok 0elas
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS I SLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017 KATA PENGANTAR
Puji serta s)ukur kami panjatkan keha$irat #llah S#&. 0arena *erkat rahmat $an karunia')a kami $apat men)elesaikan makalah ini untuk memenuhi tugas perkuliahan praktikum Fisika anjutan. Makalah kami )ang *erju$ul 3Gelombang Mikro” ini *erisi tentang *agaiamana 4ara melakukan praktikum 5elom*ang Mikro. Dalam makalah ini, kami men4o*a memahami $an *er*agi pemahaman kami mengenai per4o*aan gelom*ang mikro. 0ami mengu4apkan terimakasih kepa$a $osen kami, apak Drs. Hasian Pohan, M.Si )ang telah mem*im*ing serta mengajarkan kami tentang *etapa in$ahn)a 6isika. 74apan terimakasih juga kami tujukan kepa$a la*oran, keluarga serta temanteman kami )ang telah mem*erikan *antuan, *aik se4ara moral maupun material. Makalah ini *erisi pemahaman kami tentang *agaimana melakukan per4o*aan gelom*ang mikro. 0esalahan pa$a penulisan maupun pemahaman tentang isi makalah mungk in saja terja$i. Saran serta kritik )ang mem*angun sangat kami *utuhkan untuk memper*aiki makalahmakalah selanjutn)a.
8angerang Selatan, 2! Maret 21/
Penulis
BAB I PENDAHULUAN
1.1 atar elak ang Sejak sekitar - tahun )ang lalu, telah $iperlihatkan *ah9a 4aha)a *erperilaku se*agai gelom*ang. Ma9ell, $i$asari oleh perhitungan ke4epatan gelom*ang elektromagnetik, mengatakan *ah9a 4aha)a pasti merupakan gelom*ang elektromagnetik. 5elom*ang elektromagnetik pertama kali $i *angkitkan $an $i$eteksi se4ara eksperimental oleh Heinri4h Hertz +1;(/1;<% $i tahun 1;;/. Hertz menggunakan perangkat 4elah*ungaapi $imana muatan $igerakkan *oalk*alik $alam 9aktu singkat, mem*angkitkan gelom*ang *er6rekuensi sekitar 1< Hz. Ia men$eteksi gelom*ang terse*ut $ari suatu kejauhan $engan menggunakan loop ka9at )ang *isa mem*angkitkan ggl jika pa$an)a terja$i peru*ahan me$an magnet. 5elom*ang ini kemu$ian $i*uktikan meram*at $engan kelajuan 4aha)a !,=1; m>s $an menunjukkan karakteristik gelom*ang seperti pemantulan, pem*iasan, polarisasi, $i6raksi $an inter6erensi +5ian4oli,21. Dari $asar pemikiran para ilmuan terse*ut )ang telah meneliti terle*ih $ahulu $an $i)akini ke*enarann)a, kami *erusaha mem*uktikan 6enomena )ang $ikemukakann)a melalui per4o*aan gelom*ang mikro )ang merupakan salah satu jenis $ari gelom*ang elektromagnetik. 1.2 Rumusan masalah 1. #pa )ang $imaksu$ $engan gelom*ang mikro? 2. #pa saja si6atsi6at $ari gelom*ang mikro? !. agaimana 4ara mengukur $istri*usi me$an gelom*ang mikro tran@ersal $an logitu$al? %. agaimana 4ara menentukan polarisasi gelom*ang mikro )ang $ipan4arkan? 1.! 8ujuan
1. Mempelajari sifat-sifat gelombang mikro 2. Mengukur $istri*usi me$an gelom*ang mikro tran@ersal $an logitu$al !. Menentukan polarisasi gelom*ang mikro )ang $ipan4arkan.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Dasar 8eori
5elom*ang mikro atau $ikenal se*agai mi4ro9a@e ialah gelom*ang elekromagnet )ang mempun)ai $aerah 6rekuensi antara 1 < sampai ! 1 11 Hz +! 5hz atau $erah panjang gelom*ang $ari ! 4m sampai $engan 1mm. $aerah 6rekuensi antara 1 5hz sampai ! 5hz $ise*ut $aerah 7HF +7ltra High FreAuen4). 5elom*ang mikro *an)ak $igunakan $alam ra$ar, sistem komunikasi $an juga untuk mempelajari struktur molekul $alam *ahan. Sum*er gelom*ang mikro a$alah alat khusus )ang *ekerja se4ara elektronik, seperti klistron, magnetron, $an 8ra@elling &a@e tu*e +8&8. Salah satun)a )ang $ipergunakan $alam eksperimen ini a$alah 5unn os4ilator se*agai sum*er gelom*ang elektromagnetik. Sej!" Ge#$%&'( M)*!$ +M),!$-.e/ Ra$io Se*agai 'enek Mo)ang Mi4ro9a@e entuk a9al ra$io le*ih $ikenal
se*agai B9ireless telegraph)B +telegra6i tanpa ka*el. Istilah ini $i$apat karena pa$a masa itu +sekitar tahun 1<an mas)arakat menganggap *ah9a ra$io a$alah suatu *entuk pen)empurnaan $ari telegra6. 8eknologi ini $igunakan untuk mengirim pesan $ari suatu lokasi ke lokasi lain +pointtopoint. Saat ini kita le*ih mengenaln)a se*agai ra$io telephon) +*entuk telepon tanpa ka*el $an ra$io *roa$4asting +transmisi $ari suatu stasiun peman4ar ke *er*agai tempat $i $unia. Penggunaan teknologi pointtopoint $an ra$io *roa$4asting semakin lama semakin luas. 8etapi penggunaan gelom*ang ra$io )ang termasuk long 9a@es ini men$apatkan suatu masalah. Semakin *an)ak stasiun ra$io )ang *eroperasi, semakin *esar kemungkinan terja$in)a inter6erensi gelom*ang. 7ntuk menghin$ari ini, masing masing stasiun ra$io $i*erikan 6rekuensi khusus untuk men)iarkan programn)a. 8etapi lamakelamaan terja$i o@er4ro9$ing seiring $engan semakin *ertam*ahn)a stasiun ra$io )ang meman4arkan siarann)a. Ini men$orong para in@estor untuk memper*esar jangkuann)a. Perusahaan perusahaan *esar mulai men4o*a menggunakan 9ireless telephon) untuk hu*ungan internasional antara #merika Serikat $an Cropa. Saat melakukan penelitian untuk pro)ek pro)ek *esar itulah, mereka menemukan *ah9a untuk jangkauan se$emikian luas $i*utuhkan gelom*ang )ang le*ih pen$ek $ari gelom*ang ra$io )ang *iasa mereka gunakan. 5elom*ang )ang le*ih pen$ek juga memungkinkan *erkurangn)a masalah o@er4ro9$ing $an mem*eri kesempatan *agi penggunaan 6rekuensi )ang sama untuk 9ila)ah )ang letakn)a *erjauhan tanpa terja$i inter6erensi +karena gelom*angn)a semakin melemah setelah *e*erapa ratus kilometer. 5elom*ang ini kemu$ian $ikenal se*agai gelom*ang me$ium +me$ium 9a@es. Salah satu 4ontohn)a a$alah gelom*ang ra$io #M.
Dipersenjatai $engan *er*agai peralatan )ang 4anggih, para peneliti menemukan *ah9a gelom*ang )ang le*ih pen$ek lagi mampu *erkeliaran ke seluruh $unia se4ara le*ih *aik lagi. Short 9a@es atau gelom*ang pen$ek ini memiliki panjang gelom*ang sekitar 11 m. Frekuensin)a sekitar !! MHz. 5elom*ang ini memungkinkan transmisi $ari suatu lokasi ke lokasi lain )ang *era$a $i *elahan $unia lain, han)a $engan menggunakan sum*er tenaga *e*erapa &att saja +sangat murah. er$asarkan penemuan ini, penelitipeneliti ja$i semakin penasaran. #pa )ang *akal $i$apatkan jika mereka *isa menggunakan gelom*ang )ang *ahkan le*ih pen$ek lagi $ari short 9a@es ini? Itu kan *erarti gelom*angn)a le*ih pen$ek $ari 1 m $an 6rekuensin)a le*ih tinggi $ari ! MHz Dimulailah eksperimeneksperimen untuk men$apatkan ultrashort 9a@es atau mi4ro9a@es. S)3) Ge#$%&'( M)*!$ a. Re6leksi +Pantulan $an Re6raksi +Pem*iasan Dalam per4o*aan, gelom*ang mikro $apat $ire6leksikan oleh suatu lempeng logam
+5am*ar 1. Re6leksi pa$a logam *isa terja$i jika ratarata $ari keti$akteraturan permukaan pemantul +re6lektor jauh le*ih ke4il $aripa$a panjang gelom*ang )ang $atang. S)arat kekasaran permukaan seperti ini memiliki pengertian )ang *erlainan untuk spektrum elektromagnetik )ang *er*e$a. S)arat ke$ua *agi a$an)a *erkas re6leksi a$alah ukuran rentang re6lektor harus le*ih *esar $aripa$a panjang gelom*ang *erkas $atang. Pa$a pem*iasan oleh prisma, in$eks *ias n zat prisma segitiga $apat $itentukan $engan mengukur su$ut $e@iasi minimum Dmin prisma $alam @akum +atau u$ara. Su$ut $e@iasi D $itunjukkan pa$a 5am*ar !. 1 sin + A + Dmin . 2 n=
sin 1 A 2 +1 Hal ini $i$asarkan oleh rumus umum pem*iasan Snellius n1 sin θ1 = n2 sin θ 2 +2
*. Polarisasi Polarisasi han)a $apat terja$i untuk gelom*ang trans@ersal $an ti$ak untuk gelom*ang longitu$inal. Polarisasi a$alah peristi9a ter4apain)a se*agian arah getar gelom*ang sehingga han)a tinggal memiliki satu arah getar saja. 5elom*ang mikro $iramalkan oleh teori elektromagnet se*agai gelom*ang trans@ersal, )aitu @ektor listrik $an magnet *ergetar a$alah tegak lurus kepa$a arah penjalaran. #rah polarisasi pa$a gelom*ang
elektromagnetik )ang terpolarisasi *i$ang $iam*il se*agai arah @ektor me$an listrik.
5am*ar % menujukkan penempatan pelat pemolarisasi ke$ua P2. jika P2 $irotasikan terha$ap arah penjalaran, maka a$a $ua ke$u$ukan )ang terpisah se*esar 1; , $engan intensitas gelom*ang )ang $itransmisikan hampir sama $engan nol.
Eika amplitu$o $ari gelom*ang terpolarisasi *i$ang )ang jatuh pa$a P2 a$alah Cm maka amplitu$o gelom*ang )ang keluar a$alah: Cm 4os $engan a$alah su$ut $iantara arah polarisator P1 $an P2. $engan mengingat *ah9a intensitas )ang $itransmisikan I *eru*ah $engan menurut Snellius: I G Im 4os2 Dengan Im a$alah nilai maksimum $ari intensitas )ang $itransmisikan, nilai maksimum terse*ut terja$i *ila arah polarisator P1 $an P2 a$alah sejajar, )aitu *ila G 1; . 4. Inter6erensi $an $i6raksi Eika $ua gelom*ang *erga*ung maka akan terja$i inter6erensi gelom*ang. Inter6erensi )ang terja$i akan *ersi6at saling menguatkan atau saling melemahkan. Hal ini *erlaku untuk gelom*ang mikro. 5elom*anggelom*ang men)e*ar se9aktu meram*at $an ketika menemui penghalang, gelom*ang ini *er*elok mengitarin)a $an memasuki $aerah *erikutn)a. Fenomena ini $ise*ut $i6raksi. esarn)a $i6raksi *ergantung pa$a panjang gelom*ang $an ukuran penghalang. Se*agai aturan praktis, han)a jika panjang gelom*ang le*ih ke4il $ari ukuran *en$a, akan a$a *a)angan )ang 4ukup *esar. 2.2 Per4o*aan 2.!.1 #lat $an *ahan N$4
G%&!
N%A #5' B"'
+!
14
24
1 Osilator Gunn
1 E-eld probe
1 Corong antena 6
besar
4
2 Kabel BC! 2 m
1 Gunn po"er suppl# 84
dengan amplier
94
Kabel $eng%ubung
74
1 &oltmeter! 'C! U ( :4
• • • •
• •
2.!.2
1 *iang! 2+, mm! "it% t%read 1 ksesories gelombang mikro 2 /andasan tiang 1 $asang kabel! 1)) 0m! %itam Tambahan: 1 et pen#erap gelombang mikro 1 Mistar
Prose$ur Cksperimen #. Persiapan
1) &
1. Susunlah alat $an *ahan seperti pa$a gam*ar
5am*ar 1. Per4o*aan Distri*usi Me$an 5elom*ang Mikro 8rans@ersal $an ongitu$inal
5am*ar 2. Per4o*aan Polarisasi 5elom*ang Mikro 2. iapkan pengukuran dengan jarak )) mm.
!. $asang
0orong antena pada osilator Gunn dengan
konektor 3b4. 0orong
%. $osisikan
antena
agar
%orisontal!
kemudian
pasang pada tiang 2+, mm danletakan di landasan tiang. (. ambungkan Osilator Gunn dengan output O5* melalui
kabel BC! E-eld prob dengan input amplier! dan 6oltmeter dengan output 'C O5* pada po"er suppl# osilator Gunn.
-.
/etakan E-eld probe di bagian tenga% depan 0orong antena.
/. turla% frekuensi modulasi dengan pengatur frekuensi 3a4
se%ingga multimetermenerima sin#al maksimum. . Per4o*aan 1 +Distri*usi Me$an 8rans@ersal 1. /etakan E-eld probe depan 0orong antena pada jarak 7 )
8 1)) mm.
2. /akukan 6ariasi posisi E-eld probe antara # 8 -2)) mm
dan 2)) mm setiap pergeseran+) mm! kemudian ukur dan 0atat sin#al U #ang terima. !. 5langi lagi pengukuran di atas untuk jarak 7 ) 8 2)) mm.
. Per4o*aan 2 +Distri*usi Me$an ongitu$inal 1. /etakan E-eld probe bagian tenga% depan 0orong antena
3#) 8 ) mm4. 2. 5kur dan 0atat sin#al U #ang diterima antara 7 8 1)) mm
dan 7 8 )) mm setiappergeseran +) mm. D. Per4o*aan ! +Polarisasi 1. *a%an E-eld probe pada posisi 6ertikal dan %orisontal di
depan 0orong antenakemudian ukur sin#al
U
#ang
diterima untuk kedua kondisi tersebut. 2. /etakan E-eld probe kira-kira 9)) mm di bagian tenga%
depan 0orong antena. !. /etakan kisi polarisasi 3 polarization grating4 di antara
0orong antena dan E-eld probe. %. :otasikan kisi polarisasi dari sudut M 8 ) o sampai 1) o
kemudian ukur sin#al U #angditerima setiap kenaikan 1)o. (. $utar osilator Gunn dan E-eld probe pada posisi 6ertikal dengan menggunakan tiangpen#angga dan atur jarak pengukuran agar sama seperti sebelumn#a. -. :otasikan kisi polarisasi dari sudut M 8 )o sampai 1) o kemudian ukur sin#al U #angditerima setiap kenaikan 1)o.nilai pengukuran $alam 6ile ulangi pengukuran $engan su$ut )ang *er*e$a.
2.% Pem*ahasan Proses Per4o*aan
BAB III KESIMPULAN
er$asarkan pemahaman kami mengenai per4o*aan gelom*ang mikro, maka $apat $isimpulkan *ah9a: 1. 5elom*ang mikro memiliki si6atsi6at gelom*ang, )aitu pemantulan, pem*iasan, inter6erensi, $i6raksi $an polarisasi. 2. 'ilai intensitas gelom*ang $ipengaruhi oleh jarak $an re6lektor )ang $igunakan. !. 5elom*ang mikro +mi4ro9a@e a$alah gelom*ang elektromagnetik $engan 6rekuensi super tinggi +Super High FreAuen4), SHF, )aitu $i atas ! 5Hz +!1< Hz %. 5elom*ang mikro ini ti$ak $apat $ilihat $engan mata kita, karena panjang gelom*ang )ang sangat pen$ek +9alaupun sangat ke4il $i*an$ing gelom*ang ra$io, $an jauh le*ih *esar $aripa$a panjang gelom*ang 4aha)a +$i luar spektrum sinar tampak.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser! rt%ur.2))9. Concepts of Modern Physics. e" ;ork< M0Gra"=ill. Gian0olli. 2))1. Fisika Dasar 2 disi !elima. >akarta< Erlangga. =allida#! ' dan :esni0k! :. 1?+. Fisika "ilid 2 disi !etiga. >akarta< Erlangga. /iang. 2))@. #plikasi lektromagnetik. >akarta< Erlangga
