Equation Chapter 1 Section 1INTERFEROMETER MICHELSON Nensi Tallamma, Susanti, Fardina Ramli, Haswida Yanti, NasrulLaboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri MakassarAbstrak. Telah dilakukan percobaan mengenai Interferometer Michelson. Adapun tujuan dilaksanakannya percobaan ini yaitu untuk memahami prinsip kerja dari sebuah Interferometer Michelson dan mengukur panjang gelombang laser HeNe. Prinsip kerja dari percobaan Interferometer Michelson yang telah dilakukan yaitu seberkas cahaya monokromatik akan diurai di suatu titik (beam splitter) dimana 50% dipantulkan dan 50% diteruskan sehingga masing-masing berkas melewati dua panjang lintasan yang berbeda yang dapat diatur melalui sekrup mikrometer, dan kemudian disatukan kembali melalui pantulan dari dua cermin yang letaknya saling tegak lurus dengan titik pembagi berkas tersebut. Setelah berkas cahaya monokromatik tersebut disatukan maka akan didapat pola interferensi pada layar (viewing screen) akibat penggabungan dua gelombang cahaya tersebut. Hasil interferensi yang berupa pola-pola cincin atau jumlah frinji yang terlihat pada viewing screen dapat digunakan untuk menentukan beberapa besaran fisis yang berkaitan dengan interferensi, salah satu contohnya yaitu menentukan panjang gelombang suatu sumber cahaya. KATA KUNCI : Interferometer Michelson, Interferensi, Panjang Gelombang, FrinjiPENDAHULUANInterferometer Michelson adalah salah satu jenis dari interferometer, yaitu suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan suatu pola interferensi. Interferometer Michelson merupakan alat yang paling umum digunakan dalam mengukur pola interferensi untuk bidang optik yang ditemukan oleh Albert Abraham Michelson.Percobaan Interferometer Michelson pertama kali dilakukan pada akhir abad ke-19 oleh Michelson dan Morley untuk membuktikan keberadaan eter yang saat itu diduga sebagai medium perambatan gelombang cahaya. Dari eksperimen yang didasarkan pada prinsip resultan kecepatan cahaya tersebut didapati bahwa keberadaan eter ternyata tidak ada.Dalam perkembangan selanjutnya, Interferometer Michelson tidak hanya dapat digunakan untuk membuktikan ada tidaknya eter, akan tetapi dapat pula digunakan dalam penentuan sifat-sifat gelombang lebih lanjut, misalnya dalam penentuan panjang gelombang cahaya tertentu, pola penguatan interferensi yang terjadi, dan sebagainya. Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya. Jadi, Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Berdasarkan prinsip percobaan Young, maka Albert Abraham Michelson membuat sebuah interferometer untuk mendapatkan pola interferensi yang disebut dengan interferometer Michelson yang menggunakan prinsip membagi amplitudo gelombang cahaya menjadi dua bagian yang berintensitas sama. Pembelahan amplitudo gelombang menjadi dua bagian dilakukan dengan menggunakan pemecah sinar (beam splitter).Interferensi terjadi ketika dua buah cahaya yang telah dibagi digabungkan kembali. Dalam satu versi percobaan Michelson - Morley, interferometer menggunakan cahaya bintang sebagai sumber cahaya. Cahaya bintang adalah cahaya yang memiliki koherensi temporal, namun titik sumber cahaya itu memiliki koherensi spasial dan akan menghasilkan sebuah pola interferensi. Interferensi ialah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik ruang. Fenomena interferensi selalu berkaitan dengan teori gelombang cahaya.Dalam penelitian ini yang diamati adalah perubahan pola dan jumlah frinji interferensi pada Interferometer Michelson, sehingga dari perubahan pola frinji tersebut dapat dihitung nilai panjang gelombang laser aligment bench berdasarkan perubahan beda lintasan optik (dm) yang dapat dilihat dari penunjukan mikrometer yang telah diputar. Setelah melakukan eksperimen ini, mahasiswa harus mampu menjelaskan prinsip kerja Interferometer Michelson serta menentukan panjang gelombang laser HeNe yang digunakan dalam percobaan dimana menurut eksperimen sebelumnya panjang laser HeNe diperoleh sebesar 632,8 nm.TEORIInterferometer Michelson salah satu eksperimen kunci yang menyokong teori relativitas. Interferometer Michelson telah digunakan untuk melakakukan pengukuran yang teliti dari jarak-jarak yang sangat kecil, sepert perubahan ketebalan yang sangat kecil dari sebuah aksn (axon) bila sebuah impuls saraf merambat sepanjang saraf itu. Seperti halnya eksperimen dua-celah Young, Interferometer Michelson mengambil cahaya monokromatik dari sebuah sumber tunggal dan membaginya kedalam dua gelombang yang mengikuti lintasan-lintasan yang berbeda.dalam eksperimen Young, dilakukan dengan mengirimkan sebagian cahaya itu melalui satu celah dan sebagian melalui celah yang lain. Dalam sebuah Interferometer Michelson digunakanan sebuah alat yang dinamakan pembelah sinar. Interferensi terjadi dalam kedua eksprimen tersebut bila kedua gelombang cahaya itu digabungkan kembali.[4]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 360, maka gelombang akan sefase dan berinterferensi secara saling menguatkan (interferensi konstruktif). Sedangkan amplitudonya sama dengan penjumlahan amplitudo masing-masing gelombang. Jika perbedaan fasenya 180 atau bilangan ganjil kali 180, maka gelombang yang dihasilkan akan berbeda fase dan berinterferensi secara saling melemahkan (interferensi destruktif). Amplitudo yang dihasilkan merupakan perbedaan amplitudo masing-masing gelombang. [3]Interferensi gelombang dari dua sumber tidak teramati kecuali sumbernya koheren, atau perbedaan fase di antara gelombang konstan terhadap waktu karena berkas cahaya pada umumnya adalah hasil dari jutaan atom yang memancar secara bebas, dua sumber cahaya biasanya tidak koheren [1].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 permukaan yang terpisah [3].Skema perangkat interferometer Michelson diperlihatkan dalam gambar berikut.GAMBAR 1 skema interferometer MichelsonDari gambar di atas seberkas cahaya laser menumbuk beam splitter. Beam splitter ini berfungsi memecah berkas sehingga 50% cahaya yang jatuh padanya dipantulkan dan 50% sisanya diteruskan. Berkas cahaya pantul bergerak menuju M2 dan berkas cahaya yang diteruskan bergerak menuju M1. Kedua cermin M1 dan M2 kemudian memantulkan kembali berkas-berkas cahaya tersebut kembali ke beam splitter. Setengah dari masing-masing berkas cahaya pantul dari M1 dan M2 kemudian di teruskan ke viewing screen, dan teramati pola lingkaran gelap-terang-gelap-terang konsentris. Oleh karena berkas cahaya interferensi bersumber dari berkas yang sama, maka berkas-berkas ini akan memiliki fase yang sama. Perbedaan fase relatif pada saat bertemu bergantung pada panjang lintasan optiknya. Panjang lintasan optik berkas cahaya pantul dapat diubah dengan menggerakkan M1. Karena berkas cahaya bergerak dua kali antara M1 dengan beam splitter maka menggerakkan M1 sejauh menuju beam splitter akan mengurangi lintasan optik sebesar . Pada kondisi ini, pola interferensi akan berubah, jari-jari maksimum berkurang dan akan menempati posisi minimum sebelumnya.[2]Dengan menggerakkan cermin perlahan-lahan sejauh dm, dan menghitung N, yaitu banyaknya pola interferensi yang kembali ke kondisi awal, maka panjang gelombang cahaya dapat dihitung dengan persamaan berikut.(1). [2]METODOLOGI EKSPERIMENPada percobaan Interferometer Michelson dilakukan dengan menggunakan rangkaian alat yang terdiri dari perangkat alat interferometer, sumber sinar laser dan laser aligment bench, yang disusun seperti pada gambar berikut:laserL1 (f = 5 mm)L2 (f = 50 mm) C1 C2PB layarPerangkat mikrometerreducerGAMBAR 2. Skema Skema rangkaian interferometer Michelson.Setelah itu mengatur tombol mikrometer pada penunjukan menengah (misalnya pada 50 m), kemudian mengatur mikrometer satu putaran berlawanan arah jarum jam sampai titik nol pada mikrometer sejajar dengan tanda indeks, dan mencatat penunjukan mikrometer pada posisi itu.selanjutnya mengatur posisi viewing screen sehingga salah satu tanda pada skala milimeter segaris dengan frinji pada pola interferensi. Memutar rombol mikrometer searah jarum jam, kemudian menghitung jumlah frinji yang melewati tanda intreferensi yang telah dibuat (minimal 20 frinji). Selanjutnya, mencatat jarak pergeseran cermin (dm) yang dapat dilihat nilainya setelah memutar skrup mikrometer. Selanjutnya mencatat dm tapi ingat bahwa setiap devisi kecil pada mikrometer sebanding dengan 10-6 meter pada jarak gerakan cermin, dan mencatat pula jumlah transmisi frinji N. Selanjutnya memutar tombol mikrometer seperti yang telah dilakukan diatas untuk memperoleh nilai dm dan mengulangi langkah ini sebanyak 10 kali. Kemudian mencatat data hasil pengamatan kedalam tabel. Kemudian, menghitung dan merata-ratakan nilai panjang gelombang yang diperoleh.HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATADari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut:Nst mikrometer: mmTABEL 1. Hubungan antara Jumlah Frinji (N) dengan Pergeseran Cermin (dm)NoNdm(x 10-6) m1202403604805100612071408160918010200Analisis DataMenghitung panjang gelombang menggunakan persamaan:Dimana: : Panjang gelombang (nm): Beda Lintasan Optik (m)N: Jumlah FrinjiDengan Ketidakpastian panjang gelombang (.Mencari Jarak antar frinji (dm)dm1 = 7,00 x 10-6 mdm2 = (d2- d1) x 10-6 m = (14,00 7,00) x 10-6 m = 7,00 x 10-6 mdm3 = 6,00 x 10-6 mdm4 = 6,00 x 10-6 mdm5 = 6,00 x 10-6 mdm6 = 7,00 x 10-6 mdm7 = 5,00 x 10-6 mdm8 = 6,00 x 10-6 mdm9 = 6,00 x 10-6 mdm10 = 6,00 x 10-6 mMenghitung Panjang Gelombang (Menghitung rata-rata Panjang Gelombang (Menghitung Ketidakpastian Panjang Gelombang Nst mikrometer = 0,01 mmKetidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP) Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)Ketidakpastian Panjang Gelombang ( (4AP)PEMBAHASANPada percobaan Interferometer Michelson yang telah dilaksanakan ini, bertujuan, untuk memahami prinsip kerja Interferometer Michelson dan menentukan panjang gelombang laser yang digunakan yaitu laser aligment bench. Adapun prinsip kerja dari eksperimen ini yaitu menggunakan prinsip interferensi dimana seberkas cahaya monokromatik atau cahaya laser menumbuk pemecah berkas yang berfungsi untuk memecahkan berkas yang mengakibatkan 50% cahaya akan dipantulkan ke cermin M1 dan 50% akan diteruskan menuju cermin M2. Karena M1 dan M2 adalah sebuah cermin, maka berkas-berkas cahaya tersebut dipantulkan kembali ke pemecah berkas. Kemudian hasil berkas cahaya pantul dari cermin M1 dan M2 kemudian diteruskan ke viewing screen, yang akan menghasilkan pola lingkaran terang-gelap. Pola tersebut terbentuk karena adanya interferensi. Pola gelap terbentuk jika beda fase gelombang 180o, sehingga kedua gelombang saling melemahkan dan peristiwa ini disebut interferensi destruktif. Sedangkan untuk pola terang terbentuk jika beda fase gelombang = 0, sehingga muncul gelombang baru yang merupakan penjumlahan dari dua gelombang tersebut. Peristiwa ini disebut interferensi konstruktif.Pola interferensi yang timbul karena adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh dua berkas gelombang cahaya yang telah bersatu. Jarak lintasan yang lebih panjang akan mempengaruhi fase gelombang yang jatuh ke layar. Bila pergeseran beda panjang lintasan gelombang cahaya mencapai dalam hal ini adalah sefase maka akan terlihat pola terang (interferensi konstruktif), namun bila pergeserannya sebesar setengah panjang gelombang maka akan terlihat pola gelap (interferensi destruktif) dalam hal ini berbeda fase 180o.Dari analisis data diperoleh nilai rata-rata panjang gelombang laser yang digunakan sebesar . Hasil panjang gelombang yang diperoleh mendekati panjang gelombang secara teori yaitu sekitar 632,8 nm. Dengan presentase kesalahan yaitu 0,08%.SIMPULANBerdasarkan percobaan interferometer Michelson yang telah dilaksankan maka dapat disimpulkan bahwa prinsip kerja dari percobaan ini yaitu menggunakan prinsip interferensi dimana seberkas cahaya monokromatik atau cahaya laser menumbuk pemecah berkas yang berfungsi untuk memecahkan berkas yang mengakibatkan 50% cahaya akan dipantulkan ke cermin M1 dan 50% akan diteruskan menuju cermin M2. Kemudian berkas-berkas cahaya tersebut dipantulkan kembali ke pemecah berkas. Hasil berkas cahaya pantul dari cermin M1 dan M2 kemudian diteruskan ke viewing screen, yang akan menghasilkan pola lingkaran terang-gelap. Pola tersebut terbentuk karena adanya interferensi. Interferenesi konstruktif yang menghasilkan pola terang dan interferensi destruktif yang menghasilkan pola gelap. Dan besar panjang gelombang laser HeNe berdasarkan teori yaitu 632,8 nm , sedangkan berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan didapatkan panjang gelombang yang paling mendekati yaitu 620 nm. Dengan presentase kesalahan yaitu 0,08%.REFERENSI[1] Laud, B.B. 1988. Laser dan Optika non Linear, Penerjemah : Susanto. Penerbit Universitas Indonesia : Jakarta. [2] Subaer, dkk. 2014. Penuntun Praktikum Eksperimen Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA UNM. [3] Tipler, P. A. 1991.Fisika Untuk Sains dan Tehnik Jilid 2 (alih bahasa Dr.Bambang Soegijono). Penerbit Erlangga:Jakarta.[4] Young, & Freedman. 2003. Fisika Universitas. Jakarta: Penerbit Erlangga.