Selasa, 08 November 2016

EKSPERIMEN KECEPATAN CAHAYA

KATA PENGANTAR

            Puji dan syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan limpahan-Nya kami dapat menyelesaikan laporan yang berjudul “Kecepatan Cahaya”. Laporan ini  disusun sebagai tugas yang diberikan oleh asisten mata kuliah "Fisika Modern".
            Laporan ini disusun agar pembaca dapat memperluas wawasan mengenai kecepatan cahaya. Kami menyadari bahwa penulisan laporan ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami sangat berharap ketidaksempurnaan ini dapat disempurnakan dengan memberikan masukan, saran, dan perbaikan dari berbagai pihak guna lebih menyempurnakan penulisan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.


Palu, 21 Desember 2015



Penulis





DAFTAR ISI


                        KATA PENGANTAR

                        DAFTAR ISI

                        BAB I PENDAHULUAN

                                1.1 Latar Belakang
                                1.2 Tujuan
                                1.3 Alat dan Bahan
                        BAB II KAJIAN PUSTAKA
                        BAB III METODE PENELITIAN
                                3.1 Jenis Penelitian
                                3.2 Tempat dan Waktu Pelaksanaan
                                3.3 Prosedur Kerja
                        BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
                                4.1 Hasil Pengamatan
                                4.2 Analisa Data
                                4.3 Pembahasan
                        BAB V PENUTUP
                                5.1 Kesimpulan
                                5.2 Saran
                        DAFTAR PUSTAKA
 


 
BAB I
PENDAHULUAN
1.1  Latar Belakang
             Cahaya memang menarik untuk dipelajari. Sejak berabad-abad yang lalu banyak ahli yang tertarik untuk meneliti cahaya. Sebagai contoh adalah Newton dan Maxwell. Teori Newton tentang cahaya terkenal dengan teori partikel cahaya sedangkan teori Maxwell terkenal dengan gelombang elektromagnetik. Fisikawan lain yang juga tertarik akan cahaya adalah Huygens, Thomas Young, dan Fresnell. Tokoh-tokoh fisika ini cukup banyak memberikan sumbangan terhadap perkembangan teori tentang cahaya.
            Cahaya merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi mata manusia. Karena itu, cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifat- sifat gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat melalui ruang hampa.
      Sejauh ini ilmuwan belum menemukan sesuatu yang kecepatannya bisa melebihi kecepatan cahaya. Tapi apa itu kecepatan cahaya?. Kecepatan cahaya merupakan sebuah konstanta yang disimbolkan dengan huruf c, singkatan dari celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang berarti "kecepatan". Kecepatan cahaya dalam sebuah ruang hampa udara didefinisikan saat ini pada 299.792.458 m/s. Cahaya juga memiliki sifat sebagai partikel yang biasa disebut foton. Karena itulah cahaya bisa juga dipandang sebagai kumpulan banyak partikel yang tidak bermassa yang bergerak dengan kecepatan 3×108 m/s.


1.2  Tujuan
1.      Mampu mempraktikkan cara mengukur kecepatan cahaya dengan menggunakan Pasco
2.      Menghitung besarnya kecepatan cahaya (c) 
 
1.3  Alat dan Bahan
           1.      Laser Hene 
           2.      Cermin tetap
           3.      Lensa 48 mm
           4.      Cermin putar
           5.      Lensa 127 mm FL
           6.      Komponen jig 2 buah
           7.      Mikroskop pengukur
           8.      Polisator
           9.      Bangku optik 1 m
           10.  Pengangan lensa 2 buah
           11.  Bangku laser
           12.  High speed rotasi
           13.  Pengatur dudukan laser
           14.  Mistar 100 cm
          15.  Adaptor laser



BAB II
KAJIAN PUSTAKA
Cahaya adalah nama yang diberikan manusia pada radiasi yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Jadi sebenarnya cahaya itu sendiri merupakan salah satu bentuk energi. Energi ini bergerak bersama gelombang itu sendiri.
             Gelombang elektromagnetik dapat digambarkan sebagai dua buah gelombang yang merambat secara transversal pada dua buah bidang tegak lurus yaitu medan magnetik dan medan listrik. Merambatnya gelombang magnet akan mendorong gelombang listrik, dan sebaliknya, saat merambat, gelombang listrik akan mendorong gelombang magnet
             Cahaya dibagi menjadi dua jenis yaitu : cahaya polikromatik dan cahaya monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Contoh cahaya polikromatik adalah cahaya putih. Sedangkan cahaya monokromatik adalah cahaya yang hanya terdiri atas satu warna dan satu panjang gelombang. Contoh cahaya monokromatik adalah cahaya merah dan ungu.
             Contoh konkrit tentang kedua jenis cahaya di atas yakni, peristiwa pembiasan warna pelangi. Peristiwa terjadinya pelangi merupakan gejala dispersi cahaya. Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Di depan telah disinggung bahwa cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda.
             Kelajuan cahaya adalah sebuah konstanta fisika yang disimbolkan dengan huruf c, singkatan dari celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang berarti "kecepatan". Konstanta ini sangat penting dalam fisika dan bernilai 299.792.45 m/s.. Nilai ini merupakan nilai eksak disebabkan oleh panjang meter didefinisikan berdasarkan konstanta kelajuan cahaya. Kelajuan ini merupakan kelajuan maksimum yang dapat dilajui oleh segala bentuk energi, materi, dan informasi dalam alam semesta. Kelajuan ini merupakan kelajuan segala partikel tak bermassa dan medan fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam vakum. Kelajuan ini pula menurut teori modern adalah kelajuan gravitasi (kelajuan dari gelombang gravitasi). Partikel-partikel maupun gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan c tanpa tergantung pada sumber gerak maupun kerangka acuan inersial pengamat. Dalam teori relativitas, c saling berkaitan dengan ruang dan waktu. Konstanta ini muncul pula pada persamaan fisika kesetaraan massa-energi
E = mc2.
              Kelajuan cahaya yang merambat melalui bahan-bahan transparan seperti gelas ataupun udara lebih lambat dari c. Rasio antara c dengan kecepatan v (kecepatan rambat cahaya dalam suatu materi) disebut sebagai indeks refraksi n material tersebut (n = c / v). Sebagai contohnya, indeks refraksi gelas umumnya berkisar sekitar 1,5, berarti bahwa cahaya dalam gelas bergerak pada kelajuan c/1,5 ≈ 200.000 km/s. indeks refraksi udara untuk cahaya tampak adalah sekitar 1,0003, sehingga kelajuan cahaya dalam udara adalah sekitar 90 km/s lebih lambat daripada c.
              Pada tahun 1864, James Clerk Maxwell telah mengusulkan bahwa cahaya terdiri dari gelombang elektromagnetik, dengan persamaan gerak mereka sendiri. Persamaan ini menentukan nilai tepat untuk kecepatan cahaya adalah 186.282 mil per detik (sekitar 670.000.000 mil per jam). Jika, seperti pendapat Einstein, persamaan ini adalah sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak seragam, maka kecepatan cahaya harus sama dalam semua kerangka tersebut.
              Dengan kata lain, bagaimanapun cepat Anda bergerak Anda akan selalu mengukur kecepatan cahaya pada 186.282 mil per detik seperti yang telah ditemukan Michelson dan Morley. Bahkan jika Anda adalah melakukan perjalanan di 186.281 mil per detik, cahaya tidak akan hanya berkecepatan 1 satu mil  per detik lebih cepat; tapi ia masih akan membesar dengan kecepatan 186.282 mil per detik. Anda tidak akan menyamai kecepatan cahaya bahkan pada jumlah terkecil.
              Relativitas ruang dan waktu menyatakan Bahwa kecepatan cahaya adalah sama untuk semua pengamat, seberapa pun cepat mereka bergerak, adalah cukup aneh, tetapi ini bahkan lebih aneh lagi terhadap pengertian kita tentang ruang dan waktu. Persamaan Einstein tentang gerak memprediksi bahwa jam yang bergerak akan berjalan lebih lambat dari jam yang diam. Pada kecepatan yang biasa kita temui, perbedaan ini diabaikan. Tapi ketika kita mendekati kecepatan cahaya efeknya menjadi sangat terlihat. Jika Anda melakukan perjalanan melewati saya pada 80 persen kecepatan cahaya, saya akan mengamati bahwa jam Anda berjalan sepertiga kecepatan saya. Perlambatan ini berlaku tidak hanya untuk waktu, tetapi untuk semua proses fisik, untuk semua proses kimia, dan untuk semua proses biologis. Seluruh dunia Anda tampaknya berjalan lebih lambat dari saya. Waktu itu sendiri berjalan lebih lambat.



BAB III
METODE PENELITIAN
3.1  Jenis Penelitian
            Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian murni. penelitian murni diarahkan pada pengujian teori dengan hanya sedikit atau bahkan tanpa menghubungkan hasilnya dengan kepentingan praktikum. Penelitian ini memberikan sumbangan besar terhadap pengembangan dan pengujian teori- teori. Bertolak dari suatu teori, penelitian dasar diarahkan untuk mengetahui, menjelaskan, dan memprediksi fenomena- fenomena alam.

3.2  Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Tempat     : Laboratorium Fisika Modern
Waktu      : Rabu, 16 Desember 2015 (jam ke 3-4)

3.3  Prosedur Kerja
  1. Menyiapkan alat dan bahan.
  2. Merangkai alat seperti pada gambar di bawah ini.
  3. Menempatkan bangku optik pada bidang yang datar. 
  4. Memasang laser pada dudukan laser. 
  5. Meletakkan cermin putar pada ujung bangku optik, dimana bagian depan sejajar 17 cm dengan dudukan optik.
  6. Memasang jig pertama di depan laser dan jig kedua di depan cermin putar. 
  7. Menghidupkan laser. 
  8. Menyesuaikan sinar laser, sehingga sinar laser dapat menembus lubang pada  jig pertama yang berada di depan laser. 
  9. Menyesuaikan sinar laser, sehingga sinar laser dari jig pertama dapat menembus lubang pada jig kedua dan mengenai cermin putar. 
  10. Mengamati pantulan sinar laser dari kaca putar, kemudian menyesuaikan pantulan sinar laser sehingga menembus kembali jig pertama dan kedua, dengan cara memutar kaca putar. 
  11. Melepaskan keselarasan jig kedua dan jig pertama. 
  12. Memasang lensa pertama pada dudukan optik di depan laser (L1). 
  13. Memasang lensa kedua pada dudukan optik di depan cermin putar (L2). 
  14. Memasang mikroskop pengukur pada dudukan optik, di antara lensa pertama dan lensa kedua, sehingga terdapat bayangan sinar di samping laser. 
  15. Memasang cermin tetap di samping laser sekitar 120. 
  16. Menghidupkan high speed cermin putar dengan CW sebesar 600 rev/sec, kemudian mengatur sinar laser agar mengenai lensa. 
  17. Menggeser L2 secara bolak-balik untuk memfokuskan sinar ke cermin putar. 
  18. Mengatur keselarasan cermin tetap dengan memutar sekrup pada cermin tetap sehingga sinar dapat di pantulkan kembali ke cermin putar. 
  19. Mengatur tabung mikroskop dengan memutar mikrometer pada tabung, agar terlihat titik hitam pada tabung dapat diamati. 
  20. Membaca penunjukan micrometer pada tabung sebagai S’CW. 
  21. Mengubah posisi CW menjadi CCW sebesar 1000 rev/sec 
  22. Mengatur kembali mikrometer sekrup sampai titik hitam pada mikroskop kembali terlihat. 
  23. Membaca penunjukan micrometer pada tabung sebagai S’CCW. 
  24. Mematikan high speed cermin putar. 
  25. Mengukur jarak antara L1 dan L2 sebagai A, kemudian mengukur jarak L2 dengan cermin putar sebagai B, mengukur jarak antara cermin putar dan cermin tetap sebagai D.
  26. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.


BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1  Hasil  Pengamatan

c
B
(m)
D
(m)
CW
(rev/sec)
CCW
(rev/sec)
S’ CW
(rev/sec)
S’ CCW
(rev/sec)
0,31
0,48
1,5
600
1000
10,68 x10-3
10,14 x10-3

Keterangan:
A = jarak antara L1 (lensa 1) dengan L2 (lensa 2)
B = jarak antara L2 (lensa 2) dengan MR (cermin putar)
D = jarak antara MR(cermin putar) dengan MF (cermin tetap)
NST mistar = 0,1 cm =
NST mikroskop pengatur = 0,01 mm =

4.2  Analisa Data 
1. Perhitungan Umum

2. Perhitungan Ralat




    4.3  Pembahasan
    Cahaya merupakan sejenis energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang bisa dilihat dengan mata dan gelombang ini tentunya membawa energi. Jadi sebenarnya cahaya itu sendiri merupakan salah satu bentuk energi. Energi ini bergerak bersama gelombang itu sendiri. Cahaya juga memiliki sifat sebagai partikel yang biasa disebut foton. Karena itulah cahaya bisa juga dipandang sebagai kumpulan banyak partikel yang tidak bermassa yang bergerak dengan kecepatan 3×108 m/s.
          Pada percobaan ini yang pertama kita lakukan adalah menyelaraskan sinar yang di tembakan oleh laser yang melewati dua komponen jig kemudian sinar masuk ke cermin putar dan kita memantulkan kembali dengan mengatur cermin putar agar sinar laser kembali ke laser.
          Kemudian setelah sinar laser telah selaras atau segaris maka perlakuan yang selanjutnya adalah memasang dua buah lensa pada bangku laser dan juga mikroskop pengukur di antara dua lensa tadi setalah itu kita mengamati pola titik gelap terang pada mikroskop pengukur dengan menyalakan Basic speed of light apparatus pada kecepatan cermin putar 600 ref/sec  dan 1000 ref/sec.Kemudian mengatur jarak pada dua buah lensa dari mikroskop pengukur dan mengatur micrometer dan cermin putar pada mikroskop agar pola titik gelap terang dapat kita lihat.Tetapi pada percobaan kali ini pola gelap terang itu tidak terlihat pada microskop meskipun kita telah melakukan percobaan ini berulang kali. Sehingga kita tidak memperoleh data dari percobaan yang kami lakukan dan hanya mengambil data hasil percobaan.
          Berdasarkan data yang diperoleh didapatkan kecepatan cahaya sebesar  dengan persentase kesalahan dari literatur ( ) sebesar  sedangkan pada persentare ketidakpastian relatif sebesar . Persentase kesalahan tersebut menunjukkan bahwa nilai kecepatan cahaya yang diperoleh sudah mendekati dari kecepatan cahaya pada literatur sedangkan ktpr menunjukkan persentase kesalahan dalam melakukan pengamatan dan  pengukuran.
          Berdasarkan hasil perhitungan diatas maka diperolah perbedaan antara nilai kecepatan teori dan nilai kecepatan hasil eksperiman. Perbedaan ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti ruangan yang kurang sesuai untuk pengambilan data, banyaknya gangguan yang tidak diinginkan, seperti  keterbatasan dalam hal pengambilan data karena disebabkan waktu yang diberikan terlalu sedikit oleh pihak kampus, serta banyaknya orang yang lalu lalang ketika proses pengambian data dilakukan, dimana kesemuanya tersebut mempengaruhi keakuratan data.
           Selain itu faktor-faktor lain yang mempengaruhi hasil eksperimen adalah Tempat penyusunan alat tidak merata, Tidak sejajarnya bangku optik, Sinar laser yang keluar tidak tegak lurus terhadap pusat cermin dan Kurang tepat ketika memantulkan cahaya dari Fm ke Rm untuk mengembalikannya lagi ke sumber cahaya
                 Pada percobaan ini alat yang digunakan kurang efektif karena sulitnya memperoleh titik hitam dalam miskroskop serta sulit terpantulnya sinar laser kembali ke dalam lubang sinar laser. Selain faktor tersebut, kami (praktikan) juga belum memahami sepenuhnya prinsip kerja dari alat pasco ini sehingga hasil praktikum tidak memenuhi literatur kecepatan cahaya yang ada.




    BAB V
    PENUTUP
    5.1  Kesimpulan
    1.      Cahaya menurut teori gelombang merupakan gelombang elektromagnetik tetapi menurut teori kuantum, cahaya merupakan paket paket energi yang disebut foton.

    2.      Prinsip kerja dalam percobaan ini adalah meletakkan laser pada bangku laser dan meletakkan mikroskop pengukur di antara dua lensa dan cermin berputar. Ketika laser dinyalakn maka sinar laser menembus lensa dan dan terpantul kembali masuk ke dalam sumber sinar laser sehingga segaris dan diperoleh cahaya yang berada pada preparat mikroskop. Dari mikroskop tersebut mengamati titik gelap dengan mengatur pemutar mikroskop ketika Basic speed of light apparatus dinyalakan pada kecepatan cermin putar 600 ref/sec dan 1000 ref/sec.

    3.      Akan tetapi pada percobaan yang kami lakukan yaitu penentuan kecepatan cahaya kami tidak menemukan pola terang gelap pada microskop yang sebagai mana pada literature sehingga kami tidak memperoleh data. Jadi kami hanya mengambil data dari kelompok lain yang berhasil melakukan percobaan ini.

    4.      Untuk menghitung besarnya kecepatan cahaya (c) dapat digunakan persamaan berikut.
           
         

    5.2  Saran
                Sebaiknya dalam melakukan percobaan atau praktikum disesuaikan dengan materi perkuliahan, karena fakta dalam lapangan lain materi yang disampaikan oleh dosen lain pula yang dipraktekkan. Sehingga mahasiswa kurang mengetahui tentang materi yang dipraktekkan.




    DAFTAR PUSTAKA

    Anonim.2013.Eksperimen Kecepatan Cahaya. http://nugraharomi.blogspot.sg/2013/10/eksperiemen-kecepatan-cahaya.html (diakses 21 Desember 2015 19:20 WITA)
    Anonim.2013.Laju Cahaya. http://id.wikipedia.org/wiki/Laju_cahaya (diakses 21 Desember 2015 19:00 WITA)
    Beiser Arthur.1987.Konsep Fisika Modern Edisi ke Empat. Erlangga:Jakarta
    Tim Penyusun.2015.Penuntun Praktikum Fisika Modern. Palu:Universitas Tadulako



    Diposting oleh di

    1 komentar:

    Langganan: Posting Komentar (Atom)