Percobaan Michelson dan Morley
Ep = k .
q.q' r
Contoh 1
Tentukan
Jawab:
LATIHAN SOAL
Tentukan rincian atom untuk 7N15
Pada mulanya sesuai dengan teori
gelombang dari Huygens bahwa gelombang memerlukan medium rambatannya untuk
mencapai suatu tempat dan setelah Maxwellmenyatakan bahwa cahaya tidak lain
adalah gelombang elektromagnetik, maka para pakar fisika abad ke-19 segera melakukan
berbagai usaha untuk mempelajari sifat
zat perantara sebagai rambatan gelombang elektromagnetik. Para pakar mengajukan
hipotesis medium yang dinamakan eter yang terdapat meskipun di ruang hampa . Pada
tahun 1887, Michelsone dan Morley dua orang ilmuwan Fisika berkebangsaan
Amerika mengukur kelajuan eter dengan menggunakan interferometer. Hakekat percobaan ini
membandingkan kelajuan cahaya sejajar dan tegak lurus pada gerak bumi
mengelilingi matahari. Andaikan eter itu diam di alam semesta ini diharapkan
ada kelajuan relatif eter terhadap bumi yang bergerak mengelilingi matahari.
Percobaan ini berdasarkan prinsip
penjumlah vektor, dengan menggunakan penalaran gerak perahu yang menyeberangi sungai
sebagai berikut.
Gambar 9.2 Gerak perahu
menyeberangi sungai, perahu A bergerak tegak lurus arus sungai dan perahu B
sejajar dengan arus sungai
Perahu A bergerak menyeberangi
sungai dalam lintasan tegak lurus sungai dan perahu B bergerak dengan lintasan sejajar
arus sungai. Dengan membandingkan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak
pulang pergi dalam lintasan tegak lurus arus sungai dan waktu yang diperlukan
untuk menempuh lintasan yang sejajar arus sungai dalam jarak yang sama
yaitu d seperti pada Gambar 9.2. Jika kecepatan perahu itu c, dan kecepatan
aliran sungai adalah v.
Kecepatan sesungguhnya perahu A
menempuh lintasan adalah
sehingga waktu yang diperlukan untuk menempuh
lintasan A adalah :
Untuk perahu B, kecepatan perahu
sesungguhnya saat mengikuti arus adalah c + v dan saat menentang arus adalah c
– v, sehingga waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan adalah :
Sehingga diperoleh perbandingan:
Michelson dan Morley adalah
perintis yang menggunakan contoh sederhana tersebut di atas untuk mencoba
mengukur kecepatan aliran eter, bila memang eter itu ada. Perahu A dan perahu B
diganti dengan pasangan berkas cahaya yang berasal dari satu sumber, yang satu
dipantulkan dan yang lain diteruskan oleh gelas setengah cermin seperti tampak
pada Gambar berikut.
Masing-masing berkas cahaya itu
dipantulkan oleh cermin C1 dan C2 yang letaknya terhadap gelas setengah cermin. Berkas-berkas
cahaya ini menggantikan peran perahu A dan B. Apabila kecepatan cahaya itu
sebesar 3 × 108 m/s dan kecepatan eter relatif terhadap bumi sama
dengan kecepatan tangensial bumi mengelilingi matahari yaitu sebesar 3 × 104
m/s sehingga diharapkan ada selisih waktu antara tA dan tB.
Adanya selisih waktu itu
diharapkan antara gelombang cahaya yang berasal dari pantulan cermin C1
dan C2 akan timbul perubahan pola-pola hasil interferensi
yang terjadi pada layar pengamatan. Interferensi
maksimum di pusat akan terjadi ketika selisih fase kedua cahaya sama dengan
nol, atau ∆t= 0. tA=tB
maka
persamaan tersebut dipenuhi jika v = 0. Eksperimen Michelson-Morley yang dilakukan
berulang-ulang dengan berbagai kondisi, ternyata mendapatkan hasil yang sama,
yakni tidak ada pola interferensi. Hasil yang teramati adalah cahaya
terang. Keadaan ini menunjukkan bahwa v = 0. Dengan kata lain, v ≠ 0. Hasil
eksperimen Michelson-Morley mengantarkan pada beberapa simpulan sebagai
berikut.
1.
Dugaan atau hipotesis tentang
keberadaan eter sebagai medium perambatan cahaya adalah tidak benar (eter tidak
ada).
2.
Kelajuan cahaya adalah besaran
mutlak, tidak bergantung pada kerangka acuan inersial.