INTERFEROMETER AKUSTIK

Interferometer

Pemantauan dan pengendalian semua variabel proses seperti daya, temperatur, dan tekanan merupakan kebutuhan mutlak dalam bidang industri. Instrumentasi merupakan alat yang dapat digunakan untuk memantau dan mengendalikan variabel proses tersebut. Dari hasil pemantauan maka dapat diketahui apakah sistem berjalan sesuai dengan yang dikehendaki atau tidak. Bila terjadi penyimpangan, maka diperlukan tindakan kontrol sehingga proses dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Salah satu peralatan instrumentasi yang banyak digunakan adalah Interferometer. Interferometer merupakan perangkat ukur yang memanfaatkan gejala interferensi. Interferensi adalah suatu kejadian dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan. Hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru. Dengan ditemukannya sinar laser yang mempunyai sifat koheren, maka Interferometer dapat menjadi perangkat yang sangat berguna dalam industri. Interferometer dapat digunakan untuk mengukur getaran permukaan, simpangan, kecepatan partikel, temperatur dan sebagainya. Pengukuran berlangsung tanpa kontak mekanik sehingga tidak membebani obyek yang diukur. Disamping itu kepekaannya sangat tinggi: simpangan dengan orde kurang dari panjang gelombang cahaya dapat dideteksi dengan mudah. Untuk mengatasi kesulitan analisa kuantitatif dari pola interferensi, maka digunakan komputer. Komputer mampu mengolah data dan menyimpannya dalam kecepatan yang sangat tinggi. Dengan demikian, maka informasi mengenai obyek yang diukur dapat segera diperoleh.

Sistem Interferometer

Peralatan Interferometer terdiri atas empat bagian pokok yaitu sinar laser, detektor, sistem akuisisi data dan komputer. Dalam Interferometer, sumber cahaya yang digunakan adalah sinar laser. Sinar laser ( light amplification by stimulated emission of radiation ) merupakan cahaya yang intensitasnya digandakan dan difokuskan pada arah tertentu. Sinar laser bersifat koheren dan mempunyai intensitas yang sangat tinggi Tahun 1960 untuk pertama kalinya sinar laser He-Ne di demontrasikan oleh Javan, Bennet dan Heriot. Setelah itu berkembang sinar laser jenis gas seperti kripton dan sinar laser jenis zat cair seperti laser dyne. Supaya dapat mengadakan interferensi, maka sinar laser tersebut dipisahkan oleh pemisah berkas menjadi dua bagian yaitu berkas uji dan berkas referensi. Berkas uji adalah berkas cahaya yang dikenakan atau dipantulkan dengan obyek yang akan diukur. Berkas referensi adalah berkas cahaya yang pola fasanya dipertahankan tetap. Setelah dilakukan pengujian, maka berkas uji dan berkas referensi dipertemukan. Interferensi antara keduanya memberikan informasi mengenai obyek yang memantulkan berkas uji tersebut.Pola interferensi ini diterima oleh detektor yang dilengkapi dengan sistem akuisisi data. Sistem akuisisi data terdiri dari dua bagian yaitu sistem pengkondisi sinyal dan interface. Detektor adalah alat untuk mengubah besaran fisik - dalam hal ini fluks intensitas cahaya - menjadi besaran listrik. Pemilihan detektor didasarkan pada akurasi, presisi, linieritas dan kestabilan temperatur. Detektor yang sering digunakan dalam interferometer adalah foto detektor. Jika detektor ini ditembus oleh sinar laser maka akan terjadi ionisasi.Hal ini menyebabkan timbulnya arus listrik. Karena arus listrik yang ditimbulkan oleh detektor sangat kecil, maka perlu diperkuat dan diubah menjadi tegangan oleh sistem pengkondisi sinyal. Selain memperkuat, sistem pengkondisi sinyal juga melakukan filtering yaitu mereduksi noise dan sinyalsinyal yang tidak dikehendaki. Sinyal tersebut lalu diubah menjadi sinyal digital oleh ADC dan dimasukkan ke komputer melalui interface input. 

Interferensi

Interferensi gelombang adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua gelombang atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama. Interferensi dua gelombang dapat menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling menguatkan (interferensi maksimum) dan dapat juga menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling melemahkan (interferensi minimum).

Prinsip Superposisi

Dari penjelasan sebelumnya bisa dikatakan bahwa amplitudo alias simpangan dari perpaduan dua puncak gelombang atau perpaduan dua lembah gelombang atau perpaduan satu puncak dan satu lembah gelombang sama dengan penjumlahan aljabar dari amplitudo masing-masing puncak gelombang atau lembah gelombang secara terpisah (puncak gelombang dianggap positif sedangkan lembah gelombang dianggap negatif). Hal ini dikenal dengan julukan prinsip superposisi.Prinsip superposisi juga bisa dijelaskan dengan cara yang berbeda. Untuk mempermudah pemahamanmu, saya menggunakan contoh gelombang transversal yang merambat melalui tali. Kita andaikan dua puncak gelombang transversal saling mendekati, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah. Perhatikan bahwa ketika kedua puncak gelombang merambat sepanjang tali, setiap titik atau setiap bagian tali yang dilaluinya mengalami perpindahan pada arah vertikal. Nah, apabila kedua puncak gelombang bertemu dan bertumpang tindih, maka perpindahan total yang dialami oleh bagian tali yang dilalui kedua puncak gelombang bisa diketahui dengan menjumlahkan perpindahan yang dialami oleh bagian tali tersebut seandainya hanya puncak gelombang pertama saja yang melaluinya dan perpindahan yang dialami oleh bagian tali tersebut seandainya hanya puncak gelombang kedua saja yang melaluinya.Perpindahan merupakan besaran vektor sehingga penjumlahannya dilakukan secara vektor. Dalam hal ini kita juga perlu memperhatikan arah perpindahan. Perpindahan yang terjadi di sebelah atas posisi keseimbangan (posisi keseimbangan bisa dianggap sebagai sumbu x) bernilai positif, sedangkan perpindahan yang terjadi di sebelah bawah posisi keseimbangan bernilai negatif.

Sebelumnya sudah dijelaskan mengenai prinsip superposisi, kali ini kita berkenalan dengan interferensi. Interferensi sebenarnya istilah yang digunakan untuk menjelaskan apa yang terjadi ketika dua atau lebih gelombang saling bertumpang tindih. Kita juga bisa mengatakan bahwa interferensi merupakan superposisi dari dua atau lebih gelombang.Sesuai dengan penjelasannya sebelumnya, jika dua atau lebih puncak gelombang saling mendekati dan bertumpang dindih maka amplitudo total dari perpaduan dua atau lebih puncak gelombang tersebut menjadi lebih besar, dibandingkan dengan amplitudo masing-masing puncak gelombang. Hal yang sama terjadi ketika dua lembah gelombang saling mendekati dan bertumpang tindih…. Nah, peristiwa seperti ini dikenal dengan julukan interferensi konstruktif. Konstruktif artinya bersifat membangun… perhatikan gambar di bawah.

Selain interferensi konstruktif, ada juga interferensi destruktif. Destruktif artinya bersifat menghancurkan atau merusak. Interferensi destruktif terjadi ketika amplitudo alias simpangan total dari perpaduan dua atau lebih gelombang menjadi lebih kecil, dibandingkan dengan amplitudo masing-masing gelombang tersebut. Interferensi destruktif juga bisa terjadi ketika amplitudo total dari perpaduan dua atau lebih gelombang sama dengan nol. Dalam hal ini gelombang total tidak punya amplitudo (bisa terjadi ketika puncak gelombang dan lembah gelombang memiliki amplitudo yang sama). Tataplah gambar di bawah…Gambar di bawah menunjukkan peristiwa interferensi konstruktif yang terjadi ketika dua gelombang saling bertumpeng tindih alias bersuperposisi. Kedua gelombang yang bersuperposisi memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama. Kedua gelombang juga memiliki fase yang sama. Gelombang total alias gelombang resultan (A + B) yang dihasilkan memiliki amplitudo sebesar 2x amplitudo masing-masing gelombang yang bersuperposisi, sedangkan frekuensi dan fasenya sama dengan kedua gelombang yang bersuperposisi (A dan B).Gambar di bawah menunjukkan peristiwa interferensi destruktif yang terjadi ketika dua gelombang saling bertumpeng tindih Kedua gelombang yang bersuperposisi memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama. Kedua gelombang tidak memiliki fase yang sama (berbeda fase sebesar 180o). Kedua gelombang saling melenyapkan…Gambar di bawah menunjukkan peristiwa interferensi destruktif sebagian yang terjadi ketika dua gelombang saling bertumpeng tindih Kedua gelombang yang bersuperposisi memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama. Kedua gelombang tidak memiliki fase yang sama (berbeda fase hampir sebesar 180o). Amplitudo gelombang total yang dihasilkan hampir nol. Frekuensi gelombang total sama dengan frekuensi kedua gelombang yang bersuperposisi.Gelombang-gelombang yang bersuperposisi merupakan gelombang harmonik sederhana yang memiliki frekuensi dan kelajuan yang sama. Kok kelajuannya bisa sama ? tau dari manakah ? Gelombang-gelombang tersebut bisa bersuperposisi jika mereka melewati medium yang sama pada waktu yang sama. Nah, kelajuan gelombang (maksudnya gelombang mekanik) ditentukan oleh medium yang dilaluinya. Karena medium yang dilaluinya sama maka kelajuan gelombang sendirinya pasti sama. Kok frekuensi dari gelombang harmonik yang saling tumpeng tindih juga sama ? tahu dari manakah ? guampang.. ingat saja hubungan antara kelajuan, frekuensi dan panjang gelombang yang dinyatakan dalam persamaan alias rumus v = (f)(lambda). Karena laju (v) kedua gelombang yang bersuperposisi sama, demikian juga panjang gelombang (lambda) kedua gelombang yang bersuperposisi sama maka frekuensinya tentu saja sama.Dari contoh di atas tampak bahwa gelombang total alias gelombang resultan yang dihasilkan oleh superposisi dua (atau lebih) gelombang harmonik sederhana, masih berupa gelombang harmonik sederhana. Gelombang total yang dihasilkan masih berupa gelombang harmonik sederhana karena setiap gelombang harmonik sederhana yang bersuperposisi memiliki frekuensi yang sama. Apabila setiap gelombang hrmonik sederhana yang bersuperposisi memiliki frekuensi yang berbeda maka gelombang total alias gelombang resultan yang dihasilkan tidak lagi berupa gelombang harmonik sederhana tetapi berubah menjadi gelombang kompleks.