Sumber sinar

Layar

C1

C2 C2’C3

PERCOBAAN III

Interferometer Michelson

A. Tujuan

Menetukan panjang gelombang sinar laser

B. DasarTeori

Interferensi merupakan perpaduan dua atau lebih gelombang sebagai akibat

berlakunya prinsip superposisi. Interferensi terjadi bila gelombang-gelombang tersebut

koheren, yakni mempunyai perbedaan fase yang tetap.

Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Pada

hakekatnya cahaya mempunyai gelombang dan besaran amplitudo, panjang gelombang,

sudut fase serta kecepatan. Apabila cahaya melewati suatu medium maka kecepatannya

akan mengalami perubahan. Jika perubahan tersebut diukur maka dapat diperoleh tentang

keadaan objek /medium yang bersangkutan misalnya indeks bias, tebal medium dari

bahan yang dilewatinya dan panjang gelombang sumbernya. Pengukuran panjang

gelombang dapat diukur melalui interferensi. Pola interferensi ini dapat ditangkap pada

layar, yaitu berupa garis-garis terang dan merupakan hasil interferensi maksimum (saling

memperkuat atau konstruktif), sedangkan garis gelap yang tertangkap merupakan hasil

interferensi minimum(saling melemahkan atau destruktif). Untuk mendapatkan pola

interferensi ada berbagai metode, antara lain dengan metode Interferometer Michelson.

Interferometer michelson adalah alat yang dapat mengukur panjang gelombang yang

menggunakan prinsip membagi amplitudo menjadi dua bagian dengan intensitas yang

ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

M1A

M2

B

L2

L1

sumber sinar laser

pembagiberkas

Plat kompresor

pengamat

cermindapatdigerakan

cermin tetap

%1009583

67,193x

A

Ao

o

Berkas sinar monokromatis yang datang dari sumber sinar sebagian diteruskan oleh C3 ke

C2, dan sebagian lagi dipantulkan ke C1. Sinar-sinar pantul dari cermin C1 dan C2

kemudian diteruskan oleh cermin C3 dan ditangkap oleh layar. Kedua sinar yang datang

pada layar ini dapat diatur supaya berinterferensi, sehingga membentuk pola interferensi

lingkaran. Dengan menggeser C2 ke C2’ sejauh d akan dihasilkan perubahan pola

interferensi tersebut.

Dari kajian tentang gerak gelombang, diketahui bahwa semua gelombang mekanis

membutuhkan medium untuk perambatannya, dan bahwa kecepatan gelombang demikian

bergantung hanya pada sifat sifat mediumnya, dengan demikian sejenis medium

mendukung pe-rambatan cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya. Medium yang

dimaksud adalah eter yang mempelopori pada optic dalam gelombang cahaya yang

diperhatikan seperti gerak menggelombang dalam suatu medium elastis yang seluruhnya

diserap, dan kesuksesan eksplanasi difraksi dan gejala interferensi pada gelombang saat

lain menjadikan notasi eter sekelilingnya yang keberadaannya disetujui tanpa ada

komentar lain. Pengembangan Maxwell dari teori electromagnet cahaya dalam tahun

1864 dan konfirmasi percobaannya pada tahun 1887 mencabut keausan eter dari sifat-

sifatnya.

Suatu Interferometer ialah piranti yang

menggunakan rumbai interferensi untuk

membuat pengukuran jarak secara tepat.

Gambar 2.1 merupakan diagram skematik

Interferometer Michelson. Cahaya dari

sumber sinar laser mengenai plat A,

sebagian sisi pembagi ber-kas dilapisi

perak sehingga sebagian cahaya

dipantulkan dan sebagian lagi dilewatkan.

Berkas pantulan merambat kecermin M2

dan dipantulkan kembali kemata di O.

Berkas yang dilewatkan merambat keplat

pengom-pensasi B, yang sama tebalnya

dengan plat A, terus kecermin M1 dan

dipantulkan kem-bali ke plat A dan

kemudian kemata di O.

Tujuan penggunaan plat B adalah untuk membuat kedua berkas lewat melalui kaca

dengan tebal yang sama ( beda lintasan yang sama ). Cermin M1 dipasang tetap, tetapi

cermin M2 dapat digerakan maju mundur dengan penyetelan sekrup dikalibrasi tepat dan

cermat. Kedua berkas bergabung di O dan membentuk pola interferensi. Pola ini paling

mudah dipahami dengan memperhatikan cermin M2 dan bayangan cermin M1 yg dihasilkan

oleh cermin dalam pembagi berkas A. Bayangan ini dilabeli dengan M1’ pada diagram.

Jika cermin M1 dan M2 benar-benar saling tegak lurus dan berjarak sama dari pembagi

berkas, bayangan M1’ akan berimpit dengan M2, jika tidak maka, M1’ akan sedikit berubah

dan akan membentuk sudut yang kecil terhadap M2, seperti yang ditunjukan pada gambar

tersebut. Pola interferensi di O dengan demikian akan berupa pola film udara berbentuk

seperti kampak antara M1’ dan M2. Jika M2 sekarang digeser, pola rumbai akan bergeser.

Jika, misalnya, cermin M2 digeser kearah pembagi sejarak 1/8 λ, tebal kampaknya akan ber-

tambah 1/8 λ pada setiap titik. Ini akan memunculkan perbedaan lintasan ¼ λ dimana saja

dalam kampaknya ( karena cahaya melintasi baji tersebut dua kali ). Pola rumbai itu akan

berpindah sejauh ½ rumbai, dengan kata lain, rumbai akan sebelumnya gelap sekarang men-

jadi rumbai terang, dan seterusnya. Jika jarak M2 diketahui, panjang gelombang cahaya

( sinar laser ) dapat diketahui.

C. Alat dan Bahan

1. Cermin

2. Sinar laser

3. Layar

4. Milimeterskrup

5. Alat hitung

D. Prosedur Percobaan

1. Siapkan alat dan bahan

2. Tembakkan sinar laser agar tepat kena C1, C2 dan C3 sehingga terbentuk pola

interferensi.

3. Geser C2 dengan memutar mikrometer sekrup sehingga pada layar terlihat perubahan

pola inteferensi

4. Lakukan langkah 3 sehingga perubahan pola inteferensi terjadi sebanyak dua puluh

dan dua ratus kali.

5. Catat perubahan panjang lintasan optis (d) dengan pengukur perubahan jarah

milimeter skrup.

6. Ulangi langkah-langkah percobaan diatas untuk 5 data untuk masing-masing n nya.

E. Data Hasil Pengamatan

F. Pengolahan Data

N = 20

Percobaan d (m) λ = 2d/n (m)(λ-λrata-rata)²

(m)

1 2 x 10-5 2 x 10-6 0

2 2 x 10-5 2 x 10-6 0

N= 200

Percobaan d (mm)∆d

(mm)

1 7,41 - 7,18 0,23

2 9,0 - 9,34 0,34

3 7,3 - 7,04 0,26

4 7,03 - 7,14 0,11

5 7,14 - 7,41 0,27

N = 20

Percobaan d (mm) ∆d (mm)

1 7,44 - 7,42 0,02

2 8,00 - 8,02 0,02

3 7,39 -7,37 0,02

4 7,3 - 7,28 0,02

5 8,00 - 8,03 0,02

3 2 x 10-5 2 x 10-6 0

4 2 x 10-5 2 x 10-6 0

5 2 x 10-5 2 x 10-6 0

∑ 10-5 0

∑rata-rata 0,2 x 10-5 0

λrata-rata = 0,2 x 10-5

∆λ = 0

Presentase kesalahan = ∆ λ

λ rata−ratax 100 %= 0

0,2 x 10−5x 100 %=0

Nilai panjang gelombang λ = ( λ ± ∆λ ) = (0,2 x 10-5 ± 0 ) m

Atau λ= ( 20000 ± 0 ) A0

N = 200

Percobaan d (m) λ = 2d/n (m) (λ-λrata-rata)² (m)

1 23 x 10-5 0,23 x 10-5 1,44 x 10-14

2 34 x 10-5 0,34 x 10-5 0,9604 x 10-14

3 26 x 10-5 0,26 x 10-5 3,24 x 10-14

4 11 x 10-5 0,11 x 10-5 0,017424 x 10-14

5 27 x 10-5 0,27 x 10-5 7,84 x 10-14

∑   1,21 x 10-5 13,497824 x 10-14

∑rata-rata   0,242 x 10-5 0

λrata-rata = 0,242 x 10-5

∆λ = √ ∑(λ−λ rata−rata) ²n(n−1)

= √ 13,497824 x10−145(4)

=0,82 x 10-7 m

Presentase kesalahan = ∆ λ

λ rata−ratax 100 %= 0,82 x10−7

0,242 x 10−5x100 %=3,4 %

Nilai panjang gelombang (λ) = ( λ ± ∆λ ) = ( 0,242 x 10-5 ± 0,82 x 10-7) m

Atau λ= ( 24200 ± 820 ) A0

G. Analisis

Dari hasil yang di dapat dari pengolahan data diatas besar panjang gelombang

sinar laser untuk N = 20 sebesar 20000 A0 dengan standar deviasi 0 A0 dan untuk N = 200

didapat 24200 A0 dan standar deviasinya 820A0 . Dari harga panjang gelombang sinar laser

literatur yaitu 6000 A0-12000 A0 didapat nilai panjang gelombang yang sangat jauh berbeda

tapi dengan persentase kesalahan untuk percobaan kami yaitu untuk n = 20 sebesar 0 %

dan presentase kesalahan untuk n = 200 sebesar 3,4% . Kesalahan ini dapat diakibatkan

oleh terlalu sensitifnya alat praktikum sehingga kadang-kadang praktikan dan kesulitan

dalam melihat perubahan pola interferensi yang terjadi sehingga pada saat menghitung

kami sering terjadi kesalahan dan mengulang terus - menerus. Hal ini dimungkinkan juga

oleh faktor kesalahan manusia dalam membaca alat ukur ataupun karena kelelahan mata

kami dalam melihat perubahan pola interferensi.

H. Kesimpulan dan Saran

Dari seluruh rangkaian pelaksanaan praktikum dan dari data hasil praktikum yang

sudah praktikan laksanakan praktikan dapat mengambil beberapa kesimpulan dan saran-

saran sebagai berikut :

Dari Data hasil praktikum dapat disimpulkan :

Panjang gelombang sinar laser

N = 20 adalah 0,2 x 10 –5 m atau sekitar 20000 A0

Dengan persentase kesalahan relatif adalah : 0 %

N = 200 adalah 0,242 x 10 –5 m atau sekitar 24200 A0

Dengan presentase kesalahan relatif adalah ; 3,4 %

Selama proses pengambilan data :

Agar lebih hati-hati dalam melihat perubahan pola interferensi yang terjadi pada

layar sehingga tidah terjadi kesalahan perhitungan.

Karena alatnya sangat sensitive jadi disarankan dalam memutar milimeter skrup

lebih konsentrasi dan teliti.