LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA MODERN

Judul Praktikum

INTERFEROMETER MICHELSON

Oleh:

Fahyurinda Erviarismana (130322615545)

Kelompok 11

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

November 2015

PERCOBAAN INTERFEROMETER MICHELSON

Pelaksanaan praktikum : 21 Oktober 2015

A. TUJUAN

1. Memahami cara kerja interferometer Michelson

2. Mengukur panjang gelombang sinar Laser He-Ne

B. DASAR TEORI Layar

Pola Gelap-Terang-Gelap-Terang

Pada Layar

A

B

Interferensi terjadi dengan syarat ada dua sumber gelombang yang saling

kohoren. Pada gambar di atas, sumber gelombang A dan B mengalami

interferensi, apabila di depan kedua sumber gelombang yang berinterferensi

tersebut diletakkan layar, maka akan terbentuk pola gelap-terang-gelap-terang

pada layar, yang ditunjukkan gambar di samping. Fenomena inilah yang

nantinya kita lihat pada percobaan Michelson. Untuk menentukan berapa

panjang gelombang sinar Laser He-Ne, kita menghitung berapa perubahan pola

gelap-terang. Alat yang digunakan disebut Interferometer.

Set Percobaan Interferometer Michelson

Interferometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur

panjang atau perubahan panjang dengan ketelitian yang sangat tinggi

berdasarkan garis-garis interferensi.

Pada percobaan Interferometer Michelson cahaya dari sebuah

Laser dijatuhkan pada cermin separuh mengkilat M, cermin tersebut

memiliki lapisan perak yang tebalnya hanya cukup untuk merefleksikan

sebagian cahaya yang datang dan meneruskan sebagian lagi. Di M cahaya

terbagi menjadi dua bagian. Yang satu oleh transmisi menuju cermin M1,

yang lain oleh refleksi menuju ke M2. Oleh masing-masing cermin kedua

sinar ini direfleksikan kembali ke arah datangnya. dan akhirnya masuk ke

mata. Karena keduanya berasal dari satu sumber yaitu Laser, maka

keduanya saling koheren dan dapat berinterferensi.

Jika cermin M1 dan M2 benar-benar tegak lurus satu dengan

lainnya, efeknya sama saja dengan cahaya dari Laser jatuh pada lapisan

udara yang tebal. Diantara kaca, yang ketebalannya adalah d2 – d1. Garis-

garis interferensi akan tampak, sebagai akibat adanya perubahan sudut

datang yang sangat kecil dari cahaya yang berasal dari titik lain pada

Laser dan jatuh pada lapisan udara yang sama. Untuk lapisan tebal, selisih

lintasan sebesar satu panjang gelombang dapat ditimbulkan oleh

perubahan sudut datang yang sangat kecil.

Pergeseran M2 ke belakang atau ke depan sama akibatnya dengan

pengubahan lapisan udara. Andaikari pusat dari pola garis interferensi

yang terjadi kelihatan terang. Bila M2 digeser sedemikian rupa sehingga

cicin terang pertama menjadi pusat pola, maka lintasan cahaya yang

menumbuk M2 telah berubah sebesar satu panjang gelombang. Karena

cahaya dua kali (bolak-balik) melalui lapisan udara yang sama, maka

berarti cermin M2 mundur sejauh setengah panjang gelombang.

lnterferometer dapat digunakan mengukur selisih panjang

gelombang dengan menghitung banyaknya garis interferensi yang

melalui medan pandangan ketika cermin M2 digeser. Pengukuran panjang

gelombang dengan cara ini akan sangat teliti, jika jumlah garis yang

dihitung sangat banyak. Syarat terang pada interferensi :

nS ........................................ (1)

Dimana n = jumlah perubahan cincin terang-gelap (gelap-terang),

= panjang gelombang Laser dan 2

'

22 MMS , 22' MMnnn , M2

= posisi cermin, nM2 = jumlah perubahan cincin gelap-terang (terang-

gelap) saat posisi M2 sehingga 2

'

22 MM = 22' MMnn , Jadi:

22

2

'

2

'

2

MMnn

MM

……………………….. (2)

C. ALAT DAN BAHAN

1. Set-up interferometer Michelson

2. Laser He-Ne

3. Layar putih/kertas

D. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Meletakkan Laser pada posisi yang aman (tidak mudah goyang) dan

mengarahkan cahaya laser pasa set-up percobaan Interferometer Michelson.

2. Menyalakan Laser, kemudian mengatur posisi cermin setengah mengkilat

sampai berkas Laser terbelah menjadi dua bagian yang saling tegak lurus.

3. Mengatur cermin M2 sampai bayangan di layar berbentuk cincin lingkaran.

4. Mencatat posisi M2 kemudian menggerakkan perlahan-lahan vernier dan

menghitung banyaknya perubahan pergeseran terang-gelap-terang (n=1) pada

pusat frinji. Serta mencatat posisi M2’ (berdasarkan pergeseran pembacaan

skala pada vernier). Dan demikian seterusnya sampai mendapatkan beberapa

data.

E. DATA PENGAMATAN

No Posisi M2 (µm) Posisi M2’ (µm) n

1 0 2 6

2 0 3 8

3 0 4 12

4 0 5 14

5 0 6 18

Nst vernier = 1µm

F. ANALISIS DATA

Berdasarkan persamaan y = bx + a, maka didapatkan x = ∆m , y = n , a = 0 ,

b = λ/2

No x = ∆m y = n x2 y2 xy

1 2 6 4 36 12

2 3 8 9 64 24

3 4 12 16 144 48

4 5 14 25 196 70

5 6 18 36 324 108

∑ 20 58 90 764 262

∑2 400 3364 8100 583696 68644

𝑏 = 𝑛. ∑ 𝑥𝑦 − ∑ 𝑥. ∑ 𝑦

𝑛. ∑ 𝑥2 − (∑ 𝑥)2

𝑏 = 5.262 − 20.58

5.90 − 400

𝑏 = 3

𝑆𝑦 = √1

𝑛 − 2[∑ 𝑦2 −

∑ 𝑥2(∑ 𝑦)2

− 2. ∑ 𝑥. ∑ 𝑦. ∑ 𝑥𝑦 + 𝑛. (∑ 𝑥𝑦)2

𝑛. ∑ 𝑥2 − (∑ 𝑥)2 ]

𝑆𝑦 = √1

5 − 2[764 −

90.583696 − 2.20.58.90 + 5.68644

5.90 − 400]

𝑆𝑦 = 0,632

𝑆𝑏 = 𝑆𝑦 √𝑛

∑ 𝑥2. 𝑛 − (∑ 𝑥)2

𝑆𝑏 = 0,632 √5

90.5 − 400

𝑆𝑏 = 0,2

Ralat Relatif:

𝑅𝑏 = 𝑆𝑏

𝑏𝑥100%

𝑅𝑏 = 0,2

3𝑥100%

𝑅𝑏 = 6,67 % (3 𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔)

Jadi nilai b adalah 𝑏 = (3,00 ± 0,20) dengan ralat relatif sebesar 6,67%

G. PEMBAHASAN

Dalam suatu jurnal disebutkan bahwa Interferometer Michelson merupakan

contoh perangkat optik eksperimen interferensi yang bisa diaplikasikan untuk

menentukan nilai koefisien difusi suatu larutan berdasarkan pengamatan

pergeseran fase yang terekam pada rumbai, dengan menggunakan laser He-Ne

sebagai sumber cahaya. Dimana keunggulan lain dari Interferometer Michelson

ini adalah adanya hasil pergeseran dua rumbai yang mengindikasikan pergeseran

titik-titik ekstrim, yang dapat menunjukkan perbedaan lintasan optis.

Didalam praktikum ini digunakan interferometer michelson untuk

mengukur panjang gelombang dari sinyal He-Ne. Prinsip kerja dari

interferometer michelson adalah sebagai pembagi sinar. Sinar yang telah

terpisah akan dipantulkan ke cermin tetap dan ada juga yang ditransmisikan ke

cermin gerak. Sehingga cahaya yang dipantulkan ke cermin tetap akan

dipantulkan kembali ke beam splitter yang kemudian menuju layar, adapun

bagian yang ditransmisikan ke cermin bergerak juga akan dipantulkan kembali

ke beam splitter. Dari dua proses tersebut dapat dikatakan bahwa jika masing-

masing cahaya melewati amplitudo yang berbeda. Kemudian keduanya akan

bersatu dan berinterferensi membentuk cincin gelap terang karena terdapat beda

amplitudo gelombang.

Ketika panjang lintasan divariasi maka pola-pola frinji akan terlihat pola-

pola frinji yang masuk ke pusat jarak lintasan yang lebih panjang akan

mempengaruhi fase gelombang yang jatuh ke layar. Bila pergeseran pada

panjang lintasan gelombang mencapai λ maka akan terjadi interferensi

konstruktif dan destruktif bila λ/2.

Pada percobaan kali ini, laser yang digunakan adalah laser He-Ne dengan

panjang gelombang 623,8 nm (sesuai interferensi) untuk menentukan panjang

gelombang (λ), yang dapat dihitung melalui persamaan:

λ =2|𝑀2

′ − 𝑀2|

𝑛

dengan menghitung perubahan frinji akibat adanya pergeseran lintasan optik

pada berkas laser yang berinterferensi.

Dengan mengetahui perubahan frinji setiap pergeseran skala vernier, maka

data dapat dianalisa dengan metode kuadrat terkecil dan dengan metode grafik

menggunakan software Origin8. Dari hasil analisis metode kuadrat terkecil

diperoleh nilai 𝑏 = (3,00 ± 0,20) dengan ralat relatif sebesar 6,67%. Serta pada

hasil plot grafik di software Origin8 didapatkan nilai slope sebesar 3 dan

standard error sebesar 0,2. Dari grafik yang diperoleh dapat diketahui bahwa

hubungan ∆m dan n adalah berbanding lurus, sesuai dengan teori yang telah ada.

Namun adanya ralat yang diperoleh pada praktikum ini dikarenakan

beberapa kesalahan, diantaranya:

1. Praktikan kurang teliti dalam membaca skala pada alat ukur.

2. Praktikan kurang teliti dalam menentukan banyaknya pola gelap-terang.

H. JAWABAN TUGAS

Nilai panjang gelombang laser He-Ne berdasarkan analisis kuadrat

terkecil

Pada analisis data telah dicari nilai b dan diketahui nilai 𝑏 = (3,00 ± 0,20)

dengan ralat relatif sebesar 6,67%. Dari persamaan sebelumnya yaitu

λ =2|𝑀2

′ −𝑀2|

𝑛 dan persamaan y = bx + a, maka didapatkan x = ∆m , y = n , a = 0

b = λ/2 maka panjang gelombang ( λ ) laser He-Ne dapat dicari:

𝑏 = λ

2 λ = 2. b

λ = 2 x 3

λ = 6 µm

𝑆λ = √|𝜕λ

𝜕𝑏. 𝑆𝑏|

𝑆λ = √|𝜕(2b)

𝜕𝑏. 𝑆𝑏|

𝑆λ = √|2. 𝑆𝑏|

𝑆λ = √|2 . 0,2|

𝑆λ = 0,632

Ralat relatif:

𝑅λ = 𝑆λ

λ 𝑥 100%

𝑅λ = 0,632

6 𝑥 100%

𝑅λ = 10 % (2 𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑖𝑛𝑔)

Jadi nilai λ = (6,0 ± 0,6)𝜇 dengan ralat relatif sebesar 10 %

I. KESIMPULAN

Kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1. Prinsip kerja intrferometer michelson yaitu membagi sinar sehingga diperoleh

2 sinar yang bersifat koheren dan dapat berinterferensi menghasilkan pola

gelap terang.

2. Didapatkan nilai 𝑏 = (3,00 ± 0,20) dengan ralat relatif sebesar 6,67%. Dan

nilai λ = (6,0 ± 0,6)𝜇 dengan ralat relatif sebesar 10 %

J. DAFTAR PUSTAKA

Apsari, Ratna., dkk., 2008. Pemanfaatan Sensor CCD dan Interferometer

Michelson untuk Menentukan Koefisien Difusi Larutan Transparan. Jurnal

Fisika dan Aplikasinya. Vol 5, No 1 Januari 2008.

Haryoto, Dwi dan E. Latifah. 2008. Bahan Ajar Fisika Modern. Malang: Jurusan

Fisika FMIPA UM.

Krane, Kenneth. 2011. Fisika Modern. Jakarta: UI Press.

Team Pembina Praktikum Fisika Modern. 2015. Petunjuk Eksperimen Fisika

Modern. Malang: Jurusan Fisika FMIPA UM.

LAPORAN SEMENTARA

PRAKTIKUM INTERFEROMETER MICHELSON

DATA PENGAMATAN

No Posisi M2 (µm) Posisi M2’ (µm) n

1 0 2 6

2 0 3 8

3 0 4 12

4 0 5 14

5 0 6 18

Nst vernier = 1µm