Interferometer

Bab VI. Interferensi dan Difraksi

A. Interferometer Pembelahan Amplitudo

Suatu interferometer yaitu piranti yang menggunkan rumbai interferensi untuk membuat pengukuran jarak secara tepat. Interferometer pembelah amplitudo terdapat dua jenis, yaitu Interferometer Michelson, dan Interferometer Febry Perot.

1. Interferometer Michelson

            Prinsip kerja dari interferometer Young di tunjukkan pada gambar 6.6. gelombang cahaya dari sumber S jatuh pada cermin pemantulan sebagian C. oleh cermin C, cahaya ini sebagian dipantulkan ke M₁, dan sebagian lagi diteruskan ke M₂, masing-masing dengan intensitas yang sama.

Gambar 6.6
Interferometer Michelson

            Prisma berfungsi untuk menyamakan lintasan optic apabila M₁ dan M₂ berjarak yang sama dari C, dan disebut dengan kompensator. Carmin M₁ dapat digeser-geser untuk merubah perbedaan lintasan antara kedua sinar. Jadio pada interferometer ini, sumber sekudernya dalah berupa bekas sinar dari cermin M₁ dan berkas sinar dair bayangan M₂ oleh bidang cermin pantulan sebagian C (yakni M₂’)

            Bekas sinar dari M₁ dan M₂ ini menuju layar dan berinterferensi. Bila jarak antara M₁ dan M₂’ dinyatakan dengan d, maka beda fasenya dalah 2 k d. Dengan merubah-ubah jarak d, yaknio dengan menggeser-geser M₁ mendekati atau menjauhi M₂ ‘, maka pola interferensi lingkaran gelap terangpada layar akan berubah ubah pula.

            Dari pusat layar akan terjadi terang (intensitas maksimum) bila:

2 k d = 2 nπ ............................(6.2.4)

Dan akan terjadi gelap (intensitas minimum) bila:

2 k d = 2 (n + 1) π ...................(6.2.5)

Dengan n = 0, ± 1, ± 2,…

2. Interferometer Febry Perot

            Pada interferensi ini pembelahan intesitas berkas gelombang dilakukan melalui pemantulan ganda (multiple reflections), pada dua keping cermin pantul sebagian C₁ dan C₂ yang indentik dan dipasang sejajar. Diantara kedua keping cermin tersebut biasa diselipkan medium lain dengan indeks bias n, seperti pada gambar (6.7). berkas sinar yang datang pada cermin C_1, sebagian dipntulkan, dan ebagaian lagi diteruskan. Berkas sinar yang diteruskn oleh cermin C₂ sebagian dipantulkan lagi, dan sebagian dipantulkan ketitik P yang jauh. Seterusnya berkas sinar diantara kedua cermin C₁ dan C₂ mengalami beberapa kali pemantulan dan pembiasan. Pola interferensi merupakan perpaduan dari berkas-berkas sinar di titik P, yang berasal dari pembiasan oleh cermin C₂

            Perbedaan jarak lintasan antara berkas-berkas yang berdampingan yang keluar dari cermin C₂ adalah:

Δr = 2 d  ...........................(6.26)

Δr = 2 d cos θ  .................................................(6.27)

Dan beda fasenya adalah:

φ = k Δr ....................................................................(6.28)

φ = 2 k d cos θ ..........................................................(6.29)

hasil super posisi linier dari semua berkas di titik P adalah:

E = T² E₀ + R² T² E₀ e^iφ + R⁴ T² E₀ e^2iφ  + ΛΛ    ............(6.30.a)

E = T² E₀  ..................(6.30.b)

E =  E₀ .............................................................(6.30.c)

 

Gambar 6.7
Pemantulan ganda pada interferometer Febry Perot

Dengan R dan T masing-masing koefisien pantul dan koefisien bias.

Intensitasnya adalah:

I =  .....................................................(6.31)

Dengan mengingat pengertian reflektan (r) dan transmitas (t) seperti yang sudah dibicarakan sebelumnya, maka persamaan (6.31) ini dapat dituliskan menjadi:

I =  ..................................(6.32)

Penyebut pada persamaan (6.32) dapat dinyatakan dengan:

= (1 – r e^iφ) (1 – r e^-iφ)                            

= 1 + r² – 2r cos φ                                  

= (1 – r)² + 2r (1- cos φ)             

= (1 – r)²   ....(6.33)

Maka persamaan (6.32) menjadi:

I =                                
I =                                 
I =  .....................................(6.34)

Dengan koefisien finess (kehalusan) F:

F =   .....................................................(6.35)

Dan

I_maks =  I₀  .............................................(6.36)

Grafik persamaan (6.34) ini ditunjukkan pada gamabar 6.8

            Fungsi pada ruas kanan persamaan (6.34), yakni ^-1 disebut dengan fungsi Airy, yang nilai perubahannya terhadap φ bergantung pada parameter kehalusan F. fungsi Airy ini merupakan faktor yang menentukan pada pola interferensi Febry Perot

F = 8

	I
					φ

F = 2

F = 0.5

Gambar 6.8
pola intensitas interferometer Febry Perot