Sabtu, 10 Desember 2011

interferometer dan prinsip babinet


INTERFEROMETER DAN PRINSIP BABINET
Siti Murtopingah, Aceng Sambas, Hesti Fatimah, Maolana Syahyanto, Nina Yunia Hasanah, Rani Puspita, Yuni Karlina
1209703037, 1209703001, 1209703016, 12097030, 1209703027, 1209703032,  1209703046
Program Studi Fisika, Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung, Indonesia
Asisten : Nuha (10207020)
Tanggal Praktikum : 18-12-2010
Abstrak
Interferometri adalah ilmu menginterpretasikan dua atau lebih gelombang melalui pola interferensinya. Interferometer merupakan alat untuk mengukur panjang gelombang sinar koheren. Alat ini merupakan alat yang menghancurkan teori eter. Jenis interferometer yang digunakan pada praktikum ini adalah Interferometer Michelson-Morley dan Intrferometer Mach Zehnder. Selain mengamati pola interferensi, dilakukan juga pengamatan difraksi yang menggunakan rambut, percobaan babinet ini menggunakan sinar laser HE-Ne.
Dari percobaan melalui grafik didapat ketebalan rambut sebesar 6.32 x 10-5m atau 6.32 x 10-2mm. sedangkan melalui teori didapat nilai d nya yaitu  5.13 x 10-5 m atau 5.90 x 10-2mm. Sedangkan nilai dari literaturnya yaitu 0.04 mm - 0.25 mm. Ini bisa disebabkan karena kurangnya ketelitian pada saat membaca nilai ∆x dan ∆L.nilai interferensi pada Michelson-Morley berbeda dengan nilai interferensi pada Mach Zender.

Kata kunci : Interferometer, laser He-Ne, Prinsip Babinet


I.                    Pendahuluan
Interferensi menunjukkan efek efek fisis yang timbul karena super posisi dua atau lebih deret gelombang. Super posisi dua buah gelombang atau lebih yang frekuensi dan amplitudonya sama yang keduanya hampir sefasa akan menghasilkan sebuah gelombang yang amplitudonya hampir dua kali aplitudo masing masing gelombang. Kedua gelombang tersebut dikatakan berinterferensi konstruktif. Super posisi dua gelombang yang frekuensi dan amplitudonya sama dan berbeda fasa hamper 180 menghasilkan sebuah gelombang yang amplitudonya hampir sama dengan nol. Interferensiseperti ini disebut dengan interferensi destruktif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengamati gejala interferensi adalah Interferometer.
Pada umumnya rangkaian Interferometer terdiri atas beberapa buah cemin datar, beam divider dan lensa sferis serta sebuah laser sebagai sumber cahaya. Jenis-jenis Interferometer dapat dibedakan menjadi dua yaitu :
Interferometer Michelson-Morley
Dalam Interferometer Michelson, sinar laser dipecah oleh beam divider menjadi dua sinar koheren, yaitu 50% refleksi dan 50% transmisi. Sinar 1 dipantulkan (releksi) oleh beam divider menuju cermin 1 (M1) sedangkan sinar 2 diteruskan (transmisi) melalui beam divider menuju cermin 2 (M2). Sinar refleksi 1 dan 2 akan bertemu lagi di beam divider lalu difokuskan oleh lensa sferis untuk kemudian berinterferensi dan terdeteksi pada layar. Interferensi konstruktif atau destruktif tergantung pada selisih fasa kedua sinar. P diletakkan dalam arah 450 terhadap arah laser. Jika M1 dan M2 sangat dekat (cukup dekat), kita akan mendapatkan pola interferensi yang paralel pada layar terhadap jarak antara kedua cermin. Usahakan meja optik (beserta semua peralatan di atasnya) tetap dalam keadaan tegar, karena getaran dalam jangkauan panjang gelombang sumber akan “menggangu” pola interferensi. Interferensi konstruktif terjadi ketika selisih jarak tempuh kedua sinar refleksi adalah kelipatan bulat dari panjang gelombang (λ) sinar laser, sedangkan interferensi destruktif terjadi ketika selisih jarak adalah λ/2. Jika posisi salah satu cermn dibiarkan tetap (reference path) untuk terjadinya interferensi konstruktif sedangkan yang satu lagi digeser sejajar mengikuti berkas sinar laser, misal digeser sejauh λ/2, maka interferensi konstruktif akan timbul lagi. Alasannya adalah sinar merambat menuju cermin dan dipantulkan kembali terhadap normal sehingga total perubahan jarak adalah dua kalinya. Ketika salah satu cermin (misalnya M1) digeser sejauh d, maka pola interferensi konstruktif terjadi jika d memenuhi persamaan
2d = Nλ
Interferometer Mach Zender
Sama seperti interferometer Michelson, rangkaian alat ini juga mampu secara tepat menentukan panjang gelombang sinar gelombang koheren.
Dalam interferometer ini, sinar laser dipecahkan oleh beam divider menjadi dua sinar koheren. Sinar 1 direfleksikan oleh P1 menuju M1 sedangkan sinar 2 ditransmisikan menuju M2. Sinar refleksi 1 dan 2 akan bertemu di P2 dan diteruskan oleh lensa sferis untuk kemudian berinterferensi dan terdeteksi pada layar. Interferensi konstruktif atau destruktif tergantung pada selisih fasa kedua sinar.
Prinsip Babinet
Menurut prinsip Babinet, pola interferensi yang sama terjadi jika satu atau sekelompok celah diganti dengan komplemennya. Pola difraksi oleh sebuah rambut berktebalan d akan sama dengan pola difraksi oleh suatu celah yang memiliki lebar d. Dan dengan menggunakan prinsip babinet salah satunya yaitu kita dapat menentukan ketebalan rambut.
Pola difraksi oleh sebuah rambut berktebalan d akan sama dengan pola difraksi oleh suatu celah yang memiliki lebar d. Selain mengalami interferensi, cahaya juga dapat terdifraksi atau penyebaran cahaya akibat melalui celah sempit. Untuk cahaya monokromatik dengan panjang gelombang λ, lebar celah d, persamaan difraksi adalah :
nλ = d sin θ
dengan θ menyatakan sudut difraksi. Jika jarak layar ke celah difraksi adalah L, maka jarak antara terang pusat (untuk sudut difraksi kecil) adalah:
nλ = d sin θ
dengan θ menyatakan sudut difraksi. Jika jarak layar ke celah difraksi adalah L, maka jarak antara terang pusat (untuk sudut difraksi kecil) adalah :
   

II Metode Percobaan
Interferometer Michelson-Morley
Pertama kita rangkai alat seperti gambar 1 pada modul. Kemudian aktifkan sinar laser dan tunggu setelah beberapa detik, kemudian periksa apakah silinder laser horizontal dan sumbunya paralel terhadap lintasan sinar, kemudian atur kembali rangkaiannya sehingga sinar refleksi dari M1 dan M2 tepat bertemu di titik P dan membentuk satu lintasan keluaran, setelah itu letakan lensa sferis diantara titik P dan layar kemudian amati interferensinya dan ambilah fhotonya. Setelah percobaan selesai matikan laser.
Interferometer Mach-Zehnder
Rangkailah alatnya seperti gambar 2 pada modul, untuk langkah kerjanya sama seperti percobaan interferometer Michelson-Morley.
Difraksi dengan Prinsif Babinet
Pertama siapkan sehelai rambut dan tempatkan dibangku optik secara vertical kemudian aktifkan sinar laser dan arahkan pada sehelai raambut yang sudah dipasang tadi,setelah itu letakan layar didepan bangku optik untuk menangkap hasil difraksi, variasikan jarak antara bangku optik dan layarnya, kemudian amati dan photo,kemudian ukur pola terang gelap.
III Data dan Pengolahan Data
Percobaan Michelson-Morley
Difraksi dan Prinsif Babinet
Tabel difraksi cahaya pengukuran ketebalan rambut
Jadi, kita mendapatkan nilai :
drata-rata = 5.90 x 10-5 m , atau
drata-rata=5.90 x 10-2 mm
kita juga dapat mencari nilai d menggunakan grafik, yaitu menggunakan hubungan antara λL dengan ∆x.
Diketahui : λ = 633 nm
Grafik difraksi cahaya pengukuran ketebalan rambut
Jadi dari grafik didapat nilai d = 6.32 x 10-5m atau 6.32 x 10-2mm.
IV.Pembahasan
Dapat dilihat pada gambar, untuk pola interferensi pada percobaan Michelson-Morley yaitu polanya seperti lingkaran. Untuk pola interferensi pada percobaan Much-Zehnder yaitu seperti lingkaran yang berputar.
Pola difraksi yang kita lihat pada layar tidak terlihat jelas. Itu dikarenakan sinar laser yang sangat mudah terganggu, yang menyebabkan pola gelap terang kadang tampak dan terkadang tidak terjadi pola interferensi pada layar, dan hanya terjadi pembesaran oleh lensa.
Selain dari itu pola difraksi tidak terlihat jelas dapat terjadi karena sinar yang tidak fokus karena gangguan dari sinar matahari atau lampu. Karena mungkin akan lebih baik apabila percobaan dilakukan di tempat yanng gelap.
Selain dari faktor tersebut, pola gelap terang juga tidak terlihat jelas karena lensa tidak dalam keadaan steril, sehingga dapat mempengaruhi hasil pola difraksi. Pola gelap terang tercipta karena terjadinya interferensi konstruktif dan interferensi destruktif.
Pada interferensi konstruktif terjadi superposisi antara dua atau lebih gelombang yang sefasa, yang akan  menghasilkan gelombang dan amplitudo. Amplitudi tersebut merupakan penjumlahan dari masing-masing amplitudo gelombangnya.
Sedangkan interferensi destruktif terjadi superposisi antara dua atau lebih gelombang yang berbeda fasa, dimana amplitudo dan gelombangnya akan saling menghilangkan.
Dari hasil percobaan terdapat perbedaan antara  pola interferensi Michelson - Morley dengan Mach-Zender. Hal ini dapat terjadi  karena pembagian sinar pada beam divider yang seharusnya 50% direfleksi dan 50% di transmisi, tidak terjadi secara sempurna. Seharusnya hasil pada interferometer Michelson-Morley dan Mach Zender memiliki hasil yang sama. Dilihat dari foto hasil percobaan pada interferometer Mach Zender memiliki hasil yang lebih baik di bandingkan menggunakan interferometr Michelson-Morley, itu dikarenakan karena pada interferometer Mach Zender memiliki kerapatan pola gelap terang labih baik dibandingkan dengan interferometer Michelson-Morley.
Perbedaan fasa yang terjadi di beam divider sangat mempengaruhi hasil interferensi, karena pada perbedaan fasa  inilah yang akan menghasilkan pola gelap terang.
Selain dari itu, jarak atau posisis antara beam divider dengan layar juga akan mempengaruhi pola interferensi. Karena beda fasa ditentukan oleh waaktu yang ditempuh oleh sinar dan panjang lintasan.
Pada saat terjadinya interferensi pada cermin terlihat tidak hanya satu sinar laser. Hal ini dikarenakan berkas sinar laser yang sebelumnya telah melewati beam divider. Dimana pada beam divider sinar dipecah.
Pada percobaan prinsip babinet diperoleh ketebalan rambut secara teori yaiitu 5.90 x 10-5 m, sedangkan dilihat dari grafik didapat 6.32 x 10-5m. Menurut referensi ketebalan rambut berkisar antara 0.04 mm - 0.25 mm. Jadi nilai ketebalan rambut yang dihasilkan dari percobaan jauh dari literatur, itu disebabkan  kurangnya ketelitian  pada saat pengukuran ketebalan rambut dan pada saat penggambaran pola difraksi.

V. Simpulan
Ø  Percobaan Interferometer lebih mudah menggunakan Michelson-Morley dibandingkan menggunakan Mach Zender, itu dikarenakan rangkaian pada Michelson-Morley lebih sederhana dibandingkan pada rangkaian mach Zender.
Ø  Interferometer pada Mach Zender memiliki pola gelap terang lebih rapat dibandingkan pada interferometer Michelson-Morley.
Ø  Jarak antara layar dan beam divider mempengaruhi hasil interferensi.
Ø  Prinsip babinet dapat digunakan untuk menghitung ketebalan rambut.

Daftar Pustaka
v  Modul Praktikum Eksperimen Fisika I. Semester I tahun Akademik 2010-1011. Laboratorium Fisika Lanjut. Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam. Istitut Teknologi Bandung. 2010
v  http://www.google.co.id/images_interferensi+michelson-morley (tanggal 24 Desember 2010 pukul 18.50 WIB)




















Tidak ada komentar:

Posting Komentar