Page 1
PENGUKURAN PANJANG GELOMBANG LASER
MENGGUNAKAN INTERFEROMETER FABRY PEROT
DENGAN FFT
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Agatha Aprilia Kristanti
NIM: 141424018
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 2
i
PENGUKURAN PANJANG GELOMBANG LASER
MENGGUNAKAN INTERFEROMETER FABRY PEROT
DENGAN FFT
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Agatha Aprilia Kristanti
NIM: 141424018
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 3
.l
MENGGUNAKAN INTERFEROMETER FABRY PEROT
Tanggal. 08 Juni 20i8
SKRIPSI
DENGAN FFT
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 4
I$'trq "pd'S'o.{os"ru1"1 saEBqoA'r(I
rre>lrprpusd nurll uup uurun8ey sellruIeC
Btof ltnt 0t ?ru{u.{8o;
'lS 'nt'rreprre1ns ppsn8y pg'q
'ls'nl'snuua;re5 r{$oc's{[
'S'tr { 'uso}u?g rpg sn4eu61 '"lq
'g'yq ?solueg ryg mqeu81 'tg
'pd 'S 'olgpng r$uy snur[acrel1l 'r(1
de4Suel BrrrBN
{nBus6 epprad usunsns
1e-m,{s fi1n$strrsm uu1ef.{up uep
BI0Z IInf 91 p88uul epe4
rln8ued ertrued uedep rp ue{ueqeuedp qelel
eloEBuy
e1o38ry-
eioS8uy
srJBior{es
eryox
8I{}fr?I,,I :pltjN
puelsr:1 elllrdy eqle8y
qolo s{n}Ip uep ueldersredr6
T.{C NYSNgfl
J,OUgd AUflvC Uf If,LdOXtr.{UgINI illyxvhin33Ntrr,rl
UtrSYT 3I{VflWO'If, I} SNYf \IYd NIYUNXO 5NIf, d
ue8uul6"pueg
TSdNTHS
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 5
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN
Hasil karya dan perjuanganku, kupersembahkan untuk:
Bapak Agustinus Tukijan
Ibu Kristina Suni
Adekku Andreas Angga Asmaranata
Teman-teman Pendidikan Fisika 2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 6
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tLrlis ini tidak
memuat karya atas bagian karya orang lain kecuali yang telah clisebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 10 Juli 2018
Agatha Aprilia Kristanti
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 7
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Dharma:
Nama : Agatha Aprilia Kristanti
NIM :141424018
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
..PENGUKURAN PANJANG GELOMBANG LASER MENGGUNAKAN
INTERF'EROMBTER FABRY PEROT DENGAN FF'T"
Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan hak untuk
menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk
pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas dan mempublikasikarurya di
internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari
saya maupun memberikan royalti selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dilihat di Yogyakarta
Pada tanggai: 10 Juli 201 8
Yang menyatakan,
vi
Agatha Aprilia Kristanti
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 8
vii
ABSTRAK
PENGUKURAN PANJANG GELOMBANG LASER
MENGGUNAKAN INTERFEROMETER FABRY PEROT
DENGAN FFT
Telah dilakukan pengukuran panjang gelombang laser dengan
menggunakan interferometer Fabry Perot. Interferometer ini dilengkapi dengan
penggerak salah satu cerminnya. Selama salah satu cermin bergeser, intensitas
cahaya hasil interferensi dimonitor menggunakan sensor cahaya yang
dihubungkan dengan interface LabPro. Selanjutnya cacah perulangan frinji
dihitung dengan menggunakan fasilitas Fast Fourier Transform yang tersedia di
software LoggerPro. Nilai panjang gelombang dihitung dari nilai jarak pergeseran
cermin dan cacah perulangan frinji. Panjang gelombang hasil pengukuran dari
laser HeNe, laser pointer hijau dan laser pointer merah berturut-turut adalah
(629±8) nm, (531 6) nm, dan (646 9) nm. Hasil pengukuran ini sesuai dengan
spesifikasi dari laser yang bersangkutan. Metode ini digunakan untuk kepentingan
pembelajaran di laboratorium.
Kata kunci: interferometer Fabry Perot, FFT, laser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 9
viii
ABSTRACT
THE LASER WAVELENGTH MEASUREMENT USES FABRY
PEROT INTERFEROMETER WITH FFT
Experiment with Fabry Perot interferometer has been done for measuring
the laser wavelength. The interferometer is equipped with a mirror driving
mechanism. During the mirror movement the fringe was monitored using a light
sensor connected to an interface LabPro. The fringe number was analyzed using a
Fast Fourier Transform program available in LoggerPro. The laser wavelength
was calculated from the mirror displacement and the number of fringes. The
wavelength of HeNe laser, green laser pointer and red laser pointer are (629 ±8)
nm, (531 ± 6) nm dan (646 ± 9) nm, respectively. This experiment is suitable for
undergraduate laboratory.
Key words: interferometer Fabry Perot, FFT, laser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 10
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas rahmat dan berkat-Nya yang
begitu melimpah dan cinta yang begitu luar biasa. Berkat dan kasih-Nya yang luar
biasa melmpah, penyusunan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Karena
cintanya pula skripsi yang berjudul “PENGUKURAN PANJANG
GELOMBANG LASER MENGGUNAKAN INTERFEROMETER FABRY
PEROT DENGAN FFT” dapat berjalan dengan baik dan terselesaikan dengan
baik. Penelitian skripsi ini merupakan salah satu syarat guna memperoleh gelar
sarjana pendidikan untuk Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan
dan Ilmu Pendidikan.
Penulisan dan penelitian ini bisa terselesaikan dengan baik bukan hanya
karena penulis saja, melainkan banyak pihak yang senantiasa membantu serta
memberi dukungan kepada penulis. Ucapan terimakasih yang begitu dalam
diucapkan kepada:
1. Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku dosen pembimbing yang senantiasa
dengan tulus hati membimbing, meluangkan waktu, memotivasi,
mengarahkan, mendengarkan kesulitan yang dialami tentang penelitian ini
serta memberikan solusi terbaiknya.
2. Bapak Petrus Ngadiono selaku laboran yang selalu membantu dalam
pengadaan alat, memberi saran terhadap kesulitan dalam pemilihan alat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 11
x
3. Bapak Aufridus Atmadi selaku DPA yang selalu membimbing dan
memantau perkembangan skripsi mahasiswanya serta ucapan terimakasih
untuk dosen-dosen Pendidikan Fisika atas segala bimbangannya dalam
membantu kelancaran penelitian.
4. Bapak Albertus Hariwangsa Panuluh dan Ibu Elisabeth Dian Atmajati,
yang sudah bersedia menyediakan waktu untuk membantu dalam
menghadapi kesulitan selama penelitian.
5. Dosen-dosen Pendidikan Fisika yang telah membantu saya dalam
perkuliahan selama ini.
6. Bapak dan Ibu tercinta di rumah, Agustinus Tukijan dan Kristina Suni
yang selalu mendoakan serta memberikan kasih sayangnya dalam
memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.
7. Adekku tersayang Andreas Angga Asmaranata yang telah memberi
semangat untuk berjuang menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Mas Jeri dan Mas Toni yang telah meluangkan waktu untuk membantu
mengatasi kesulitan selama penelitian.
9. Kakak-kakak dan teman bimbingan skripsi, Mas Hendi, Mbak Feli, Mbak
Sesi dan Kak Arlin yang menjadi penyemangat dan penginsipirasi.
10. Para Janet Hesti, Anas, Stella dan Vero yang selalu menjadi penyemangat,
pencetus ide-ide refreshing dan tempat mencurahkan segala suka dan duka
selama perkuliahan.
11. Seluruh mahasiswa Pendidikan Fisika angkatan 2014 yang telah berjuang
dan berdinamika bersama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 12
1 2. Teman-teman seperjuangan selama menempuh pendidikan.
13. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang secara
langsung dan tidak langsung membantu.
Penulis menyadari bahr'va penulisan skripsi ini belum mencapai
tahap sempuma. Untuk iru, krittk. salan yang membanglrn akan diterirna
dengan senang hati penulis berharap skripsi ini bemranfaat bagi pembaca.
Yogyakarta, 08 Juni 20 1 8
Penulis
Agatha Aprilia Kristanti
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 13
DAFTAR ISI
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 14
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 15
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Gelombang harmonik, A adalah amplitudo dan λ adalah panjang
gelombang ............................................................................................................. 11
Gambar 2. 2. (a) Contoh gelombang longitudinal dan (b) gelombang transversal 13
Gambar 2. 3. Interferensi saling menguatkan (konstruktif)................................... 15
Gambar 2. 4. Interferensi saling melemahkan (destruktif) .................................... 15
Gambar 2. 5. Interferensi pemantulan ganda ........................................................ 16
Gambar 2. 6. Interferometer Fabry Perot .............................................................. 18
Gambar 3. 1. Susunan interferometer Fabry Perot dan peralatan pendukung ...... 23
Gambar 3. 2. Tampilan data collection ................................................................. 28
Gambar 4. 1. Intensitas cahaya dari Laser HeNe selama waktu 0-5 menit ........... 32
Gambar 4. 2. Intensitas cahaya dari laser HeNe selama selang waktu 3,0 - 4,0
menit ...................................................................................................................... 33
Gambar 4. 3. Hasil Fast Fourier Transform (FFT) untuk laser HeNe................... 35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 16
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1. Panjang Gelombang Berbagai Laser .................................................. 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 17
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pengukuran kuantitatif merupakan proses membandingkan antara
ukuran yang ingin diketahui dengan standar yang telah diketahui.
Pengukuran yang baik mampu meminimalkan ketidakpastian yang dapat
berasal dari kesalahan sistematik dan kesalahan acak [Beckwith,dkk, 1987;
Sahu, 2017]. Syarat dalam pengukuran adalah tidak mengubah yang
diukur.
Untuk menentukan panjang gelombang cahaya, telah dikenal
berbagai macam metode, antara lain dengan menggunakan spektrometer
dan interferometer. Spektrometer adalah alat untuk mengukur panjang
gelombang, melalui pengamatan spektrum cahaya. Panjang gelombang
yang berbeda dipisahkan menggunakan kisi difraksi atau prisma.
Salah satu jenis spektrometer terdiri dari kolimator, piringan untuk
meletakkan kisi atau prisma dan teleskop. Piringan pada spektrometer
dilengkapi dengan busur derajat, yang memiliki skala utama dan skala
nonius. Busur derajat ini mampu menunjukkan perubahan sudut yang
kecil. Teropong pada spektrometer dapat digerakkan ke kanan atau kekiri.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 18
2
Busur derajat terhubung dengan teropong, ketika kedudukan teropong
berubah, sudut yang ditunjukkan pada busur derajat juga berubah.
Pengukuran panjang gelombang menggunakan spektrometer
dilakukan dengan mengamati spektrum cahaya yang dilihat secara visual
melalui teleskop. Salah satu fungsi alat ini adalah untuk mengukur panjang
gelombang cahaya dari sumber yang polikromatis. Cahaya yang melalui
celah masuk ke dalam kolimator. Kolimator berfungsi untuk
menyearahkan berkas cahaya supaya sampai di kisi atau prisma. Berkas
cahaya ini kemudian dipisahkan atau diuraikan oleh kisi atau prisma.
Pemisahan atau penguraian berkas cahaya menghasilkan spektrum warna.
Selanjutnya spektrum warna yang dihasilkan diamati menggunakan
teleskop.
Pengukuran panjang gelombang dengan spektrometer, dilakukan
dengan mengukur sudut yang dibentuk oleh teleskop. Besarnya sudut dari
kedudukan teropong dilihat pada skala utama dan skala nonius yang
ditunjukkan pada busur derajat. Besarnya sudut yang terbentuk dapat
ditentukan dengan mengetahui sudut kedudukan awal teropong.
Spektrum cahaya yang diamati melalui spektrometer berupa
spektrum garis, dimana spektrum garis ini merupakan bayangan celah
yang terdapat pada kolimator. Semakin sempit celah, semakin sempit pula
spektrum garis yang dihasilkan, dan semakin tepat mengukur posisi
angulernya. Namun semakin redup spektrum cahaya yang dihasilkan
[Giancoli, 2001].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 19
3
Interferometer adalah alat ukur yang berdasar pada gejala
interferensi. Pengukuran panjang gelombang menggunakan prinsip
interferensi telah banyak dilakukan. Salah satunya adalah analisa pola
interferensi celah banyak. Pola yang terbentuk dari interferensi adalah
garis gelap-terang. Jika pola interferensi teramati jelas, maka dalam
menentukan jarak terang pusat pertama dengan terang pusat kedua akan
lebih mudah. Variasi jarak antar celah mempengaruhi ketajaman hasil
interferensi yang teramati. Hal tersebut mengakibatkan ketidaktepatan
pengukuran besaran-besaran yang terkait. Dalam penelitian interferensi
celah banyak, pola interferensinya direkam menggunakan kamera.
Kemudian data dianalisis menggunakan analisis regresi menggunakan Ms.
Excel. Melalui berbagai penelitian, pemahaman dalam pengukuran
panjang gelombang menggunakan konsep interferensi dapat lebih
dimengerti [Handayani, 2014].
Seiring perkembangan ilmu pengetahuan, berbagai interferometer
telah dikembangkan. Terdapat berbagai macam jenis interferometer,
diantaranya adalah interferometer Michelson dan interferometer Fabry
Perot.
Interferometer Michelson terdiri dari sumber cahaya, beam splitter,
cermin tetap, layar dan cermin gerak yang terhubung dengan sistem
penggerak. Interferensi berkas cahaya dibuat dengan cara membagi berkas
cahaya. Dalam perkuliahan Praktikum Fisika Atom dan Inti di Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta, pengukuran panjang gelombang dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 20
4
dengan menggunakan interferometer Michelson. Salah satu cermin
digerakan secara manual, sehingga pergerakkan cermin tidak konstan dan
perhitungan cacah perulangan frinji dilakukan secara konvesional
mengakibatkan kemungkinan terdapat perulangan frinji yang tidak
teramati.
Interferometer jenis lain adalah interferometer Fabry Perot. Prinsip
dari interferometer ini adalah 2 cermin yang disusun sejajar. Desain
interferometer Fabry Perot dapat ditemukan di berbagai penelitian. Salah
satu desain interferometer Fabry Perot menggunakan perangkat berupa
cermin, dudukan optika yang standar, dudukan cermin yang dipasang pada
alumunium berbentuk L, Piezo-electric Transducer (PZT), dioda, dan
batang invar. Interferometer Fabry Perot juga dapat didesain
menggunakan cermin komersial yang dilapisi emas. Lapisan emas ini
memberikan reflektifitas yang cukup baik untuk berbagai panjang
gelombang. Dengan menggunakan perangkat-perangkat tersebut, untuk
membangun interferometer Fabry Perot memerlukan biaya yang cukup
besar [Fletcher, 2005].
Interferometer Fabry Perot juga dapat dibangun menggunakan dua
buah cermin yang sangat datar dari bahan setengah perak yang dipisah
dengan jarak tertentu dan tersusun secara paralel. Dengan salah satu
cermin terhubung dengan sistem penggerak, yang dapat mengubah jarak
antara kedua cermin dengan pergeseran yang sangat kecil. Pada penelitian
ini dibutuhkan perbaikan pada aligment alat optik antara laser dan sampel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 21
5
yang harus mendekati sempurna, hal tersebut dapat dilakukan dengan
memasang beberapa mikrometer sekrup di salah satu cermin, sehingga
berkas yang tidak sejajar dapat diselaraskan dengan mengatur sekrup-
sekrup pada cermin [Satoto, 2007].
Pada interferometer Fabry Perot, cahaya dari sumber dilewatkan
pada dua buah cermin yang sejajar, kemudian berkas cahaya tersebut akan
berinterferensi menghasilkan suatu pola gelap terang (frinji) yang
ditangkap oleh layar. Pola yang dihasilkan tergantung pada beda fase antar
gelombang, perbedaan fase gelombang ini tergantung pada lintasan optis.
Dengan demikian interferometer Fabry Perot dapat dimanfaatkan untuk
mengukur panjang gelombang cahaya sumber yang digunakan. Selain itu
interferometer Fabry Perot juga dapat digunakan untuk mengukur indeks
bias zat transparan [Satoto, 2007].
Banyak penelitian yang dilakukan untuk mengukur panjang
gelombang menggunakan interferometer. Biasanya pencatatan perulangan
frinji dilakukan secara visual ataupun menggunakan pencacah [Suparno,
2014]. Pada salah satu penelitian, cacah perulangan frinji ditangkap
menggunakan kamera [Satoto, 2007]. Namun penggunaaan kamera ini
kurang efektif karena ketajaman pola yang ditangkap oleh kamera
tergantung pada resolusi kamera yang digunakan.
Penelitian lainnya adalah pengukuran panjang gelombang laser
menggunakan interferometer Michelson ganda, dimana dalam penelitian
ini menggunakan fotodetektor yang dihubungkan dengan sebuah PC untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 22
6
mencatat intensitas di pusat frinji yang selanjutnya dapat digunakan untuk
menghitung cacah perulangan frinji. Cacah perulangan frinji dihitung dari
puncak-puncak intensitas yang teramati selama selang waktu tertentu yang
sudah ditetapkan [Santosa, 2006].
Masalah yang timbul dari penelitian-penelitian tersebut adalah
kemungkinan terdapat cacah perulangan frinji yang terlewat atau tidak
terhitung. Hal tersebut dikarenakan perhitungan cacah perulangan frinji
tetap dilakukan secara konvesional.
Selain itu, perhitungan cacah perulangan frinji menggunakan
fasilitas Fast Fourier Transform (FFT) sudah pernah dilakukan pada
pengukuran panjang gelombang cahaya dengan interferometer Michelson
ganda [Santosa, 2006]. Hal tersebut dilakukan agar tidak ada cacah
perulangan frinji yang tidak dihitung atau terlewat.
Dengan mengacu pada penelitian yang sudah dilakukan
sebelumnya, penelitian yang akan dilakukan bertujuan untuk menentukkan
panjang gelombang laser menggunakan interferometer Fabry Perot.
Perhitungan cacah perulangan frinji dilakukan dengan menggunakan
fasilitas FFT yang tersedia pada software LoggerPro. Penelitian ini
menggunakan alat-alat yang sudah tersedia di laboratorium, murah dan
pengambilan data relatif cepat. Pada penelitian ini akan dilakukan
pengukuran panjang gelombang cahaya berbagai laser, yakni laser HeNE,
pointer hijau, dan pointer merah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 23
7
Penelitian ini diharapkan dapat berguna bagi bidang pendidikan.
Diharapkan metode yang dilakukan dalam penelitian ini digunakan
sebagai bahan referensi bahan praktikum di tingkat universitas. Dengan
metode ini diharapkan mahasiswa lebih memahami konsep terkait materi
gelombang dan optika, selain itu untuk memperkaya cara pengolahan data.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang terdapat pada latar belakang maka dapat
dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara mengukur panjang gelombang laser menggunakan
interferometer Fabry Perot dengan Fast Fourier Transform (FFT)?
2. Berapakah panjang gelombang sinar laser HeNe, pointer hijau, dan
pointer merah?
C. Batasan Masalah
1. Pengukuran panjang gelombang dengan sumber cahaya laser HeNe,
pointer hijau, dan pointer merah.
2. Intensitas cahaya hasil interferensi dimonitor menggunakan sensor
cahaya yang dihubungkan dengan interface LabPro.
3. Data yang diperoleh dianalis mengunakan software Logger Pro.
4. Cacah perulangan frinji ditentukan dengan bantuan program FFT.
5. Sistem penggerak pada interferometer digerakkan menggunakan motor
penggerak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 24
8
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui cara mengukur panjang gelombang laser menggunakan
interferometer Fabry Perot dengan Fast Fourier Transform (FFT).
2. Dapat menentukan panjang gelombang sinar laser HeNe, pointer hijau,
dan pointer merah.
E. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
Bagi peneliti:
1. Mengetahui cara mengukur panjang gelombang laser menggunakan
interferometer Fabry Perot dengan Fast Fourier Transform (FFT).
2. Mengembangkan kemampuan dalam menggunakan software Logger
Pro untuk menganalisa data.
3. Meningkatkan pemahaman tentang penggunaan interferometer Fabry
Perot.
Bagi pembaca:
1. Meningkatkan pengetahuan terkait dengan jenis-jenis interferometer
dan susunan interferometer Fabry Perot.
2. Mengetahui cara mengukur panjang gelombang dengan menggunakan
sensor cahaya dan dengan dibantu oleh fasilitas FFT yang tersedia
pada software Logger Pro.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 25
9
3. Menggunakan metode ini sebagai bahan pembelajaran terkait dengan
pengukuran panjang gelombang di tingkat universitas.
4. Mempermudah dan memperkaya cara menganalisa data.
5. Mengetahui panjang gelombang sinar laser HeNe, pointer hijau, dan
pointer merah.
6. Menggunakan sensor cahaya dan software Logger Pro sebagai media
pembelajaran pada mahasiswa untuk mempelajari materi terkait
gelombang dan optika sehingga pembelajaran lebih menarik.
7. Bahan pembelajaran terkait pengukuran panjang gelombang di tingkat
universitas.
F. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penelitian ini adalah:
1. BAB I Pendahuluan
Bab ini berisi uraian tentang latar belakang masalah, rumusan masalah,
batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
2. BAB II Dasar Teori
Bab II berisi teori-teori mengenai, gelombang, cahaya, interferensi,
interferometer.
3. BAB III Metodologi Penelitian
Bab ini memaparkan alat yang digunakan, susunan alat-alat yang
digunakan, prosedur penelitian, dan cara analisa data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 26
10
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan
Bab ini menguraikan hasil penelitian dan pembahasan hasil yang
diperoleh dari eksperimen.
5. BAB V Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 28
12
Jarak antara dua puncak gelombang yang berurutan disebut panjang
gelombang (λ). Ketika gelombang menjalar menyusuri tali, tiap titik pada tali
akan bergerak naik dan turun, tegak lurus terhadap arah rambatnya, berupa
gerak harmonik sederhana dengan frekuensi f. Hubungan antara frekuensi,
panjang gelombang, dan laju gelombang harmonik dapat dilihat pada
persamaan (2.1) di bawah ini. Selama satu periode, gelombang menempuh
jarak satu panjang gelombang, sehingga laju gelombang mengikuti
persamaan:
(2.1)
dengan:
: laju gelombang (m/s)
: panjang gelombang (m)
T : periode (t)
f : frekuensi (Hz)
Ditinjau dari arah rambat gelombang dan arah getar partikel-partikel
medium, maka gelombang dapat dibedakan sebagai berikut:
1. Gelombang transversal
Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getar tegak
lurus dengan arah rambat.
2. Gelombang longitudinal
Gelombang longitudinal merupakan gelombang yang arah getar sejajar
dengan arah rambat gelombang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 29
13
Gelombang transversal dan gelombang longitudnal ditunjukkan
pada gambar 2.2. di bawah ini.
(a)
(b)
Gambar 2. 2. (a) Contoh gelombang longitudinal dan (b)
gelombang transversal
B. Cahaya
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Beberapa hakikat
tentang cahaya, antara lain:
1. Teori korpuskuler menurut Newton
Teori ini mengatakan bahwa cahaya adalah partikel-partikel atau
korpuskel-korpuskel yang dipancarkan oleh sumber cahaya dan
merambat menurut garis lurus dengan kecepatan besar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 30
14
Teori ini dapat menerangkan dengan jelas peristiwa pemantulan
dan pembiasan, tetapi tidak dapat digunakan untuk menerangkan
terjadinya peristiwa interferensi.
2. Teori gelombang atau teori undulasi (Christian Huygens)
Menurut Huygens, cahaya adalah gelombang yang berasal dari
sumber yang bergetar. Gelombang yang berasal dari sumber yang
bergetar ini merambat dalam medium yang disebut eter, yaitu zat yang
mengisi seluruh ruangan vakum.
Teori ini diterima karena dapat menjelaskan peristiwa-peristiwa
interferensi, difraksi, dan polarisasi.
3. Teori gelombang elektromagnetik
Maxwell mengemukakan teori, bahwa cahaya adalah gelombang
elektromagnetik.
C. Interferensi
Interferensi adalah penggabungan secara superposisi dua
gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik di ruang [Sarojo, 2011;
Tipler, 2001; Isaaacs, 1997]. Apabila dua buah gelombang harmonik yang
berfrekuensi dan berpanjang gelombang sama tetapi berbeda fase
digabung, gelombang yang dihasilkan merupakan gelombang harmonik
yang amplitudonya tergantung pada perbedaan fasenya.
Jika perbedaan fase 0 atau bilangan bulat kelipatan 360 ,
gelombang akan sefase dan berinterferensi saling menguatkan
(konstruktif). Amplitudonya sama dengan penjumlahan amplitudo masing-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 31
15
masing, dan intensitasnya akan maksimum. Jika perbedaan fasenya 180
(π radian) atau bilangan ganjil kali 180 , gelombangnya akan berbeda fase
dan berinterferensi secara saling melemahkan (destruktif) dan
intensitasnya menjadi minimum [Tipler, 2001]. Interferensi saling
menguatkan dan saling melemahkan dapat dilihat pada gambar di bawah
ini.
Gambar 2. 3. Interferensi saling menguatkan (konstruktif)
Gambar 2. 4. Interferensi saling melemahkan (destruktif)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 32
16
Perbedaan fase antara dua gelombang sering disebabkan oleh
perbedaan panjang lintasan yang ditempuh dua gelombang. Perbedaan
lintasan satu panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase 360 , yang
ekivalen dengan tidak ada perbedaan fase sama sekali. Perbedaan lintasan
setengah panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase 180 .
Umumnya, perbedaaan lintasan yang sama dengan ∆r menyumbang suatu
beda fase yang diberikan oleh [Tipler, 2001]:
∆
∆
(2.2)
D. Interferensi Pantulan Ganda
Interferensi pantulan ganda, berdasar pemecahan amplitudo.
Interferensi seperti ini dapat diperoleh dengan cara mengenakan berkas
cahaya pada permukaan suatu lempeng kaca seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.5 di bawah ini [Soedojo, 1992].
Gambar 2. 5. Interferensi pemantulan ganda
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 33
17
Berkas cahaya A datang mengenai bidang atas, sebagian diteruskan
(tA) dan sisanya dipantulkan (rA) ke atas oleh permukaan bidang batas
yang atas. Bagian yang diteruskan sesampainya di bidang batas yang
bawah, sebagian diteruskan atau ditransmisikan (t’tA) dan sisanya
dipantulkan atau direfleksikan (r’tA) kembali ke atas yang kemudian
sebagian ditransmisikan (t’r’tA) ke atas dan sisanya direfleksikan (r’r’tA)
kembali kebawah dan seterusnya [Soedojo,1992; Jenkins,1937].
Cahaya yang dipantulkan dari permukaan bawah lempeng kaca dan
ditransmisikan ke atas akan membentuk suatu pola interferensi yang dapat
diamati dari atas, sedangkan cahaya yang ditransmisikan ke bawah
lempeng kaca juga akan membentuk pola interferensi yang teramati dari
bawah. Pola yang terbentuk dari interferensi ini berupa lingkaran-
lingkaran gelap terang [Soedojo, 1992].
E. Interferometer
Interferometer adalah alat yang mempunyai cara kerja dengan
menggunakan prinsip interferensi. Terdapat berbagai macam jenis
inteferometer salah satunya adalah interferometer Fabry Perot.
Interferometer Fabry Perot adalah interferometer yang terdiri dari 2
cermin yang dipasang sejajar, dengan salah satu cerminnya dapat
digerakkan. Kedua cermin terpisah sejauh (d) yaitu sekitar 0,1 cm – 10
cm, dan pengamatan dilakukan mendekati arah normal [Jenkins, 1937;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 34
18
Sarojo 2011]. Desain interferometer Fabry Perot dapat dilihat pada gambar
2.6. di bawah ini.
Gambar 2. 6. Interferometer Fabry Perot
Interferometer Fabry Perot yang ditunjukkan pada gambar 2.6 di
atas terdiri dari bidang atau tempat meletakkan sumber cahaya (S1S2),
lensa 1 (L1), plat 1 (E1), plat 2 (E2), lensa 2 (L2) dan layar (AB). Cahaya
monokromatik dari titik P1 mengenai L1 sebelum melintasi plat
interferometer E1E2. Sinar yang mengenai permukaan plat yang pertama
akan dipecahkan menjadi serangkaian sinar transmisi yang paralel dan
mengalami gejala interferensi pantulan berganda. Kemudian melalui L2,
yang berfungsi untuk membawa (memfokuskan) sinar-sinar paralel ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 35
19
bersama-sama untuk berinterferensi pada dititik P2 pada layar AB. Hasil
dari interferensi ini berupa pola gelap terang (frinji). Kondisi interferensi
menguatkan (konstruktif) mengikuti persamaan:
2 d cos θ = n λ (2.3)
Kondisi ini akan dipenuhi oleh semua titik pada lingkaran P2
dengan pusat sumbunya pada titik O1O2. Persamaan inteferensi
menguatkan pada interferometer Fabry Perot sama dengan persamaan pada
interferometer Michelson, sehingga jarak cincinya sama dengan lingkaran
frinji di instrument tersebut, dan frinji akan berubah dengan cara yang
sama, yaitu dengan menggeser salah satu cermin [Jenkins, 1937].
Ketika berkas sumber cahaya tegak lurus dengan cermin (θ=0),
maka apabila salah satu cermin digerakan sejauh 1/4 λ, akibatnya lintasan
optis berkas kedua berubah sejauh 1/2 λ, sehingga pola interferensinya
akan berubah yang semula gelap menjadi terang dan sebaliknya. Bila
cermin digerakkan sejauh 1/2 λ, lintasan optis total berkas kedua berubah
sejauh λ ini akan menyebabkan perbedaan fase kedua berkas menjadi
seperti semula. Maka pola interferensinya juga akan kembali seperti
semula. Bila cermin digerakkan pola interferensi akan berubah-ubah.
Bila cermin digerakkan pola interferensi akan terlihat berubah-
ubah. Setiap kali cermin bergerak sejauh 1/2 λ, pola interferensi akan
kembali seperti semula. Sehingga dengan menghitung cacah perulangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 36
20
pola interferensi n dan mengukur jarak d yang ditempuh cermin, panjang
gelombang λ sinar yang digunakan dapat ditentukan melalui persamaan:
d = n λ / 2 (2.4)
atau,
λ = 2 d /n (2.5)
dengan:
λ : panjang gelombang cahaya (m)
d : jarak pergeseran cermin (m)
n : cacah perulangan frinji
Nilai panjang gelombang cahaya dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan (2.5) dengan mengetahui cacah perulangan frinji
(n) dan jarak pergeseran cermin (d).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 37
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai panjang gelombang sinar
laser. Untuk menentukan nilai panjang gelombang sinar laser perlu melalui
beberapa tahapan. Tahapan yang pertama adalah persiapan alat dan bahan.
Tahapan yang kedua adalah pengambilan data. Dan tahapan yang ketiga adalah
analisa data.
A. Persiapan Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari beberapa
komponen. Alat-alat yang digunakan, yaitu:
1. Laser
Laser ini digunakan sebagai sumber cahaya. Laser yang digunakan
adalah laser HeNe dengan panjang gelombang 632,8 nm, pointer
merah dengan rentang panjang gelombang 630 - 650 nm, dan pointer
hijau dengan panjang gelombang 532 nm. Nilai panjang gelombang
tersebut tertera pada spesifikasi alat.
2. Precision Interferometer
Interferometer adalah alat ukur yang berprinsip pada gejala
interferensi. Interferometer yang digunakan adalah Precision
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 38
22
Interferometer Pasco, Scientific OS-9255. Yang sudah dilengkapi
dengan:
a. Cermin gerak (movable mirror)
Cermin gerak (movable mirror) merupakan cermin yang
kedudukannya dapat dirubah dengan penggerak.
b. Cermin diam (adjustable mirror)
Cermin diam (adjustable mirror) adalah alat yang digunakan
untuk memantulkan berkas cahaya kembali ke laser dan
meneruskan berkas cahaya laser ke cermin gerak (movable
mirror).
c. Lensa konvek (Double convex lens)
Double convex lens berfungsi untuk memfokuskan berkas
cahaya dari laser.
3. Motor penggerak
Motor penggerak digunakan sebagai penggerak sistem penggerak
pada interferometer. Sistem penggerak pada interferometer ini
berfungsi untuk menggerakkan salah satu cermin (cermin gerak).
Motor penggerak dan sistem penggerak pada interferometer
dihubungkan dengan belt.
4. Sensor Cahaya
Sensor cahaya digunakan sebagai pendeteksi intensitas cahaya di
pusat frinji yang dihasilkan dari interferometer Fabry Perot.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 39
23
5. Komputer
Komputer digunakan untuk merekam, menampilkan dan
menganalisa data, komputer yang digunakan dilengkapi dengan
software LoggerPro.
6. Interface
Interface merupakan alat yang gunakan untuk menghubungkan
sensor cahaya dengan komputer. Interface yang digunakan dalam
penelitian ini adalah LabPro.
7. Kamera
Kamera digunakan untuk memfoto kedudukan awal dan kedudukan
akhir mikrometer.
Alat-alat selanjutnya dirangkai seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3. 1. Susunan interferometer Fabry Perot dan peralatan pendukung
K
J
G
F E
A D
C
I
H
B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 40
24
Keterangan gambar:
A : Sumber cahaya
B : Precision Interferometer
C : Sistem penggerak
D : Lensa
E : Cermin tetap
F : Cermin gerak
G : Sensor Cahaya
H : Belt
I : Motor penggerak
J : Komputer
K : Interface
Eksperimen menggunakan peralatan berupa: sumber cahaya (A),
“Precision Interferometer Pasco, Scientific OS-9255” (B), yang sudah
memiliki komponen lensa (D), cermin tetap (E), dan cermin yang dapat
digerakkan (F). Sistem penggerak (C) pada interferometer dihubungkan
dengan motor penggerak (I), menggunakan belt (H). Intensitas pusat frinji
dari laser dimonitor oleh sensor cahaya (G), yang dihubungkan dengan
inteface LabPro (K) ke komputer (J) yang terinstal program LoggerPro.
Laser ditembakkan menuju cermin gerak (movable mirror). Cermin
gerak akan memantulkan kembali dan meneruskan berkas cahaya dari
laser, sehingga berkas pemantulan dari cermin kembali lagi ke laser dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 41
25
penerusan berkas cahaya dari cermin gerak akan ditangkap oleh sensor
cahaya.
Di depan cermin gerak (movable mirror) dipasang cermin diam
(adjustable mirror), sehingga berkas sinar laser yang melewati cermin
diam ada yang dipantulkan kembali ke laser dan ada yang diteruskan ke
cermin gerak. Setelah melewati cermin gerak berkas cahaya laser akan
dipantulkan kembali ke cermin diam dan laser, sebagian berkas diteruskan
dan terjadilah interferensi yang membentuk pola berupa cincin gelap
terang (frinji).
Apabila cermin gerak (movable mirror) digerakkan melalui sistem
penggerak pada interferometer yang dihubungan dengan motor penggerak
melalui belt, maka perubahan kedudukan cermin akan mengakibatkan pola
interferensi yang berubah-ubah. Perubahan intensitas di pusat frinji akan
dicatat oleh sensor cahaya. Kemudian ditransfer ke komputer yang sudah
memiliki software Logger Pro, melalui interface LabPro.
Untuk memperoleh jarak total pergeseran cermin (dtot) dilakukan
dengan cara mencatat kedudukan awal dan kedudukan akhir yang
ditunjukkan pada mikrometer. Selain itu intensitas pada pusat frinji
dimonitor selama waktu tertentu ). Selanjutnya data perubahan
intensitas cahaya selama selang waktu tertentu (∆t) yang periodik
(berulang) akan diolah menggunakan program FFT yang sudah tersedia
pada software tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 42
26
Sistem penggerak pada interferometer digerakkan oleh motor
penggerak, sehingga laju pergerakkan sistem penggerak selama
pengambilan data tetap konstan. Pengambilan data dilakukan dengan
menvariasikan sumber cahaya, yakni menggunakan laser HeNe, pointer
hijau, dan pointer merah.
B. Pengambilan Data
Eksperimen dilakukan secara garis besar dibagi menjadi 3 tahap,
yaitu:
1. Tahap Menyejajarkan Dua Cermin
a. Merangkai alat seperti pada Gambar 3.1.
b. Memasang penghubung (belt) antara sistem penggerak pada
interferometer dengan motor penggerak, kemudian dicek
menggunakan busur derajat.
c. Meletakkan laser di atas dongrak.
d. Mengatur ketinggian dongkrak agar berkas cahaya dari laser masuk
kecermin dan tepat ditengah cermin gerak.
e. Mengatur kedudukan laser, sehingga berkas cahaya laser yang
dipantulkan oleh cermin gerak dapat kembali ke sumber berkas
cahaya laser (berkas cahaya laser tegak lurus dengan cermin
gerak).
f. Memasang cermin diam pada Precision Interferometer Pasco pada
bagian adjustable mirror Fabry-Perot.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 43
27
g. Mengatur kedudukan cermin diam agar berkas sinar yang
dipantulkan cermin diam kembali ke sumber berkas cahaya laser.
Sekaligus memperhatikan pola yang tampil, sampai menunjukkan
gejala interferensi (berkas cahaya laser tegak lurus dengan cermin
diam dan cermin gerak).
h. Memasang Double convex lens, mencari letak terjadinya
interferensi dengan cara menggeser-geser double convex lens
sampai tampil pola yang berbentuk cincin pola gelap terang.
i. Mengatur posisi sensor cahaya agar menangkap pola gelap terang
hasil interferensi tepat di pusat pola.
2. Tahap Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengambilan data berbantu
software LoggerPro adalah:
a. Membuka software LoggerPro.
b. Mengatur tampilan Logger Pro.
c. Mengatur durasi waktu perekaman data dengan mengklik icon data
collection . Tampilan data collection akan muncul seperti
Gambar 3.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 44
28
Gambar 3. 2. Tampilan data collection
d. Mengatur mode keadaan time based.
e. Menentukkan waktu pengambilan data pada bagian duration.
Mengunakan satuan menit untuk pengukuran.
f. Mengatur banyaknya data yang terukur tiap satuan waktunya pada
bagian sampling rate.
g. Mefoto kedudukan awal sistem penggerak.
h. Menekan tombol collect bersamaan dengan menekan
tombol kecepatan pada motor penggerak. Setelah itu salah satu
tombol kecepatan ditekan bersamaan dengan selesainya selang
waktu pengambilan data.
i. Memfoto kedudukan akhir sistem penggerak pada interferometer.
j. Mengambil data yang lain, dilakukan sesuai langkah a-i.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 45
29
3. Pengolahan data hubungan antara intensitas cahaya dengan waktu
Data berupa grafik hubungan intesitas cahaya terhadap waktu
kemudian diolah menggunakan fasilitas Fast Fourier Transform (FFT)
yang sudah tersedia pada software LoggerPro. Dengan memilih menu
additional graph, dan mengklik FFT Graphs.
C. Analisa Data
Data yang diperoleh dari perekaman perubahan intensitas cahaya
pada pusat frinji menghasilkan data hubungan antara intensitas cahaya
terhadap waktu. Dan data kedudukan awal dan akhir mikrometer selama
pergeseran cermin.
Analisa data secara garis besar melalui berbagai proses. Data yang
pertama diperoleh adalah jarak total pergeseran cermin (dtot) yang dapat
dilihat pada perubahan kedudukan mikrometer selama waktu pergeseran
cermin (ttot). Data kedua yang diperoleh adalah data perubahan intensitas
terhadap waktu. Dari data hubungan antara perubahan intensitas cahaya
terhadap waktu tersebut akan dipilih data selama selang waktu tertentu.
Dari data yang dipilih ini dapat ditentukan waktu awal (t1) dan waktu akhir
(t2). Besarnya selang waktu tertentu (∆t), pada data yang dipilih dapat
diperoleh melalui persamaan:
∆t = t2 - t1 (3.1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 46
30
Dengan mengetahui jarak total pergeseran cermin (dtot) dapat
ditentukan berapa jarak pergeseran cermin selama selang waktu tertentu
(d) menggunakan persamaan:
d = ∆
(3.2)
Proses analisa data yang kedua adalah mengidentifikasi cacah
perulangan frinji yang dihasilkan berdasarkan data yang sudah dipilih
selama selang waktu tertentu. Intensitas cahaya yang ditangkap oleh
sensor cahaya berubah seiring dengan kedudukan sistem penggerak yang
berubah. Perubahan intensitas cahaya ini menunjukkan bahwa pusat pola
yang dihasilkan dari interferensi berubah. Data perubahan intensitas
cahaya terjadi secara perodik (berulang). Selama selang waktu tertentu
(∆t) menghasilkan cacah perulangan frinji (n). Besarnya frekuensi
perulangan frinji (f) mengikuti persamaan:
∆ (3.3)
Selanjutnya, untuk menentukan cacah perulangan frinji data
perubahan intensitas cahaya yang periodik (berulang) akan diolah
menggunakan program FFT yang sudah tersedia pada software Logger
Pro. Dari hasil FFT ini akan diperoleh frekuensi. Dengan mengetahui nilai
frekuensi (f) selama selang waktu tertentu (∆t), nilai cacah perubahan frinji
(n) dapat ditentukan mengikuti persamaan:
∆ (3.4)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 48
32
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Percobaan pertama dilakukan dengan sumber cahaya laser HeNe.
Ketika salah satu cermin digerakkan dengan motor penggerak dengan laju
0,5 mm/sec dan lama pergeseran cermin ttot = 5 menit diperoleh jarak total
pergeseran cermin, sebesar dtot = 58 m dan data grafik hubungan
intensitas yang berubah terhadap waktu seperti pada gambar 4.1.
Gambar 4. 1. Intensitas cahaya dari Laser HeNe selama waktu 0-5 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 49
33
Dari data perubahan intensitas terhadap waktu selama pergeseran
cermin tersebut dipilih data pada selang waktu tertentu. Data perubahan
intensitas terhadap waktu yang dipilih ini digunakan untuk menganalisis
jarak pergeseran cermin yang ditempuh selama selang waktu tertentu dan
digunakan untuk menentukan cacah perulangan frinji selama selang waktu
tertentu. Data yang dipilih adalah data perubahan intensitas cahaya terhadap
waktu pada selang 3,0 – 4,0 menit. Data yang dipilih ditampilkan pada gambar
4.2. di bawah ini.
Gambar 4. 2. Intensitas cahaya dari laser HeNe selama selang
waktu 3,0 - 4,0 menit
Berdasarkan Gambar 4.2. di atas diperoleh t1 = 3,0 dan t2 = 4,0,
sehingga selang waktu pergeseran cermin diperoleh melalui perhitungan
menggunakan persamaan 3.1. sebesar:
∆t = t2 –t1 = 4,0 – 3,0 = 1 menit = 60 detik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 50
34
Jarak yang ditempuh oleh cermin selama selang waktu 1 menit
dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (3.2). Melalui
perhitungan, didapatkan jarak pergeseran cermin selama selang waktu satu
menit sebesar:
d = ∆
dtotal
d =
(58 10
-6 m)
d = 0,2 (58 10-6
m)
d = 11,6 10-6
m
Jarak pergeseran cermin yang ditempuh selama selang waktu 1 menit
adalah m.
Pada Gambar 4.2. yang ditunjukkan di atas tampak bahwa
perubahan intensitas cahaya terjadi secara periodik (berulang). Oleh
karena itu data ini akan diolah dengan menggunakan program FFT. Data
intensitas yang berubah terhadap waktu yang dimonitor selama selang
waktu 1 menit, selanjutnya diolah menggunakan program FFT. Hasil FFT
untuk laser HeNe dapat dilihat pada gambar 4.3. Dari hasil FFT tersebut
dapat diperoleh nilai frekuensi perulangan frinjinya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 51
35
Gambar 4. 3. Hasil Fast Fourier Transform (FFT) untuk laser HeNe
Nilai frekuensi perulangan frinji yang diperoleh dari gambar 4.3
adalah 0,614421 Hz. Pergeseran cermin berlangsung selama selang waktu
1 menit atau 60 sekon. Nilai cacah perulangan frinji (n) selama selang
waktu tertentu kemudian dihitung dengan persamaan (3.4), beserta
ketidakpastiannya adalah:
∆
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 52
36
Perhitungan nilai ketidakpastian dari cacah perulangan frinji,
diperoleh dari nilai ketidakpastian frekuensi (∆ hasil FFT. Berdasarkan
hasil FFT untuk laser HeNe yang ditunjukkan pada gambar 4.3. diperoleh
nilai f1 = 0,610352 Hz dan nilai f2 = 0,618490 Hz. Nilai ketidakpastian
frekuensi (∆ hasil FFT sebesar:
∆
∆
∆
Nilai ketidakpastian cacah perulangan frinji (n) diperoleh melalui
perhitungan sebesar:
∆
√ (
∆
)
∆ √ (
)
36,86526
∆ √
∆
∆
Kemudian dengan mengetahui nilai m dan nilai
. Nilai panjang gelombang sinar laser HeNe diperoleh dari
perhitungan dengan menggunakan persamaan (2.5) dan perhitungan ralat
panjang gelombang sebesar:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 53
37
m
m
Nilai ketidakpastian panjang gelombang diperoleh dari perhitungan
nilai ketidakpastian FFT. Perhitungan nilai ketidakpastian dari panjang
gelombang cahaya laser HeNe adalah sebagai berikut:
∆
√(
∆
)
∆ √(∆
)
∆ √ (
)
∆ √
∆
∆ = 8 nm
Nilai panjang gelombang untuk sinar laser HeNe adalah
) nm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 54
38
Cara yang sama dilakukan untuk memperoleh nilai panjang
gelombang sinar pointer hijau dan pointer merah. Pointer hijau atau
pointer merah diletakkan dan direkatkan di atas dudukan. Hal tersebut
dilakukan untuk mempermudah agar sinar yang berasal dari pointer hijau
atau pointer merah tegak lurus dengan cermin diam dan cermin gerak.Pada
proses perekaman data harus dipastikan bahwa laser tidak bergeser dan
dalam keadaan menyala. Oleh karena, baik pointer hijau maupun pointer
merah berbentuk silinder dan tidak dapat dinyalakan secara otomatis.
Perhitungan untuk menentukan panjang gelombang dengan sumber
cahaya poiter hijau dan pointer dapat dilihat pada Lampiran 3. Hasil
perhitungan untuk berbagai sinar laser disajikan pada Tabel 4.1 di bawah.
Pada tabel ini juga disajikan nilai panjang gelombang laser dari acuan
yang tertera pada spesifikasi alat.
Tabel 4. 1. Panjang Gelombang Berbagai Laser No. Laser λhasil peneltian (nm) λacuan (nm)
1 HeNe 629 632,8
2 Pointer Hijau 531 532
3 Pointer Merah 646 630-650
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 55
39
B. Pembahasan
Cahaya tampak terdiri dari spektrum warna merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, dan ungu. Warna-warna tersebut memiliki nilai panjang
gelombang yang berbeda-beda. Dalam penelitian ini sumber cahaya yang
digunakan adalah sumber cahaya monokromatis. Panjang gelombang
cahaya diukur dengan menggunakan interferometer. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui cara mengukur panjang gelombang laser
menggunakan interferometer Fabry Perot dengan Fast Fourier Transform
(FFT) dan menentukan panjang gelombang sinar laser HeNe, pointer
hijau, dan pointer merah.
Pengukuran panjang gelombang ini dilakukan dengan cara
merangkai alat-alat seperti pada gambar 3.1. Ketika berkas cahaya
mengenai cermin tetap, terdapat berkas cahaya yang dipantulkan kembali
ke sumber cahaya dan terdapat cahaya yang diteruskan ke cermin hingga
kelayar. Begitu pula berkas cahaya yang sampai ke cermin gerak terdapat
yang dipantulkan ke sumber cahaya melewati cermin tetap dan terdapat
berkas cahaya yang sampai ke layar sehingga dilayar terbentuk pola
interferensi pola-gelap terang (frinji). Jika salah satu cermin digerakkan,
pola interferensi akan berubah-ubah. Selanjutnya intensitas pada pusat
frinji akan ditangkap oleh sensor cahaya.
Salah satu cermin digerakkan dengan kelajuan 0,5 mm/s, cermin
digerakkan selama 5 menit, diperoleh data perubahan intensitas cahaya
terhadap waktu. Intensitas cahaya untuk laser HeNe dapat di sajikan pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 56
40
Gambar 4.1. Pada gambar tersebut terlihat bahwa data perubahan
intensitas terhadap waktu rapat sehingga tidak nampak perubahan pola
intensitasnya, sehingga untuk memperjelas tampilan pada gambar 4.2
disajikan data perubahan intensitas terhadap waktu selama 3,0 - 4,0 menit.
Data tersebut adalah data yang dipilih untuk dianalisis.
Pada eksperimen pendahuluan dilakukan pengukuran panjang
gelombang sinar laser HeNe, dimana nilai cacah perulangan frinji
dilakukan secara konvesional. Berdasarkan data perubahan intensitas
terhadap waktu yang direkam selama 5 menit, cacah perulangan frinji
ditentukan dengan menghitung puncak-puncak intensitas teramati. Dengan
jarak pergeseran cermin m dan cacah peruban frinji 180, nilai
panjang gelombang dihitung menggunakan persamaan 2.5. Nilai panjang
gelombang hasil perhitungan, yaitu 644 nm. Nilai panjang gelombang
tersebut memiliki nilai yang cukup besar dibandingkan panjang
gelombang yang tertera spesifikasi alat yang digunakan.
Pengamatan cacah perulangan frinji secara konvesioal cukup sulit
dilakukan, karena data yang dihasilkan berhimpit dan memungkinkan
kesalahan dalam menghitung jumlah puncak-puncak perubahan intensitas.
Apabila terjadi kesalahan ditengah perhitungan maka perhitungan cacah
perulangan frinji harus diulang dari awal. Selain itu menentukan cacah
perulangan frinji dengan cara tersebut membutuhkan waktu yang cukup
lama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 57
41
Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan dan
pertimbangan dari hasil eksperimen pendahuluan pada penelitian ini nilai
cacah perulangan frinji ditentukan dengan bantuan program FFT.
Penelitian yang pernah dilakukan menjelaskan bahwa dengan
menggunakan metode tersebut cacah perulangan frinji tidak perlu
dilakukan secara konvesional.
Dari gambar 4.2 tampak bahwa intensitas di pusat frinji terjadi
secara periodik (berulang). Data hasil perekaman perubahan intesitas
cahaya pada pusat frinji ditampilkan dalam grafik hubungan antara
intensitas cahaya terhadap waktu (gambar 4.2) dalam program Logger
Pro. Data yang dimonitor selama selang waktu 1 menit tersebut, kemudian
diolah menggunakan program FFT. Nilai frekuensi yang diperoleh dari
FFT digunakan untuk menentukan cacah perulangan frinji. Dalam FFT,
grafik hubungan intensitas cahaya terhadap waktu diubah ke grafik
hubungan amplitudo terhadap frekuensi. Frekuensi yang digunakan adalah
frekuensi puncak dari FFT. Hasil FFT untuk laser HeNe ditunjukkan pada
gambar 4.3.
Pada hasil FFT yang ideal, nilai freksuensinya diperoleh hanya satu
dan langsung dapat dipastikan bahwa frekuensi tersebut adalah frekuensi
puncak. Namun hasil FFT untuk laser HeNe yang di sajikan pada gambar
4.3, membentuk gelombang yang tidak simetris dan terjadi pelebaran.
Sehingga untuk menentukan puncak frekuensi hasil FFT harus
diperhatikan dengan baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 58
42
Jarak total pergeseran cermin diperoleh dari pencatatan kedudukan
awal dan kedukan akhir mikrometer selama cermin digeser. Jarak ini
digunakan untuk memperoleh jarak yang ditempuh oleh cermin selama
selang waktu tertentu. Jarak yang ditempuh cermin gerak selama 5 menit
dengan sumber cahaya laser HeNe, pointer hijau, dan pointer merah adalah
sama, yaitu sebesar m. Sehingga jarak yang ditempuh oleh
cermin gerak selama selang waktu 1 menit juga sama, yaitu
m.
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa nilai panjang gelombang hasil
pengukuran sesuai dengan spesifikasi laser yang digunakan. Nilai
ketidakpastian untuk panjang gelombang sumber cahaya laser HeNe
nm , pointer hijau nm dan pointer merah nm.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya nilai ketidakpastian
panjang gelombang diperoleh dari ralat jarak (∆d) pergeseran cermin dan
ralat cacah (∆n) perulangan frinji. Dalam penelitian ini ralat jarak
pergeseran cermin tidak diperhitungkan. Ralat jarak pergeseran cermin
(∆d) tidak diperhitungkan karena nilainya kecil. Ralat cacah perulangan
frinji diperoleh dari ralat hasil FFT. Sehingga ralat panjang gelombang
cahaya diperoleh dari ralat relatif. Ralat relatif ini berasal dari satu sumber,
yaitu ralat cacah perulangan frinji.
Untuk laser pointer merah spesifikasinya menunjukkan rentang
panjang gelombang yang lebar. Hasil pengukuran panjang gelombang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 59
43
pointer merah, yaitu (646 9) nm. Rentang nilai panjang gelombang
pointer merah berkisar (630 - 650) nm. Nilai rentang panjang gelombang
ini diperoleh dari keterangan yang tertera pada pointer merah yang
digunakan. Hasil pengukuran panjang gelombang ini berada pada rentang
tersebut.
Hasil pengukuran panjang gelombang laser HeNe, yaitu (629
nm. Nilai panjang gelombang hasil pengukuran ini mendekati nilai
panjang gelombang laser HeNe yang tertera pada spesifikasi sebesar 632,8
nm. Selain itu, hasil pengukuran panjang gelombang untuk pointer hijau
adalah sebesar (531 nm. Dengan spesifikasi nilai panjang gelombang
sebesar 532 nm. Dengan demikian panjang gelombang laser HeNe dan
laser pointer hijau acuan berada pada jangkauan panjang gelombang
pengukuran.
Interferometer dengan sumber cahaya laser HeNe, pointer hijau,
dan pointer merah yang salah satu cerminnya digerakkan dengan kelajuan
0,5 mm/s dan pengambilan data dilakukan selama 5 menit. Titik-titik data
perubahan intensitas terhadap waktu yang direkam adalah 1000
sample/menit. Hal tersebut bisa dilakukan karena data direkam
menggunakan sensor cahaya, yang terhubung dengan komputer yang
terinstal software Logger Pro melalui interface LabPro. Dengan software
tersebut banyak dan lama pengambilan data dapat diatur. Untuk setiap
pengambilan data pengaturan pada “data collection” dibuat sama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 60
44
Nilai cacah perulangan frinji adalah faktor yang mempengaruhi
hasil pengukuran panjang gelombang cahaya. Hubungan antara panjang
gelombang cahaya dengan cacah perulangan frinji dapat dilihat pada
persamaan (2.5). Berdasarkan persamaan tersebut, terdapat satu cacah
perulangan frinji yang tidak terhitung atau terlewat sangat mempengaruhi
hasil pengukuran panjang gelombang cahaya. Penentuan cacah perulangan
frinji dengan yang dilakukan secara konvesional, kemungkinan besar
mengakibatkan terdapat cacah perulangan frinji yang terlewat atau tidak
terhitung. Dalam penelitian ini cacah perulangan cacah frinji ditentukan
dengan bantuan program FFT, sehingga masalah pada penentuan cacah
perulangan frinji dapat teratasi.
Pola interferensi hasil pengamatan seperti pada gambar 4.2 turut
memberikan pelebaran pada hasil FFT. Pelebaran ini turut menentukan
ketidakpastian pengukuran panjang gelombang cahaya. Hal yang harus
diperhatikan pada eksperimen ini adalah kedudukan dua cermin harus
benar-benar sejajar. Jika kedudukan cermin tidak benar-benar sejajar,
maka pola interferensi yang terbentuk bertumpuk-tumpuk.
Salah satu yang mempengaruhi keteraturan pola perubahan
intensitas cahaya terhadap waktu adalah pergerakkan cermin. Untuk itu
dalam penelitian ini cermin tidak digerakkan secara manual, namun
digerakkan oleh motor penggerak yang terhubung dengan sistem
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 61
45
penggerak melalui belt. Pergerakkan cermin diusahakan sehalus mungkin
tanpa getaran.
Oleh karena itu, sistem penggerak diletakkan secara terpisah dari
interferometer. Belt penghubung harus dipasang kencang dan lurus. Untuk
memastikan bahwa belt sudah terpasang lurus dilakukan pengecekan
menggunakan busur derajat. Selain itu, untuk mengurangi getaran
dilakukan dengan cara memberikan peredam.
Penggunaan pointer hijau dan pointer merah harus perhatikan
karena daya dari laser yang digunakan terbatas. Penggunaan pointer yang
terlalu lama mengakibatkan intensitas cahaya dari sumber perlaham
menurun hingga pada akhirnya pointernya mati dan harus di charge atau
ganti baterai.
Pengambilan data pada penelitian ini mengunakan sensor cahaya,
serta software Logger Pro. Berbeda dengan penelitian sebelumnya, yang
perubahan pola interferensinya direkam menggunakan kamera [Satoto,
2007]. Kemampuan penentuan cacah perulangan frinji tergantung pada
ketajaman pola yang dihasilkan. Untuk memperoleh hasil yang sesuai
membutuhkan kamera yang memiliki tingkat resolusi tinggi yang dilihat
dari segi harga tidak murah. Dan cacah perulangan frinjinya tetap dihitung
secara konvesional. Perhitungan cacah perulangan frinji secara
konvesional memungkinkan terdapat cacah perulangan frinji terlewat atau
tidak terhitung. Metode pengukuran panjang gelombang tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 62
46
membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menghitung cacah
perulangan frinji.
Penelitian ini sensor cahaya digunakan untuk merekam perubahan
intensitas terhadap waktu. Berdasarkan data yang diperoleh tidak terdapat
permasalahan terkait ketajaman pola. Perekaman dilakukan untuk
menghindari kesalahan dalam menentukan cacah perulangan frinji.
Penggunaaan sensor cahaya dan software Logger Pro dalam penelitian ini
dapat mengatasi masalah yang timbul dalam pencatatan data yang relatif
cepat. Selain itu, pada software ini tersedia berbagai fitur yang
memudahkan dalam pengolahan data.
Penelitian ini cermin digeser dengan laju yang tetap. Dalam
penelitian ini cacah perulangan frinji ditentukan dengan menggunakan
program FFT yang tersedia di software Logger Pro. Penggunaan software
ini mempermudah dan mempercepat pengolahan data. Penentuan cacah
perulangan frinji jauh lebih mudah dan cepat dengan dibantu program
FFT. Sedangkan penentuan cacah perulangan frinji yang dilakukan secara
konvesional cukup sulit dilakukan dan membutuhkan waktu yang cukup
lama. Penentuan cacah perulangan frinji menggunakan program FFT,
masalah terlewat atau tidak terhitung cacah perulangan frinji dapat teratasi.
Peralatan yang digunakan pada eksperimen ini menggunakan
peralatan yang telah tersedia di labolatorium. Sehingga eksperimen ini
dapat digunakan sebagai materi praktikum Fisika. Selain itu, juga dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 63
47
digunakan untuk pengenalan penggunaan FFT. Eksperimen ini dapat
dilakukan dalam waktu yang relatif singkat dan memperkaya cara
menganalisis data serta pembelajaran lebih menarik.
Penelitian ini juga memberikan sumbangan bagi dunia pendidikan,
terkhusus dalam pengajaran dan pembelajaran di tingkat universitas.
Penelitian ini dapat memberikan alternatif dalam pembelajaran terkait
dengan pada pokok bahasan gelombang dan optika. Materi terkait
pengukuran panjang gelombang menggunakan interferometer Fabry Perot
dapat dijadikan materi tambahan dalam pembelajaran.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini dapat dijadikan salah
satu referensi sebagai bahan praktikum di tingkat universitas. Selain
digunakan dalam praktikum, penelitian ini juga dapat digunakan dalam
memahami materi terkait gelombang dan optik. Alat yang digunakan
tersedia di labolatorium, sederhana, mudah dan pengambilan data relatif
cepat membuat metode ini cocok diterapkan pada praktikum.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 64
48
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Pada penelitian ini telah dilakukan pengukuran panjang gelombang
cahaya laser HeNe, pointer hijau, dan pointer merah.
Berdasarkan eksperimen diperoleh hasil sebagai berkut:
1. Interferometer Fabry Perot merupakan interferometer yang terdiri dari
dua cermin yang disusun secara sejajar. Apabila salah satu cermin
digerakan maka terjadi perubahan pola interferensi. Intensitas cahaya
pada pusat frinji direkam oleh sensor cahaya dan hasilnya ditampilkan
dalam program Logger Pro berupa grafik hubungan perubahan
intensitas terhadap waktu. Nilai cacah perulangan frinji ditentukan
menggunakan program FFT. Jarak pergeseran cermin dapat dilihat
pada kedudukan mikrometer.
2. Hasil pengukuran panjang gelombang cahaya laser:
No. Laser λhasil peneltian (nm)
1 HeNe 629
2 Ponter Hijau 531
3 Pointer Merah 646
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 65
49
B. Saran
Beberapa hal dalam penelitian ini yang perlu diperbaiki untuk
kepentingan penelitian selanjutnya sehingga dapat semakin meningkatkan
kualitas penelitian ini. Berdasar penelitian ini, penulis menyarankan
kepada pembaca yang ingin melakukan penelitian selanjutnya untuk:
1. Salah satu cermin digerakkan menggunakan motor penggerak yang
tidak menimbulkan getaran.
2. Membuat dudukan laser yang lebih baik, untuk meminimalisir
kemungkinan laser bergeser.
3. Mengecek kesejajaran dua cermin, setiap pengambilan data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 66
50
DAFTAR PUSTAKA
Beckwith, Thomas G., dkk. 1987. Pengukuran Mekanis. Jakarta: Erlangga.
Sahu, Gregorius Adirahmat. 2017. Pengukuran Modulus Young Stainless Steel
dengan Analisis Getaran Menggunakan Force Sensor. (Skripsi S1,:
Universitas Sanata Dharma, 2017).
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Handayani, Sri Lestari. 2014. “Analisis Pola Interferensi Celah Banyak Untuk
Menentukan Panjang Gelombang Laser He-Ne Dan Laser Dioda”. Jurnal
Fisika,vol. 4, no. 1, Mei 2014, hal. 26-31.
Fletcher, Colin D., dan Chad Orzel. ”Construction and calibration of a low cost
Fabry-Perot interferometer for spectroscopy experiment”, Am. J. Phys.,
vol. 73, no. 12, December 2005, hal. 1135-1138.
Satoto, Dwi, Heri Sugito, dan K. Sofjan Firdausi. “Studi Interferometer Fabry
Perot untuk Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya”. Berkala Fisika,
vol. 10, no. 4, Oktober 2007, hal. 179-181.
Suparno, Paulus, dkk. 2014. Praktikum Fisika. Yogyakarta: Laboratorium
Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 67
51
Santosa, Ign. Edi. “Pengukuran Panjang Gelombang Laser dengan Interferometer
Michelson Ganda”. Sigma, vol. 9, no. 2, 2006, hal: 177-186.
Santosa, Ign. Edi. ”Interferometer Michelson Ganda dengan FFT untuk
Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya”. Seminar Instrumentasi
Berbasis Fisika 2006. Bandung.
Sarojo, Ganijanti Aby. 2011. Gelombang dan Optika. Jakarta: Salemba Teknika.
Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta:
Erlangga.
Isaacs, Alan. 1997. Kamus Lengkap Fisika. Jakarta: Erlangga.
Soedojo, Peter. 1992. Azaz-Azaz Ilmu Fisika Jilid 3: Optika. Yogyakarta: Gadjah
Mada University Press.
Jenkins, Francis A. 1937. Fundamentals of Physical Optics. New York And
London: McGraw-Hill Bool Company, Inc.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 68
52
Lampiran 1
Alat-Alat Eksperimen dan Rangkaian Alat
A. Alat-alat yang digunakan
Interferometer Fabry Perot yang diletakkan di atas dudukan
Sensor cahaya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 69
53
Interface LabPro
Laser HeNe
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 70
54
Pointer Merah
Pointer Hijau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 71
55
Dongkrak
Motor Penggerak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 72
56
B. Rangkaian Alat
Rangkain alat di lihat dari samping
Rangkaian alat di lihat dari depan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 73
57
Lampiran 2
Foto Kedudukan Awal Dan Kedudukan Akhir pada Mikrometer
A. Laser HeNe
1. Kedukan awal
2. Kedudukan akhir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 74
58
B. Pointer Hijau
1. Kedudukan Awal
2. Kedudukan Akhir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 75
59
C. Pointer Merah
1. Kedudukan Awal
2. Kedudukan Akhir
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 76
60
Lampiran 3
Perhitungan Panjang Gelombang Cahaya
1. Laser HeNe
Jarak pergeseran cermin selama 5 menit dtot= 58 x 10-6
m
Intensitas cahaya terhadap waktu selama 5 menit
Intensitas cahaya selama selang waktu 1 menit
Dari gambar di atas diperoleh t1 = 3,0 dan t2 = 4,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 77
61
Sehingga,
∆t = t2 – t1 = 4,0 – 3,0 = 1,0 menit = 60 detik
Maka,
d = ∆
dtotal
d =
(58 10
-6 m)
d = 0,2 (58 10-6
m)
d = 11,6 10-6
m
Jarak pergeseran cermin (d) selama selang waktu 1 menit adalah 11,6 10-6
m
Menentukan cacah perulangan frinji (n) dengan FFT
Dari hasil FFT laser HeNe diperoleh nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 78
62
Sehingga n,
n = f x t = 0,614421 x 60 = 36,86526
Panjang gelombang cahaya laser HeNe
=
=
= 10-6
m = 629,318767 nm = 629 nm
Menentukan Ralat
a. Ralat n
Dari hasil FFT di atas diperoleh nilai f1 = 0,610352 dan f2 = 0,618490
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 79
63
Sehingga,
∆f =0,618490 – 0,610352 = 0,008138 Hz
Maka,
∆
√(
∆
)
∆ √(
)
36,86526
∆ √
∆
b. Ralat Panjang gelombang
∆
√ (
∆
)
∆ √ (
)
∆ √
∆
∆ = 8 nm
Jadi, panjang gelombang sinar laser HeNe adalah (629 ) nm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 80
64
2. Pointer Hijau
Jarak pergeseran cermin selama 5 menit dtot= 58 x 10-6
m
Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu selama 5 menit
Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu
Dari gambar di atas diperoleh t1 = 3,0 dan t2 = 4,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 81
65
Sehingga,
∆t = t2 – t1 = 4,0 – 3,0= 1 menit = 60 sekon
Maka,
d = ∆
dtotal
d =
(58 10
-6 m)
d = 0,2 (58 10-6
m)
d = 11,6 10-6
m
Jadi, jarak pergeseran cermin selama 1 mmenit (d) adalah 11,6 10-6
m.
Menentukan n dengan FFT
Dari hasi FFT di atas diperoleh f =
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 82
66
Sehingga n,
n = f x t = 0,728353 x 60 = 43,70118
Panjang gelombang
=
=
= 10-6
m = 530,878113 nm = 531 nm
Jadi, panjang gelombang sinar laser pointer hijau adalah 531 nm.
Menentukan Ralat
a. Ralat n
Dari hasil FFT di atas f1 = 0,724284 dan f2 = 0,732422
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 83
67
Sehingga,
∆f = 0,732422 0,724284 = 0,008138 Hz
Maka,
∆
√ (
∆
)
∆ √(
)
∆ √
∆
b. Ralat Panjang gelombang
∆
√ (
∆
)
∆ √ (
)
∆ √
∆
∆ = 6 nm
Jadi, panjang gelombang sinar pointer hijau adalah (531 ) nm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 84
68
3. Pointer Merah
Jarak pergeseran cermin selama 5 menit dtot= 58 x 10-6
m
Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu selama 5 menit
Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu selama 1 menit
Dari gambar diatas diperoleh t1 = 2,0 dan t2 = 3,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 85
69
Sehingga,
∆t = t2 – t1 =3 ,0 – 0,2 = 1,0 menit = 60 sekon
Maka,
d = ∆
dtotal
d =
(58 10
-6 m)
d = 11,6 (58 10-6
m)
d = 11,6 10-6
m
Jadi, jarak pergeseran cermin (d) yang selama selang waktu 1 menit adalah
11,6 10-6
m.
Menentukan n dengan FFT
Dari hasi FFT di atas diperoleh f =
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 86
70
Sehingga n,
n = f x t = 0,598145 x 60 = 35,8887
Panjang gelombang
=
=
= 10-6
m = 646,44303 nm = 646 nm
Menentukan Ralat
a. Ralat n
Dari hasil FFT di atas diperoleh f1 = 0,594076 Hz dan f2 = 0,602214 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Page 87
71
Sehingga,
∆f =0,602214 – 0,594076 = 0,008138 Hz
Maka,
∆
√ (
∆
)
∆ √ (
)
∆ √
∆
∆
b. Ralat Panjang gelombang
∆
√
∆
∆ √ (
)
∆ √
∆
∆ = 9 nm
Jadi, panjang gelombang sinar pointer merah adalah (646 ) nm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI