Interferometer dan Prinsip Babinet

Imam Wijaya, Parlin OTW, Rachmad Maulana, Zam zam Multazam, Aziz Ainunnajib10210022,10210006,10210101,10210012,10210048

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, IndonesiaEmail: robiah.wijaya239@gmail.com

Asisten: Pribadhi Mampuni Adhi / 10208069Tanggal Praktikum: 25 September 2012

Tanggal Pengumpulan: 28 September 2012

AbstrakInterferometer adalah suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan pola intererensi.

Dalam praktikum kaliini kami mengguanakan dua interferometer yaitu interferometer Michelson-Morley dan Mach-Zehnder. Dengan interferometer Michelson-Morley kita dapat menentukan panjang gelombang yang koheren dari sumber cahaya yang kita gunakan, sedangkan Interferometer Mach-Zehnder bisa digunakan untuk menentukan pergeseran fasa akibat panjang jalan yang ditempuh oleh gelombang. Namun dalam praktikum ini, kami hanya mengamati pola interferensi yang terjadi. Selain mengamati pola interferensi yang terjadi kami juga mengukur ketebalan suatu benda tipis dengan prinsip babinet, yaitu suatu prinsip yang menyatakan bahwa pola defraksi yang sama akan terjadi jika satu atau sekelompok celah diganti dengan komplemenya dan disinari dengan cara yang sama. Dengan mengukur kombinasi jarak layar dengan defraktor, dan mengukur jarak terang pusat dengan terang berikutnya kemudian di regresikan maka kita bias menentukan ketebalan benda tersebut.

Kata kunci : Interferometer Mach-Zehnder,Interferometer Michelson-Morlley, Prinsip babinet,

I. PendahuluanInterferometer Michelson-Morley

Interferometer Michelson-Morley adalah suatu interferometer yang didisain untuk mengamati pergerakan relative bumi terhadap eter, namun dari hasil yang di lakukan diperoleh hasil bahwa eter itu tidak ada.

Berikut adalah skemanya:

Gambar1.1.Interferometer MichelsonMorley

Sinar laser dipecah oleh helf-silvered mirror menjadi dua sinar koheren, yaitu satu berkas ditransmisikan menuju cermin 2, dan satu berkas lagi dipantulkan secara tegak lurus menuju cermin 1. Kemudian berkas cahaya dari cermin 1 & 2 dipantulkan lagi ke helf-silvered lalu difokuskan oleh lensa dan menghasilka pola interferensi yang dapat diamati pada layar. Kegunaan dari interferometer ini adalah untuk mengukur panjang gelombang cahaya koheren.

Interferometer Mach ZehnderInterferometer Mach Zender

menggunakan dua detektor untuk mengamati pola interferensi cahaya. Rangkaian ini digunakan untuk menentukan pergeseran fasa pada sumber gelombang yang koheren.

Berikut ini adalah gambar dari Interferometer Mach Zehnder:

Gambar 1.2. Interferometer Mach ZenderSinar laser yang masuk akan dipisahkan

oleh Half-silverd Mirror pertama kearah L & R. Kemudian oleh cermin M1 & M2 sinar dipantulkan menuju Half-silverd Mirror yang kedua,di situ sinar di kolaborasikan, kemudian cahaya menuju lensa untuk di fokuskan. Sinar yang telah difokuskan di tangkap detector.

Prinsip BabinetPrinsip Babinet menyatakan bahwa pola

difraksi yang sama akan ditemui saat sebuah penggangu diganti dengan komplemennya. Perbedaan hanya terletak pada intensitas dari pola difraksi. Pada percobaan ini kita dapat mengganti celah difraksi dengan lebar d dengan sebuah rambut dengan ketebalan d. Kedua pengganggu ini akan memberikan pola difraksi yang sama.

DifraksiDifraksi adalah peristiwa menyebarnya

cahaya dari garis normalnya. Pada umumnya difraksi terjadi pada celah sempit atau pinggiran yang tajam. Pada peristiwa difraksi, kita dapat melihat pola gelap terang yang sebanding dengan orde dengan persamaan:

... (1)

dimana m adalah orde, adalah panjang gelombang cahaya yang melewati celah, d adalah lebar celah, dan adalah sudut antara garis normal dan cahaya hasil difraksi.

Pengambilan kesimpulan dari data yang didapat akan dilakukan dengan metode

regresi. Metode ini memanfaatkan persamaan (1) yang merupakan persamaan linear. Berikut ini adalah penurunannya. Perhatikan bahwa penurunan hanya untuk orde satu, karena praktikum ini hanya menggunakan orde satu sebagai data.

Metode I – pendekatan

… (2)

Metode II – real

… (3)

II. Metode PercobaanAda tiga percobaan yang dilakukan.

Pertama menyusun interferometer Michelson Morley. Laser ditembakkan ke rangkaian interferometer Michelson Morley. Hasil interferensi kemudian ditangkap di receiver kemudian diambil gambarnya. Percobaan kedua menggunakan metode yang sama, tetapi dengan susunan interferometer Mach Zehnder.

Percobaan ketiga menggunakan laser He-Ne untuk melakukan interferensi difraksi. Laser ditembakkan ke layar dengan diberikan sehelai rambut di tengahnya. Rambut digunakan sebagai pengganti celah difraksi. Pola yang teramati di layar kemudian diukur untuk orde satu (dari terang pusat ke terang pertama). Percobaan ini diulang untuk 4 jarak yang berbeda.

III. Data dan Pengolahan data

Percobaan Interferometer Michelson-MorleyPecobaan Referensi

Percobaan Interferometer Mach-ZehnderPercobaan Referensi

Percobaan Difraksi dengan prinsip Babinet

Data jarak antara terang pusat dan gelap pertama dengan panjang gelombang sinar laser 633 nm :

L (cm)

∆X (cm) L *λ (cm) d (cm)

100 0.2 0.00633 0.0316580 0.15 0.005064 0.0337660 0.1 0.003798 0.0379840 0.05 0.002532 0.005064rata-rata 0.0271135

Tabel 1. Perbandingan jarak dan lebar orde

Sedangkan lebar rambut (d) dapat diperoleh melalui kurva regresi berikut ini :

Grafik 1. Regresi lebar rambut

Hasil kurva diatas didapatkan gradien/ketebalan rambut sebesar 0.025 cm. Persamaan untutuk regresi di atas adalah y = 0.025x + 1.2x10^-3.

IV. PembahasanPada percobaan 1 kita dapat

mengamati pola interferensi Michelson-Morley dimana terbentuk pola garis gelap terang ( agak renggang dan besar ) sedangkan percobaan 2 kita dapat mengamati pola interferensi Mach-Zehnder dengan pola gelap terang yang lebih rapat. Menurut referensi pola gelap terang yang seharusnya berbentuk cincin sedangkan dari hasil percobaan polanya berbentuk tegak lurus ( tidak bulat ). Hal ini disebabkan pada saat penyusunan cermin dan beam divider , sudutnya tidak tepat tegak lurus sehingga menyebabkan cahaya yang difokuskan oleh lensa pada layar tidak tepat pada satu sumbu selain itu jaua dikarenakan posisi laser yang naik turun serta banyaknya getaran yang kami timbulkan, sehingga menggoyang goyangkan alat.

Pola gelap terang yang terjadi pada kedua percobaan disebabkan oleh interferensi gelombang cahaya yang kemudian difokuskan oleh lensa dan ditangkapoleh layar. Interferensi terdapat dua jenis, yaitu konstruktif dan destruktif. interferensi konstruktif terjadi apabila jika bagian puncak kedua gelombang saling berpadu, sehingga menghasilkan terang pada layar,sedangkan interferensi destruktif terjadi apabila puncak gelombang satu bertemu dengan lembah gelombang deu, sehingga menghasilkan pola gelap pada layar.

Pola interferensi pada interferometer Michelson-Morley berupa lingkaran lingkaran seperti riak gelombang pada air. Sedangkan pada interferometer Marc-Zehnder terlihat seperti garis. Pola interferensi pada Mach-Zender lebih terlihat rapat dan lebih teratur daripada Michelson-Morley. Interferensi Miclenson-Morley lebihmudah disusun dibandingkan dengan interferometer Mach Zehnder.

Fase gelombang pada beam divider sangat mempengaruhi pola interferensi,beda fase inilah yang menimbulkan pola gelap terang pada layar.Jarak beam divider dan layar tidak akan mempengaruhi beda fase yang terjadi diantarakedua berkas. Beda fase timbul akibat adanya perbedaan jarak tempuh yang dilalui oleh berkas cahaya yang di transmisikan dan dipantulkan, sedangkan jarak tempuh cahaya itu hanya di pengaruhi oleh pengaturan tataletak cermin dengan beam divider, bukan pada jarakantara beam divider dengan layar.

Pada layar untuk satu cermin tidak hanya terlihat satu titik karena ketika bekas cahaya mengenai beam divider cahaya terpecah menjadi dua, yang satu langsung mengenai layar sedangkan yang satu mengenai cermin datar terlebih dahulu. sehingga akan terlihat beberapa titik pada layar.

Pada percobaan 3, saat rambut disinari oleh sinar laser maka pada layar akan terbentuk pola terang gelap berbentuk garis putus-putus. Kita dapat membandingkan ketebalan rambut melalui metode regresi dengan metode rata-rata. Untuk metode rata-rata didapat d = 0.027 cm sedangkan untuk metode regresi didapat d =0.025 cm. Berdasarkan referensi yang kami dapat, rata-rata ketebalan rambut orang asia 76 µm[3]. Hasil ini sangat jauh beda dari referensi, hal ini dikarenakan ketidakakuratan praktikan dalam mengukur jarak dari terang-gelap, serta data yang kami kumpulkan terlalu sedikit yaitu hanya 5 data, sehingga hasilnya tidak kurang akurat.

V. KesimpulanInterferometer Mach-Zender memiliki

pola gelap - terang yang lebih rapat dan lebih fokus dibandingkan Michelson Morley.

Dalam percobaan ini dapat kita lihat bahwa hasil interferensi bergantung pada perangkaian kepresisian cermin dan beam divider serta panjang gelombang sinar laser yang kita gunakan.

Proses difraksi ( prinsip babinet ) dapat digunakan untuk mengukur ketebalan suatu benda tipis ( dalam percobaan ini rambut) dengan cara mengukur jarak gelap-terang pada layar saat benda tersebut disinari laser.

VI. Pustaka[1]http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/SpecRel/Images/michelsoninterf.gif[2]Halliday, David. 2006. Fundamentals of Physics, Extended. John Wiley & Sons.[3]http://web.kao.com/my/asience/research/laboratory/report/index.html