LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA 1
Interferometer Michelson Morley
diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Eksperimen Fisika 1 Dosen pengampu: Drs. Parlindungan Sinaga, M.Si
Oleh :
Anti Haryanti (1404176)
PELAKSANAAN PERCOBAAN :
Hari/Tgl/Jam: Selasa / 8 November 2016 / 13.00-14.40
LABORATORIUM FISIKA LANJUT DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG 2016
Sumber sinar Layar C1 C2 C2’ C3 A. Tujuan Percobaan
Menentukan panjang gelombang sinar laser B. Alat dan bahan
1. Counter 1 buah
2. Perangkat percobaan Interferometer Michelson 1 set 3. Sinar laser HeNe
C. Dasar Teori
Interferometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur panjang gelombang atau perubahan panjang gelombang dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi. Interferensi sendiri merupakan suatu kejadian dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan. Hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru. Perpaduan dari dua gelombang yang memiliki beda fase yang tetap. Interferensi itu sendiri ada dua, yaitu interferensi maksimum dan interferensi minimum. Interferensi maksimum yaitu interferensi yang saling menguatkan dimana dalam kasus cahaya akan menimbulkan pola terang pada layar. Sedangkan interferensi minimum adalah interferensi yang saling melemahkan dimana pada layar akan menampakkan pola gelap. Dengan menggunakan prinsip interferensi ini kita dapat mengukur panjang gelombang sinar laser. Secara garis besar prinsip kerjanya sebagai berikut :
Skema Arah Sinar pada Percobaan
Interferometer Michelson
Alat interferometer bekerja berdasarkan prinsip superposisi atau interferensi, prinsip kerja alat ini adalah berkas sinar monokromatis diarahkan pada beam spliter C3, sinar pecah menjadi dua berkas, sebagian diteruskan ke C2, dan sebagian lagi diteruskan ke C1. Sinar
Pola terang
Pola gelap
yang menuju C2 sebelumnya dilewatkan dulu pada pelat kompensator. Sinar-sinar pantul dari cermin C1 dan dari C2 (melewati kompensator) ini, kemudian keduanya diteruskan ke C3. Sinar dari C1 oleh C3 diteruskan ke layar dan sinar dari C2 dipantulkan oleh C3 dan ditangkap oleh layar. Pada layar akan tampak dua buah titik sinar. Kedua sinar yang datang pada layar ini dapat diatur supaya berinterferensi, sehingga membentuk pola interferensi lingkaran. Pengaturan dilakukan dengan cara memutar sekrup pada cermin C1 dan C2 yaitu mengubah kemiringan masing-masing cermin. Dengan menggeser C2 ke C2’ sejauh d akan dihasilkan perubahan pola interferensi tersebut. Menggeser cermin C2 dilakukan dengan cara memutar mikrometer sekrup pada alat. Pola interferensi (gelap-terang) yang terjadi seperti gambar di bawah ini:
Analisis perambatan gelombang dapat diturunkan dari percobaan Young (pembelahan muka gelombang)
Persamaan gelombang untuk lintasan r1 dan lintasan r2
L Y r2 r1 S2 S1 S θ
r k t
E t r E t k r E t r E o o 2 2 1 1 cos ) , ( cos ) , (Kedua gelombang tersebut akan terpadu di layar akibat sifat superposisi dari gelombang itu, maka secara matematis dapat dituliskan
r t E
r t E
r t E , 1 1, 2 2,
2 cos 2 cos 2 , 2 cos . 2 cos 2 , cos cos , 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 k r r t k r r E t r E t k r t k r t k r t k r E t r E t k r E t k r E t r E o o o o Jika sumber S diletakan tidak simestris terhadap S1 dan S2 maka antara E1(r1,t) dan E2(r2,t) terdapat beda fase. Sehingga persamaan gelombangnya
2 2 cos cos 2 2 cos 2 ) , ( cos ) , ( cos ) , ( 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 1 1 1 k r r t k r r E t r E t k r E t r E t k r E t r E o o o misal: r1- r2 = ∆r 1 2 dan apabila ∆r <<< dan <<< maka
2 2 cos . cos 2 ) , ( 2 2 cos 2 2 cos 2 ) , ( 1 1 1 1 r k t kr E t r E r k t r r k E t r E o o Maka intensitasnya
2 2 2 1 1 2 2 2 cos 4 cos cos 4 , o o I I t kr E t r E I Sumber sinar Layar C1 C2 C2’ C3 dimana 2 2 k r jika sin 2 1 d r
untuk θ<< maka sin θ ~ tan θ
Δr =d tan θ γ .2 k =d Y L γ=d .Yk 2 L= πdY λL
I akan maksimum jika .n, maka L
dY n
Jarak maksimum ke minimum diperoleh
n d n L Y d d L n Y 2 . 2 sin 2
, karena θ<< tan θ ~ sin1
Jadi diperoleh hubungan 2.d n Dimana :
n = orde interferensi ; n = 0,1,2,3...
Dengan demikian kita dapat menghitung panjang gelombang dari sinar laser dengan mengukur jarak d dari C2 s.d C2’ dan menghitung sampai pola interferensi berubah sebanyak n kali.
D. Prosedur Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan.
3. Menyalakan alat Interferometer Michelson Morley.
4. Mengatur posisi C1 sehingga berkas pantulan dapat terlihat dilayar.
5. Mengatur beam spliter C3 sampai terlihat bahwa sinar laser langsung menuju C3, kemudian mengatur beam spliter C3 sampai terlihat bahwa sinar yang dipantulkan segaris dengan sinar datang,
6. Mengatur posisi C2 sehingga cahaya dari C2 berimpit dengan cahaya dari C1.
7. Memutar sekrup pengaturan pada C2 secara perlahan sehingga pola interferensi dapat dilihat jelas pada layar pengamatan.
8. Memutar micrometer sekrup satu putaran penuh belawanan arah jarum jam. 9. Mencatat posisi awal micrometer sebelum mulai melakukan penghitungan.
10. Memutar knop micrometer perlahan-lahan searah jarum jam. Pada saat yang sama menghitung banyaknya pola terang gelap yang melintasi garis batas.
11. Mencatat posisi akhir micrometer sesudah melakukan perhitungan.
12. Menggeser C2 ke C2’, misalkan jaraknya d sedemikian dan dalam waktu yang bersamaan mengamati perubahan pola interferensi sebanyak n = 200, n =400 dan n=600 kali.
13. Mengulangi langkah 9-12 untuk masing-masing n = 200, n =400 dan n=600 kali sebanyak 3 data.
14. Mencatat setiap data ketika n = 200, n =400 dan n=600.
15. Mematikan dan merapihkan kembali alat-alat yang telah digunakan. E. Data Percobaan Suhu awal = (24.00 ± 0.05)oC Suhu akhir = (24.00 ± 0.05)oC No. n (d1±0,005)mm (d2±0,005)mm 1 100 15.30 15.28 2 100 15.28 15.26 3 100 15.26 15.24 4 100 15.24 15.23 5 100 15.23 15.13 6 100 15.13 15.10 7 100 15.10 15.08 8 100 15.08 15.06 9 100 15.06 15.01 10 100 15.01 14.46 F. Pengolahan Data
1. Menggunakan Metode Statistik a. N = 200
No (d1±0,005) mm (d2±0,005)mm (∆d±0,005)mm (∆d) m λ (m) λ (Å) 1 15.30 15.26 0.04 4E-05 4.00E-07 4000 2 15.13 15.08 0.05 5E-05 5.00E-07 5000 3 15.10 15.06 0.04 4E-05 4.00E-07 5000 JUMLAH 1.30E-06 14000
RATA - RATA 4.33E-07 4330
STANDAR DEVIASI 5.77E-08 577
PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN 13.32% 13.33%
PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN TERHADAP LITERATUR 31.57%
Setelah dilakukan pengolahan data dengan menggunakan metoda statistika diperoleh panjang gelombang sinar laser sebagai berikut
λ=´λ ± ∆ λ
λ=(4.33 ± 0.577) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar,
∆ λ
λ x 100 =
0.577
4.33 x 100 =13.32
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿ λ literaturx 100 = 4330 Å−6328 Å 6328 Å =31.57 ¿
b. N = 400
No. (d1±0,005) mm (d2±0,005) mm (∆d±0,005) mm (∆d) m λ (m) λ (Å) 1 15.30 15.23 0.07 7.00E-05 3.50E-07 3500 2 15.28 15.13 0.15 1.50E-04 7.50E-07 7500 3 15.26 15.01 0.25 2.50E-04 1.25E-06 6000 JUMLAH 2.35E-06 17000RATA - RATA 7.83E-07 5666.67
STANDAR DEVIASI 4.51E-07 2020
PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN 57.56% 35.65% PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN TERHADAP
LITERATUR 10.45%
Setelah dilakukan pengolahan data dengan menggunakan metoda statistika diperoleh panjang gelombang sinar lasersebagai berikut
λ=´λ ± ∆ λ
λ=(5.66 ±0.20 ) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar,
∆ λ
λ x 100 =
0.20
5.66 x 100 =3.53
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿ λ literaturx 100 = 5667 Å−6328 Å 6328 Å =10.45 ¿
c. N = 600
No. (d1±0,005) mm (d2±0,005) mm (∆d±0,005) mm (∆d) m λ (m) λ (Å) 1 15.30 15.10 0.20 2.00E-04 6.67E-07 6670 2 15.28 15.08 0.20 2.00E-04 6.67E-07 6670 3 15.24 15.01 0.23 2.30E-04 7.67E-07 7670 JUMLAH 2.10E-06 21010RATA - RATA 7.00E-07 7003.33
STANDAR DEVIASI 5.77E-08 577
PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN 8.25% 8.24%
PRESENTASI KESALAHAN PENGUKURAN TERHADAP
LITERATUR 10.67%
Setelah dilakukan pengolahan data dengan menggunakan metoda statistika diperoleh panjang gelombang sinar laser sebagai berikut
λ=´λ ± ∆ λ
λ=(7.003± 0.577 ) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar,
∆ λ
λ x 100 =
0.577
7.003 x 100 =8.23
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿
λ literaturx 100 =
7003 Å−6328 Å
6328 Å =10.67
G. Analisis
Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan oleh kelompok kami, diperoleh hasil sebagai berikut:
1. Untuk N = 200
λ=´λ ± ∆ λ
λ=(4.33 ± 0.577) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar,
∆ λ
λ x 100 =
0.577
4.33 x 100 =13.32
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿ λ literaturx 100 = 4330 Å−6328 Å 6328 Å =31.57 ¿ 2. Untuk N = 400 λ=´λ ± ∆ λ λ=(5.66 ±0.20 ) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar,
∆ λ
λ x 100 =
0.20
5.66 x 100 =3.53
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿ λ literaturx 100 = 5667 Å−6328 Å 6328 Å =10.45 ¿ 3. Untuk N = 600 λ=´λ ± ∆ λ λ=(7.003± 0.577 ) x 103 Å
∆ λ
λ x 100 =
0.577
7.003 x 100 =8.23
dan kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar
¿λ−λ literatur∨ ¿
λ literaturx 100 =
7003 Å−6328 Å
6328 Å =10.67
¿ %
Berdasarkan dari hasil percobaan yang diperoleh terdapat perbedaan dengan nilai panjang gelombang ( λ ) pada literatur yaitu 6328 Å. Hal tersebut dapat terjadi karena disebabkan oleh beberapa faktor yaitu:
1 Sulitnya mendapatkan pola interferensi yang baik. Hal ini terjadi karena alat interferometer yang sangat sensitif terhadap pergeseran, sebagai contoh ketika sudah didapatkan pola interferensi yang cukup baik, dapat langsung berubah ketika ada pergeseran kecil di sekitarnya.
2 Kesalahan pada saat pembacaan skala mikrometer sekrup penggeser cermin C2. Hal ini tentu akan mempengaruhi akurasi dari pengambilan data d.
3 Kurang teliti pada saat menghitung perubahan pola gelap-terang di pusat pola lingkaran interferensi (N), karena pada saat praktikum ketika sekrup untuk menggeser cermin C2 diputar sedikit saja sudah dapat terjadi perubahan pola gelap-terang yang sangat banyak di pusat pola lingkaran interferensi sehingga pengamat kesulitan untuk menghitung pola perubahan tersebut.
4 Kesulitan dalam mendapatkan pola interferensi lingkaran yang berpusat di tengah layar karena posisi antara sinar laser dengan cermin yang kurang lurus.
5 Sering hilangnya pola interferensi atau pola gelap terang dari penglihatan pengamat.
Kesalahan-kesalahan tersebut dapat dihindari dengan memperhatikan beberapa hal berikut:
1 Lebih teliti dalam melihat perubahan pola interferensi pada layar sehingga tidak terjadi kesalahan perhitungan.
2 Lebih berhati-hati dalam menggunakan alat interferometer karena alatnya yang sangat sensitif.
3 Ketelitian dalam pembacaan skala mikrometer sekrup pada penggeser cermin C2.
H. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan dengan metode statistik dan analisis dapat disimpulkan bahwa nilai panjang gelombang sinar laser yang didapat dari hasil percobaan yaitu:
N=200
λ=(4.33 ± 0.577) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar = 13.32
Kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar ¿31.57
N=400
λ=(5.66 ±0.20 ) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar = 3.53
Kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar ¿ 10.45%
N=600
λ=(7.003± 0.577 ) x 103 Å
Dengan presentasi kesalahan relatif sebesar = 8.23
Kesalahan presisi pengukuran terhadap literature sebesar ¿10.67
I. Daftar Pustaka
Halliday, David dan Resnick, Robert. 1984. Fisika (Terjemahan Pantur Silaban dan Erwin Sucipto). Jakarta: Erlangga.
Tim Dosen Fisika UPI. 2009. Eksperimen Fisika I. Bandung: Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid II (Terjemahan Dra. Lea Praseto, M.Sc dan Rahmad W. Adi, Ph.D). Jakarta : Erlangga
