Laporan Eksperimen Eksperimen Fisika I

INTERFEROMETER DAN (+) PRINSIP BABINET

Saepurrohman Sidik (208 700 649)

Prodi Fisika Saintek UIN Sunan Gunung Djati, Bandung, Indonesia

Email : saepul.sarsi@gmail.com

Tanggal Praktikum : 17 April 2010

Asisten : Donald Hery Pratama

1. Tujuan Praktikum

Merangkai, memahami prinsip kerja interferometer dan membuktikan teori Michelson dan

Mach-Zehnder

Memahami beberapa karakteristik laser dan optik

Memahami difraksi dan prinsip babinet untuk mengukur ketebalan rambut

2. Alat dan Bahan

Kamera untuk memfoto (dibawa oleh praktikan)

Meja Optik

Laser He-Ne

Lima bangku optic

Dua buah pembagi berkas sinar (beam divider)

Dua buah penyangga beam divider

Dua buah cermin datar

Lensa steris f = 2,7 mm

Mekanisme fine adjustment

Layar translusen

Rambut praktikan (1 helai)

3. Teori Dasar

3.1 Interferometer Michelson

Interferensi adalah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu

pada satu titik di ruang. Apabila dua gelombang yang berfrekuensi dan berpanjang gelombang

sama tapi berbeda fase bergabung, maka gelombang yang dihasilkan merupakan gelombang

yang amplitudonya tergantung pada perbedaan fasenya. Jika perbedaan fasenya 0 atau bilangan

bulat kelipatan 3600, maka gelombang akan sefase dan berinterferensi secara saling menguatkan

(interferensi konstruktif). Sedangkan amplitudonya sama dengan penjumlahan amplitudo

masing-masing gelombang. Jika perbedaan fasenya 1800 atau bilangan ganjil kali 1800, maka

gelombang yang dihasilkan akan berbeda fase dan berinterferensi secara saling melemahkan

(interferensi destruktif). Amplitudo yang dihasilkan merupakan perbedaan amplitudo masing-

masing gelombang.

Gambar (1) Rangkaian Interferometer Michelson

Seberkas cahaya dari sumber cahaya laser dipisahkan menjadi dua berkas di beam divider.

Berkas cahaya yang satu dipantulakan oleh cermin datar M1, sedangkan yang lainnya di cermin

datar M2. Kedua berkas cahaya tersebut kemudian dipadukan kembali pada lensa steris untuk

diamatai interferensinya.

3.2 Interferometer Mach Zender

Hampir sama dengan eksperimen Michelson bahwa sinar laser pipancarkan melalui beam

divider ke-1 kemudian di biaskan ke cermin M1 dan M2 kemudian dipantulkan kembali ke beam

divider ke-2 dan dibiaskan ke lensa sferis, hingga menghasilkan gambar pola yang terdapat di

layar.

Gambar (2) Rangkaian Interferometer Mach-Zender

Salah satu keuntungan Interferometer Mach Zender adalah lingkaran daerah interferensi

yang luas pada layar. Seperti yang telah disebutkan interferensi terjadi bila ada dua sinar koheren

dan monokromatik bertemu perbedaan fase akan sangat menentukan jenis interferensi yang

terjadi.

Gelombang dengan fase sama akan saling berinterferensi sempurna, sedangkan bila

gelombang dengan fase berbeda akan berinterferensi destruktif dan bila keduanya digabungkan

maka akan berinterferensi kombinasi dari keduanya. Ada kemungkinan bila arah kedua

gelombang belawanan itu terjadi maka gelombang yang dihasilkan akan saling bertumbukan atau

lurus membentuk garis.

3.3 Prinsip Babinet

Menurut Prinsip Babinet, pola difraksi yang sama terjadi jika satu atau sekelompok celah

diganti dengan komplemennya.

Cahaya yang digunakan pada eksperimen babinet yaitu menggunakan sinar laser karena

sangat baik untuk mengamati pola interferensi. sinar laser memiliki frekuensi yang sama

(monokromatik), tidak beda fase antar gelombang cahaya (koheren), sulit menyebar dan

intensitas berkas cahaya yang tinggi. Dengan kelabihan-kelabihan sinar laser tersebut maka

sangat baik untuk digunakan dalam eksperimen prinsip babinet.

Selalin interferensi, cahaya juga dapat terdifraksi atau penyebaran cahaya akibat melalui

celah sempit. Untuk cahaya monokromatik dengan panjang gelombang λ, dan lebar celah d,

persamaan difraksi adalah

Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat

puncak gelombang berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk cahaya

maksimal. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan

gelombang dan menjadi cahaya minimal. Interferensi konstruktif terjadi saat:

4. Metoda

4.1 Interferometer Michelson

Langkah pertama yang harus dilakukan dalam penelitian ini adalah mengkalibrasi

interferometer Michelson dengan cara mengatur posisi laser, beam divider, kedua cermin dan

lensa agar sinar laser yang melewati semua peralatan tersebut tepat segaris. Kemudian nyalakan

sinar laser tersebut dengan menggunakan kunci yang tersedia dan tunggu sekitar tiga menit

hingga sinar laser terpancar keluar, untuk mencari pola interferensi lakukan dengan cara

menggeser-geser salah satu cermin sampai dihasilkan pola gelap terang (frinji) pada layar,

Seperti pada Gambar (1). Kemudian amati hasil interferensi yang terjadi dan ambil gambar

dengan menggunakan kamera atau alat foto, jika dalam proses ini belum berhasil maka lakukan

eksperimen ini berulang-ulang sehingga didapat data yang akurat

Setelah eksperimen selesai dan data sudah di dapat jangan lupa matikan kembali sinar laser

agar tidak terjadi kontraksi dengan mata praktikan yang lainnya.

4.2 Interferometer Mach Zender

Langakah pertama sama dengan eksperimen Michelson hanya saja dalam eksperimen Mach

Zender dilakukan dengan dua cermin dan dua beam divider, seperti yang terlihat pada gambar

(2). Lakukan beberapa kali jika belum mendapatkan data dari eksperimen ini, jika dalam waktu

yang sudah ditentukan belum mendapat data kemungkina ada pengaruh cahaya luar atau posisi

yang di pasang tidak benar.

Setelah selesai eksperimen, matikan sinar laser agar tidak terjadi kontraksi dengan mata para

praktikan yang lain.

4.3 Difraksi Dengan Prinsip Babinet

Pertama-tama siapkan sehelai rambut untuk melakukan eksperimen difraksi dengan prinsip

Babinet dan disisipkan pada sebuah penyangga atau bangku optik agar rambut terbentang

vertikal, kemudian nyalakan sinar laser dan di pancarkan tepat mengenai rambut.

Amati pola difraksi yang muncul pada layar, kemudian ukur jarak antara sinar terang dan

gelapnya adalah Δx (cm) dan jarak antara bayangan dan rambut L (cm). lakukan eksperimen ini

hingga 5 kali eksperimen atau lebih tergantung berapa data yang akan diambil.

Setelah selesai eksperimen matika kembali sinar laser agar tidak terjadi kontraksi dengan

mata praktikan yang lain.

5. Hasil Eksperimen

5.1 Data Eksperimen Michelson

Gambar (3) Data hasil Eksperimen Fisika 1, Interferometer Michelson

5.2 Mach Zender

Gambar (4) Data hasil Eksperimen Fisika 1, Interferometer Mach Zender

5.3 Difraksi Pada Prinsip Babinet

Gambar (5) Data hsil Eksperimen Fisik 1, Difraksi Pada Prinsip Babinet

6. Pembahasan

Dari hasil eksperimen diperoleh data dengan pola interferensi berupa garis, berarti ini

merupakan interferensi destruktif karena terjadi selisih antara jarak dari cermin ke beam divider.

Dari eksperimen Michelson membuktikan bahwa eter itu tidak, terbukti bahwa yang

dilakukan dalam eksperimen Fisika 1 seperti pada gambar (3), yang terdapat sisi terang dan sisi

gelap, hasil dari interferensi yang dilakukan oleh Michelson. Ini membuktikan tentang teori

Michelson yang menyanggah teori Maxwell dengan menyebutkan bahwa eter itu ada untuk

merambatkan cahaya.

Namun dalam eksperimen Mach Zender, mendapat kesulitan hingga tidak ada data yang

seperti pada eksperimen Michelson, untuk sementara eksperimen Mach Zender belum

disimpulkan bahwa eter itu ada atau tidak. Namun dalam eksperimen Mach Zender hampir sama

dengan eksperimen Michelson yang membedakan hanya rancangan eksperimennya saja yang

sulit untuk mengatur posisi cermin datar hingga sinar laser susah untuk diatur tepat pada beam

divider dan masuk dalam lensa sferis.

Fase gelombang pada interferensi sangat berpengaruh, andai fase pada gelombang

interferensi berbeda maka akan memperoleh hasil seperti pada gambar (3), pada fase yang sama

maka akan memperoleh gelombang interferensi yang normal dan pada fase gelombang

interferensi terdapat keduanya maka akan terjadi tumbukan gelombang.

Jarak beam divider dan layar berpengaruh pada hasil pola interferensi yang di dapat,

hasilnya interferensinya memudar atau tidak jelas terlihat oleh mata.

Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,

yang artinya penguatan cahaya dengan rangsangan pancaran radiasi. Sifat yang terjadi akibat

kesamaan frekuensi adalah monokromatik dan sifat yang terjadi akibat kesamaan fase adalah

koherensi. Jadi, syarat terbentuknya laser adalah sumber cahaya yang monokromatik dan

koheren. Laser mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh sumber cahaya lain. Sifat-sifat

khas laser antara lain kesearahan, intensitas, monokromatik, dan koherensi.

Dalam prinsip Babinet diperoleh data seperti pada data grafik gambar (5) dengan

perhitungan matematiknya sebagai berikut:

Diketahui dari eksperimen 1 sampai 5

Δx1 = 0,3 cm L1 = 50,7 cm λ = 633 x 10 -7 cm

Δx2 = 0.4 cm L2 = 62,4 cm

Δx3 = 0,5 cm L3 = 72,3 cm

Δx4 = 0,6 cm L4 = 77,4 cm

Δx5 = 0,7 cm L5 = 88,6 cm

Ditanyakan lebar pada celah d…?

Dari grafik didapat m = 0,01

Untuk eksperimen 1 sampai 5 memenuhi persamaan :

Maka uraian matematik eksperimen 1 sampai 5 prinsip Babinet

Untuk ketelitiannya:

Presisi Kebenaran

7. Kesimpulan

Dari eksperimen Michelson rangkaian yang dibuat sangat sederhana sehingga bisa

memudahkan para peneliti lain untuk melakukn eksperimen seperti yang dilakukan oleh

Michelson.

Dengan terbentuknya interferensi berupa garis pada eksperimen Michelson ini membuktikan

bahwa teori yang diutarakan oleh Michelson terbukti benar bahwasanya cahaya merambat tidak

memerlukan medium atau eter tidak ada.

Namun dalam eksperimen Mach Zender tidak diperoleh pola interferensi apapun, karena

bentuk rangkaian yang digunakan sulit untuk memposisikan arah cahaya yang akan dibiaskan ke

lensa sferis. Sehingga teori mach Zender belum membuktikan bahwa eter itu tidak ada.

Sinar laser yang digunakan dalam eksperimen baik namun kondisi ruangan dengan cahaya

lampu neon bisa jadi mempengaruhi kasap mata untuk melihat hasil interferensi yang didapat

dari eksperimen Michelson dan Mach Zender.

Pada prinsip Babinet terjadi difraksi cahaya pada celah tunggal yang memudarkan cahaya

yang terlihat pada layar seperti pada gambar (5) dalam eksperimen Babinet. Dan ketebalan

rambut dapat diukur melalui sinar laser tersebut.

8. Referensi

Beiser.Konsep Fisika Modern

Staf Pengajar Fisika, FMIPA, IPB Fisika Modern. http://www.toodoc.com/percobaan-michelson-ebook.html

Gunawan, Setia. Pemantulan Cahaya. http://elcom.umy.ac.id/elschool/muallimin_muhammadiyah/file.php/1/materi/Fisika/Pemantulan%20Cahaya.pdf

Setyaningsih, Agustina.Penentuan Nilai Panjang Koherensi Laser Menggunakan.

http://eprints.undip.ac.id/2491/1/Penentuan_Nilai_Panjang_Koherensi_Laser_Menggunakan

_Interferometer_Michelson.pdf

Universitas Diponogero. Panduan Praktikum Eksperimen FISIKA I

http://staff.undip.ac.id/fisika/ekohidayanto/files/2009/11/panduan-eksperimen-fisika-1.pdf