PERCOBAAN MICHELSON DAN MORLEY


Percobaan Michelson dan Morley

Pada mulanya sesuai dengan teori gelombang dari Huygens bahwa gelombang memerlukan medium rambatannya untuk mencapai suatu tempat dan setelah Maxwell menyatakan 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. Kitaikan 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.

Percobaan Michelson dan Morley

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 diatas. Jika kecepatan perahu itu c, dan kecepatan aliran sungai adalah v.

Kecepatan sesungguhnya perahu A menempuh lintasan adalah \sqrt{c^2-v^2}, sehingga waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan A adalah :

t_{A}=\frac{2d}{\sqrt{c^2-v^2}}=\frac{2\frac{d}{c}}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}

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 :

t_{B}=\frac{d}{c+v}+\frac{d}{c-v}=\frac{d(c+v)+d(c+v)}{c^2-v^2}=\frac{2\frac{d}{c}}{c^2-v^2}

Sehingga diperoleh perbandingan :

\frac{t_{A}}{t_{B}}=\frac{\frac{2\frac{d}{c}}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}}{\frac{2\frac{d}{c}}{c^2-v^2}}=\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}

Apabila kecepatan perahu c diketahui dan \frac{t_{A}}{t_{B}} dapat diukur, maka v dapat dihitung.

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 dibawah.