PERCOBAAN MICHELSON-MORLEY

Ketika mempelajari gelombang mekanik, kita tahu bahwa gelombang memerlukan medium untuk merambat. Semula orang menganggap bahwa cahay amemerlukan medium untuk merambat. Seorang fisikawan Belanda, Christiaan Huygens, mengusulkan bahwa medium yang merambatkan cahaya adalah eter. Eter dianggap diam relatif terhadap bintang yang jauh, sehingga tidak menimbulkan hambatan terhadap cahaya.

Salah satu percobaan paling penting dan masyhur dalam sejarah fisika, dilakukan pada tahun 1887 oleh Albert Michelson dan Edward Morley di tempat yang sekarang menjadi kampus Case Western Reserve University. Percobaan ini dianggap sebagai petunjuk pertama terkuat untuk menyangkal keberadaan ether sebagai medium gelombang cahaya. Percobaan ini juga telah disebut sebagai "titik tolak untuk aspek teoretis revolusi ilmiah kedua". Albert Michelson dianugerahi hadiah Nobel fisika tahun 1907 terutama untuk melaksanakan percobaan ini. Pada tahun 1887, Albert Michelson dan Edward Morley melakukan percobaan untuk membuktikan kebenaran teori eter. Mereka menggunakan alat yang disebut interferometer pada gambar untuk mengukur kecepatan relatif eter terhadap bumi.

Dalam percobaan ini Michelson dan Morley berusaha mengukur kecepatan planet bumi terhadap ether, yang pada waktu itu dianggap sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Analisis terhadap hasil percobaan menunjukkan kegagalan pengamatan pergerakan bumi terhadap ether.

Pada tahun 1881 Michelson-Morley melakukan percobaan untuk mengetahui gerak absolut bumi menggunakan interferometer. Dalam percobaan tersebut diharapkan ada beda frekuensi antara sinar yang dipantulkan dari cermin C1 dengan sinar yang dipantulkan dari cermin C2 karena bumi bergerak relatif dengan kecepatan v, seperti digambarkan secara sederhana dalam gambar 1 berikut :

Gambar1 :Percobaan Michelson-Morley menggunakan interferometerSetelah mencoba berkali-kali, hasilnya tetap bertolak belakang dengan hasil yang diharapkan. Tidak ada beda frekuensi sama sekali antara sinar yang dipantulkan dari cermin C1 dengan sinar yang dipantulkan oleh cermin C2.

Analogi sederhana prinsip perhitungan yang dilakukan Michelson dan Morley adalah dengan pendekatan fisikaklasik. Pendekatan tersebut menganggap arah gerak relatif terterhadap bumi sebagai aliran arus air sungai dan arah gerak cahaya sebagai gerakan perahu P dan Q yang masing-masing bergerak sejajar dan tegak lurus arus air seperti gambar. Kita asumsikan bahwa kecepatan relative eter terhadap bumi adalah v.

POSTULAT EINSTEINTeori relativitas Albert Einstein adalah sebutan untuk kumpulan dua teori fisika, relativitas umum dan relativitas khusus. Kedua teori ini diciptakan untuk menjelaskan bahwa gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan teori gerakan Newton. Gelombang elektromagnetik dibuktikan bergerak pada kecepatan yang konstan, tanpa dipengaruhi gerakan sang pengamat. Inti pemikiran dari kedua teori ini adalah bahwa dua pengamat yang bergerak relatif terhadap masing-masing akan mendapatkan waktu dan interval ruang yang berbeda untuk kejadian yang sama, namun isi hokum fisika akan terlihat sama oleh keduanya.

a. Relativitas KhususTulisan Einstein tahun 1905, "Tentang Elektrodinamika Benda Bergerak", memperkenalkan teori relativitas khusus. Relativitas khusus menunjukkan bahwa jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat Anda berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Anda tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam. Teori relativitas khusus disandarkan pada postulat bahwa kecepatan cahaya akan sama terhadap semua pengamat yang berada dalam kerangka acuan lembam.Postulat lain yang mendasari teori relativitas khusus adalah bahwa hukum fisika memiliki bentuk matematis yang sama dalam kerangka acuan lembam manapun. Dalam teori relativitas umum, postulat ini diperluas untuk mencakup tidak hanya kerangka acuan lembam, namun menjadi semi kerangka acuan.

b. Relativitas UmumRelativitas umum diterbitkan oleh Einstein pada 1916 (disampaikan sebagai satu seri pengajaran di hadapan "Prussian Academy of Science" 25 November 1915). Akan tetapi, matematikawan Jerman David Hilbert menulis dan menyebar luaskan persamaan sejenis sebelum Einstein. Ini tidak menyebabkan tuduhan pemalsuan oleh Einstein, tetapi kemungkinan mereka merupakan para pencipta relativitas umum.Teori relativitas umum menggantikan hokum gravitasi Newton. Teori ini menggunakan matematika geometri diferensial dan tensor untuk menjelaskan gravitasi. Teori ini memiliki bentuk yang sama bagi seluruh pengamat, baik bagi pengamat yang bergerak dalam kerangka acuan lembam atau pun bagi pengamat yang bergerak dalam kerangka acuan yang dipercepat. Dalam relativitas umum, gravitasi bukan lagi sebuah gaya (seperti dalam Hukum gravitasi Newton) tetapi merupakan konsekuensi dari kelengkungan (curvature) ruang-waktu. Relativitas umum menunjukkan bahwa kelengkungan ruang-waktu ini terjadi akibat kehadiran massa. Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa teori fisika klasik tidak dapat menjelaskan gerak benda-benda yang kecepatannya tinggi. Hal ini menggugah para fisikawan untuk terus meneliti gerak benda tersebut, salah satunya adalah Albert Einstein. Pada tahun 1905 Albert Einstein Mengemukakan teori relativitas khusus. Ia mengajukan dua postulat dalam teori relativitas khusus yang terkenal sebagai postulat Einstein, yaitu: 1. Hukum-hukum Newton dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama (invarian) untuk semua kerangka acuan inersial. Dalam bentuk lain postulat ini menyatakan bahwa kita tidak mungkin mengukur gerak mutlak suatu benda. Sebagai contoh, sebuah roket bergerak dengan kecepatan 100m mendekati bulan. Hal tersebut dapat dikatakan bahwa bulan bergerak mendekati pesawat dengan kecepatan 100 m/s jika ditinjau dari titik acuan diroket. Sebenarnya ini merupakan perluasan dari relativitas Newton yang mencakup seluruh jenis pengukuran fisis.2. Kecepatan cahaya untuk semua pengamat adalah sama, tidak tergantung pada keadaan gerak pengamat. Jika sebuah pesawat bergerak dengan kecepatan cahaya (c) mendekati pengamat yang diam di bumi maka bersamaan dengan itu ia akan melepaskan sinyal cahaya. Menurut postulat ini pengamat di bumi akan melihat laju cahaya tersebut juga dalam kecepatan c pula. Hal ini berbeda dengan konsep relativitas Newton di mana laju cahaya besarnya adalah 2c. Hal ini menuntut perlunya peninjauan kembali tentang berbagai konsep fisika klasik tentang gerak, waktu, massa, dan besaran-besaran fisis lain.FisikaHalaman 3