PERCOBAAN MICHELSON-MORLEY
Disusun oleh :
Desti Maya Sari (1201302) Teknik Industri – B B
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MIGAS BALIKPAPAN 2013
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr wb,
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan anugerah dan kemudahan penulis utuk menyelesaikan makalah ini dengan maksimal. Makalah ringkas ini berjudul “ PERCOBAAN MICHELSON-MORLEY ” yang merupakan tugas mata kuliah Fisika. Makalah ini berisikan tentang ringkasan pembahasan dari eter dan kecepatan cahaya dari percobaan itu sendiri, aplikasi dan pembahasan dari diskusi yang telah dilaksanakan . Penulis menyadari bahwa makalah ringkasan ini masih banyak kekurangan dan masih terdapat kesalahan di dalamnya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima demi penyempurnaannya. Semoga makalah ini dapat
bermanfaat dan
diaplikasikan bagi penulis secara khusus dan pembaca secara umum.
Assalamu’alaikum wr wb.
Balikpapan, 1 Oktober 2013
Penulis
BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Hingga sekitar pertengahan abad ke-17 fisikawan pada umumnya menganggap bahwa cahaya terdiri atas arus korpuskul dalam jumlah yang sangat besar. Korpuskul-korpuskul ini dikatakan terpancarkan oleh suatu sumber cahaya yang kemudian merambat ke arah luar. Cahaya dapat menembus bahan yang bening tetapi akan memantul dari permukaan yang tidak bening. Jika korpuskul ini memasuki mata, maka i ndera penglihatan akan terangsang. Di sekitar tahun 1678 fisikawan Christian Huygens melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa hukum pemantulan dan hukum pembiasan cahaya dapat dijelaskan dengan menggunakan dasar teori gelombang. Meskipun eksperimen ini memperlihatkan dengan cukup jelas bahwa cahaya merupakan sebuah gelombang, sejumlah fisikawan masih tetap menganggap bahwa cahaya terdiri atas korpuskul. Beberapa abad kemudian, tepatnya pada perempat pertama abad ke-19, penelitian Thomas Young dan Augustin Fresnel mengenai interferensi, dan eksperimen pengukuran kecepatan cahaya di dalam zat cair oleh Leon Foucault memperlihatkan secara meyakinkan bahwa terdapat sejumlah fenomena optik yang penjelasannya
berdasarkan
teori
korpuskul
tidak
memadai.
Peristiwa interferensi dalam eksperimen Young, dan fenomena difraksi hanya dapat dijelaskan dengan memuaskan jika cahaya merupakan sebuah gelombang. Bahkan dalam eksperimennya, Young dapat mengukur panjang gelombang cahaya, dan Fresnel membuktikan bahwa cahaya merambat dalam garis lurus. Efek difraksi yang diamati oleh Grimaldi dan beberapa ahli optik lainnya hanya dapat diterangkan berdasarkan berdasarkan sifat-sifat sebuah gelombang. Kemajuan penting selanjutnya dalam teori cahaya sebagai gelombang adalah hasil yang diperoleh fisikawan James Clerk Maxwell pada tahun 1873 yang memperlihatkan bahwa rangkaian listrik yang berosilasi memancarkan gelombang elektromagnetik. Kecepatan gelombang ini sangat mendekati nilai kecepatan rambatan cahaya yang diperoleh melalui hasil pengukuran. Hasil ini semakin menegaskan bahwa cahaya tidak lain adalah sebuah bentuk gelombang. Karena gelombang dipahami pada masa itu membutuhkan sebuah medium untuk merambat, maka untuk gelombang cahaya dihipotesiskan merambat melalui sebuah medium yang
disebut
eter.
Hipotesis tentang keberadaan eter ini menarik minat dua orang fisikawan yaitu A. A. Michelson dan Morley. Michelson telah menghabiskan waktunya selama 50 tahun untuk membuat alat yang memiliki ketelitian yang sebanding dengan kecilnya selisih waktu tersebut. Alat yang dipergunakan dikenal sebagai interferometer Michelson.
.Pada tahun 1887 dengan menggunakan sebuah interferometer. Michelson kedua fisikawan ini melakukan eksperimen untuk merumuskan hubungan antara gerak relatif bumi terhadap eter. Secara tidak terduga, eksperimen mereka justru menunjukkan bahwa eter sebagai medium perambatan gelombang cahaya tidak benar sama sekali. Dalam eksperimen ini, akan dipelajari tentang prinsip dasar interferometer Michelson. Sebuah alat optis yang telah membuktikan bahwa eter sebagai medium rambat cahaya ternyata tidak terdapat di alam ini. Alat ini juga dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya yang dihasilkan oleh sebuah sumber cahaya. II. KAJIAN PUSTAKA
Fisika teori di akhir abad ke-19 menganggap eter sama seperti gelombang air ha rus 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 selur uh 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 it u, seratus dari satu persen dari kecepatan cahaya. Sejumlah fisikawan telah berusaha untuk melakukan pengukuran pengukuran ini pada pertengahan 1800, namun hal tersebut menuntut keakuratan terlalu besar untuk u ntuk 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 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 s udut kanan, sehingga membuat interferometer dari ak urasi 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 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.
Panjang gelombang sianr laser He-Ne yaitu 632,8 nm.
Lalu, bagaimanakah cara kita untuk mengamati gerak eter tersebut? Caranya adalah dengan menjalarkan gelombang dalam medium (eter). Sebagai ilustrasi awal, perhatikan suatu aliran air di sungai seperti tampak pada gambar berikut.
Misalkan kita menjalarkan sebuah pulsa gelombang lurus di A sejajar tepi sungai. Lalu, kita mengukur waktu yangdiperlukan untuk sampai ke B yang berjarak l dari A. Kemudian, waktu yang terukur itu kita bandingkan dengan yang diperlukan oleh gelombang untuk menjalar dari B ke A. Apabila aliran air berkelajuan v sementara sementara pulsa gelombang berkelajuan u maka waktu yang diperlukan gelombang untuk untuk menjalar dari A ke B dan kemudian kembali lag i ke A adalah
Lalu, kita mengirimkan pulsa gelombang gelombang ke arah tegak teg ak lurus aliran air, seperti gambar berikut.
Apabila pulsa kita kirimkan langsung ke C, pulsa ini tidak akan sampai karena akan terhanyut ke hilir. Oleh karena itu, pulsa harus kita kirimkan sedikit ke hulu. Laju relatif pulsa terhadap tanah haruslah sebesar :
Setelah tiba di C pulsa akan dipantulkan dan akan sampai di A lagi. Waktu yang diperlukan pulsa dalam penjalaran bolak-balik ini adalahc
selisih antara waktu t A-B-A dan t A-C-A adalah
Untuk kasus gerak bumi dalam eter, persamaan di atas dapat disederhanakan lebih lanjut. Dalam hal ini, laju aliran sungai di atas merupakan analogi laju eter sedangkan pulsa gelombang gelombang menyebar analogi gelombang cahaya. Laju bumi v dalam dalam orbitnya mengelilingi Matahari jauh lebih kecil daripada laju pulsa gelombang cahaya. Dengan demikian, dapat digunakan pendekatan sebagai berikut.
maka persamaan di atas menjadi,
Persamaan ini digunakan karena v sangat kecil. Michelson telah menghabiskan waktunya selama 50 tahun untuk membuat alat yang memiliki ketelitian yang sebanding dengan kecilnya selisih waktu tersebut. Alat yang dipergunakan dikenal sebagai interferometer Michelson.
REFERENSI o
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid Jili d 2 edisi ke lima (Terjemahan). Jakarta. Erlangga.
o
Halliday dan Resnik.1991. Fisika Jilid 2 (Terjemahan). Jakarta Erlangga.
o
Sears dan Zemansky.1987. Fisika Untuk Universitas 3 Optika dan Fisika Modern (terjemahan). Jakarta. Binacipta.
o
Sunardi dan Indra, Etsa. 2006. Fisika Bilingual Untuk SMA/MA kelas XII semester 1 dan 2. Bandung. Yrama Widya
o
Surya, Yohanes. 2006. Fisika itu Mudah, SMU kelas XII. Tangerang. PT. Kandel.
o
Tim Eksperimen Fisika Modern. 2009. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S2. Makassar. Laboratorium Laboratorium Fisika Unit Fisika Modern FMIPA UNM.
o
Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1 Edisi 2 (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.
o
Young, Hugh D., dan Roger A. Freedman. 1999. Fisika Universitas Jilid 2 Edisi Kesepuluh (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.
