Pendahuluan Interferometer

PENDAHULUAN INTERFEROMETERMalinda Gani, Wa Ode Nurhalisa

Jurusan Fisika

Universitas Negeri Gorontalo

Laboratorium Fisika I (17/11/2013)

Abstrak

Eksperimen ini ditujukan untuk menentukan panjang gelombang berbagai LASER Pointer dengan teknik interferometri. Alat yang digunakan adalah Pasco Complete Interferometer System (OS-9257A). Linearitas jarak pergeseran cermin (dm) terhadap skala putaran mikrometer diuji dan dikalibrasi dengan Pasco HeNe LASER (OS-8514), diperoleh linearitas dm terhadap jumlah frinji yang bergeser sebesar R2 = 1,0000 dan fakor kalibrasi sebesar 0,791. Panjang gelombang LASER Pasco HeNe, Pointer merah dan hijau masing-masing sebesar 0,630,02;0,630,02 dan 0,470,02 (m. (maks. 100 kata). PENDAHULUAN Interferometer adalah alat yang memecah berkas cahaya dan menyatukannya kembali sehingga terjadi interferensi, dimana alat ini dapat digunakan untuk mengukur panjang atau perubahan panjang gelombang cahaya dengan ketelitian yang sangat tinggi berdasarkan penentuan garis-garis interferensi1 Devais ini sangat presisi untuk mengukur panjang gelombang cahaya adalah Interferometer Michelson. Pada Eksperimen ini kita akan menggunakan Interferometer Michelson Michelson untuk menentukan panjang gelombang dua buah laser Pointer, dengan terlebih dahulu melakukan proses kalibrasi dengan laser Pasco HeNe yang diketahui panjang gelombang lebih akurat.

TEORIFringe Gambar 1 menunjukkan diagram skematik sebuah interferomter Michelson. Berkas LASER difokuskan pada sebuah beam splitter (BS) kemudian oleh BS sebagian berkas tersebut (kita sebut berkas 1) diteruskan ke cermin yang dapat digeser (M1), sedangkan sebagian (kita sebut berkas 2) lagi dipantulkan oleh BS ke cermin yang dapat diatur (M2). Oleh M1 berkas 1dipantulkan kembali ke BS dan oleh BS dipantulkan ke Layar (VS). Berkas 2 dipantulkan oleh M2 kembali ke BS dan diteruskan ke VS. Kedua berkas ini kemudian saling bersuperposisi di VS dan menghasilkan pola interferensi berupa frinji gelap terang (Lihat Gambar 2). Pola terang dihasilkan oleh Berkas1 dan Berkas 2 yang memiliki selisih lintasan optis berupa kelipatan bulat dari panjang gelombang (N (), sedangkan terbentuk jika selisihnya kelipatan (N+1/2) (, dengan N=0,1,2,...

(a)(b)

Gambar 1. Diagram skematik Intererometer Michelson (a) dan pola frinji yang terbentuk pada layar oleh LASER Pointer (Foto oleh A. Maela, 2012) (b).

Pergeseran cermin M1 sebesar dm dapat diukur dengan menggunakan skala mikrometer, namun pergeseran skala mikrometer seringkali tidak sama dengan pergeseran cermin dm, hubungan antara skala mikrometer dan pergeseran cermin juga tidak selalu linear. Sehingga perlu mengetahui rentang pergeseran cermin yang linear terhadap skala mikrometer. Kalibrasi dengan menggunakan LASER yang telah diketahui panjang gelomabangnya dengan akurat perlu dilakukan untuk mengetahui pergeran cermin sebenarnya2.

Dengan menggeser cermin geser maka terjadi perubahan pada frinji pola difraksi (dari terang menjadi gelap dan terang kembali, seolah olah bergeser), dengan menghitung jumlah frinji yang bergeser (N) dan mencatat jarak cermin yang bergeser (dm) seseorang bisa menentukan panjang gelombang ( sumber cahaya yang digunakan. Persamaan (1) memberikan ungkapan hubungan antara (, dm dan N.

(1)

Secara umum interferometer dapat digunakan dalam dua hal. Jika karateristik dari sumber cahaya diketahui keakuratannya (panjang gelombang ((), polarisasi, kuat cahaya), maka pergeseran cermin (dm) dalam sinar cahaya dapat dikenal dan pengaruhnya pada pola interferensi dapat dianalisis.EKSPERIMENEksperimen dimulai dengan menggunakan LASER Pasco He-Ne dengan panjang gelombang yg sudah diketahui secara akurat yakni ((=0,6328(m)3 untuk melakukan kalibrasi dan menenetukan daerah linearitas pergeseran cermin geser. Setelah daerah pergeseran linear diperoleh dan jarak pegerseran terkalibrasi, pengukuran dilanjutkan dengan menggunakan LASER Pointer R (Spectra, (= 0,650-0,670 (m, Max Output Power < 5mW) dan LASER Pointer G ((= 0,5320,010 (m, Max Output Power < 5mW). HASILHasil pengamatan jarak cermin yang bergeser terhadap jumlah frinji yang bergeser N untuk Pasco Laser He-Ne ((=0,6328(m), diperlihatkan pada Tabel 1. Dengan membuat plot antara dm terhadap N, dan melakukan analisis linear terhadapa data tersebut maka linearitas dan kemiringan/slope kurva dapat diperoleh. Gambar 2 menunjukkan Plot antara dm terhadap N untuk PascoLASER HeNe. Analsis regeresi linear ditunukkan oleh garis merah dengan kemiringan kurva/slope sebesar (0,40 0,01) (m dan kualitas regresi linear diberikan oleh R2=1 (berarti linear penuh) . Sehingga panjang gelombang laser dapat ditentukan yaitu 2x(0,40 0,01) (m atau 0,80 0,02 (m. Karena panjang gelombang LASER HeNe diketahui dengan pasti ((=0,6328(m), maka dengan ini pergeseran dm harus dikalibrasi dengan konstanta k yang diperoeh dari untuk mendapatkan pergeseran sebenarnya dms. Nilai dms=k x dm = (0,6328/0,8) dm = 0,791 dm. Sehingga panjang gelombang Pasco LASER HeNe menurut pengukuran ini dapat dituliskan (=0,63280,02 (m.

Tabel 1. Jarak cermin (dm) terhadap jumlah frinji yang bergeser (N) untuk Pasco LASER.

NON1dm ()1 (m

1107

22011

33015

44019

55023

Gambar 1. Pergeseran dm (mm) terhadap jumlah frinji (N) untuk LASER Pasco He-Ne.

Pergerseran cermin (dm) terhadap jumlah frinji yang bergeser untuk LASER Pointer R dan G diberikan pada Tabel 2. Seddangkan Kurva dm terhadap N untuke masing masing Pointer R dan G diberikan oleh Gambar 2 dan G. Adapaun hasil perhitungan berupa panjang gelombang LASER ditablekan pada Tabel 3.

Tabel 2 Jarak cermin (dm) terhadap jumlah frinji yang bergeser (N) untuk Pointer R dan G

NON 1dm 1 ()

LASER RLASER G

11065

220108

3301411

4401814

5502217

Gambar 1. Pergeseran dm (mm) terhadap jumlah frinji (N) untuk LASER Pointer R. Kemiringan kurva dan R2 masing masing 0,40 0,01 (m dan 1.

Gambar 2. Pergeseran dm (mm) terhadap jumlah frinji (N) untuk LASER Pointer G. Kemiringan kurva dan R2 masing masing 0,30 0,01 (m dan 1.

Tabel 3. Panjang Gelombang LASER hasil pengukuran dan perbandingannya dengan anjang gelombang dari pembuat untuk Pasco HeNe, Pointer R dan G

NoNama laser((( ((m)Ket.

1He-Ne(0,63 0,02kalibrasi

2Pointer R(0,63 0,020,65-0,67 ((m)*

3Pointer G(0,47 0,020,530,01((m)*

*Informasi dari Pembuat.

Diskusi/Analisis

Presisi pengukuran panjang gelombang berada dalam kisaran (0,02/0,63)x100% =3 %, namun hasil pengukuran untuk LASER R dan G berada diluar rentang nilai sebenarnya yang diberikan oleh Pembuat/Pabrik. Kemungkinan kesalahan ini disebabkan oleh terjadinya drift anatar pengukuran mula mula/kalibrasi dan pengukuran lanjutan.

KESIMPULANPanjang Gelombang LASER HeNe, Pointer R dan G masing 0,63; 0,63 dan 0,47 mm, Akurasi pengukuran untuk LASER R dan G masih rendah. Kemungkinan disebabkan oleh getaran dan kesalahan dalam perhitungan jumlah frinji yang bergeser.

REFERENSI1E. Hecht, Optics, (Addison Wesley, San Fransico,2002).

2Pasco Scientific, Pasco Complete Interferometer System Manua l,(Pasco Scientific, California1990).

3Pasco Scientific, Aligning the PASCO Model OS-9171 Laser with the OS-(172 Alignment Bench, (Pasco Scientific, California, 1991).