Jember, 13 Maret 2015

FISIKA FMIPA

UNIVERSITAS JEMBER

Pendahuluan

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 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.

Pendahuluan

Percoban interferometer Michelson dilakukan dengan menggunakan satu set alat interferometer dengan laser He-Ne sebagai sumber cahayanya. Hal pertama yang dilakukan adalah skrup pengatur pada interferometer diputar secara perlahan-lahan sehingga pola interferensinya dapat terlihat dengan jelas pada layar pengamatan. Kemudian posisi awal mikrometer dicatat sebelum memulai menghitung jumlah perubahan frinji (N) yang terjadi. Langkah selanjutnya yaitu knob mikrometer diputar perlahan-lahan berlawanan arah jarum jam, pada saat yang sama banyaknya frinji yang terbentuk dihitung. Setiap penghitungan jumlah frinji tersebut posisi mikrometer juga dicatat sebagai posisi mikrometer yang baru. Pengamatan ini dilakukan dengan menggunakan 10 pasang data posisi mikrometer-frinji yang berbeda.

Pendahuluan

Pada mulanya, Michelson mendesain interferometernya dengan tujuan untuk membuktikan adanya eter. Eter merupakan sebuah medium hipotesis yang digunakan untuk penjalaran cahaya. Dalam perkembangan selanjutnya, interferometer Michelson tidak hanya dapat digunakan untuk membuktikan ada tidaknya eter, akan tetapi dapat pula digunakan dalam penentuan sifat-sifat gelombang lebih lanjut, seperti penentuan panjang gelombang cahaya, pengamatan pola interferensi yang terjadi, dan sebagainya. Sehingga percobaan interferometer Michelson ini sangat penting untuk dilakukan, mengingat kegunaannya yang sangat luas khususnya yang berkaitan dengan gelombang cahaya.

Pendahuluan

Bagaimana kaitan hubungan antara tetapan kalibrasi k1 dan k2 ?

Bagaimana nilai tetapan kalibrasi k1 dan k2 dari analisa grafik maupun penurunan kuantitatif yang dilakukan?

2

3

Bagaimana hubungan antara jumlah frinji (N) dengan pergeseran cermin (dm) berdasarkan grafik yang terbentuk?

1

Pendahuluan

Mengetahui kaitan hubungan antara tetapan kalibrasi k1 dan k2.

Mengetahui nilai tetapan kalibrasi k1 dan k2 dari analisa grafik maupun penurunan kuantitatif yang dilakukan.

2

3

Mengetahui hubungan antara jumlah frinji (N) dengan pergeseran cermin (dm) berdasarkan grafik yang terbentuk.

1

Pendahuluan

Manfaat dari percobaan interferometer Michelson ini adalah dapat menambah wawasan mengenai fenomena fisis dari interferensi dan prinsip kerja interferometer Michelson, sebagai kalibrasi alat optis dan sebagai dasar dalam pembuatan spektrometer. Untuk aplikasi lebih lanjut dapat diterapkan pada teknologi film tipis. Jika menggunakan sumber cahaya dengan panjang gelombang yang sudah diketahui, maka dapat diaplikasikan untuk menentukan jarak yang sangat pendek serta untuk mengamati sifat medium optik.

Dasar Teori

Interferensi

Interferensi dan difraksi merupakan fenomena penting yang membedakan gelombang dari partikel. Interferensi ialah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu dalam satu titik di ruang. Sedangkan difraksi adalah pembelokan gelombang di sekitar sudut yang terjadi apabila sebagian muka gelombang dipotong oleh halangan atau rintangan (Tipler, 1991).

Dasar Teori

Interferometer Michelson

Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji (Resnick, 1993). Gambar dibawah merupakan diagram skematik interferometer Michelson. Oleh permukaan beam splitter (pembagi berkas) cahaya laser, sebagian dipantulkan ke kanan dan sisanya ditransmisikan ke atas.

Dasar Teori

Bagian yang dipantulkan ke kanan oleh suatu cermindatar (cermin 1) akan dipantulkan kembali ke beam splitter yang kemudian menuju ke screen (layar). Adapun bagian yang ditransmisikan ke atas oleh cermin datar (cermin 2) juga akan dipantulkan kembali ke beam splitter, kemudian bersatu dengan cahaya dari cermin 1 menuju layar, sehingga kedua sinar akan berinterferensi yang ditunjukkan dengan adanya pola-pola cincin gelap-terang (frinji) (Soedojo, 1992).

Jarak pergeseran yang berhubungan dengan perubahan frinji : ∆𝒅 =

∆𝑵𝝀

𝟐

∆d : perubahan lintasan optis, λ : panjang gelombang sumber cahaya ∆N : perubahan jumlah frinji

Metodologi Percobaan

1) Meja interferometer (precision interferometer, OS-9255A) : sebagai tempat meletakkan perlengkapan interferometer Michelson.

2) Sumber laser He-Ne (OS-9171) : sebagai sumber cahaya yang akan digunakan dalam eksperimen interferometer Michelson.

3) Bangku lase He-Ne (OS-9172) : sebagai tempat meletakkan laser He-Ne. 4) Perlengkapan interferometer Michelson :

a. Beam splitter : pemisah berkas cahaya menjadi dua bagian. b. Compensator : menyamakan fasa gelombang yang berasal dari suber cahaya

(laser He-Ne). c. Movable mirror (M1) : sebagai transmisi berkas menuju pemisah berkas. d. Adjustable mirror (M2) : sebagai pereflaksi berkas menuju pemisah berkas. e. Convex lens 18 nm : sebagai pemfokus serta penyebar berkas cahaya yang

berasal dari sumbercahaya (laser He-Ne).

Metodologi Percobaan

Metodologi Percobaan

1) Peralatan eksperimen disusun seperti pada gambar 3.1 2) Laser He-Ne diposisikan pada kedudukan di depan lensa. Kemudian posisi M1 dan

M2 diatur. 3) Skrup pada M2 diputar perlahan sehingga pola interferensinya terlihat jelas di layar. 4) Posisi mikrometer skrup diatur pada setengah skala utama. 5) Mikrometer diputar satu putaran penuh berlawanan arah jarum jam sampai angka

nol pada knob berimpit dengan garis tanda. 6) Pada layar, dibuat tanda garis batas dan posisi awal mikrometer dicatat. 7) Knob mikrometer diputar berlawanan arah jarum jam dan banyaknya frinji yang

melintasi garis batas dihitung. Posisi mikrometer (d) yang baru dibaca. 8) Posisi baru d tersebut dicatat sehingga jarak mikrometer dapat ditentukan. 9) Langkah 7 dan 8 diulangi untuk jumlah finji yang berbeda. Jumlah frinji dapat

dibuat kelipatan 25.

Metodologi Percobaan

Tabel Pengamatan

No. Jumlah frinji

(N)

Posisi awal

mikrometer (d1)

Posisi akhir

mikrometer (d2)

Pergeseran

cermin (dm)

Grafik Hubungan jumlah finji (N) dengan pergeseran cermin (dm)

𝑁

2𝑑𝑚𝜆

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐

N = k12dmλ

Metodologi Percobaan

Metode Analisis

𝑘2 =𝑁𝜆

2𝑑𝑚

𝜎𝑦 =1

𝑁 − 2 𝑦𝑖

2

𝑁

𝑖=1

− 𝐴 𝑥𝑖𝑦𝑖

𝑁

𝑖=1

− 𝐵 𝑦𝑖

𝑁

𝑖=1

𝜎𝐴 =𝜎𝑦𝑁1 2

𝑁 𝑥𝑖2 − 𝑥𝑖

2 1 2

𝜎𝐵 =1

𝑁 𝑥𝑖

2

𝑁

𝑖=1

𝑦 ± 𝜎𝑦 = 𝐴 ± 𝜎𝐴 𝑥 + 𝐵 ± 𝜎𝐵

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑟𝑒𝑝𝑎𝑛𝑐𝑦 𝐷 =𝑅𝑡ℎ𝑒𝑏𝑒𝑠𝑡 − 𝑅𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒𝑅𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒

× 100%

Daftar Pustaka

Hecht, E. 1992. Optics 2nd edition. Addison Wesley.

Phywe. 2006. Fabry-Perot Interferometer. Phywe handbook. Phywe Series of Publication.

Soedojo, P. 1992. Asas-asas ilmu Fisika Jilid 4 Fisika Modern. Yagyakarta: Gadjah Mada

University Press.

Tim penyusun. 2015. Buku Panduan Praktikum Eksperimen Fisika II. Jember: Fisika

FMIPA Universitas Jember.

Tipler, PA. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2 (alih bahasa Dr. Bambang

Soegijono). Jakarta: Erlangga.