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
E-mail : Sitimurtopingah@yahoo.com
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.
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
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