Modul 1 Interferometer dan Prinsip Babi

(1)

1

MODUL 01

Interferometer dan Prinsip Babinet

Muhamad Hilmi Aufa, Anggita P., Retno D., Dita N., Leo W., Isna R. 10212057, 10212006, 10212069, 10212038. 1021210, 10212038

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia Email : hilmiaufa@gmail.com

Asisten : Iis Pujiawati / 10211088 Tanggal Praktikum : (01-10-2014)

Abstrak

Percobaan pada praktikum ini adalah menentukan pola interferensi pada interferometer Michelson-Morley dan Mach-Zehnder. Terjadi perbedaan rangkaian pada kedua interferometer tersebut sehingga menghasilkan pola interferensi yang berbeda. Laser He-Ne digunakan sebagai sumber cahaya yang koheren dari percobaan kali ini. Selain itu kita dapat menentukan tebal rambut dengan prinsip Babinet, rambut digunakan sebagai komplemen itu memiliki ketebalan sebesar 0.0078 cm. Hal tersebut dilakukan dengan mengamati pola difraksi yang terjadi, perhitungan dilakukan berdasarkan jarak gelap yang dilakukan berulang kali lalu dilakukan regresi dan perhitungan dengan persamaan difraksi.

Kata kunci : Babinet, Beam Splitter, Difraksi, Interferometer, Interferometer I. Pendahuluan

Interferometer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk meneliti sifat gelombang dengan menghasilkan pola interferensi dari superposisi dua atau lebih gelombang[1]_{. Pada}

percobaan kali ini kita menggunakan 2 rangkaian interferometer. Yang pertama adalah interferometer Michelson-Morley (MM) dan yang kedua adalah interferometer Mach-Zehnder (MZ). Pada interferometer MM kita menggunakan satu beam splitter dan dua buah cermin seperti pada gambar 1, sedangkan interferometer MZ kita membutuhkan satu tambahan beam splitter seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 1. Interferometer Michelson-Morley [2]

Gambar 2. Interferometer Mach-Zehnder [3]

Pola yang dihasilkan oleh interferometer MM dan MZ ditunjukkan oleh gambar 3 dan gambar 4.

(2)

2 Gambar 4. Pola Interferometer Mach-Zehnder

[6]

Interferensi merupakan fenomena superposisi dari dua atau lebih gelombang yang menghasilkan pola destruktif (gelap) dan pola konstruktif (terang)[7]_{. Untuk menghasilkan}

interferensi maka sumber cahaya yang digunakan harus koheren[7]_{. Percobaan dengan}

kedua interferometer ini bertujuan untuk menentukan pola interferensi yang terjadi serta membandingkannya dengan referensi.

Percobaan ketiga bertujuan untuk menentukan ketebalan rambut dengan prinsip Babinet. Prinsip Babinet menyatakan bahwa pola difraksi dari sebuah celah (dengan lebar d) akan sama dengan pola difraksi dengan komplemen yang memiliki lebar d (sama dengan celah).

Difraksi adalah gejala membeloknya gelombang ketika melalui celah sempit. Prinsip yang mendasari gejala difraksi adalah prinsip Huygens yang menyatakan bahwa setiap titik pada muka gelombang bisa dianggap sebagai sumber gelombang baru. Implikasi dari prinsip ini adalah melengkungnya muka gelombang setelah melewati celah sempit, dan jika muka gelombang melengkung maka akan terjadi pola terang gelap[8]_.

Pengukuran lebar celah dilakukan dengan mengukur jarak antar gelap pada pola difraksi yang ada pada layar.

Persamaan yang digunakan pada difraksi[7]_: didapat hubungan

si ø ≈ ta ø = ∆�_�…… ketika diregresi akan menghasilkan �

�sebagai gradiennya

modifikasi persamaan (3):

λ = �_� ∆ ….

rangkaian pada percobaan prinsip babinet

Gambar 5. Rangkaian prinsip Babinet [4]

II. Metode Percobaan

Untuk memperoleh dua berkas dari satu sumber cahaya, dalam praktikum ini digunakan metoda pembagi cahaya dari sumber menggunakan beam splitter. Alat tersebut membagi 2 gelombang, ada yang dilewatkan atau ditransmisi dan yang dipantukkan direfleksikan.

Kedua interferometer ini menggunakan sumber cahaya laser He-Ne dan menggunakan lensa sferis untuk memfokuskan hasil interferensi pada layar.

Rangkaian yang digunakan pada percobaan interferometer Michelson-Morley ditunjukan pada gambar 1, dan interferometer Mach-Zehnder pada gambar 2. Pada interferometer MM laser diarahkan pada beam splitter yang

terletak ⁰, hasil dari pe agia

(3)

3 komponen yang sama hany ditambah beam splitter saat pertemuaan pantulan dari dua cermin. Saat pengamatan, dipasang lensa sferis untuk memperjelas fenomena interferensi pada layar.

Pada percobaan prinsip Babinet, digunakan rambut sebagai komplemen dari sebuah celah. Sehelai rambut tersebut disinari laser He-Ne, lalu diamati hasil dari pola interferensi-difraksi pada layar. Hal tersebut dilakukan sebanyak 5 kali dengan variasi jarak yang berbeda-beda. Untuk menghitung lebar rambut, kita tentukan jarak dari 4 gelap pertama pada kanan-kiri layar pengamatan

III. Data dan Pengolahan data 1. Interferometer Michelson-Morley

Tabel 1 Hasil percobaan interferometer Michelson-Morley

Hasil Percobaan Referensi

2. Interferometer Mach-Zehnder

Tabel 2 Hasil percobaan interferometer Mach-Zehnder

Hasil Percobaan Referensi

Gambar 6. Rangkaian yang digunakan saat percobaan

3. Prinsip Babinet

Tabel 3. Data difraksi Babinet

(4)

4 Gambar 8. Parameter dari hasil regresi dari data difraksi Babinet

Perhitungan tebal rambut dengan persamaan (7)

Didapat dari hasil regresi ahwa d/λ= . De ga λ = .

Maka d= 0.78802 x 10-4 _{≈ .}

IV. Pembahasan

Pada percobaan modul ini, salah satu tujuannya adalah untuk dapat menentukan pola interferensi yang dihasilkan pada interferometer Michelson-Morley dan interferometer Mach-Zehnder. Pola interferensi menujukan pola gelap terang pada layar, ini dihasilkan karena adanya sifat gelombang cahaya yang mengalami superposisi. Superposisi ini dihasilkan karena adanya beda fasa, beda fasa ini timbul karena cahaya yang sudah mengalami pembagian lalu pemantulan sehingga jarak tempuh yang berbeda menghasilkan beda fasa. Hal tersebut menghasilkan pola konstruktif (terang) dan pola destruktif (gelap).

Cahaya yang digunakan pada interferometer merupakan cahaya laser He-Ne, cahaya tersebut haruslah koheren agar dapat menghasilkan pola interferensi. Koheren artinya adalah berfrekuensi sama dan memiliki beda fasa yang konstan. Metoda yang digunakan adalah dengan menggunakan beam splitter sebagai pembagi sumber cahaya yang koheren, ini bertujuan untuk menghasilkan pola interferensi.

Kedua interferometer yang digunakan menunjukan pola yang berbeda, hal ini disebabkan oleh rangkaian yang berbeda dari masing-masing interferometer. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 1 dan gambar 2 pada bagian pendahuluan. Beam splitter pada interferometer MZ digunakan sebanyak

2, sehingga sumber dilakukan 2 kali pembagian. Beda fasa yang tetap ini menghasilkan pola interferensi, dan beda fasa ini ditimbulkan oleh perbedaan jarak tempuh gelombang itu.

Pola interferensi MM yang diperoleh berupa garis lurus, hal tersebut terjadi karena penempatan beam splitter yang tidak sesuai dengan rangkaian referensi. Harusnya

pe e pata a ⁰ da er i harus a

diletakan tegak lurus dengan layar sehingga bayangan maya yang terbentuk tidak berada segaris dengan pengamat sehingga pola interferensi berubah menjadi garis.

Terjadi penambahan jumlah titik pada layar setelah melalu pemantulan, ini terjadi karena cermin. Masing-masing cermin dapat menambah satu buah titik pada layar pengmatan.

Pola interferensi MM dan MZ seolah-olah bergerak pada layar pengamatan, kemungkinan hal ini terjadi karena cahaya yang dihasilkan tidak koheren sempurna. Hal ini berdampak pada beda fasa yang tidak konstan, maka pola interferensi yang berubah-ubah secara cepat sehingga menghasilkan efek yang seolah-olah berjalan. Begitupun faktor berkas cahaya yang sampai berbeda setelah dipisahkan oleh beam splitter, karena ada nya perbedaan waktu sampai maka terjadi pula beda pola interferensi yang dihasilkan.

Pada percobaan babinet terjadi pola difraksi dan interferensi, hal tersebut disebabkan karena kemungkinan rambut yang tidak sama tebalnya secara homogen dari atas ke bawah. Hal ini menyebabkan rambut sebagai komplemen menghasilkan pola interferensi pada pengamatan. Pada perhitungan yang dihasilkan adalah ketebalan rambut yang mencapai 0.0078 cm sedangkan pada referensi didapat 0.017 – 0.018cm. Hal tersebut menunjukan bahwa prinsip Babinet dapat digunakan untuk menghitung ketebalan rambut. Untuk mendapatkan dapat yang lebih akurat maka harus dilakukan pengambilan data yang lebih banyak.

V. Kesimpulan

Pola interferensi pada interferometer Michelson-Morley menunjukan perbedaan dengan interferometer Mach-Zehnder. Perbedaan dengan refensi sudah dijelaskan pada bagian pembahasan.

(5)

5 tersebut sesuai dengan hasil pada referensi yaitu pada rentang 0.0014 – 0.018 cm.

VI. Pustaka

[1] Bunch B, Hellemans A. The history of science and technology. Boston: Houghton Mifflin Harcourt; 2004. [2]http://astro1.panet.utoledo.edu/~ljc/bridgeq.html (akses pada 3 oktober 2014 pukul 21.59)

[3]http://www.scienceclarified.com/He-In/Interferometry.html (akses pada 3 oktober 2014 pukul 22.00)

[4]http://physicsed.buffalostate.edu/pubs/StudentIn depStudy/EURP09/Young/Young.html (akses pada 4 oktober 2014 pukul 11.00)

[5]http://www.phy.davidson.edu/stuhome/cabell_f/ diffractionfinal/pages/michelson.htm (akses pada 4 oktober 2014 pukul 19.00)

[6]http://lqcc.ustc.edu.cn/news/path/hyf/research__ ID=13.html (akses pada 4 oktober 2014 pukul 19.00) [7] Haliday D, Resnick R, Walker J. Fundamentals of physics 9th_{edition. Hoboken: John Wiley & Sons,}

Inc; 2011.