RSS Feed
Twitter
04.09
WeNny Niez
I. Tujuan
Mempelajari interferensi cahaya dengan menggunakan Cermin Fresnel dan Biprisma Fresnel.
II. Ruang Lingkup
Dengan membagi atau memilah- milah muka gelombang suatu berkas cahaya pada Cermin Fresnel dan Biprisma Fresnel, maka terjadilah interferensi cahaya. Panjang gelombangnya dapat ditentukan dari pola difraksi yang terjadi.
A. Teori Singkat
Interferensi adalah kerja sama antara dua gelombang cahaya atau lebih pada suatu titik atau daerah tertentu pada suatu waktu tertentu pula. Peralatan yang digunakan untuk menunjukkan adanya interferensi cahaya disebut interferometer. Salah satu percobaan yang menunjukkan adanya umbai- umbai interferensi (interference fringe) adalah percobaan Young (Young experiment). Percobaan Young ini berdasarkan pada interferometer pemisah muka gelombang (wave front splitting interferometer)
dilukiskan sebagai berikut :
S1, S2, dan S3 adalah celah sempit yang dilalui oleh cahaya dengan panjang gelombang ë. Gelombang cahaya yang memancar dari S1 akan mengenai celah S2 dan S3 dan menurut teori Huygens dari S2 dan S3 akan memancar gelombang-gelombang cahaya yang koheren. Kerja sama antara kedua gelombang yang berasal dari S2 dan S3 diamati pada layer di titik P. Beda antara lintasan optic antara kedua sumbu S2 dan S3 di P adalah sebagai berikut :
B. Daftar Alat
III. Data Hasil Percobaan
Tabel 4.1 Interferensi Cahaya dengan Cermin Fresnel
ë teori = 632,8 mm, a = 5410 mm, s’= 4935 mm, y’ = 17 mm
IV. Analisa Hasil Percobaan
1. Lihat tabel 4.1 (Data hasil percobaan)
2. Optical Profile-Bench (BENCH-02) dengan konfigurasi :
* 1 buah Optical Profile-Bench
* 2 buah Base
* 4 buah Slide Mount, h = 30 mm
Berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan seluruh peralatan. Lensa (LENSA-08)
Berfungsi untuk mengumpulkan sinar supaya tepat mengenai cermin. Lensa akromatis (LENSA-09)
Untuk menghasilkan dua titik yang berdekatan dari sinar laser.
* 2 buah Lens Holder (LHOLD-03-04) Berfungsi sebagai tempat menaruh lensa. Laser He-Ne (LASER-01) Berfungsi sebagai sumber cahaya.
* Cermin Fresnel (FRESNEL-01)
Dengan cermin ini, sebuah sumber cahaya dapat menjadi dua. Swinging Arm (ARM-02) Berfungsi untuk mengatur cermin agar dapat digeser-geser.
3. Cara Kerja Laser
Laser merupakan pengemisian suatu cahaya menjadi suatu tingkat eksitasi yang lebih tinggi, dapat terjadi baik secara spontan maupun di-stimulasi dengan radiasi. Stimulasi itu sejajar dengan tabung dan dipantulkan berulang-ulang sampai menembus cavity ( lubang- lubang kecil ) pada ujung laser. Kemudian cahaya yang bersifat koheren dan monokromatis itu dipancarkan melalui celah tersebut, sehingga atom-atom memantul dari cermin hingga akhirnya terangsang untuk mengeluarkan cahaya.
Lihat gambar berikut :
Atom yang ada di E1 dipompakan ke atas dalam keadaan tereksitasi E3. Dari E3 atom tersebut meluruh dengan cepat ke keadaan yang energinya E2 sehingga aksi laser dapat terjadi, menyebabkan keadaan ini menjadi meta mantap, yaitu keadaan di mana harus terdapat unsur rata-rata yang relatif lama terhadap peluruhan karena pancaran spontan. Apabila kondisi membaik maka populasi dari E2 akan menjadi lebih rapat dari populasi E1. Dengan demikian akan terjadi pembalikkan populasi yang diperlukan. Sebuah foton yang tersasar energinya akan mencukupi, lalu dengan memicu peristiwa panca dan yang dirangsang terus–menerus akan mengakibatkan dihasilkannya sinar laser.
Sifat-sifat Laser
Polymated (terkumpul)
Monokromatik (memiliki 1 panjang gelombang)
Koheren (Memiliki frekuensi dan amplitudo sama, serta selisih fase yang tetap).
Contoh Jenis-Jenis Laser
Contoh laser gas :
Laser gas alam netral (Helium-Neon)
Laser uap logam (He-Cd, He-Se)
Laser gas molekul (CO2, vibronik)
Contoh laser benda padat :
Laser neodymium (Nd) Laser Ho 3+
Laser U3+ dalam CaF2
Contoh laser semikonduktor :
Laser C3
4. Jenis-jenis interferensi dan rumusnya.
a) Interferensi Celah Ganda :
5. Terbentuknya pola gelap terang di layar pada peristiwa interferensi disebabkan karena perbedaan fase gelombang yang terjadi.
Interferensi maksimum (terang) terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang sama atau selisih lintasannya sama dengan nol sehingga saling menguatkan (terang). Interferensi minimum (gelap) terjadi jika beda fase kedua gelombang 180o sehingga kedua gelombang saling melemahkan (gelap).
6.Tidak, pola interferensi tidak dapat diamati jika sumber cahaya yang digunakan tidak koheren dan tidak monokromatis. Seperti dijelaskan di atas, interferensi terjadi jika gelombang sefase, beda fase 180o, atau selisih lintasan nol. Jika sumber cahaya tidak koheren, amplitudo, frekuensi, dan beda fase kedua sumber cahaya akan jadi sangat acak (tidak ada pola tertentu lagi). Jika sumber tidak monokromatis, akan terdapat banyak panjang gelombang yang berbeda-beda sesuai dengan warna sinar polykromatis sehingga interferensi akan sulit/tidak dapat terlihat.
7. Pada percobaan cermin Fresnel, bila cermin yang digunakan hanya satu maka TIDAK MUNGKIN pola interferensi dapat terjadi. Jika cermin Fresnel yang digunakan hanya satu, maka hanya akan ada satu sumber cahaya. Sedangkan interferensi hanya dapat terjadi jika terdapat dua sumber cahaya.
CARA KERJA
Pada dasarnya interferensi terjadi karena adanya perpaduan dua sumber cahaya yang saling monokromatik dan koheren. Pada percobaan ini, kedua cermin Fresnel berfungsi untuk memantulkan sinar laser sehingga ada dua sumber cahaya yang monokromatis dan koheren.
RUMUS
a.Pola interferens i terang
Jarak antara layer dan cermin >> dari jarak antar maksimum,maka :
Menurut superposisi gelombang:
Beda sudut fase antara cahaya I1 dan I 2 di P:
Menurut persamaan (4.11) di P terjadi interferensi maksimum apabila :
b.Pola interferensi gelap
Interferensi minimum dapat terjadi bila :
Interferensi minimum dapat terjadi bila :
8. Pada percobaan interferensi dengan cermin Fresnel, tetap digunakan m.Z untuk syarat beda lintasan optik agar pola maksimum. Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Cermin Fresnel terdiri dari dua bagian sehingga cahaya akan dipantulkan sebanyak dua kali. Pada setiap pemantulan terjadi pergeseran fase sebesar +/- 180o. Maka dengan pemantulan sebanyak dua kali, terjadi perubahan fase sebanyak 360o. Beda fase optik menjadi (m + ½ + ½ ) atau Z=(m + 1) Z. m adalah konstanta, sehingga beda fasenya tetap sebesar m.ë
9. Ya, terang pusat pada pola interferensi memiliki intensitas yang lebih besar dari terang pertama, kedua, ketiga, dst.
Hal tersebut dibuktikan dengan rumus-rumus berikut
Terang pusat terjadi jika beda sudut fase kedua gelombang deviasi = 0
Terang pertama terjadi jika beda sudut kedua gelombang deviasi = 360o
Terang kedua terjadi jika beda sudut kedua gelombang deviasi = 720o
Terang ketiga terjadi jika beda sudut deviasi = 1080o
10. Grafik intensitas pola interferensi dengan jumlah celah sebanyak tiga buah.
RUMUS
d 1N
d = lebar satu sisi
N = banyaknya celah
2.µ
6 d .sin 8Z
11. Panjang gelombang = ë Jarak kedua celah = d
Jarak celah-layar = D Jarak pusat-gelap ke 4 = y
Jika ingin gelap ke-4 (m = 4) ditempati oleh terang pertama dan panjang gelombang jadi ë’, pada jarak berapa dari celah layer harus ditempatkan ?
Karena pada gelap ke-4 terbentuk terang pertama untuk panjang gelombang yang berbeda maka:
V. Kesimpulan
1.Pada interferensi cahaya terdapat 2 kemungkinan, yaitu interferensi maksimum jika dua gelombang sefase atau memiliki selisih = 0, dan interferensi minimum jika beda fasenya 180o.
2. Terbentuknya pola gelap terang pada interferensi disebabkan oleh perbedaan fase gelombang yang terjadi.
3. Interferensi terjadi jika sumber cahaya koheren dan monokromatik.
4. Jika orde semakin besar, maka p akan bertambah besar pula (m berbanding lurus dengan p).
5. Pada interferensi maksimum (terang), m dan p berbanding terbalik dengan ëpraktikum .
6. Pada interferensi minimum (gelap), m dan p berbanding lurus dengan ëpraktikum.
7. Laser mempunyai beberapa sifat, diantaranya : koheren, monokromatik, dan polymated.
8. Terang pusat pada pola interferensi memiliki intensitas yang lebih besar dari terang
pertama, kedua, ketiga, dst.
