PERCOBAAN II

INTERFEROMETER MICHELSON

A. Judul Percobaan

Judul percobaan ini adalah “ Interferometer Michelson”

B. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Mengamati perubahan gambar interferensi.

2. Mengukur panjang gelombang laser He-Ne.

C. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan adalah:

1. Landasan dasar interferometer

2. Layar tembus cahaya

3. He-Ne laser

4. Tingkap

5. Cermin datar

6. Lensa f = 50 mm

D. Dasar Teori

Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Pada hakekatnya

cahaya mempunyai besaran amplitudo, panjang gelombang, fase serta kecepatan. Apabila

cahaya melewati sebuah medium maka kecepatannya akan menglami perubahan. Jika

perubahan tersebut diukur, maka dapat diperoleh informasi tentang keadaan objek / medium

yang bersangkutan missal indeks bias, tebal medium dari bahan yang dilewatinya dan

panjang gelombang sumbernya.

Pengukuran panjang gelombang cahaya dapat dilakukan dengan cara interferensi. Untuk

mendapatkan pola interferensi ada berbagai metode, antara lain dengan interferometer

Michelson, interferometer Fabry Perol dan interferometer Twymen Green. Interferometer

yang dikembangkan oleh A.A Michelson pada tahun 1881 menggunakan prinsip membagi

amplitude gelombang cahaya menjadi dua bagian yang beridentitas sama.

Dalam penelitian ini dapat menambah wawasan mengenai fenomena fisis dari interferensi

dan prinsip kerja interferometer Michelson. Sebagai kalibrasi alat optis dan sebagai dasar

dalam pembuatan spectrometer. Untuk aplikasi lebih lanjut dapat diterapkan pada teknologi

film topis.

Di penelitian ini yang diamati adalah perubahan pola dan jumlah frinji (pola gelap terang)

interferensi pada interferometer Michelson, sehingga dari perubahan pada frinji tersebut

dapat dihitung nilai panjang gelombang laser dioda merah dan laser dioda hijau.

Interferensi dan difraksi merupakan fenomena penting yang membedakan gelombang

dari partikel. Interferensi adalah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih

yang bertemu dalam satu titik di ruang. Sedangkan difraksi adalah pembelokan gelombang

disekitar sudut yang terjadi apabila sebagian muka gelombang dipotong oleh halangan atau

rintangan.

Apabila dua gelombang yang berfrekuensi dan berpanjang gelombang sama tetapi

berbeda fase bergabung, maka gelombang yang dihasilkan merupakan gelombang yang

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

bulat kelipatan 360֠, maka gelombang akan sefase dan berinterferensi secara saling

menguatkan (interferensi konstruktif). Sedangkan amplitudonya sama dengan penjumlahan

amplitude masing-masing gelombang. Jika perbedaan fasenya 180֠ atau bilangan ganjil kali

180֠, maka gelombang yang dihasilkan akan berbeda fase dan berinterferensi secara saling

melemahkan (interferensi destruktif). Amplitude yang dihasilkan merupakan perbedaan

amplitude masing-masing gelombang.

Perbedaan fase antara dua gelombang sering disebabkan oleh adanya perbedaan panjang

lintasan yang ditempuh oleh kedua gelmbang. Perbedaan panjang gelombang satu gelombang

menghasilkan perbedaan fase 360֠, yang ekivalen dengan tidak ada perbedaan fase sama

sekali. Perbedaan lintasan setengah panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase 180֠.

Umumnya, perbedaan lintasan yang sama dengan Δd menyumbang suatu perbedaan fase δ

yang diberikan oleh:

δ = ∆ dλ z π = ∆ d

λ 360֠

Interferensi gelombang dari dua sumber teramati kecuali sumbernya koheren, atau

perbedaan fase diantara gelombang konstan terhadap waktu. Karena berkas cahaya pada

umumnya adalah hasil dari jutaan atom yang memancar secara bebas, dua sumber cahaya

biasanya tidak koheren.

Koherensi dalam optika sering dicapai dengan membagi cahaya dari sumber tunggal

menjadi dua berkas atau lebih, yang kemudian dapat digabungkan untuk menghasilkan pola

interferensi. Pembagian ini dapat dicapai dengan memantulkan cahaya dari dua permukaan

yang terpisah.

Suatu alat yang dirancang untuk menghasilkan pola interferensi dari perbedaan panjang

lintasan disebut interferometer optic. Interferometer dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu

interferometer pembagi muka gelombang dan interferometer pembagi amplitude. Pada

pembagi muka gelombang, muka gelombang pada berkas cahaya pertama dibagi menjadi

dua, sehingga menghasilkan dua buag berkas sinar baru yang koheren, dan ketika jatuh

dilayar akan membentuk pola interferensi yang berwujud garis gelap terang berselang seling.

Di tempat garis terang, gelombang-gelombang dari kedua celah sefase sewaktu tiba ditempat

tersebut. Sebaliknya ditempat garis gelap, gelombang-gelombang dari kedua celah

berlawanan fase sewaktu tiba ditempat tersebut.

Untuk pembagi amplitudo, diumpamakan sebuah gelombang cahaya jatuh pada suatu

lempeng kaca yang tipis. Sebagian dari gelombang akan diteruskan dan sebagian lainnya

akan dipantulkan. Kedua gelombang tersebut tentu saja mempunyai amplitudo yang lebih

kecil dari gelombang sebelumnya. Ini dapat dikatakan bahwa amplitude telah terbagi. Jika

dua gelombang tersebut bias disatukan kembali pada sebuah layar maka akan dihasilkan pola

interferensi.

Interferometer Michelson merupakan seperangkat peralatan yang memfaatkan gejala

interferensi. Prinsip interferensi adalah kenyataan bahwa beda lintasan optik (d) akan

membentuk suatu frinji.

Pengukuran jarak yang tepat dapat diperoleh dengan menggerakkan cermin pada

interferometer Michelson dan menghitung frinji interferensi yang bergerak atau berpindah,

dengan acuan suatu titik pusat. Sehingga diperoleh jarak pergeseran yang berhubungan

dengan perubahan frinji, sebesar:

Δd = ∆ N λZ

Dengan Δd adalah perubahan lintaan optis, λ adalah nilai panjang gelombang sumber

cahaya dan ΔN adalah perubahan jumlah frinji (Phywe, 2006). Tidak ditemukan bahwa zat

mampat (zat padat dan zat cair) pada setiap temperature memancarkan radiasi dengan

berbagai panjang gelombang.

E. Prosedur Percobaan

Adapun prosedur percobaan adalah sebagai berikut:

1. Menyusun seperti gambar berikut.

2. Menghidupkan laser dan fokuskan pada layar menjadi satu bayangan (satu titik).

3. Mengatur tingkap agar kedua sinar dari cemin masuk melalui tingkap sehingga pada layar

terlihat pola gelap terang pada layar.

4. Memutar tombol pada roda secara perlahan-lahan satu akli atau beberapa kali (bias

sampai 6 putaran) dengan meletakkan jari-jari pada tuas yang tepat dan sekaligus

menghitung intensitas maksimum atau minimum yang muncul dan menghilang ditengah-

tengah gambar interferensi.

F. Data Percobaan

Tabel Hasil Percbaan pada Interferometer Michelson

No. Pergeseran Perputaran (Δl/mm) Jumlah Perputaran Intensitas (Z)

1. 5 x 10-3 17

2. 10 x 10-3 34

3. 15 x 10-3 49

4. 20 x 10-3 65

5. 25 x 10-3 80

Panjang gelombang laser 632,8 nm

Hasil perhitungan:

a) λ1. Z1 = 2.Δl1

λ1 = 2 Δl1

Z 1 = 2.(5 x10−ᶟ )

17 = 0.588 x 10-3 mm = 588 nm

b) λ2. Z2 = 2.Δl2

λ2 = 2 Δl2

Z 2 = 2.(10 x10−ᶟ )34

= 0.588 x 10-3 mm = 588 nm

c) λ3. Z3 = 2.Δl3

λ3 = 2 Δl3

Z 3 = 2.(15 x10−ᶟ )49

= 0.612 x 10-3 mm = 612 nm

d) λ4. Z4 = 2.Δl4

λ4 = 2 Δl 4

Z 4 = 2.(20 x10− ᶟ )

65 = 0.615 x 10-3 mm = 615 nm

e) λ5. Z5 = 2.Δl5

λ5 = 2 Δl5

Z 5 = 2.(25 x10− ᶟ )80

= 0.625 x 10-3 mm = 625 nm

Tabel 2. Data Hasil Perhitungan

No. ΔL (mm) Z λ(nm)

1. 5 x 10-3 17 588

2. 10 x 10-3 34 588

3. 15 x 10-3 49 612

4. 20 x 10-3 65 615

5. 25 x 10-3 80 625

G. Grafik Hubungan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

1020

304050

6070

8090

jumlah putaran intensitas (Z)

jumlah putaran intensitas (Z)

H. Pembahasan

Percobaan kali ini ialah percobaan tentang Interferometer Michelson. Dalam percobaan

ini, praktikan mengalami kesulitan dalam mengkalibrasi, sinar laser harus tepat mengenai

dinding dan berbentuk setengah gelombang.

Pada percobaan ini, kami praktikan mengambil data sebanyak 5 data terhadap 1 putaran,

2 putaran, 3putaran, 4 putaran dan 5 putaran. Dari 5 data yang diambil, dapat diketahui

bahwa jumlah pergeseran pertukaran intensitas gelap terangnya simetris yakni ketika 1

putaran menghasilkan 17 putaran intensitas (z), kemudian 2 putaran menghasilkan 34 putaran

intensitas (z), selanjutnya 3 putaran menghasilkan 49 putaran intensitas (z), berikutnya 4

putaran menghasilkan 65 putaran intensitas (z) dan yang terakhir 5 putaran menghasilkan 80

putaran intensitas (z). Dari perhitungan dihasilkan untuk panjang gelombang λ1 = 588 nm, λ2

= 588 nm, λ3 = 612 nm, λ4 = 615 dan λ5 = 625. Sehingga semakin banyak jumlah putaran

intensitas (z) maka panjang gelombang (λ) juga semakin besar.

I. Pertanyaan

1. Konsep apa yang dapat anda jelaskan tentang percobaan ini.

Jawab:

Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Pada

hakekatnya cahaya mempunyai besaran amplitudo, panjang gelombang, fase serta

kecepatan. Apabila cahaya melewati sebuah medium maka kecepatannya akan menglami

perubahan. Jika perubahan tersebut diukur, maka dapat diperoleh informasi tentang

keadaan objek / medium yang bersangkutan missal indeks bias, tebal medium dari bahan

yang dilewatinya dan panjang gelombang sumbernya.

Pengukuran panjang gelombang cahaya dapat dilakukan dengan cara interferensi.

Untuk mendapatkan pola interferensi ada berbagai metode, antara lain dengan

interferometer Michelson, interferometer Fabry Perol dan interferometer Twymen Green.

Interferometer yang dikembangkan oleh A.A Michelson pada tahun 1881 menggunakan

prinsip membagi amplitude gelombang cahaya menjadi dua bagian yang beridentitas

sama.

2. Bandingkan hasil yang anda peroleh dengan panjang gelombang laser He-Ne pada

literature, jika terdapat perbedaan apa yang menyebabkan, jelaskan.

Jawab:

Perbandingan panjang gelombang laser He-Ne pada literature dengan panjang gelombang

laser He-Ne pada saat percobaan :

Panjang gelombang pada literature: λ = 632,8 nm

Panjang gelombang saat percobaan: λ1 = 588 nm; λ2 = 588 nm; λ3 = 612 nm; λ4 = 615 nm;

λ5 = 626 nm.

Dari perbandingan diatas terdapat perbedaan antara panjang gelombang laser He-Ne di

literature dengan pada saat melakukan percobaan, dimana perbedaan nilai panjang

gelombangnya hanya selisih sedikit.

Perbedaan ini mungkin disebabkan pada saat mengkalibrasi untuk menyatukan cahaya

yang terbagi menjadi dua supaya menyatu (satu titik cahaya saja) itu tidak tepat, dan bisa

juga disebabkan karena pada saat melihat dan menghitung pola gelap terangnya tidak

teliti, sehingga menyebabkan perbedaan panjang gelombang yang bervariasi nilainya dan

terdapat selisih sedikit dengan panjang gelombang yang di literature.

J. Kesimpulan dan Saran

a. Kesimpulan

Kesimpulan dari percobaan ini adalah:

1. Hasil pengamatan pada Δl adalah berturut-turut 5 x 10-3 mm, 10 x10-3 mm,

15 x10-3 mm, 20 x10-3 mm, dan 25 x 10-3 mm.

2. Hasil perhitungan pada panjang gelombang adalah λ1 = 588 nm, λ2 = 588 nm,

λ3 = 612 n, λ4 = 615 nm dan λ5 = 625 nm.

3. Setiap pergeseran selalu melibatkan pola gelap dan terangnya.

b. Saran

Disarankan untuk lebih teliti dalam mengkalibrasi dan menghitung pola gelap terangnya

dan juga harus lebih sabar.

Daftar Pustaka

- Tipler. P.A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Tehnik Jilid 2. Jakarta: Erlangga

- Tim Fisika. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Modern. BanjarBaru: Fisika Unlam

- http://euphorialine.blogspot.com/2011/10/makalah-interferometermichelson.html?

m=1

- http://dfislover.blogspot.com/2013/11/laporan-praktikum-inferometer-

michelson.html