MENGUKUR LAJU CAHAYA

MENGUKUR LAJU CAHAYA

A. Tujuan

Untuk menentukan laju cahaya di udara.

B. Dasar Teori

Cahaya merambat begitu cepat sehingga tidak ada sesuatu dalam kehidupan kita sehari-hari yang menyatakan bahwa laju cahaya tidak tak terhingga. Hal ini menimbulkan pertanyaan bagi kita seberapa cepatkah cahaya merambat ? dalam hal ini Galileo menjawab pertanyaan ini secara eksperimental.

Untuk mengukur besar kecepatan cahaya secara langsung, maka kita harus benar dalam mangukur suatu interval waktu yang kecil dan mengguankan sebuah garis basis yang panjang. Kondisi ini menyatakan bahwa astronomi yang membahas jarak jarak yang sangat besar, akan mampu menentukan nilai eksperimental untuk laju cahaya. Dan hal ini telah terbukti. Akan tetapi untuk mengetahui banyaknya waktu yang diperlukan oleh cahaya matahari ke bumi diperlukan cara cara astronomi yang lebih khusus.

Pada tahun 1849 Hippolyte Louis Fizeau (1819 1896) seorang fisikawan Prancis, mula mula mengukur laju cahaya dengan metode astronomi. Yang mendapatkan nilai laju cahaya sebesar 3,13 x 108 m/detik. Fizeau menggunakan roda bergerigi yang berputar dengan cepat dan memotong cahaya yang masuk .

Gambar alat Fizeau untuk mengukur laju cahaya

Seorang ilmuan Prancis Fizeau digantikan oleh teori Foucoult mengguanakan sebuah cermin yang berputar untuk menggantikan roda bergigi tersebut. Fisikawan Amerika Albert A. Michelson (1852 1931) melakukan sederet pengukuran laju cahaya (c) yang ekstentif yang dilakukannya selama periode 50 tahun.

Laju cahaya di dalam kerangka dipandang lebih besar dari laju radiasi elektromagnet. Cahaya. Cakhaya adalah salah satu gelombang elektomagnet dengan jangkauan frekuensi yang sangat terbatas yaitu antara 4,3 x 1014 Hz sampai 5,7 x 1014 Hz pada cahaya tampak. Pengukuran laju cahaya sebelum everson, dianggap sebagai pengukuran yang sudah usang.

Everson mengukur frekuensi ( dari radiasi laser Helium neon dengan membandingkannya secara langsung terhadap terhadap osilasi jam cesium, yang digunakan untuk mendefinisikan berapa satu detik. Kemudian dengan mengguankan pengukuran pengukuran yang teliti dan telah dihitung nilai c dari hubungan c = ( . ( , dengan nilai c yaitu:

C = (299792,4574 ( 0.0012) km/detik

Jadi, pengukuran laju cahaya dapat dilakukan dengan mengukur frekuensi ( dan panjang gelombang ( dari cahaya. Hal ini benar untuk gelombang berjalan maupun untuk gelombang tegak. Eksperimen gelombang tegak ini mengingatkan bahwa c (laju cahaya) didalam ruang bebas mempunyai nilai yang sama untuk seluruh spectrum electromagnet dan tak dibatasi untuk cahaya tampak saja.

C. Set Up peralatan.

Alat Alat :

1. Pemancar

2. penerima

3. Cermin pemantul

4. Kabel koaksial

5. Kawat penghubung

6. Osiloskop dua chanel (lebar pita 50 MHz atau lebih dengan x 10 MAG)

7. Sebuah penghitung elektronok

Gambar peralatan utama yang diperlukan

Skema Rangkaian

Emitter

Receptor

D. Prosedur Eksperimen

1. Menyusun pemancar, penerima dan cermin pemantul seperti gambar di bawah ini.

Emitter

2. Menghubungkan ground pemancar dan penerima menggunakan kawat penghubung. Dan menghubungkan juga kawat penghubung dengan ground osiloskop melalui lubang yang ada di dalamnya.

3. Membuat jarak 2 6 m antara pemancar dan cermin pemantul /penerima. Manekan tombol power (menghidupkan) untuk masing masing unut. [menunggu 10 30 menit dari saat menghidupkan, masing masing unit bekerja dengan stabil, barukita dapat melanjutkan kerja ].

4. Mengatur focus berkas laser dengan mengatur lensa pada pemancer. Pengaturan ini bias dibuat dengan cara berkas laser di fokuskan dalam bentuk lingkaran dengan diameter sekitar 3 mm pada penerima. Juga mengatur halus pada cermin pemantul agar berkas laser dapat mengenai pusat elemen penerima cahaya di dalam jendela penerima. [Untuk mengecek bil;a berkas laser mengenai elemen penerima, sinyal di tangkap dengan membloking atau menghapus lintasan optik dengan menghubungkan osiloskop dengan titik keluaran untuk mengukur panjang gelombang cahaya yang diterima].

5. Menghubungkan titik masukan TTL dari pencacah elektronik NX-10 dengan titik unit pemancar untuk menhitung frekuensi modulasi dari cahaya yang dipancarkan. Monitor menunjukkan 1/1000 dari frekuensi sebenarnya. Oleh karena itu nilai sebenarnya adalah frekuensi yang terbaca pada monitor dikalikan dengan1000.

6. Menghubungkan chanel 1 osiloskop ke titik keluaran untuk mengukur gelombang modulasi dari pemancar dengan mengguanakan kabel koaksial dan mengatur untuk menyinkronkan.

7. Menghubungkan chanel 2 osiloskop ke titik keluaran untuk mengukur gelombang cahaya yang di terima pada penerima dengan mengguanakan kabel koaksial. Mengatur sumbu X-Y dengan memutar pemutar halus dari cermin pemantul hingga berkas laser masuk ke jendela penerima. Bila berkas laser ditrima elemen penerima, bentuk gelombang pada chanel 2 dapat terliahat pada osiloskop.

8. Mengatur sumbu vertical pada osiloskop untuk chanel 1 dan 2 agar bentuk gelombang bersada pada ketinggian yang sama.

9. Mengukur beda fase dari dua gelombang tersebut.

10. Mengulangi pelaksanaan no. 9 untuk jarak yang berbeda, minimal 5 kali. Memasukkan datanya ke dalam table pengamatan.

11. Mengulangi pelaksanaan no. 10 untuk frekuensi yang berbeda.

E. Tabel Pengamatan

NoJarak (m)Beda fase (nsec)

45 MHz55 MHz

1146

2268

33810

441212

551416

b. menentukan laju cahaya dengan cara mencari besar kemiringan garis hubungan jarak dengan beda fase.

# untuk frekuensi 45 Hz

dengan metode Least Squares untuk garis lurus

nilai rerata tetapan grafik :

Metode Untuk Menentukan Laju Cahaya.

TahunNamaNegaraMetodeLaju cahaya (km/detik)Ketakpastian (km/detik)

1600

1675

1729

1849

1862

1876

1880

1883

1926

1932

1906

1923

1928

1941

1950

1957

1965

1967

1950

1950

1951

1952

Galileo

Roemer

Bradley

Fizeau

Foucoult

Cornu

Michelson

Newcomb

Michelson

Michelson, Pease,Pearson

Rosa, Dorsey

Mercier

Karolus,Mitttels

Andeson

Bregstrand

Bregstrend

Kaliboyev

Grosse

Essen

Bol & Hansen

Aslakson

Rank, Ruth,

Vander sluisItalia

Prancis

Inggris

Prancis

Prancis

Prancis

Amerika

Inggris

Amerika

Amerika

Amerika

Prancis

Jerman

Amerika

swedia

Swedia

Rusia

Jerman Brt

Inggris

Amerika

Amerika

Amerika

Lentera dan penutup

Bulan dari jupiter

Aberasi cahaya bintang

Roda bergerigi

Cermin berputar

Roda bergerigi

Cermin berputar

Cermin berputar

Cermin berputar

Cermin berputar

Teori elektromagnet

Gelombang tegak pada kawat

Sel kerr

Sel kerr

Geodimeter

Geodimeter

Geodimeter

Rongga gel. mikro

Rongga gel. mikro

Radar shoran

Spektra molekul

jika tidak sesaat maka cahaya tsb luar biasa cepatnya

200000

304000

313300

298000

299000

299910

299860

299796

299774

299781

299782

299778

299776

299792,7

299792,85

299792,6

799792,5

799792,5

299789,3

299794,2

799776

500

200

50

30

4

11

10

15

10

14

0,25

0,16

0,06

0,05

3

0,4

1,9

7

1952

1954

1958

1973Froome

Florman

Froome

Evenson dkkInggris

Amerika

Inggris

AmerikaInterferometer gelombang mikro

Interferometer gelombang mikro

Interferometer gelombang mikro

Cara Laser299792,6

299795,1

299792,5

299792,45740,7

1,9

0,1

0,0012

Driver

Emiting element

Oscilator

Modulation frequency adjusting knob

Divider 1/1000

Output terminal for modulated wave measurement

Terminal for modulation frequency measurement

Amplifier

Receiving element

Output terminal for received light wave measurement

Light

Reflecting mirror

Receptor

L1

L2

Reflecting mirror

_1196557310.unknown

_1196613813.unknown

_1196613957.unknown

_1196613521.unknown

_1196556846.unknown