PERCOBAAN INTERFEROMETER MICHELSON

INTERFEROMETER MICHELSON

(Laporan Praktikum Fisika Eksperimen)

Oleh:

Kelompok IV

LABORATORIUM EKSPERIMEN FISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

2016

Judul Percobaan          : Interferometer Michelson

Tanggal percobaan      : 14 April 2016

Tempat Percobaan       : Laboratorium Eksperimen Fisika

Fakultas                       : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Jurusan                        : Fisika

Kelompok                   : IV (Empat)

Nama Kelompok         : Rizki Putri Surahman            1417041073

  Randi Setiawan                     1317041034

  Suwarni                                 1317041046

  Citra Widyaastuti                  1417041016

 

Bandar Lampung, 14 April 2016

Menyetujui,

Kepala Laboratorium Eksperimen Fisika

    Drs. Posman Manurung, M.Si., Ph.D

                                                                                        NIP. 19590303 199103 1 001

i

 

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan petunjuk-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan penulisan laporan dengan judul “Interferometer Michelson”. Laporan ini kami buat berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan di Laboratorium Eksperimen Fisika untuk mengukur panjang gelombang cahaya dan mempelajari konsep pola interferensi. Pola interferensi tersebut dapat kita buat dengan menggunakan sebuah alat yaitu interferometer Michelson. Alat ini ditemukan oleh seorang fisikawan asal Amerika Serikat yaitu Albert Abraham Michelson. Berdasarkan teori jika sinar berkas saling menghancurkan maka akan terjadi lingkaran gelap di pusat pola. Namun jika sebaliknya berkas saling menguatkan maka akan terjadi lingkaran terang di pusat pola interferensi.

Kami mengucapkan terima kasih kepada Bapak Posman Manurung dan asisten praktikum percobaan ini sebagai pembimbing kelompok kami yang telah memberikan saran dalam penulisan laporan ini. Penulis menyadari laporan ini masih banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif untuk kesempurnaan penyusunan yang akan datang. Semoga kebaikan yang telah diberikan dapat menjadi amal sholeh dan ibadah bagi kita semua dan mendapatkan pahala yang setimpal dari Allah SWT.

Bandar Lampung, 14 April 2016

 Kelompok IV

 

ii

 

INTERFEROMETER MICHELSON

Oleh

Kelompok IV

Telah dilakukan praktikum mengenai percobaan interferometer Michelson. Percobaan ini bertujuan agar mahasiswa dapat mengukur panjang gelombang dengan menggunakan interferometer Michelson dan mempelajari kegunaan pada pola interferensi yang dihasilkan oleh interferometer Michelson. Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi untuk menghasilkan pola interferensi. Percobaan dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan yaitu laser, layar, dan interferometer yang terdiri dari beam splitter, cermin, dan lensa yang selanjutnya susun seperti pada skema alat percobaan. Cara kerja alat sehingga dapat menghasilkan pola interferensi adalah ketika laser sebagai sumber cahaya melewati beam splitter maka cahaya akan terbagi menjadi dua dengan berjalan pada lintasaan yang berbeda, masing-masing cahaya yang terbagi dua akan menuju ke cermin bergerak dan cermin tetap yang kemudian dipantulkan kembali menuju layar sebagai tempat mengamati pola interferensi. Dari pola interferensi yang terbentuk akan dihitung panjang gelombangnya. Percobaan dilakukan dengan lima kali pengulangan. Hasil yang diperoleh terbentuk 3 pola interferensi dengan pusat pola terang (konstruktif) dan 2 pola interferensi dengan pusat pola gelap (destruktif) yang masing-masing menggunakan jarak pergeseran cermin (dm) 15x10^-6 m , 6 x 10^-6 m, 19x10^-6 m, 12x10^-6 m, dan 1x10^-6 m. Dari data diatas didapatkan hasil perhitungan yaitu dm sebesar 1,06 x 10^-5 m.

	iii

 

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………………….……        i

KATA PEGANTAR ………………………………………………………………..….         ii

ABSTRAK ……………………………………………………………………………..         iii

DAFTAR ISI …………………………………………………………………………..          iv

DAFTAR GAMBAR ………………………………………..…………………………          v

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………………..         vi

I.         PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang ……………………………………………..……………………         1

B.  Tujuan Percobaan …………………………………………..…………………...          2

II.      TINJAUAN PUSTAKA                      

A.  Percobaan Michelson-Morley…………………………………………………....         3

B.  Laser……………………………………………………………………………..         4

III.   PROSEDUR PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan ………………………………………………………………….         7

B. Prosedur Percobaan ……………………………………………..……………....          8

IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN

A.  Data Pengamatan …………………………………………………..……………          9

B.  Pembahasan …………………………………………………………..…………          9

V.   KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar                                                                                                                         Halaman

1.    Percobaan Michelson-Morley…………………………………………………...        3

2.    laser ……………………………………………………………………………..        7     

3.    Layar ……………………………………………………………………………        7

4.    interferometer …………….…………………………….………………………        7

5.    Pola interferensi pertama (destruktif) ………………………………………….       10

6.    Pola interferensi kedua (konstruktif)………………………………………..….       11

7.    Pola interferensi ketiga (destruktif) ………………………………………..….        11

8.    Pola interferensi keempat (konstruktif) ……………………………………….        12

9.           Pola interferensi kelima (konstruktif) ………………………………………….         12

DAFTAR TABEL

Tabel                                                                                                                         Halaman    

1. Hasil pengamatan interferometer Michelson ………………………………………....

9

  I.         PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Interferensi merupakan sifat cahaya yang dapat diamati ketika perbedaan gelombang cahaya dicampur bersamaan.Contoh interferensi adalah pelangi yang kamu lihat dalam gelembung sabun, spektrum warna opal, dan kilauan warna dari beberapa bulu burung. Di sebagian area pola interferensi, gelombang cahaya berada dalam fase, dengan bukit dan lembah saling menguatkan, membentuk daerah yang berkilau. Di daeah lain, di luar fase, dengan bukit dan lembah yang berlawanan, membentuk daerah yang suram. Terdapat berbagai variasi cara untuk memperagakan interferensi, pada bagian daerah yang terang maupun daerah suram, dan perbedaan warna menggambarkan perbedaan panjang gelombang cahaya. Interferensi menghasilkan gelombang yang berhimpit. Ketika dua bukit (titik tertinggi) gelombang bertemu, mereka bergabung menjadi gelombang yang lebih besar. Ketika bukit sebuah gelombang dan lembah (titik terendah) gelombang bertemu, gelombang saling mengapuskan satu sama lain. Dengan ditemukannya sinar laser yang mempunyai sifat koheren, maka Interferometer dapat menjadi perangkat yang sangat berguna dalam industri.

Albert Abraham Michelson membuat dan menciptakan sebuah Interferometer. Interferometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi. Interferometer merupakan perangkat yang mengambil keuntungan dari Alam Gelombang Cahaya. Kalau cahaya itu tidak boleh dianggap sebagai gelombang, tidak ada pola gangguan yang diamati dalam eksperimen dapat terjadi seperti yang mereka lakukan. Pada bagian ini, bagaimana cahaya dapat berinteraksi dan mengganggu dengan dirinya sendiri untuk menghasilkan pinggiran ini dan pola-pola karakteristik dari gelombang tersebut dijelaskan. Michelson mendesain sebuah interferometer 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) dan selanjutnya direkombinasikan untuk membentuk pola interferensi. Untuk dapat mengetahui cara mengukur panjang gelombang cahaya dengan menggunakan interferometer Michelson sekaligus dapat memahami pola interferensi yang terbentuk, maka dilakukanlah percobaan ini.

B. Tujuan Percobaan

Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.        Dapat mengukur panjang gelombang cahaya dengan menggunakan interferometer

       Michelson.

2.        Mempelajari kegunaan pada pola interferensi yang dihasilkan oleh interferometer

       Michelson.

          II.      TINJAUAN PUSTAKA

A.    Percobaan Michelson-Morley

Menurut kaidah alih bentuk Galileo, kecepatan (termasuk kecepatan cahaya) yang teramati oleh dua kerangka acuan yang saling bergerak relatif tersebut berbeda satu sama lain dan besarnya bergantung pada kecepatan relatif.

Gambar 1. Percobaan Michelson-Morley.

Sebaliknya, percobaan Michelson-Morley yang dilakukan pada 1887 membuktikan bahwa laju cahaya tidak dipengaruhi oleh kerangka acuannya. Pada percobaannya, cahaya diberikan pada sebuah cermin pemecah berkas (beam splitter) menembus sehingga sampai kepada cermin datar M1 dan kembali ke beam splitter setelah dipantulkan oleh cermin datar M1. Setelah itu cahaya akan kembali dipantulkan menuju cermin datar M2 dan kembali ke beam splitter. Dari beam splitter ini cahaya akan mengalami interferensi yang ditangkap oleh detektor (layar).

Michelson dan Morley melakukan percobaan berkali-kali pada saat yang berlainan sepanjang tahun dan di lokasi yang berbeda-beda. Namun, hasilnya selalu sama. Dengan demikian, kesimpulannya adalah besar kecapatan cahaya tetap tidak bergantung pada kerangka pengamatannya. Untuk menjelaskan masalah tersebut, kerangka eter di mana eter (sebagai medium yang diperlukan untuk perjalanan cahaya dengan kelajuan c) rehat, ikut terseret oleh gerakan bumi sehingga pergeseran pola interferensi tak terjadi (Kusminarto, 2011).

Menurut Soedojo (1999), fenomena eter yang terseret bertentangan dengan gejala aberasi bintang yang telah lama teramati sebelumnya, yaitu sebagai akibat gerakan bumi di lautan eter mengedari matahari sepanjang tahun. Arah jatuhnya sinar bintang ke bumi berubah dari waktu ke waktu sehingga bintang selama setahun tampak di bola langit menelusuri lintasan lingkaran. Akibat tak menentunya keadaan gerak eter terhadap bumi, maka konsep ini selanjutnya ditinggalkan dan kehadiran cahaya di ruang hampa tanpa hadirnya medium tidak perlu dipermasalahkan.

B.     Laser

Di akhir tahun 1940-an dan di awal tahun 1960-an, fisika kuantum dua kontribusi yang sangat besar kepada teknologi, yakni transistor dan laser. Transistor merangsang pertumbuhan mikro-elektronika, yang membahas interaksi di antara elektron dan bahan besar. Laser memimpin jalan ke arah bidang baru yang kadang-kadang dinamakan fotonik yang membahas interaksi antara foton dan bahan yang besar (Halliday dan Resnick, 1986). 

III. PROSEDUR PERCOBAAN

A.    Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini disajikan pada Gambar 1, Gambar 2, dan Gambar 3.

Gambar 2. Laser

Gambar 3. Layar

Gambar 4. Interferometer

B.     Prosedur Percobaan

Pada percobaan Interferometer Michelson ini melakukan pengukuran panjang gelombang dengan prosedur sebagai berikut:

1.      Mengatur laser dan interferometer sehingga dapat melihat dengan jelas fringes melingkar.

2.      Mengatur knob mikrometer sehingga lengan levernya kira-kira paralel dengan sisi dasar interferometer. Dalam posisi ini hubungan antara rotasi knob dan pergerakan cermin mendekati linier.

3.      Memutar knob mikrometer satu putaran penuh arah counterclockwise. Melanjutkan memutar counterclockwise hingga angka nol pada knob terarah dengan tanda indeks. Mengabaikan backlash yang terjadi ketika memutar reverse.

4.      Menandai rujukan pada kertas di antara dua fringes jika menggunakan secarik kertas kosong sebagai layar. Akan lebih mudah menghitung fringes jika tanda rujukan adalah satu atau dua fringes di luar pusat pola.

5.      Memutar pelan-pelan knob mikrometer counterclockwise. Menghitung jumlah fringes yang melewati tanda rujukan tadi. Melanjutkan hingga hitungan sekitar 20 fringes atau lebih. Ketika selesai menghitung, fringes itu seharusnya akan sama posisinya dengan tanda rujukan tadi ketika mulai menghitung.

6.      Mencatat berapa jarak pergeseran cermin yang bergerak ke arah beam-splitter ketika memutar knob mikrometer, sebut d_m.

7.      Mencatat berapa jumlah fringes yang melewati tanda rujukan radi, sebut m.

8.      Menghitung panjang gelombang laser dengan rumus . Menghitung juga error percobaan.

9.      Menghitung persentasi perbedaan panjang gelombang antara pengukuran dengan laser yang tertera dalam spesifikasi alat.

IV. Hasil Pengamatan dan Pembahasan

A.    Hasil Pengamatan

Adapun data pengamatan dalam percobaan ini di sajikan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Data Pengamatan

No                         m                                 dm(m)                                     Keterangan

1               20                                                                 Destruktif

2               20                                                                   Konstruktif

3               20                                                                 Destruktif

4               20                                                                 Konstruktif

5               20                                                                   Konstruktif

B.     Pembahasan

Pada percobaan Interferometer Michelson ini di gunakan alat dan bahan laser, cermin, dan layar (kertas). Laser adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation atau cahaya yang dikuatkan dari stimulus emisi/pancaran radiasi. Laser adalah sebuah alat yang menghasilkan pancaran cahaya radiasi elektromagnetik yang koheren, intensitas tinggi, mudah diarahkan, dan mempunyai lintasan lurus. Cahaya yang koheren berarti sinar-sinarnya menghasilkan bukit dan lembah secara bersamaan setiap waktu (sama fasa). Pembentukan laser terjadi jika suatu atom yang berada pada tingkat eksitasi disinari dengan foton tertentu yang sesuai sehingga terangsang dan turun ke tingkat energi yang lebih rendah dengan memancarkan foton cahaya tertentu pula. Cahaya radiasi ini bisa berasal dari sinar inframerah, cahaya tampak, atau ultraviolet. Manfaat laser sangat banyak, salah satunya adalah dalam bidang kesehatan/kedokteran. Sedangkan pada percobaan ini sinar laser di gunakan sebagai berkas cahaya yang akan di pisah menjadi dua oleh splitter. Sedangkan layar(kertas) digunakan untuk melihat hasil dua set spot dari laser. Hal yang perlu di lakukan pada percobaan ini yang pertama adalah

menyatukan berkas sinar dari laser dengan cara menghidupkan laser kemudian dari laser tersebut sinar akan lansung menuju ke cermin cembung dimana cermin cembung ini di gunakan sebagai pengumpul cahaya setelah itu sinar akan menuju pemisah berkas (Spliter) cahaya yang dipisahkan akan masing-masing menuju ke cermin bergerak dan cermin tetap dari dua cermin tersebut sinar laser akan kembali lagi ke pemisah berkas yang kemudian menuju ke layar maka akan terlihat di layar cincin-cincin lingkaran terang dan gelap. Apabila kedua sinar tersebut saling menguatkan maka akan terlihat terang pada bagian tengah apabila kedua sinar tersebut saling melemahkan maka akan menghasilkan sinar gelap pada bagian tengahnya. Langkah selanjutnya adalah menyatukan dua berkas cahaya yang terlihat pada layar dengan cara memutar tombol alignment screw pastikan dua berkas cahaya tersebut bertumpuk. Percobaan pertama disajikan pada Gambar 4.

Gambar 5. Percobaan pertama

Percobaan ini di lakukan dengan memutar tombol knob. Sebelum memutar tombol knob pastikan tombol knob dalam posisi nol setelah itu putarlah tombol knob dan menghitung 1-20 kemudian lihatlah perubahan bentuk cahaya pada layar. Berdasarkan Gambar 4 dapat kita ketahui bahwa sinar yang didapatkan adalah sinar destruktif yang berarti kedua siberkas cahaya tersebut saling melemahkan dengan m=20 dan dm(m)=. Percobaan selanjutnya yaitu percobaan kedua yang di sajikan dalam Gambar 5.

Gambar 6. Percobaan kedua

Percbaan kedua ini di lakukan dengan cara memutar knob yang terdapat pada sebelah kanan interferometer apa bila kita berada pada sebelah kanan dari laser. Percobaan kedua ini knob tidak di nol kan lagi melainkan knob yang tadinya di putar dengan hitungan 1-20 pada percobaan ini knob lansung di putar. Maka di dapatkan hasil percobaan dalam bentuk konstruktif dimana dua buah berkas cahaya yang saling menguatkakn dengan m= 20 dan dm(m)= . Selanjutnya percobaan ketiga di sajikan pada Gambar 6.

Gambar 7. Percobaan ketiga

Percobaan ke tiga ini masih sama cara melakukan percobaannya dengan percobaan kedua hanya saja percobaan ketiga ini melanjutkan pemutaran knob dan menghitung 1-20. Berdasaarkan Gambar 6 kita dapat mengetahui bahwa hasil dari percobaan ketiga ini didapatkan sinar destruktif  dimana kedua berkas cahaya yang saling melemahkan dengan m=20 dan dm(m)=. Setelah kita melakukan percobaan ketiga tentunya kita melakukan percobaan yang ke empat. Percobaan keempat disajikan dalam gambar 7.

Gambar 8. Percobaan Keempat

Percobaan keempat ini masih sama cara melakukan percobaannya dengan percobaan kedua dan ketiga hanya saja percobaan keempat ini melanjutkan penambahan pemutaran knob dan menghitung 1-20. Berdasaarkan Gambar 7 kita dapat mengetahui bahwa hasil dari percobaan ketiga ini didapatkan sinar Konstruktif  dimana kedua berkas cahaya yang saling menguatkan dengan m=20 dan dm(m)=. Setelah kita melakukan percobaan ketiga tentunya kita melakukan percobaan yang kelima. Percobaan kelima disajikan dalam gambar 8.

Gambar 9. Percobaan Kelima

Percobaan kelima ini masih sama cara melakukan percobaannya dengan percobaan kedua, ketiga dan keempat hanya saja percobaan kelima ini melanjutkan penambahan pemutaran knob dan menghitung 1-20. Berdasaarkan Gambar 8 kita dapat mengetahui bahwa hasil dari percobaan ketiga ini didapatkan sinar Konstruktif  dimana kedua berkas cahaya yang saling menguatkan dengan m=20 dan dm(m)=. Setelah dilakukan semua percobaan maka dilakukan perhitungan dimana didapatkan dm rata-rata  kemudian menghitung  dan didapatkan hasil ,  Maka selanjutnya kita menghitung nilai dari λ maka didapatkan nilai,,,,, kemudian menghitung nilai dari lamda rata maka di dapatkan , dan nilai dari  adalah  maka didapakan nilai dari adalah .

Interferometer Michelson 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. Interferometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur panjang atau perubahan panjang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi yang ditemukan oleh Michelson pada tahun 1881. 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. Seperti halnya celah ganda Young, interferometer Michelson mengambil cahaya monokromatik yang berasal dari sebuah sumber tunggal dan membaginya ke dalam dua gelombang yang mengikuti lintasan-lintasan yang berbeda. Interferometer ini digunakan oleh Michelson untuk percobaan Michelson-Morley bersama dengan Edward Morley. Dalam satu versi percobaan Michelson-Morley, interferometer menggunakan cahaya bintang sebagai sumber cahaya. Cahaya bintang adalah cahaya yang memiliki koherensi temporal, namun titik sumber cahaya itu memiliki koherensi spasial dan akan menghasilkan sebuah pola interferensi.

KESIMPULAN

1.      Setiap pergeseran selalu melibatkan pola gelap dan terangnya.

2.      cermin 1 dan cermin 2 yang memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang sama.

3.       Panjang gelombang laser He - Ne rata - rata berdasarkan hasil percobaan adalah 1,06x nm.

4.      Pantulan cahaya masing dari cermin M1 dan M2, akan bersatu kembali pada lensa pembagi berkas dan diteruskan ke layar pengamatan dengan menghasilkan pola gelap-terang berbentuk cincin yang disebut princing.

5.      dengan menggunakan seperangkat alat interferometer Michelson diperoleh pola gelap-terang(princing) berbentuk lingkaran-lingkaran.

 

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, A. 1987. Konsep Fisika Modern Edisi ke Empat. Erlangga. Jakarta. Hal.156-162.

Halliday, D dan  Robert Resnick. 1986. Fisika Modern (terjemahan). Erlangga. Jakarta. Hal.60-66, 206.

Krane, K.S. 1992. Fisika Modern (terjemahan). Universitas Indonesia (UI-Press).

Kusminarto. 2011. Esesnsi Fisika Modern. ANDI. Yogyakarta. Hal.7-9.

Soedojo, P. 1999. Fisika Dasar. ANDI. Yogyakarta. Hal.140.

Tipler, P.A. and Ralph A Llewelyn. 1999. Modern Physic 3th edhition. W.H. Freeman and Company, 41 Madison Avanue. New York.