Laporan Isi.docx

1

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang A.A Michelson merupakan seorang fisikawan asal Amerika Serikat yang

menemukan sebuah alat optik yakni interferometer Michelson. Interferometer Michelson merupakan sebuah instrumen yang dapat menghasilkan pola fringe dari perbedaan lintasan cahaya yang diterima oleh layar. Interferometer ini terdiri dari pemecah sinar (beam splitter) dan dua buah cermin yakni cermin referensi dan cermin uji. Sinar datang pada interferometer Michelson dibagi menjadi dua bagian oleh beam splitter. Cahaya yang dipantulkan kembali akan digabungkan menggunakan splitter yang sama dan pola interferensi akan diukur dengan detektor. Interferometer Michelson termasuk dalam interferometer pembelah amplitudo yang sangat berguna dalam pengukuran indeks bias, pengukuran panjang, pengukuran getaran (vibrasi), dan dapat juga digunakan untu pngukuran simpangan permukaan (Beiser, 1992) Alat

yang

digunakan

pada

eksperimen

Interferometer

Michelson

diantaranya adalah meja interferometer yang digunakan untuk meletakkan alat pada saat eksperimen, sumber laser He-Ne sebagai pemancar cahaya, bangku laser, beam splitter yang berfungsi untuk membagi berkas cahaya, compesator sebagi penyefase gelombang cahaya, movable mirror yang digunakan untuk menghitung jarak perubahan lintasan dengan menggerakkan cermin, adjustable mirror yang digunakan untuk merefleksi berkas dari pemisah berkas, dan convex lens yang berfungsi untuk memfokuskan cahaya. Langkah pertama yang dilakukan

dalam

eksperimen

adalah

menyusun

peralatan

eksperimen

interferometer Michelson. Laser He-Ne diposisikan di depan lensa sejajar dan mengatur posisi M1 dan M2 agar pola interferensi dapat terlihat jelas di layar. Knob mikrometer diputar secara perlahan-lahan berlawanan dengan arah jarum jam dan catat posisi awal mikrometer dan posisi d25. Perubahan frinji yang terjadi diamati dan percobaan diulang hingga memperoleh 10 pasang data dengan kelipatan 25. Data yang diperoleh dalam eksperimen interferometer Michelson

2

yaitu data kuantitas banyaknya pergeseran cermin dan jumlah frinji dan data tersebut akan digunakan untuk mencari tetapan kalibrasi (k). Eksperimen

interferometer

Michelson

dilakukan

bertujuan

untuk

menentukan tetapan kalibrasi (k) interferometer Michelson menggunakan laser He-Ne. Dalam kehidupan sehari-hari, banyak peristiwa yang berhubungaan dengan cahaya. Cahaya dapat digolongkan sebagai sebuah gelombang yang dapat memindahkan energi tanpa disertai dengan perpindahan massa. Efek interferensi pada gelombang cahaya tidak mudah untuk diamati karena panjang gelombang mencapai sekitar 4 𝑥 10−7 𝑚 sampai 7 𝑥 10−7 𝑚. Eksperimen interferometer Michelson menggunakan fiber optik dimana penggunaan fiber optik telah banyak diaplikasian dalam kehidupan sehari-hari. Apikasi interferometer Michelson yang paing umum diketahui adalah pembuktian dari teori relativitas khusus, sedangkan aplikasi interferometer Michelson yang dapat ditemukan dalam kehidupan seharihari diantaranya adalah pada teknik pencitraan medis OCT (Optical Coheren Tomography), mendeteksi gelombang gravitasi, mendeteksi planet yang berada disekitar bintang, dan menghasilkan delay line interferometer misalnya sebuah demulator DPSK optis yang mengkonversi modulasi fase menjadi modulasi amplitudo dalam jaringan DWDM

1.2

Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dapat ditarik berdasarkan eksperimen interferometer

Michelson adalah sebagai berikut : 1.

Bagaimana perbandingan nilai kalibrasi (k1) yang diperoleh dari grafik dengan nilai kalibrasi (k2) perhitungan?

2.

Bagaimana grafik hubungan jumlah frinji terhadao pergeseran movable mirror?

3.

Bagaimana hubungan posisi mikrometer terhadap perbedaan lintasan dari tiap perubahan frinji?

3

1.3

Tujuan Tujuan dari dilakukannya eksperimen interferometer Michelson adalah

sebagai berikut: 1.

Mengetahui perbandingan nilai kalibrasi (k1) yang diperoleh dari grafik dengan nilai kalibrasi (k2) perhitungan.

2.

Mengetahui grafik hubungan jumlah frinji terhadap pergeseran movable mirror.

3.

Mengetahui hubungan posisi mikrometer terhadap perbedaan lintasan dari tiap perubahan frinji.

1.4

Manfaat Ekperimen tentang interferometer Michelson memiliki beberapa manfaat

yang dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Aplikasi interferometer Michelson banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah pada teknik pencitraan medis OCT (Optical Coheren Tomography), mendeteksi gelombang gravitasi

sebagai

inti

dari spektroskopitransformasi

Fourier,

mendeteksi planet yang berada disekitar bintang, dan menghasilkan delay line interferometer. Teknik pencitraan medis OCT menggunakan cahaya untuk menangkap mikrometer berevolusi. OCT menggunakan interferometer dengan koherensi rendah biasanya menggunakan cahaya inframerah. Prinsip kerja OCT dimulai dari adanya cahaya koheren rendah yang berasal dari dioda superluminan (SLD) yang digabungkan dengan interferometer fiber dan kemudian dipisahkan dengan serabut splitter pada suat coupler menjadi ke dalam jalur acuan (reference) dan sampel (measurement). Sinar dikombinasikan dalam coupler dengan cahaya pantulan dari mata penderita kemudian direfleksikan dari cermin dan ditangkap kembali oleh lensa dan dikombinasi dengan sinar sample. Sinyal yang terbentuk diamati hanya bila panjang lintasan optik sesuai dengan panjang koheren dari sumber cahaya dioda yang kemudian diproses.

4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Sejarah Interferometer Michelson Interferometer Michelson merupakan sebuah alat yang digagas oleh seorang

ilmuwan asal Amerika Serikat, yakni A.A Michelson pada tahun 1881 yang pada mulanya digunakan untuk mengukur kecepatan ether sebagai medium perambatan cahaya berdasarkan prinsip percobaan Young. Interferometer Michelson digunakan dengan membagi amplitudo gelombang cahaya menjadi dua bagian yang memiiki intensitas yang sama. Alat ini memanfaatkan salah satu sifat cahaya bahwa interferensi merupakan hasil gabungan superposisi dari dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik ruang. Percobaan yang dilakukan oleh A.A Michelson bersama dengan Morley untuk menunjukkan bahwa hipotesis ether tidak dapat diterima atau tidak ada. Pengamatan gejala interferensi pertama kali dilakukan oleh Thomas Young dengan menggunakan sebuah berkas cahaya tunggal (monokromatis) dan berhasil membuktikan bahwa cahaya merupakan sebuah gelombang atau yang lebih dikenal sebagai prinsip Huygens (Giancoli, 2001).

2.2

Definisi Interferensi Percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young pada tahun 1801

memepragakan sifat gelombang cahaya, dimana dua sumber cahaya yang koheren dihasilkan dengan menerangi dua celah sejajar dengan sumber cahaya tunggal. Setiap celah pada percobaan Young dianggap sebagai celah sempit dan bertindak sebagai sumber garis yang ekivalen dengan sumber titik dalam dua dimensi. Pola interferensi diamati pada sebuah layar yang dipisahkan dari celah sejauh d (Serway dan Faugh, 1989). Interferensi maksimum pada suatu sudut pada percobaan interferensi dapat dituliskan sebagai berikut : 𝑑 sin 𝜃 = 𝑛𝜆

... (2.1)

Interferensi minimum yang terjadi pada percobaan interferensi dapat dituliskan sebagai berikut : 1

𝑑 sin 𝜃 = (𝑛 + 2 )𝜆

... (2.2)

5

Keterangan : d = lebar celah/jarak antar celah (m) 𝜃 = Sudut yang dibentuk dari pola interferensi n = Orde gelombang λ = panjang gelombang (m) Interferensi adalah superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu di satu titik dalam ruang. Dua gelombang yang memiliki frekuensi dan panjang gelombang yang sama tetapi dengan fase yang berbeda bergabung, maka akan dihasilkan gelombang dengan amplitudo yang tergantung pada perbedaan fasanya. Gelombang akan sefasa apabila memiliki perbadaan fasa 0 atau bilangan bulat kelipatan 360°, sehingga gelombang akan berinterferensi dan saling menguatkan (interferensi konstrukstif). Interferensi konstruktif memiliki ciri-ciri yakni besar amplitudo sama dengan penjumlahan amplitudo dari masing-masing gelombang. Interferensi destruktif terjadi jika terdapat gelombang dengan perbedaan fasa 180° atau bilangan ganjil kelipatan 180°, maka gelombang yang dihasilkan akan berbeda fasa dan berinterferensi saling melemahkan. Amplitudo yang dihasilkan dari interferensi destruktif merupakan perbedaan amplitudo dari masing-masing gelombang (Tipler, 1991).

Gambar 2.1 Konfigurasi Interferensi Dua Celah dari Percobaan Young (Sumber : Tipler 1991)

2.2

Definisi Interferensi Michelson Interferometer Michelson merupakan sebuah alat optik yang dapat

digunakan untuk mengamati peristiwa interferensi cahaya dari perbedaan panjang lintasan. Pola interferensi cahaya akan menghasilkan pola gelap terang. Terdapat 2 jenis interferometer, yaitu interferometer pembagi muka gelombang dan interferometer pembagi amplitudo. Interferometer pembagi muka gelombang

6

menggunakan berkas cahaya pertama yang dibagi menjadi dua, sehingga menghasilkan dua buah berkas sinar baru ynag koheren dan membentuk pola interferensi gelap terang. Interferometer pembagi amplitudo akan meneruskan sebagian dari geombang dan sebagian lainnya akan dipantulkan. Amplitudo yang terbagi maksutnya ialah kedua gelombang yang terbagi memiliki amplitudo yang lebih kecil dibanding gelombang sebelumnya. Pola interferensi akan terjadi apabila kedua gelombang tersebut disatukan kembali (Soedojo, 1992). Interferometer dikembangkan oleh Albert Michelson pada tahun 1881 dengan menggunakan prinsip membagi amolitudo gelombang cahaya menjadi dua buah bagian dengan intensitas yang sama. Pembelahan amplitudo gelombang menjadi dua bagian dilakukan dengan pemecah sinar (beam splitter). Gelombang yang melewati permukaan beam splitter cahaya laser sebagian akan dipantulkan ke kanan dan sisanya ditransmisikan ke atas. Pola interferensi yang terbentuk pada interferometer Michelson memiliki sifat yang lebih tajam, lebih jelas, dan jarak antar frinjinya lebih sempit jika dibandingkan dengan interferometer Fabry Perot atau Twymen Green (Halliday dan Resnick, 1999).

Gambar 2.2 Interferometer Michelson (Sumber : Halliday dan Resnick, 1999).

Menurut Soedojo (1992), menyatakan bahwa perbedaan fase keseluruhan dari lintasan sinar adalah 180° (dipantulkan dari cermin) dan ditambah dengan

7

perbadaan fasa akibat dari perbedaan lintasan optik. Interferensi destruktif akan terjadi jika perbedaan lintasan sama dengan nol atau kelipatan bulat dari panjang gelombang (𝝀). Interferensi konstruktif terjadi apabila terdapat perbedaan lintasan 𝟏

sebesar elipatan ganjil dari setengah panjang gelombang (𝟐 𝝀). Interferensi destruktif pada interferometer Michelson didefinisikan sebagai berikut : 𝑵=

𝟐𝑫

... (2.3)

𝝀

Interferensi konstruktif pada interferometer Michelson yaitu sebagai berikut: 𝟏

𝑵+𝟐= 2.4

𝟐𝑫 𝝀

... (2.4)

Definisi Laser Helium-Neon (He-Ne) Laser adalah sumber cahaya koheren monokromatik yang amat lurus. Cara

kerja dari laser yaitu mencakup optika dan elektronika. Laser yang memancarkan sinar tampak disebut dengan laser optik. Bahan yang digunakan dalam laser dapat berupa benda padat, cair (kimia), dan berupa gas. Salah santu contoh dari laser yang menggunakan bahan gas adalah laser helium neon (Laser He-Ne). Laser gas mampu memancarkan radiasi dengan spektrum gas ultraviolet sampe dengan inframerah. Laser helium neon (Laser He-Ne) berada pada spektrum berwarna merah dengan panjang gelombang 6328°𝐴. Laser helium neon (Laser He-Ne) merupakan laser gas pertama yang diciptakan oleh Ali Javan dkk. dari Bell Laboratories pad tahun 1961. Beberapa tingkatan energi yang dimiliki oleh atom neon hampir sama dengan tingkatan energi yang dimiliki oleh atom helium sehingga kedua jenis atom akan mengalami tumbukan. Setelah terjadi tumbukan, atom helium akan kembali ke tingkatan dasar yaitu 1S0 karena konfigurasi elektron terluarnya adalah 1 s2. Tekanan pada atom He lebih besar 10 kali dibandingkan dengan atom Ne sehingga mampu mempertahankan inversi populasi secara terus menerus dan laser yang dihasilkan bersifat kontinu. Laser kontinu memeliki peranan pada transimisi komunikasi, musik dan gambar-gambar pada televisi. Efisiensi dari laser He-Ne sangat rendah yaitu 1% dengan keluaran berorde miliwatt (mW) (Pikatan, 1991).

8

Gambar 2.3 Diagram Tingkat Energi He dan Ne (Sumber : Pikatan, 1991)

9

BAB 3. METODE PENELITIAN

Metode penelitian adalah sebuah langkah-langkah atau metode yang digunakan dalam melakukan sebuah eksperimen untuk memudahkan praktikan agar mendapatkan hasil yang sesuai dengan literatur. Beberapa hal yang terdapat dalam metode penelitian diantaranya adalah rangcangan penelitian, jenis dan sumber data, definisi operasional variabel, metode analisis data, dan kerangka pemecahan masalah.

3.1

Rancangan Penelitian Secara garis besar, skema dari rancangan penelitian Interferometer

Michelson ditampilkan dalam bentuk diagram alir sebagai berikut : Identifikasi

Kajian Pustaka

Variabel Penelitian

Kegiatan Eksperimen

Data

Analisis

Kesimpulan Gambar 3.1 Diagram Alir Rancangan Penelitian

10

3.2

Jenis dan Sumber Data Eksperimen tentang Interferometer Michelson bersifat kuantitatif. Data yang

diperoleh diantaranya adalah panjang gelombang (λ), jumlah frinji (N), dan pergeseran cermin (dm). Sumber data yang diperoleh dalam eksperimen interferometer Michelson adalah primer dikarenakan pengambilan data dilakukan secara langsung pada saat eksperimen

3.3

Definisi Operasional Variabel dan Skala Pengukuran Operasional variabel dalam suatu eksperimen dibagi menjadi 3, diantaranya

adalah sebagai berikut : 3.3.1 Variabel Eksperimen a.

Variabel Bebas Variabel bebas merupakan variabel menyebabkan timbulnya variabel

lainnya. Variabel bebas biasanya merupakan variabel yang akan diamati, diteliti maupun dimanipulasi. Variabel bebas dalam eksperimen

interferometer

Michelson adalah jumlah frinji (N) dan pergeseran cermin (dm).

b.

Variabel Terikat Variabel terikat merupakan variabel yang muncul karena mengalami

perubahan akibat manipulasi dari variabel bebas. Variabel terikat dari eksperimen interferometer Michelson adalah tetapan kesebandingan/kalibrasi (k).

c.

Variabel Kontrol Variabel yang ketiga yaitu variabel kontrol, merupakan variabel yang

dikendalikan atau dibuat konstan sehingga pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat tidak dipengaruhi faktor luar yang tidak diteliti. Variabel kontrol dalam eksperimen interferometer Michelson adalah panjang gelombang (λ) dan jumlah perubahan frinji dengan jarak pergerakan cermin.

11

3.3.2 Skala Pengukuran Skala pengukuran yang digunakan dalam eksperimen jumlah frinji (N), dan pergeseran cermin (dm) adalah skala pengukuran interval, dimana variabel yang dihasilkan dari pengukuran dengan data yang bervariasi. Ralat yang digunakan dalam eksperimen interferometer Michelson adalah sebagai berikut : ∆𝑑𝑚 = √

𝛴(𝑑𝑚𝑖 − 𝑑𝑚)2 𝑛(𝑛 − 1)

𝑘2 =

𝑁𝜆 2𝑑𝑚

𝛴(𝑘𝑖 − 𝑘)2 √ ∆𝑘2 = 𝑛(𝑛 − 1) Perhitungan tetapan kalibrasi k1 menggunakan regresi linear y = mx + C 𝑛

𝑛

𝑛

𝑖=1

𝑖=1

𝑖=1

1 𝜎𝑦 = ∆𝑦 = √ (∑ 𝑦𝑖 2 − 𝐴 ∑ 𝑥𝑖𝑦𝑖 − 𝐵 ∑ 𝑦𝑖 ) 𝑛−2

𝑚=

𝑁 ∑ 𝑥𝑖 𝑦𝑖 − ∑ 𝑥𝑖 ∑ 𝑦𝑖 𝑁 ∑ 𝑥 2 𝑖 − (∑ 𝑥𝑖 )2

𝜎𝑚 = ∆𝑚 = ∆𝐴 =

𝜎𝑦. 𝑛

1⁄ 2

[𝑛𝛴𝑥 2 𝑖 − (𝛴𝑥𝑖)2 ] 𝑛

1⁄ 2

1 𝜎𝑐 = ∆𝑐 = 𝜎𝐵 = 𝜎𝐴 = √ ∑ 𝑥𝑖 2 𝑛 𝑖=1

𝑥𝑖 =

2𝑑𝑚 𝜆

𝑦𝑖 = 𝑁 Sehingga, 𝑦 ± 𝜎 = (𝑚 ± 𝜎𝑚) × ±(𝑐 ± 𝜎𝑐)

12

3.4

Kerangka Pemecahan Masalah

3.4.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam eksperimen interferometer Michelson adalah sebagai berikut : 1.

Meja interferometer (precision interferometer, OS-9255A), berfungsi untuk meletakkan alat yang digunakan pada saat eksperimen interferometer Michelson

2.

Sumber laser HeNe (OS-9171), berfungsi sebagai sumber pemancar cahaya.

3.

Bangku laser (OS-9172), berfungsi untuk meletakkan sumber cahaya supaya tidak geser.

4.

Beam splitter, berfungsi sebagai pembagi berkas cahaya.

5.

Compesator,

berfungsi

sebagai

penyefase

gelombang

cahaya

atau

menyamakan beda fase. 6.

Movable mirror, berfungsi untuk menghitung jarak perubahan lintasan dengan cara menggerakkan cermin.

7.

Adjustable mirror, berfungsi sebagai perefleksi berkas menuju pemisah berkas dan sebagian akan ditransmisikan menuju layar pengamatan dengan posisi tetap.

8.

Convex lens, digunakan untuk memfokuskan cahaya.

3.4.2 Tata Laksana Eksperimen Tata laksana eksperimen yang dilakukan dalam interferometer Michelson seperti pada gambar dibawah ini:

13

Gambar 3.2 Susunan Eksperimen Interferometer Michelson (Sumber : Tim Penyusun, 2019)

a.

Waktu dan Tempat Ekperimen Eksperimen interferometer Michelson dilakukan pada hari Senin, tanggal 18

Maret 2019 pukul 08.50 – 10.30 WIB dan bertempat di Laboratorium Fisika Modern, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember.

3.4.3 Langkah Kerja Langkah kerja yang perlu dilakukan dalam melakukan eksperimen Interferometer Michelson adalah sebagai berikut : 1.

Peralatan eksperimen disusun seperti pada gambar 3.2.

2.

Laser He-Ne diposisikan pada kedudukan di depan lensa sejajar bangku interferometer Michelson.

3.

Posisi M1 diatur dengan cara menutup M2, sehingga berkas pantulannya dapat dilihat di layar. Dengan cara sama posisi M2 diatur, sehingga cahaya dari M2 berimpit dengan cahaya dari M1.

4.

Skrup pengatur pada (horizontal dan vertikal) diputar secara perlahan-lahan sehingga pola interferensinya dapat dilihat jelas pada layar pengamatan.

5.

Posisi mikrometer skrup diatur pada setengah skala utama (dua kali putaran = 2 x 25 skala). Perubahan frinji yang terjadi diamati.

6.

Diputar mikrometer satu putaran penuh berlawanan arah jarum jam. Secara perlahan diputar sekali lagi sampai angka nol pada knob berimpit dengan garis tanda.

7.

Pada layar, dibuat tanda garis batas yang berimpit pada salah satu pinggir lingkaran frinji yang saudara pilih (misal frinji kedua dari pusat). Tanda garis batas ini selanjutnya digunakan sebagai acuan menghitung jumlah perubahan frinji (N).

8.

Posisi awal micrometer dicatat sebelum memulai menghitungnya (tidak harus dimulai dari skala nol).

9.

Knob micrometer diputar perlahan-lahan berlawanan arah jarum jam. Pada saat yang sama, dihitung banyaknya frinji yang melintasi garis batas anda tadi. Diputar hingga sekitar N = 25 frinji. Posisi mikrometer yang baru dibaca dan dicatat.

14

10.

Posisi d25 dicatat sehingga jarak mikrometer dapat dihitung menurut poin 8 dan di atas. Ingat setiap garis pada skala mikrometer bersesuaian dengan jarak ~ 1 μm (10-6 meter) lintasan cermin (asumsi belum dikalibrasi).

11.

Diulangi langkah 9 dan 10 untuk jumlah frinji yang berbeda. Jumlah frinji dapat dibuat kelipatan 25. Dilakukan pengamatan untuk mendapatkan 10 pasang data posisi mikrometer-frinji yang berbeda

a.

Diagram alir Mulai

Menyusun peralatan Interferometer

Laser He-Ne diposisikan

Jumlah frinji divariasikan

Pola Interferensi diamati ketika jarak mikrometer divariasikan

Pengukuran

Selesai Gambar 3.3 Diagram Alir Eksperimen Interferometer Michelson

3.4.4

Metode Analisis Data Metode analisis data dari eksperimen interferometer Michelson adalah

sebagai berikut :

15

a.

Tabel Pengamatan

Tabel 3.1 Tabel Data Pengamatan Interferometer Michelson λ (m) No.

̅̅̅̅ 𝑑𝑚

N dm1

dm2

dm3

1.

10.

b.

Grafik

N

dm Gambar 3.4 Grafik Hubungan Jumlah Frinji (N) dan Pergeseran Cermin (dm)

16

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Hasil Hasil yang diperoleh setelah melakukan eksperimen Interferometer

Michelson adalah sebagai berikut : Tabel 4.1 Tabel Hasil Hubungan Pergeseran Cermin (dm) dengan Perubahan Jumlah Frinji (N) dm (m)

đm

(dm-đm)^2

Δdm

λ (m)

5,00,E-08

6,00E-08

2,00E-16

5,77E-09

6,33E-07

1,00,E-07

9,00,E-08

9,33E-08

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

1,30,E-07

1,30,E-07

1,20,E-07

1,27E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

40

1,60,E-07

1,70,E-07

1,60,E-07

1,63E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

5

50

1,90,E-07

2,00,E-07

1,80,E-07

1,90E-07

2,00E-16

5,77E-09

6,33E-07

6

60

2,20,E-07

2,30,E-07

2,20,E-07

2,23E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

7

70

2,60,E-07

2,70,E-07

2,70,E-07

2,67E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

8

80

3,20,E-07

3,20,E-07

3,30,E-07

3,23E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

9

90

3,60,E-07

3,50,E-07

3,60,E-07

3,57E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

10

100

3,90,E-07

3,90,E-07

3,80,E-07

3,87E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

No

N

1

dm1

dm2

dm3

10

6,00,E-08

7,00,E-08

2

20

9,00,E-08

3

30

4

2dm/λ

k2

0,19

52,73

0,19

0,29

67,80

0,29

0,40

74,94

0,40

0,52

77,49

0,52

0,60

83,26

0,71

85,00

0,84

83,06

0,84

1,02

78,28

1,02

1,13

79,84

1,13

1,22

81,83

1,22

k2 rata-rata

76,42

Δk2

206,24

Pergeseran

0,60 0,71

Δpergeseran

2,08

17

Grafik Hubungan Pergeseran Cermin dengan Jumlah Frinji 120

y = 84.954x - 3.8022 R² = 0.9943

100

N

80 60 40 20 0 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

2dm/λ

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Pergeseran Cermin dengan Perubahan Jumlah Frinji (N)

4.2

Pembahasan Interferometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur indeks bias

cahaya dan panjang gelombang suatu cahaya. Selain itu, interferometer dapat digunakan untuk menghasilkan suatu pola interferensi. Pola interferensi ini dapat dilihat berdasarkan pola frinji (pola gelap terang) yang terbentuk karena penggabungan (superposisi) dua gelombang cahaya dengan fase yang sama hasil dari refleksi dan transmisi oleh beam splitter. Eksperimen kali ini menggunakan salah satu jenis interferometer, yakni interferometer Michelson. Sumber cahaya yang digunakan dalam eksperimen ini ialah sumber cahaya monokromatis, dimana menggunakan sumber laser He-Ne (Helium-Neon). Laser He-Ne sendiri memiliki panjang gelombang sebesar 632,8 nm. Eksperimen Interferometer Michelson dilakukan bertujuan untuk mengetahui perbandingan nilai kalibrasi (k1) yang diperoleh dari grafik dengan nilai kalibrasi (k2) secara perhitungan, mengetahui grafik hubungan antara perubahan jumlah frinji dengan pergeseran movable mirror, dan untuk mengetahui hubungan posisi mikrometer terhadap perbedaan lintasan dari tiap perubahan frinji yang dilakukan. Kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 merupakan kegiatan yang dilakukan untuk mengetahui hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh

18

instrumen ukur dan bahan ukur dengan nilai yang sudah diketahui besarnya (standar ukur). Kalibrasi pada eksperimen interferometer Michelson perlu dilakukan karena pada interferometer Michelson cermin (mirror) yang digunakan tidak digerakkan langsung oleh mikrometer sekrup yang ada pada perkamen alat tetapi disambungkan terlebih dahulu dengan lever system (sistem inersianya). Terdapat 2 nilai kalibrasi pada eksperimen Interferometer Michelson. Kalibrasi pertama (k1) diperoleh dari linieritas grafik yakni berasal dari gradien pada grafik tersebut, sedangkan kalibrasi kedua (k2) berasal dari perhitungan atau pengukuran secara eksperimen. Berdasarkan gambar 4.1, diperoleh linieritas grafik sebesar y = 84,954x – 3,8022 dengan x adalah skala pergeseran mikrometer (d) dan y adalah jumlah pergeseran mikrometer, sehingga dapat diketahui berdasarkan gradiennya nilai

kalibrasi

(k1)

adalah

84,954.

Sedangkan

nilai

kalibrasi

(k2)

pengukuran/perhitungan diperoleh sebesar 76,42. Berdasarkan Tabel 4.1, diperoleh data hasil eksperimen bahwa perubahan jumlah frinji (N) berbanding lurus dengan besarnya pergeseran cermin (movable mirror) dari titik acuan awal perhitungan/pengukuran yang dilakukan. Hal ini ditandai dengan semakin banyak jumlah frinji yang diukur, maka nilai pergeseran cermin (movable mirror) juga semakin besar. Penambahan jumlah frinji dilakukan dengan kelipatan 10 dari 10 hingga 100 pola frinji yang terbentuk dan pergeseran cermin yang dapat diamati pada mikrometer menunjukkan penambahan yang konstan. Berdasarkan data yang didapat, maka dilakukan analisa grafik dan diperoleh gambar 4.1 yaitu grafik yang cenderung linear antara penambahan jumlah frinji (N) dengan pergeseran cermin (2dm/λ). Penggabungan (superposisi) kedua berkas gelombang cahaya mokromatik dari hasil transmisi dan refleksi oleh beam splitter akan menciptakan pola interferensi. Pola interferensi terjadi karena adanya perbedaan lintasan optis yang ditempuh oleh kedua berkas cahaya tersebut. Akibat dari pergeseran skala mikrometer, maka pada layar akan nampak perubahan jumlah frinji dimana transisi frinji yang terhitung dapat ditentukan nilai tiap skala mikrometernya. Pola interferensi yang terjadi ditandai dengan adanya pola gelap terang (frinji) yang dapat dilihat pada layar pengamatan. Banyak sedikitnya jumlah frinji yang

19

terbentuk bergantung pada beda lintasan kedua berkas cahaya yang saling berinterferensi, dimana semakin besar beda lintasannya, maka pola interferensi (frinji) juga semakin banyak. Apabila beda lintasan optisnya diperpanjang, maka pola frinji yang terbentuk akan semakin masuk ke pusat pola. Jarak lintasan yang lebih panjang akan mempengaruhi fase gelombang yang jatuh di layar pengamatan.

20

BAB 5. PENUTUP

5.1

Kesimpulan Kesimpulan

yang

dapat

ditarik

setelah

melakukan

eksperimen

Interferometer Michelson adalah sebagai berikut : 1.

Konstanta kalibrasi pertama (k1) diperoleh dari linieritas grafik sedangkan kalibrasi kedua (k2) berasal dari perhitungan atau pengukuran secara eksperimen. Berdasarkan gambar 4.1 dapat diketahui berdasarkan gradiennya nilai kalibrasi (k1) adalah 84,95. Sedangkan nilai kalibrasi (k2) pengukuran/perhitungan diperoleh sebesar 76,42.

2.

Perubahan jumlah frinji (N) berbanding lurus dengan besarnya pergeseran cermin (movable mirror) dari titik acuan awal perhitungan/pengukuran yang dilakukan. Hal ini terbukti dari grafik yang menunjukkan kelinieritasan antara penambahan jumlah frinji (N) dengan pergeseran cermin (2dm/λ).

3.

Pergeseran skala mikrometer yang dilakukan akan menampakkan perubahan jumlah frinji pada layar. Banyak sedikitnya jumlah frinji yang terbentuk bergantung pada beda lintasan kedua cahaya yang saling berinterferensi, dimana semakin besar beda lintasannya maka jumlah frinji yang terbentuk semakin banyak.

5.2

Saran Praktikan diharapkan lebih memahami prosedur atau langkah kerja terlebih

dahulu sebelum melaksanakan eksperimen. Hal ini perlu dilakukan agar tidak kebingungan saat akan mengambil data serta hasil yang diperoleh juga akan tepat dan sesuai dengan literatur. Praktikan juga diaraapkan untuk lebih teliti dalam melakukan eksperimen agar tidak terjadi kesalahan dan eksperimen akan berjalan secara efektif dan cepat.

21

DAFTAR PUSTAKA

Beiser. 1992. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga. Giancoli, Doughlass C. 2001. Fisika Jilid 2 Edisi kelima. Jakarta : Erlangga. Halliday, D. dan Resnickm R, 1999. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga. Pikatan, Sugata. 1991. Laser. Kristal(4): 5-10. Juni 1991. FT. Ubaya. Serway, R. A. dan Faugh, J. s. 1989. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Kedua. Jakarta : Salemba Teknika. Soedojo, P. 1992. Asas-Asas Ilmu Fisika Jilid 4 Fisika Modern. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Tim Penyusun. 2018. Buku Panduan Praktikum (Lab Manual) Eksperimen Fisika II (MAF 1620). Jember : Universitas Jember Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Tipler, Paul A. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2 Edisi Ketiga, Penerjemah : Dr. B. Soegijono. Jakarta : Erlangga.

22

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Tabel 1. Tabel Hasil Pengamatan Hubungan antara Penambahan Jumlah Frinji dengan Pergeseran Cermin dm (m)

đm

(dm-đm)^2

Δdm

λ (m)

5,00,E-08

6,00E-08

2,00E-16

5,77E-09

6,33E-07

1,00,E-07

9,00,E-08

9,33E-08

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

1,30,E-07

1,30,E-07

1,20,E-07

1,27E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

40

1,60,E-07

1,70,E-07

1,60,E-07

1,63E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

5

50

1,90,E-07

2,00,E-07

1,80,E-07

1,90E-07

2,00E-16

5,77E-09

6,33E-07

6

60

2,20,E-07

2,30,E-07

2,20,E-07

2,23E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

7

70

2,60,E-07

2,70,E-07

2,70,E-07

2,67E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

8

80

3,20,E-07

3,20,E-07

3,30,E-07

3,23E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

9

90

3,60,E-07

3,50,E-07

3,60,E-07

3,57E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

10

100

3,90,E-07

3,90,E-07

3,80,E-07

3,87E-07

6,67E-17

3,33E-09

6,33E-07

No

N

1

dm1

dm2

dm3

10

6,00,E-08

7,00,E-08

2

20

9,00,E-08

3

30

4

2dm/λ

k2

0,19

52,73

0,19

0,29

67,80

0,29

0,40

74,94

0,40

0,52

77,49

0,52

0,60

83,26

0,71

85,00

0,84

83,06

0,84

1,02

78,28

1,02

1,13

79,84

1,13

1,22

81,83

1,22

k2 rata-rata

76,42

Δk2

Pergeseran

Δpergeseran

0,60

206,24

2,08

0,71

Tabel 2. Tabel Ralat Grafik Error Error Graph

x

y

x2

y2

x.y

0,19

10

0,04

100

1,90

0,29

20

0,09

400

5,90

0,40

30

0,16

900

12,01

0,52

40

0,27

1600

20,65

0,60

50

0,36

2500

30,03

m

c

Δy

Δm

Δc

79,46

0,00

193,23

0,093

0,203772886

23

Σ

0,71

60

0,50

3600

42,35

0,84

70

0,71

4900

59,00

1,02

80

1,04

6400

81,75

1,13

90

1,27

8100

101,45

1,22

100

1,49

10000

122,21

6,92

550

47,91

302500

3806,89

Grafik Hubungan Pergeseran Cermin dengan Jumlah Frinji 120 100

N

80 60 40 20 0 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

2dm/λ

Gambar 1. Grafik Hubungan antara Penambahan Jumlah Frinji (N) dengan Pergeseran Cermin (2dm/λ)

Grafik Error Bar 120 100

y = 84.954x - 3.8022 R² = 0.9943

80 N

60

40 20 0

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

2dm/λ

Gambar 2. Grafik Error Bar Hubungan Penambahan Jumlah Frinji (N) dengan Pergeseran Cermin (2dm/λ)