Upload
ivan-rahman
View
237
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 1/8
INTERFEROMETER MACH ZHENDER
Abstrak : Cahaya merupakan salah satu gelombang elektomagnetik yang memiliki
cepat rambat diruang hampa sebesar 3.108 m/s. salah satu sifat dari cahaya sebagai
gelombang elektromagnetik adalah sifat superposisi yaitu bertemunya dua
gelombang pada suatu titik yang menghasilkan gelombang gabungan pada titik tersebut. Salah satu cahaya yang digunakan pada praktikum ini adalah sinar laser,
karena sinar laser memiliki kelebihan antara lain intensitasnya yang tinggi,
monokromatis dan tingkat koherensinya yang tinggi. Salah satu metode yang dapat
diterapkan untuk mendeteksi gelombang adalah Interferometer Mach Zhender.
Prinsip kerja Interferometer Mach-Zhender didasarkan pada seberkas
cahaya yang terbelah menjadi dua berkas yang selanjutnya dipadukan
lagi yang hasil perpaduannya dapat ditangkap olch detektor (layar) sebagai
interferensi optikal. Hasil percobaan menunjukkan bahwa distribusi intensitas frinji
yang berbeda. frinji pertama nilai maksimum 0,856789 dan nilai minimum
0,09578. Dan Frinji ke dua nilai maksimum 0,570347 dan nilai minimum 0,033614.
Sedangkan untuk frinji ketiga nilai maksimum 0,893893 dan nilai minimum
0.049959. hal ini disebabkan oleh pengaruh suhu, cahaya lampu lingkungan, set alat
yang kurangtepat, keadaan alat yang kurang bagus.
Kata Kunci : gelombang, laser, frinji, interferometer, mach zhender, interfernsi.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Interferometer merupakan alat
optik yang disusun berdasarkan peristiwa interferensi gelombang
cahaya, dikaitkan dengan pola
frinji yang terbentuk akibat
adanya perbedaan lintasan optik dari
cahaya yang berinteferensi. Frekuensi
gelombang cahaya memilik orde =
1015 Hz menyebabkan retina mata
tidak mampu menangkap hasil
interferensi gelombang cahaya
tersebut, sehingga harus diupayakan
supaya pola interferensi dapat
diamati. Hasil interferensi
gelombang tersebut. Hasil
interferensi gelombang cahaya
berupa pola gelap terang yang dapat
diamati. Pola terang menandakan
intensitas maksimum yang
merupakan akibat dari
interferensi yang saling
memperkuat dan pola gelap
menandakan intensitas minimum
yang diakibatkan oleh interferensi
yang salin melemahkan.
Interferometer Mach-Zhender
merupakan salah satu jenis
Interferometer yang telah berhasil
dikembangkan untuk keperluan
eksperimen dibidang optikal yang
didasarkan pada prinsip
interferensi gelombang cahaya.
Prinsip kerja Interferometer
Mach-Zhender didasarkan pada
seberkas cahaya yang terbelah
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 2/8
menjadi dua berkas yang
selanjutnya dipadukan lagi yang
hasil perpaduannya dapat
ditangkap oleh detektor (layar)
sebagai interferensi optikal.
Beberapa manfaat dari
Interferometer Mach-"Zender antara
lain dapat digunakan untuk
menentukan pergantian fase yang
disebabkan oleh obyek kecil yang
pengukur kecepatan suara disamping itu dapat juga
digunakan untuk menyelidiki
sifat-sifat bahan tembus cahaya
dengan cara menempatkan bahan
tersebut pada salah satu
lengannya.
1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah:
1. mendapatkan dan mengamati pola
frinji garis dari hasil interferensi
2. mendapatkan nilai distribusi
intensitas frinji
3. mendapatkan nilai maksimum dan
minimum dari distribusi intensitas
frinji.
2. DASAR TEORI
2.1 Gelombang dan Cahaya
Gelombang adalah getaran yang
merambat. Hal unik yang dimiliki oleh
gelombang adalah gejala superposisi.
Sebagai contoh sifat ini memungkinkan
dua buah gelombang yang bertemu pada
sebuah titik menghasilkan gangguan
gabungan disebuah titik itu. Gangguan ini
dapat lebih besar atau lebih kecil dari
pada gangguan yang dihasilkan pada
masing-masing gelombang secara
terpisah. namun sifat-sifat dari perpaduan
gelombang yang dipancarkan dari titik
tumbukan itu sama sekali tidak mengalami
perubahan karena tumbukan itu.
Cahaya adalah suatu jenis
gelombang elektromagmetik yang apabiladi dalam ruang hampa merambat dengan
kecepatan c sebesar 3 x 108 m/s. Oleh
karena cahaya memenuhi hukum-hukum
elektromagnet yang secara keseluruhan
tercakup dalam sistem persamaan Maxwell
Lourent, semua sifat-sifat fisis cahaya yang
berkaitan dengan perambatannya dalam
medium dapat dijelaskan misalnya pada
proses pemantulan dan pembiasan diantara
dua medium yang memiliki kerapatan yang
berbeda, proses pembiasan dalam medium
tak seragam, proses interferensi, difraksi
dan polarisasi, dapat ditunjukkan dan
diselidiki dengan menggunakan sifat
gelombang yang dimiliki oleh cahaya.
Tetapi sifat fisis cahaya
berkenaan dengan interaksinya dengan
materi yang terdiri dari atom-atom dan
molekul-molekul, memerlukan pula teori
kuantum, misalnya proses pemancaran
dan serapan cahaya olch materi, dimana
dipostulatkan bahwa besaran- besaran
gelombang elektromagnetik tersebut tak
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 3/8
semuanya dapat memiliki nilai
sembarang tetapi sebagian dari
padanya harus memenuhi sejumlah
syarat-syarat kuantum
tertentu. Hal ini akan
mengakibatkan bahwa
berbagai variabel dinamik
yang dimiliki oleh gelombang
tersebut misalnya tenaga,
momentum linier dan
momentum sudut, akan
mengalami perkuantuman,
yaitu deretan nilai-nilai yang
bersifat diskrit (tak kontinu),
yang tidak terjadi pada
pembahasan secara klasik
yang senantiasa
menghasilkan deretan nilai-
nilai yang kontinu. Menurut
teori kuantum cahaya, tenaga
gelombang cahaya
monokromat harus
merupakan kelipatan bulat
suatu kuantum tenaga
sebesar hv , dengan telapan h
merupakan letapan alam
yang bemilai 6.63 x 10 34
Joule detik dan dinamakan
tetapan Planck.. Jadi menurut
teori kuantum cahava dapat
dipandang sebagai butiran-
butiran yang bergerak dengan
laju c dan membawa tenaga
hv cahaya ini dapat
menerangkan proses radiasi
termis olch sumber-sumber
cahaya, jenis spektrum
gelombang yang dipancarkan
oleh berbagai sumber
cahaya, efek foto listrik,
serapan resonan dan
polarisasi cahava dalam
laser yang merupakan
proses yang penting dalam
kajian sifat- sifat optik materi
dan penggunaannya dalam
alas-alat optik modern seperti
laser.
2.2. Laser
Laser (Light Aplication by
Stimulated Emission of Radiation)
atau polarisasi cahava dengan
rangsangan pancaran radiasi
merupakan cahaya dengan
kemurnian dan intensitas yang
sangat tinggi, yang tidak dapat
dijumpai dalam sumber-sumber
radiasi elektromagnetik. Laser
banyak digunakan dalam
telekomunikasi. meteorologi,
biologi dan rangkaian komputer
dan lain-lain.
Laser memiliki kelebihan
yang sangat menonjol
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 4/8
dibandingkan dengan cahaya
lain seperti cahaya matahari dan cahaya
lampu pijar. Kelebihan itu antara lain : (1)
rahnya (2) intensitas yang tinggi, (3)
monokromatis dan (4) tingkat
koherensinya yang tinggi.
2.3 Interferensi Mach Zhender
Interferensi optikal adalah interaksi
antara dua atau lebih gelombang cahaya
yang resultanya bervariasi terhadap
komponen pembentuknya. Pada
interferensi berlaku prinsip superposisi,
dan menghasilkan pita cahaya terang dan
gelap yang disebut frinji. Pita terang terjadi
ketika sejumlah gelombang bersama-sama
menghasilkan intensitas maksimum dan
disebut interferensi konstruktif. Sebaliknya
pita gelap terjadi bila sejumlah gelombang
cahaya menghasilkan intensitas minimumyang disebut interferensi destruktif. Secara
keseluruhan distribusi frinji yang
dihasilkan dari fenomena interferensi.
dikenal dengan pola interferensi. Pola
interferensi ini terbentuk bila dua atau lebih
gelombang berasal dari sumber yang sama.
3. METODOLOGI
Salah satu metode yang dapat diterapkan
untuk mendeteksi gelombang adalah
interferometer Mach Zhender, dimana
suatu sumber berkas cahaya koheren yang
berasal dari laser He-Ne diarahkan pada
beam splitter pertama. Berkas sinar
tersebut dipecah oleh Beam splitter
pertama pada dua arah yang berbeda
dimana berkas sinar pertama diarahkan
menuju Beam splitter kedua yang
kemudian diteruskan ke cermin obyek yang
bervibrasi akibat denyut nadi ditangan
yang ditempelkan ke cermin dan terpantul
kembali Beam splitter kedua lalu ke Beam
splitter ketiga kemudian dipantulkan ke
detector dan disebut sebagai berkas
referensi. Frinji hasil kedua berkas akan
dideteksi oleh detector dan direkam untuk
selanjutnya dapat diolah di computer. Pola
interferensi ini terbentuk bila dua atau lebih
gelombang berasal dari sumber yang sama.
3.1 Prinsip Kerja Interferometer.
Penggambaran secara sederhana dari kerja
interferometer adalah sebagai berikut.
1. Kecepatan cahaya di udara
mendekati kecepatan cahaya di vakum
yaitu c.
2. Dalam bentuk indeks refraksi
n=c/v dimana v adalah keceptan
cahaya di medium, indeks refraksi di
udara adalah 1.
3. indeks refraksinya adalah antara
1,5 atau lebih.
4. Ketika pancaran cahaya
menumbuk permukaan dan material di
sisi lain dari permukaan memiliki
indeks refraksi yang lebih tinggi
kemudian pancaran sinar yang
direfleksikan diganti dalam fasenya
dengan tepat 1,5 dari panjang
gelombang.
5. Indeks refraksi dari sebuah cermin
yang benar dapat mencapai tak hingga.
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 5/8
Cahaya direfleksikan oleh cermin
dengan fasenya diubah oleh1,5 panjang
gelombang.
6. Ketika pancaran cahaya
menumbuk pada permukaan dan
material di sisi lain memiliki indeks
refraksi yang lebih rendah, cahaya
direfleksikan tidak terjadi perubahan
fase.
7. Ketika cahaya berpindah dari
medium satu ke medium lain arahnya
berubah bergantung pada tapi tidak
terjadi perubahan fase pada permukaan
dua medium.
8. Ketika cahaya bergerak dari satu
medium, seperti piring kaca fasenya
akan bergantung pada jumlah indeks
refraksi dari medium dan bagian
panjang dari cahaya pada medium.
Skema sederhana perlengkapan
interferometer seperti gambar di bawah ini:
Jalannya sinar dari Source (sumber cahaya)
melewati collimated beam menuju beam
splitter menjadi dua yaitu sinar yang
direfleksikan dan sinar yang ditransmisikan
(diteruskan).
Jalannya sinar yang direfleksikan
(dipantulkan) :
1. Direfleksikan oleh depan bagian
beam spiltter pertama memberikan
perubahan fae 1,5 panjang
gelombang.
2. Direfleksikan oleh bagian atas
cermin kiri memberikan perubahan
fase yang lebih lanjut pada 1,5
panjang gelombang
3. Diteruskan melalui beam splitter
bagian atas kanan memberikan
perubahan fase yang konstan.
Jalannya sinar yang ditransmisikan
(diteruskan) :
1. Ditransmisikan melalui beam
splitter kiri bagian bawah
memberikan perubahan fase yang
konstan.
2. Direfleksikan oleh depan pada
cermin kiri bawah memberikan
perubahan fase pada 1.5 panjang
gelombang.
3. Direfleksikan oleh depan beam
splitter yang kedua memberikan
perubahan fase pada 1,5 panjang
gelombang.
Pada intinya sinar masuk detektor
pertama melalui dua bagian dalam fase.
Sehingga didapatkan interferensi yang
konstruktif untuk cahaya yang memasuki
detektor pertama
Untuk cahaya yang melalui
detektor kedua prosesnya adalah:
Jalannya sinar direfleksikan (dipantulkan ):
1. Direfleksikan oleh depan pada
beam splitter pertama yang
memberikan perubahan fase pada
1,5 panjang gelombang.
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 6/8
2. Direfleksikan oleh bawah cermin
kir yang memberikan perubahan
fase lebih lanjut pada 1,5 panjang
gelombang
3. Ditransmisikan melalui beam
splitter kedua yang memberikan
perubahan fase yang konstan
4. Direfleksikan oleh permukaan
bagian dalam pada beam splitter
bagian 2 yang tidakmemberikan
perubahan fase
5. Ditransmisikan melalui beam
splitter pada waktu kedua yang
memberikan sebuah penambahan
perubahan fase yang konstan.
Jalannya sinar yang ditransmisikan
(diteruskan ) :
1. Ditransmisikan melalui bagian
bawah beam splitter kiri yang
memberikan perubaha fase
konstan.
2. Direfleksikan oleh depan pada
cermin kiri bagian bawah yang
memberikan perubahan fase 1,5
panjang gelombang.
3. Ditransmisikan melalui beam
splitter kedua yang memberikan
perubahan fase yang konstan
Sehingga akan didapakan perbedaan total
antara sinar yang direfleksikan
(dipantulkan ) dan transmisikan
( diteruskan ), dan akan terjadi interferensi
destruktif, tidak ada cahaya yang sampai di
detektor kedua.
3.2 Set Peralatan
Peralatan yang dipakai pada
praktikum interferometer Mach
Zehnder adalah:
1. Sumber cahaya laser He-Ne 5mW
max pada 632,8 nm
2. Cermin
3. Beam splitter atau “half silvered
mirror”
4. Attenuator
5. Web cam
6. komputer
7. Layar detektor
3.3 Prosedur Kerja
1. Suatu sumber berkas koheren yang
berasal dari laser He-Ne diarahkan
pada beam splitter pertama.
2. Berkas sinar tersebut dipecah oleh
beam splitter pertama pada dua
arah yang berbeda dimana berkas
sinar pertama diarahkan menuju
beam splitter kedua yang kemudian
diteruskan ke cermin objek dan
terpantul kembali ke beam splitter
kedua lalu ke beam splitter ketiga
terus ke detektor dan berkasnya
dinamakan berkas objek.
3. Untuk berkas sinar kedua
dipantulkan sedemikian rupa oleh
cermin menuju ke beam splitter
ketiga yang kemudian dipantulkan
ke detektor dan disebut berkas
referensi.
4. Frinji hasil interferensi kedua
berkas akan dideteksi oleh detektor
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 7/8
, il : .
50 100 150 200
50
100
150
200
250
50 100 150 2000
0.5
1
Distribusi Intensitas
Distribusi BARIS ke 100
Intererogram, e: 1. pg
200 400
100
200
300
00
500
50 100 150 200 250 300 350 4000
0.5
1
Distribusi Intensitas
Distribusi BARIS ke 200
, il .j
100 200 300
00
200
300
400
50 100 150 200 250 3000
0.5
Distribusi Intensitas
Distribusi BARIS ke 10
dan direkam untuk selanjutnya
dapat diolah di komputer.
5. Data yang diperoleh selanjutnya
diolah dengan menggunakan
software matlab 7 untuk
mengetahui pola distribusi
intensitasnya dan nilai maksimum
maupun nilai minimum distribusi
intensitasnya.
6. Dari software ini secara otomatis
data nilai distribusi intensitas akan
disimpan pada folder yang sama
dengan data gambar dalam format
excel.
4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data
Dari hasil percobaan Interferometer
Mach zehnder diperoleh gambar frinji
sebagai berikut.
gambar 4.1 gambar 4.2
Gambar 4.3
4.2 Pembahasan
4.2.1 Frinji gambar 4.1 dan grafiknya
4.2.2 Frinji gambar 4.2 dan grafiknya
4.2.3 Frinji gambar 4.3 dan grafiknya
4.2.4 Tabel nilai minimum dan maksimum
7/22/2019 Laporan Interferometer Pak Yunus Jadi
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-interferometer-pak-yunus-jadi 8/8
4.2.4 Distribusi intensitas frinji
Terlampir
Berdasarkan pengolahan data (grafik yang
berupa sinusoidal dan pola distribusi frinji)
yang berasal dari sumber yang sama
ternyata memiliki distribusi intensitas frinji
yang berbeda, karena cahaya merupakan
gelmbang elektromagnetik yang dibuktikan
dengan grafik sinusoidal yang merupakan
fungsi waktu. Disamping itu karena adanya
perubahan suhu yang diakibatkan hidupnya
AC (air conditioner) pada saat percobaan
yang juga mempengaruhi distribusi
intensitas frinji.
Demikian juga pada waktu
percobaan ternyata cahaya lampu
dihidupkan, hal ini akan mempengaruhi
kualitas intensitas frinji karena adanya
cahaya dari luar.Cahaya lampu (sebagai
cahaya dari luar sumber ) ternyata
mengurangi kuliatas frinji dengan proses
superposisi.
5. KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan dapat
disimpulkan bahwa pada interferensi
berlaku prinsip superposisi dan
menghasilkan pita cahaya terang dan gelap
yang disebut frinji. Kualitas frinji dalam
percobaan ini sangat dipengaruhi oleh
perubahan waktu, intensitas cahaya lampu
dari luar serta perubahan suhu yang
dihasilkan dari AC sehingga menghasilkan
distribusi intensitas frinji yang berbeda.
Hal ini ditunjukkan dengan hasil
frinji yang berbeda-beda. Pada frinji
pertama (4.1) nilai maksimum 0,856789
dan nilai minimum 0,09578. Dan Frinji ke
dua (4.2) nilai maksimum 0,570347 dan
nilai minimum 0,033614. Sedangkan untuk
frinji ketiga ( 4.3) nilai maksimum
0,893893 dan nilai minimum 0.049959.
NilaiGambar Frinji
4.1 4.2 4.3Maks 0,856789 0,570347 0,893893
Min 0,09578 0,033614 0.049959