Laporan Eksper 1.docx

EKSPERIMEN INTERFEROMETER MICHELSON LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA II

Oleh : Nama

: Lailatul Faizah

Nim

: 161810201018

Tanggal Praktikum

: 18 Maret 2019

Kelompok

: A5

LABORATORIUM FISIKA MODERN JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2019

i

RINGKASAN

Eksperimen Interferometer Michelson, Lailatul Faizah, 161810201018; 2019; 22 halaman; Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember

Interferometer yang dikembangkan oleh A.A. Michelson pada tahun 1881 menggunakan prinsip membagi amplitudo gelombang cahaya menjadi dua bagian yang berintensitas sama. Percobaan interferometer Michelson ini menggunakan sebuahi interferometer, dimana interferometer itu sendiri berasal dari kata interferensi dan meter yang berarti suatu alat yang digunakan unutuk mengukur panjang atauperubahan panjang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuangaris-garis interferensi. Suatu alat ukur agar mendapatkan hasil yang akurat diperlukan pengkalibrasian. Eksperimen Interferometer yang dilakukan bertujuan untuk mencari tetapan kalibrasi dari sebuah interferometer. Eksperimen dimulai dengan memposisikan laser He-Ne sejajar dengan bangku interferometer Michelson. Posisi movable mirror (M1) diletakkan secara tegak lurus (sudut 90) dengan adjustable mirror (M2). Berkas dari 𝑀1 dan 𝑀2 diatur sehingga terkumpul pada satu titik. Pengamatan dilakukan dengan memutar mikrometer dengan menghitung posisi mikrometer terhadap perubahan frinji yang terjadi. Posisi mikrometer dihitung untuk setiap 𝑑15 . Data yang didapatkan bahwa penambahan dari banyaknya jumlah frinji (N) berbanding lurus dengan pergeseran Movable mirror yang dilakukan atau terhadap posisi mikrometer. Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran Movable mirror menunjukkan bahwa grafik yang terbentuk cenderung linear walaupun beberapa selisih data yang didapat nilainya sedikit jauh. Nilai tetapan kalibrasi k1 dan k2 dari analisa grafik maupun penurunan kuantitatif yang dilakukan berturut-turut adalah k1 yaitu 0,894 dan k2 rata-rata adalah 0,86.

Kata kunci: Interferensi cahaya, Interferometer, Interferometer Michelson.

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL .............................................................................. i RINGKASAN ............................................................................................ ii DAFTAR ISI .............................................................................................. iii DAFTAR GAMBAR ................................................................................. v DAFTAR TABEL ..................................................................................... vi BAB 1. PENDAHULUAN ........................................................................ 1 1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 2 1.3 Tujuan ....................................................................................... 2 1.4 Manfaat ..................................................................................... 2 BAB 2. DASAR TEORI ............................................................................ 3 2.1 Interferensi ................................................................................ 3 2.2 Interferometer ............................................................................ 4 2.3 Interferometer Michelson .......................................................... 5 BAB 3. METODE PRAKTIKUM ........................................................... 7 3.1 Rancangan Praktikum ............................................................... 7 3.2 Jenis dan Sumber Data .............................................................. 8 3.2.1 Jenis Data ................................................................... 8 3.2.2 Sumber Data ............................................................... 8 3.3 Definisi Operasional Variabel dan Skala Pengukuran ........ 8 3.3.1 Variabel Bebas ........................................................... 8 3.3.2 Skala Pengukuran ....................................................... 9 3.4 Kerangka Pemecahan Masalah ............................................. 10 3.4.1 Alat dan Bahan ........................................................... 10 3.4.2 Tata Laksana Eksperimen .......................................... 11 3.4.3 Langkah Kerja ............................................................ 12 3.4.4 Metode Analisis Data ................................................. 13 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 14 4.1 Hasil ........................................................................................... 14

iii

4.2 Pembahasan ................................................................................ 16 BAB 5. PENUTUP..................................................................................... 18 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 18 5.2 Saran ............................................................................................. 18 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 19 LAMPIRAN ............................................................................................... 20

iv

DAFTAR GAMBAR

2.1 Skema interferometer ............................................................................ 5 2.2 Pola interferensi gelap terang ................................................................ 6 3.1 Rancangan eksperimen interferometer Michelson ................................ 7 3.2 Susunan eksperimen interferometer Michelson .................................... 11 3.3 Diagram alir eksperimen interferometer Michelson ............................. 12 3.4 Grafik hubungan pengaruh jumlah frinji (N)terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ) .................................................................................. 13 4.1 Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji.................. 15 4.2 Grafik error bar hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji ... 16

v

DAFTAR TABEL

3.1 Pengaruh jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ) .............. 13 4.1 Hasil pengamatan dan ralat deviasi ....................................................... 14 4.2 Hasil berdasarkan perhitungan grafik ................................................... 14 4.3 Nilai kalibrasi ........................................................................................ 15

vi

1

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 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. Suatu alat yang dirancang untuk menghasilkan pola interferensi dari perbedaan panjang lintasan disebut interferometer optik. Kedua gelombang yang berinterferensi pada interferometer diperoleh dengan jalan membagi intensitas gelombang semula. Salah satunya adalah interferometer Michelson yang menghasilkan kesimpulan negatif tentang adanya eter, interferometer ini juga sangat berguna dalam pengukuran indeks bias dan jarak. Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memanfaatkan gejala interferensi. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji (Resnick, 1993). Percobaan Interferometer Michelson dilakukan memposisikan laser He-Ne sejajar dengan bangku interferometer Michelson. Posisi movable mirror (M1) diletakkan secara tegak lurus (sudut 90) dengan adjustable mirror (M2) yang ditengahi oleh beam spliter serta diatur posisi M1 hingga pantulannya terlihat dilayar dan posisi M2 diatur hingga cahaya M2 berimpit dengan cahaya dari M1. Skrup pada adjustable mirror diputar secara perlahan sehingga terlihat pola interferensinya. Posisi yang demikian, akan terjadi perbedaan lintasan yang diakibatkan oleh pola reflektansi dan tranmisivitas split dari cahaya yang masuk melewati lensa. Perbedaan lintasan ini akan menyebabkan adanya beda fase dan penguatan fase (yang biasa disebut sebagai interferensi) yang selanjutnya menyebabkan munculnya pola-pola pada frinji. Pengembangan

interferometer

Michelson

dapat

diaplikasikan

dalam

penentuan sifat-sifat gelombang seperti pada penentuan panjang gelombang, pola penguatan interferensi, dll.

Pelaksaanaan eksperimen membantu kita untuk

menambah wawasan tentang prinsip kerja interferometer Michelson dan

2

fenomena fisis dari interferensi. Hasilnya dapat sebagai kalibrasi alat optik dan dapat sebagai dasar pembuatan spektrometer.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan petunjuk pada modul yang telah diuraikan, didapatkan rumusan masalah eksperimen interferometer Michelson diantaranya: 1.

Bagaimana hubungan pengaruh variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 )?

2.

Bagaimana pola grafik hubungan variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 )?

3.

Bagaimana hasil tetapan kalibrasi 𝑘1 dan 𝑘2 berdasarkan analisa grafik dan penurunan kuantitatifnya?

1.3 Tujuan Pelaksanaan eksperimen interferometer Michelson bertujuan untuk: 1.

Mengamati hubungan pengaruh variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ).

2.

Dapat menggambar pola grafik hubungan variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ).

3.

Mengetahui hasil tetapan kalibrasi 𝑘1 dan 𝑘2 berdasarkan analisa grafik dan penurunan kuantitatifnya?

1.4 Manfaat Manfaat dari dilaksanakannya eksperimen interferometer Michelson dapat menambah wawasan mengenai fenomena fisis dari interferensi dan prinsip kerja interferometer Michelson, sebagai kalibrasi alat optis dan sebagai dasar dalam pembuatan spektrometer. Wawasan

dari interferometer Michelson turut

mendukung pengembangan bidang optika dan gelombang dalam keilmuan fisika. Aplikasi lebih lanjut dapat diterapkan pada teknologi film tipis.

3

BAB 2. DASAR TEORI

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki sifat dapat merambat. Cahaya yang merambat melalui dua medium berbeda akan mengalami pembiasan. Pembiasan merupakan perubahan kecepatan cahaya akibat perbedaan medium yang menyebabkan perubahan lintasan cahaya. Indeks bias dari sebuah material didefinisikan sebagai perbandingan (rasio) antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa terhadap kecepatan cahaya dalam suatu zat (Apriyanto, 2012). Interferometer yang dikembangkan oleh A.A. Michelson pada tahun 1881 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). Pola interferensi yang terbentuk pada interferometer Michelson lebih tajam, lebih jelas dan jarak antar frinjinya lebih sempit dibanding interferometer yang lain, baik interferometer Fabry Perot maupun Twymen Green (Halliday, 1986).

2.1 Interferensi Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Cahaya memiliki besar amplitudo, panjang gelombang, fase dan kecepatan. Cahaya yang melewati suatu medium maka kecepatannya akan mengalami perubahan.

Perubahan

tersebut

memberikan

informasi

tentang

keadaan

objek/medium yang bersangkutan misal indeks bias, tebal medium dari bahan yang dilewatinya dan panjang gelombang sumbernya (Tipler, 1991). Interferensi gelombang dapat didefinisikan sebagai perpaduan antara dua gelombang atau lebih pada daerah tertentu pada saat yang bersamaan. Interferensi dua gelombang yang mempunyai frekuensi, amplitude, dan arah getaran sama yang merambat menurut garis lurus dengan kecepatan yang sama tetapi berlawananarahnya, menghasilkan gelombang stasioner atau dengan kata lain disebut dengan gelombang diam. Interferensi terdapat dua macam yaitu interferensi destruktif dan interferensi konstruktif. Interferensi desdruktif yaitu saling meniadakan yang terjadi bila gelombang-gelombang yang mengambil

4

bagian dalam interferensi memiliki fase berlawanan. Interferensi konstruktif yaitu saling menguatkan yang terjadi jika gelombang-gelombangyang mengambil bagian

dalam

interferensi

memiliki

fase

yang

sama.

Interferensi

konstruktif dalam sebutan lain dinamakan dengan superposisi gelombang (Bahrudin, 2006:140). Menurut Tipler (1991), perbedaan fase antara dua gelombang yang terjadi pada proses interferensi sering disebabkan oleh adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua gelombang. Perbedaan lintasan dengan satu panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase 360°, yang ekivalen atau sama dengan tidak ada perbedaan fase sama sekali. Perbedaan lintasan dengan setengah panjanggelombang menghasilkan perbedaan fase 180°. Interferensi menghasilkan pola – pola interferensi yang digunakan dalam penentuan indeks bias. Umumnya, perbedaan lintasan yang sama dengan ∆𝑑 menyumbang suatu perbedaan fase δ yang diberikan oleh : 𝛿=

∆𝑑 ∆𝑑 ∙ 2𝜋 = ∙ 360° 𝜆 𝜆

(2.1)

2.2 Interferometer Salah

satu

alat

yang

dapat

dipergunakan

untuk

mengidentifikasi

polainterferensi tersebut adalah interferometer. Alat ini dapat dipegunakan untuk mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang denganketelitian sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi. Walaupunpada awal mula dibuatnya alat ini dipergunakan untuk membuktikan ada tidaknya eter. (Halliday,1994:715). Pola

interferensi

tersebut

dapat

terbentuk

dengan

menggunakan

interferometer. Interferometer memiliki berbagai macam susunan seperti interferometer Michelson, Fabry Perot dan Mach Zehnder. Interferometer Michelson memiliki susunan paling sederhana dan memiliki akurasi yang sangat tinggidiantarainterferometer yang lain. Interferometer Michelson disusun oleh sumber cahaya yang koheren, dua cermin, beam splitter dan detector. (Nguyen & Kim, 2012).

5

2.3 Interferometer Michelson Interferometer

Michelson

merupakan

seperangkat

peralatan

yang

memanfaatkan gejala interferensi. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji. Percobaan interferometer Michelson ini menggunakan sebuahi interferometer, dimana interferometer itu sendiri berasal dari kata interferensi dan meter yang berarti suatu alat yang digunakan unutuk mengukur panjang atau perubahan panjang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi (Halliday, 1994).

Gambar 2.1 Skema interferometer (Sumber: Soedojo, 1992) Gambar merupakan diagram skematik interferometer Michelson. Proses pada permukaan beam splitter (pembagi berkas) cahaya laser, sebagian dipantulkan ke kanan dansisanya ditransmisikan ke atas. Bagian yang dipantulkan ke kanan oleh suatucermin datar (cermin 1) akan dipantulkan kembali ke beam splitter yang kemudian menuju ke screen (layar). Bagian yang ditransmisikan ke atas oleh cermindatar (cermin 2) juga akan dipantulkan kembali ke beam splitter, kemudian bersatu dengan cahaya dari cermin 1 menuju layar, sehingga kedua sinar akan

6

berinterferensiyang ditunjukkan dengan adanya pola-pola cincin gelap-terang (frinji) (Soedojo,1992). Pola interferensi (gelap-terang) yang terjadi seperti gambar di bawah ini:

Gambar 2.2 Pola interferensi gelap terang (Sumber: Soedojo, 1992) Prinsip reflektansi dan transmisivitas yang terjadi pada percobaan Interferometer Michelson ini dapat diuraikan sebagai berikut yaitu sinar dikirim mundur maju melalui gas beberapa kali oleh sepasang cermin sejajar, sehingga seperti merangsang emisi berdasarkan sebanyak mungkin atom yang tereksitasi. Salah satu cermin tembus cahaya sebagian, sehingga sebagian dari berkas sinar muncul sebagai berkas sinar ke luar. (Zemansky, 1994 : 1087-1088) Micrometer yang digerakkan secara perlahan-lahan sehingga pada jarak dm tertentu serta menghitung jumlah lingkaran N, berapa kali pola frinji kembali pada pola awal, maka panjang gelombang cahaya (λ) akan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: 2𝑑 𝑁

(2.2)

𝑙 =𝑘∙𝑑

(2.3)

𝑁𝜆 2𝑑

(2.4)

𝜆=

Sehingga 𝑘=

Dimana 𝑘 merupakan ketetapan kesebandingan (kalibrasi). Kalibrasi yang diketahui tersebut maka interferometer dapat digunakan untuk mengukur panjang gelombang (Hariharan, 2007: 47).

7

BAB 3. METODE PERCOBAAN

Metode eksperimen disebut sebagai tahapan-tahapan sistematis dalam melakukan

eksperimen.

Metode

penelitian

untuk

kegiatan

eksperimen

interferometer Michelson ini menguraikan komponen-komponen yang terdiri dari rancangan praktikum, jenis dan sumber data eksperimen, variabel eksperimen dan skala pengukuran, metode analisis data dan kerangka pemecahan masalah.

3.1 Rancangan Praktikum Skema rancangan praktikum pada eksperimen interferometer Michelson direpresentasikan melalui bentuk diagram alir sebagai berikut: Identifikasi Permasalahan

Tujuan Praktikum

Kajian Pustaka

Variabel Penelitian

Kegiatan Eksperimen

Pengambilan Data

Analisis Data

Kesimpulan

Gambar 3.1 Rancangan praktikum interferometer Michelson.

8

3.2

Jenis dan Sumber Data

3.2.1 Jenis Data Data yang didapatkan dalam eksperimen interferometer Michelson yang akan dilaksanakan adalah data kuantitatif berupa jumlah frinji (N), posisi mikrometer dan posisi 𝑑25 . Data yang diambil yaitu pengaruh perubahaan jumlah frinji terhadap posisi mikrometer. Perubahan jumlah frinji dapat dibuat kelipatan 25. Pengambilan data bisa dilakukan hingga 10 sehingga ketelitian hasil percobaan yang sedang dilakukan lebih maksimal.

3.2.2 Sumber Data Data yang diperoleh berdasarkan sumber datanya termasuk data primer yang diperoleh secara eksperimental. Eksperimen dilakukan dengan menngunakan alat dan bahan dari eksperimen interferometer Michelson sesuai dengan langkahlangkah kerja dan prosedur praktikum yang tersaji di dalam modul.

3.3

Definisi Variabel Eksperimen dan Skala Pengukuran Definisi variabel eksperimen dan skala pengkuran pada eksperimen

interferometer Michelson adalah sebagai berikut: 3.3.1 Operasional Variabel Praktikum

interferometer

Michelson

dalam

proses

pelaksanaannya

menggunakan 3 operasional variabel, dimana definisi dari ketiga variabel tersebut yaitu: 1.

Variabel Bebas Variabel bebas merupakan faktor-faktor yang nantinya akan diukur, dipilih

dan dimanipulasi atau divariasi oleh peneliti untuk melihat hubungan di antara fenomena atau peristiwa yang diteliti atau diamati. Variabel bebas pada eksperimen interferometer Michelson yakni adalah perubahan posisi mikrometer. 2.

Variabel Terikat Variabel terikat merupakan faktor-faktor yang diamati dan diukur oleh

peneliti dalam sebuah penelitian, untuk menentukan ada tidaknya pengaruh dari variabel bebas. Variabel terikat pada eksperimen interferometer Michelson yaitu

9

perubahan jumlah frinji (N). Perubahan jumlah frinji dipengaruhi posisi mikrometer. 3.

Variabel Kontrol Variabel kontrol merupakan variabel yang dibuat konstan untuk setiap

perlakuan pada objek penelitian. Variabel kontrol pada interferometer Michelson adalah posisi 𝑑15 . 3.3.2 Skala Pengukuran Skala pengukuran pada eksperimen interferometer Michelson adalah posisi mikrometer, jumlah frinji (N) dan tetapan kalibrasi. Berdasarkan data yang telah diperoleh dapat di cari tetapan kalibrasinya 𝑘1 dari grafik untuk 𝑁=𝑓 (𝑑𝑚 ) dimana N adalah fungsi dari 𝑑𝑚 . Variabel-varibel yang dapat diidentifikasi adalah: 𝑘1 =

𝑁𝜆 2𝑑𝑚

𝑘2 = 𝑘1

𝜆 2

Dimana 𝑘1 = 𝑚 𝑑𝑚 𝑁

𝜆 = 2𝑘2 𝜆=2

𝑘2 𝑘1

Keterangan:

N = jumlah frinji 𝜆

= panjang gelombang laser HeNe 623,8 nm

𝑑𝑚 = pergeseran cermin (m) Ralat pengukuran pada eksperimen interferometer Michelson : 𝜎 2𝑦 =

1 ∑(𝑦𝑖 − 𝑐 𝑚𝑥)2 𝑁

𝑁𝜎𝑦 2 𝜎 𝑚= 𝑁(∑ 𝑥𝑖 2 ) − (∑ 𝑥𝑖 2 ) 2

𝜎 2𝑐 =

𝜎 2 𝑦(∑ 𝑥𝑖 2 ) 𝑁(∑ 𝑥𝑖 2 ) − (∑ 𝑥𝑖 2 )

10

𝑘2 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 =

3.4

𝑚𝜆 2

Kerangka Pemecahan Masalah Kerangka

pemecahan

masalah

yang

digunakan

pada

eksperimen

interferometer Michelson adalah sebagai berikut: 3.4.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum interferometer Michelson yaitu : 1.

Meja interferometer (precision interferometer, OS-2955A) yang berfungsi sebagai tempat meletakkan perlengkapan interferometer Michelson.

2.

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

3.

Bangku lase He-Ne (OS-9172) berfungsi sebagai tempat meletakkan laser He-Ne.

4.

Perlengkapan interferometer Michelson : a. Beam splitter sebagai pemisah berkas cahaya menjadi dua bagian. Sebagian menuju Movable mirror (M1) dan sebagian lagi menuju Adjustable mirror (M2). b. Compensator memilki fungsi menyamakan fasa gelombang yang berasal dari suber cahaya (laser He-Ne). c. Movable mirror (M1) berfungsi sebagai transmisi berkas menuju pemisah bekas dan dari pemisah berkas, sebagian dari berkas cahaya tersebut akan direfleksikan oleh pemisah berkas menuju layar pengamatan dengan posisinya yang berubah-ubah. d. Adjustable mirror (M2) berfungsi sebagai pereflaksi berkas menuju pemisah bekas dan dari pemisah berkas, sebagian dari berkas cahaya tersebut akan ditransmisikan oleh pemisah berkas menuju layar pengamatan dengan posisinya yang tetap. e. Convex lens 18 nm memiliki fungsi sebagai pemfokus serta penyebar berkas cahaya yang berasal dari sumbercahaya (laser HeNe).

11

3.4.2

Tata Laksana Eksperimen Eksperimen interferometer Michelson dilakukan pada Senin, 18 Maret

2019 pukul 07.00-08.40 WIB bertempat di Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember. Langkah

awal

pada

eksperimen

interferometer

Michelson

yaitu

mengidentifikasi permasalahan dalam eksperimen interferometer Michelson berdasarkan latar belakang. Kajian pustaka dilakukan mengenai teori, konsep fisis serta cara pengukuran pada eksperimen interferometer Michelson. Alat dan bahan disiapkan dan mulai merangkai alat yang digunakan pada eksperimen interferometer Michelson (lihat gambar 3.2). Eksperimen dilakukan dengan pengambilan data dengan variasi jumlah frinji terhadap posisi mikrometer. Data yang diperoleh saat eksperimen yang kemudian data diolah dan dihitung. Tahap terakhir dapat menyimpulkan hasil eksperimen efek fotolistrik.

Gambar 3.2 Desain eksperimen interferometer Michelson (Sumber: Tim Penyusun, 2019)

12

3.4.3 Langkah Kerja Langkah kerja direpresentasikan dalam bentuk diagram alir sebagai berikut: Mulai Rangkaian disusun Laser He-Ne diposisikan sejajar bangku interferometer Michelson 𝑀1 dan 𝑀2 diposisikan hingga berkas terkumpul di satu titik Skrup pengatur 𝑀2 diputar perlahan sehingga pola interferensi pada layar pengamatan Posisi mikrometer diatur setengah skala utama Mikrometer diputar hingga angka nol pada knop berimpit dengan garis tanda

Frinji dipilih dan diberi garis tanda

Posisi awal mikrometer dicatat Knob mikrometer diputar perlahan hingga 25 frinji Posisi mikrometer yang baru dicatat

Pengulangan 10 pasang data posisi mikrometerfrinji yang berbeda

Selesai Gambar 3.3 Diagram alir eksperimen interferometer Michelson.

13

3.4.4

Metode Analisi Data Analisa data yang dilakukan dalam pengambilan data eksperimen

interferometer Michelson dilakukan dengan mengidentifikasi data-data yang akan yang didapat yaitu pengaruh variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer untuk mencari nilai tetapan kalibrasi (𝑘1 ). Data yang akan didapat ditabulasikan dan digrafikkan sebagai berikut: 1.

Tabel Pengamatan

Tabel 3.1 Pengaruh variasi jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer Posisi mikrometer (𝑑𝑚 )

Jumlah frinji (N) 15 30 45 dst..

2.

Grafik Grafik hubungan jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ) yang

didapatkan dari data eksperimen yang diperoleh adalah: N

𝑑𝑚 Gambar 3.4 Grafik hubungan hubungan jumlah frinji (N) terhadap posisi mikrometer (𝑑𝑚 ).

14

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Hasil pengukuran dan perhitungan yang didapatkan dari eksperimen Interferometer Michelson, yaitu: Tabel 4.1 Hasil pengamatan dan ralat deviasi No.

N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

dm1 6 12 17 22 26 31 37 40 50 56

dm (µm) dm2 7 12 17 21 25 30 36 41 49 55

dm3 7 12 18 22 26 33 37 41 49 56

𝑑𝑚 ratarata 6,67 12,00 17,33 21,67 25,67 31,33 36,67 40,67 49,33 55,67

Σ(𝑑𝑚 − ̅̅̅̅ 𝑑𝑚)2

∆dm

0,67 0,00 0,67 0,67 0,67 4,67 0,67 0,67 0,67 0,67

0,09 0,00 0,09 0,09 0,09 0,23 0,09 0,09 0,09 0,09

Tabel 4.2 Hasil berdasarkan perhitungan grafik m=k

0,894

∆m

c

∆c

xi 21,1 37,9 54,8 68,5 81,1 0,027 105,44 1,406 99,0 115,9 128,5 155,9 175,9 Jumlah 938,7

yi 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 825

xi^2 444,0 1438,4 3001,2 4689,3 6580,6 9807,1 13429,8 16519,8 24311,3 30954,1 111175,5

yi^2 225 900 2025 3600 5625 8100 11025 14400 18225 22500 86625

xiyi 316,1 1137,8 2465,2 4108,7 6084,1 8912,8 12168,1 15423,5 21049,3 26390,6 98056,3

∆y

4,12

15

Tabel 4.2 Nilai kalibrasi No.

N

k2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

0,71 0,79 0,82 0,88 0,92 0,91 0,91 0,93 0,87 0,85

̅̅̅̅ 𝑘2

∆k2

0,86

pergeseran 21,07 37,93 54,78 68,48 81,12 99,03 115,89 128,53 155,92 175,94

0,278

180 y = 0.8939x - 1.4055 R² = 0.9927 135 120 105 90

160

Jumlah Frinji (N)

140 120 100 80

150

75

60

60 45

40

30

20

15

0 0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

Pergeseran Frinji (2dm/λ)

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji

16

180

Jumlah Frinji (N)

160 140 120 100 80 60 40

20 0 0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

Pergeseran Frinji (2dm/λ)

Gambar 4.2 Grafik error bar hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji

4.2 Pembahasan Pola interferensi pada Interferometer Michelson terjadi karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh dua berkas gelombang cahaya yang telah disatukan. Panjang lintasan yang dirubah dengan diperpanjang maka yang akan terjadi adalah pola-pola frinji akan masukke pusat pola. Jarak lintasan yang lebihpanjang akan mempengaruhi fase gelombang yang jatuh ke layar. Bila pergeseran beda panjang lintasan gelombang cahaya mencapai λ maka akan terjadi interferensi konstruktif yaituterlihat pola terang, namun bilapergeserannya hanya sejauh λ /4 yangsama artinya dengan berkas menempuh lintasan λ/2 maka akan terlihat pola gelap. Eksperimen Interferometer Michelson dilakukan dengan pengamatan terhadap dua variable, yaitu pengamatan terhadap penambahan jumlah frinji dan pengamatan terhadap pergeseran Movable mirror dari titik acuan awal perhitungan. Pergeseran pada Movable mirror tersebut dilakukan dalam orde mikrometer sehingga diperlukan kehati-hatian untuk mendapatkan data yang valid. Data yang didapatkan setelah melakukan pengamatan dan pencatatan terhadap mikrometer pada interferometer, diolah melalui perhitungan matematis terhadap penentuan nilai yang pasti dan pengkalibrasian titik awalnya. Data yang didapatkan bahwa penambahan dari banyaknya jumlah frinji (N) berbanding lurus

17

dengan pergeseran Movable mirror yang dilakukan atau terhadap posisi mikrometer. Hal ini dapat terlihat dari semakin besarnya nilai N (banyaknya frinji), maka nilai dm (jarak pergeseran Movable mirror terhadap titik acuan) juga menunjukkan angka yang semakin besar. Gambar 4.1 memperlihatkan grafik yang naik menunjukkan nilai pergeseran frinji yang juga naik seiring bertambahnya jumlah frinji (N). Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran Movable mirror menunjukkan bahwa grafik yang terbentuk cenderung linear walaupun beberapa selisih data yang didapat nilainya sedikit jauh. Terbukti bahwa penambahan dan banyaknya jumlah frinji (N) berbanding lurus dengan pergeseran Movable mirror yang dilakukan atau terhadap posisi mikrometer (𝑑15 ). Eksperimen ini juga dilakukan analisa grafik maupun matematis terhadap nilai 𝑘1 dan 𝑘2. Nilai 𝑘1 menunjukkan hipotesis tetapan kalibrasi awal yang dicoba ditentukan kepastian nilai kuantitatifnya dengan penurunan rumus yang didasarkan pula pada data yang diperoleh. 𝑘2 menunjukkan kalibrasi olahan dalam bentuk setengah panjang gelombang dari nilai 𝑘1. Nilai 𝑘1 bergantung dari pemosisian Adjustable Mirror dan Movable Mirror. Pemosisian yang dimaksud berkaitan dengan jarak Adjustable Mirror maupun Movable Mirror terhadap split dan posisi sudut kedua mirror tersebut terhadap split. Posisi sudut yang paling tepat dalam memperoleh nilai kalibrasi awal 𝑘1 yang valid adalah ketika Adjustable Mirror dan Movable Mirror dalam keadaan tegak lurus atau 90 dengan posisi split ditengah sebagai titik nol. Nilai 𝐾2 memiliki hubungan yang spesifik terhadap nilai 𝑘1. Secara teoritis, hubungan tersebut bergantung dari jenis warna gelombang cahaya masukan. Jenis warna gelombang cahaya masukan tersebut berkaitan dengan panjang gelombang maupun frekuensinya. Berdasarkan data yang diperoleh, didapatkan adanya keselarasan antara nilai 𝑘2 dengan nilai setengah panjang gelombang dari kalibrasi awal 𝑘1. Berdasarkan analisa diatas, maka dapat ditentukan hubungan antara jumlah frinji (N) dengan pergeseran cermin 𝑑𝑚 dilihat dari bentuk dan pola pengamatan grafik yang terbentuk, serta nilai tetapan kalibrasi dan hubungan antara 𝑘1 dan 𝑘2 dari analisa grafik maupun penurunan kuantitatif yang dilakukan.

18

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang didapatkan berdasarkan hasil dilaksanakannya eksperimen Interferometer Michelson, adalah: 1.

Penambahan dan banyaknya jumlah frinji (N) berbanding lurus dengan pergeseran Movable mirror 𝑑𝑚 yang dilakukan. Hal tersebut dapat terlihat dari semakin besarnya nilai N (banyaknya frinji), maka nilai 𝑑𝑚 (jarak pergeseran Movable mirror terhadap titik acuan) juga menunjukkan angka yang semakin besar.

2.

Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran Movable mirror cenderung linear walaupun beberapa selisih data yang didapat nilainya sedikit jauh.

3.

Nilai tetapan kalibrasi 𝑘1 dan 𝑘2 dari analisa grafik maupun penurunan kuantitatif yang dilakukan berturut-turut adalah 𝑘1 yaitu 0,894 dan 𝑘2 ratarata adalah 0,86

19

DAFTAR PUSTAKA

Apriyanto, D. K. (2012). Alat Pengukur Indeks Bias dan Viskositas Cairan dengan Meneraokan Hukum Snellius Berbasis Mikrokontroler AVR ATMEGA 8535. Bandar Lampung: Universitas Lampung. Bahrudin, Drs. MM. 2006. Kamus Fisika Plus. Bandung: Epsilon Group. Halliday, Resnick.1986. Fisika jilid 2 edisi ketiga. Jakarta: Erlangga Hariharan, P. 2007. Basic Of Interferometry. Sydney: Academic Press. Nguyen, C., & Kim, S. (2012). Theory, Analysis and Design of RF Interferometric Sensors. London: Springer. Soedojo, P. 1992. Asas-Asas Ilmu Fisika Jilid 4 Fisika Modern. Yogyakarta : Gadjah MadaUniversity press. Tim Penyusun. 2019. Buku Panduan Praktikum Eksperimen Fisika 1. Jember: Universitas Jember press. Tipler, P. A. 1991. Fisika Untuk Sains danTehnik Jilid 2. Penerbit Erlangga:Jakarta Zemansky, Sears. 1994. Fisika untuk Universitas 3 Optika Fisika Modern. Bandung: Binacipta

20

LAMPIRAN

Tabel 1. Hasil berdasarkan pengamatan No.

N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

dm1 6 12 17 22 26 31 37 40 50 56

dm (µm) dm2 7 12 17 21 25 30 36 41 49 55

dm3 7 12 18 22 26 33 37 41 49 56

dm rata-rata

k2 rata-rata

6,67 12,00 17,33 21,67 25,67 31,33 36,67 40,67 49,33 55,67

0,86

dm rata-rata

2 Ʃ(𝑑𝑚 − ̅̅̅̅ 𝑑𝑚)

∆dm

6,67 12,00 17,33 21,67 25,67 31,33 36,67 40,67 49,33 55,67

0,67 0,00 0,67 0,67 0,67 4,67 0,67 0,67 0,67 0,67

0,09 0,00 0,09 0,09 0,09 0,23 0,09 0,09 0,09 0,09

Tabel 2. Ralat deviasi No.

N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

dm1 6 12 17 22 26 31 37 40 50 56

dm (µm) dm2 7 12 17 21 25 30 36 41 49 55

dm3 7 12 18 22 26 33 37 41 49 56

21

Tabel 3. Hasil berdasarkan perhitungan grafik m=k

∆m

0,894

0,027

c

∆c

105,44 1,406

Jumlah

xi 21,1 37,9 54,8 68,5 81,1 99,0 115,9 128,5 155,9 175,9 938,7

yi 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 825

xi^2 444,0 1438,4 3001,2 4689,3 6580,6 9807,1 13429,8 16519,8 24311,3 30954,1 111175,5

yi^2 225 900 2025 3600 5625 8100 11025 14400 18225 22500 86625

xiyi 316,1 1137,8 2465,2 4108,7 6084,1 8912,8 12168,1 15423,5 21049,3 26390,6 98056,3

Tabel 4. Kalibrasi No.

N

k2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

0,71 0,79 0,82 0,88 0,92 0,91 0,91 0,93 0,87 0,85

k2 bar

0,86

̅̅̅)2 (𝑘2 − ̅𝑘2 0,0217 0,6257 0,6747 0,7677 0,8548 0,8259 0,8209 0,8717 0,7497 0,7269

̅̅̅)2 Ʃ(𝑘2 − ̅𝑘2

6,940

∆k2

0,278

pergeseran 21,07 37,93 54,78 68,48 81,12 99,03 115,89 128,53 155,92 175,94

∆y

4,1

22

180 y = 0.8939x - 1.4055 R² = 0.9927 135 120 105 90

160

Jumlah Frinji (N)

140 120 100 80

150

75

60

60 45

40

30

20

15

0 0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

Pergeseran Frinji (2dm/λ)

Gambar 1. Grafik hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji 180

Jumlah Frinji (N)

160 140 120 100

80 60 40 20 0 0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

Pergeseran Frinji (2dm/λ)

Gambar 2. Grafik error bar hubungan antara jumlah frinji dan pergeseran frinji