Eksperimen menggunakan piranti cincin Newton untuk menentukan panjang gelombang cahaya Natrium dengan mengukur jari-jari cincin gelap dan terang, didapat nilai 717,5 nm dengan kesalahan 21,75%."

1. Pengukuran Panjang Gelombang Sumber Cahaya Na Menggunakan
Piranti Cincin Newton
Rahmawati Nurul F. (081311333085), Novita Anggie (081311333086), Silvyana Chorry
(081411331019), Miftachul Nur Afifah (081411331062)
Laboratorium Fisika Optik, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Kampus C Universitas Airlangga,
Surabaya 60155, Indonesia
Abstrak
Eksperimen cincin Newton berujuan untuk menentukan panjang gelombang sumber cahaya
yang digunakan, yakni Natrium. Cincin Newton yang terbentuk karena adanya peristiwa
interferensi cahaya dengan cara pembagian amplitudo terjadi pada lapisan udara yang terdapat pada
susunan lensa dan gelas. Dari cincin Newton inilah diperoleh panjang gelombang sumber cahaya
yang digunakan, yakni cahaya Natrium dan diperoleh nilai panjang gelombang sebesar 717.5 nm
dengan prosentase kesalahan 21.75 %.
Kata Kunci : Cincin Newton; interferensi cahaya; panjang gelombang.
Pendahuluan
Dalam menentukan panjang gelombang cahaya, maka menggunakan metode yang
diusulkan oleh Sir Isaac Newton dalam bukunya “Optics”, yang diterbitkan pada tahun 1717.
Gambar 1. Susunan Eksperimen Isaac Newton

2. Lensa Plano-cembung dengan jari-jari besar kelengkungan R ditempatkan pada piring kaca
pesawat dengan permukaan melengkung ke bawah dan diterangi dari atas dengan sinar paralel
cahaya monokromatik. Beberapa cahaya yang dipantulkan dari permukaan atas pelat kaca dan
beberapa dari permukaan bawah lensa; gangguan sehingga terjadi dengan pembagian amplitudo,
pinggiran yang terlokalisasi di celah udara antara lensa dan piring.
Pada setiap titik jarak r dari sumbu lensa perbedaan jalan akan 2h, di mana h adalah jarak
antara lensa dan piring pada saat itu (Lihat Gambar 2). Pinggiran interferensi adalah lingkaran
karena sistem simetris tentang pusat lensa. Jari-jari cincin apapun yang diberikan oleh:
(2R - h) h = r2
sehingga r2
= 2Rh - h2
Namun, h2
lebih kecil dibandingkan dengan 2Rh dan 2Rh = r2
. Oleh karena itu, perbedaan
jalan (2h) adalah r2
/ R. Perubahan fase π terjadi ketika cahaya mencerminkan dari permukaan atas
piring namun tidak pada permukaan bawah lensa, dan karena itu:
Untuk cincin terang dilihat oleh refleksi: (2m + 1) λ / 2 = rm
2
/ R
Untuk cincin gelap dilihat oleh refleksi: m λ =
di mana m = 0, 1, 2, 3, dll dan rm adalah jari-jari cincin Newton orde ke-m.
Metode
Pada eksperimen ini bertujuan untuk memperagakan interferensi cahaya yang diperoleh
dengan cara pembagian amplitudo dan menentukan panjang gelombang sumber cahaya dari lampu
Natrium. Disini sumber cahaya monokromatis Natrium difokuskan pada arah tegak lurus sumber
cahaya datang dengan arah perambatan secara horizontal, seperti yang telah digambarkan pada
perangkat cincin newton seperti bagan dibawah ini.
Gambar 2. Piranti percobaan
Lensa Plano-cembung dengan jari-jari besar kelengkungan R ditempatkan pada piring kaca
pesawat dengan permukaan melengkung ke bawah dan diterangi dari atas dengan sinar paralel
cahaya monokromatik. Beberapa cahaya yang dipantulkan dari permukaan atas pelat kaca dan
beberapa dari permukaan bawah lensa; gangguan sehingga terjadi dengan pembagian amplitudo,
pinggiran yang terlokalisasi di celah udara antara lensa dan piring.
Pada setiap titik jarak r dari sumbu lensa perbedaan jalan akan 2h, di mana h adalah jarak
antara lensa dan piring pada saat itu (Lihat Gambar 2). Pinggiran interferensi adalah lingkaran
karena sistem simetris tentang pusat lensa. Jari-jari cincin apapun yang diberikan oleh:
(2R - h) h = r2
sehingga r2
= 2Rh - h2
Namun, h2
lebih kecil dibandingkan dengan 2Rh dan 2Rh = r2
. Oleh karena itu, perbedaan
jalan (2h) adalah r2
/ R. Perubahan fase π terjadi ketika cahaya mencerminkan dari permukaan atas
piring namun tidak pada permukaan bawah lensa, dan karena itu:
Untuk cincin terang dilihat oleh refleksi: (2m + 1) λ / 2 = rm
2
/ R
Untuk cincin gelap dilihat oleh refleksi: m λ =
di mana m = 0, 1, 2, 3, dll dan rm adalah jari-jari cincin Newton orde ke-m.
Metode
Pada eksperimen ini bertujuan untuk memperagakan interferensi cahaya yang diperoleh
dengan cara pembagian amplitudo dan menentukan panjang gelombang sumber cahaya dari lampu
Natrium. Disini sumber cahaya monokromatis Natrium difokuskan pada arah tegak lurus sumber
cahaya datang dengan arah perambatan secara horizontal, seperti yang telah digambarkan pada
perangkat cincin newton seperti bagan dibawah ini.
Gambar 2. Piranti percobaan
Lensa Plano-cembung dengan jari-jari besar kelengkungan R ditempatkan pada piring kaca
pesawat dengan permukaan melengkung ke bawah dan diterangi dari atas dengan sinar paralel
cahaya monokromatik. Beberapa cahaya yang dipantulkan dari permukaan atas pelat kaca dan
beberapa dari permukaan bawah lensa; gangguan sehingga terjadi dengan pembagian amplitudo,
pinggiran yang terlokalisasi di celah udara antara lensa dan piring.
Pada setiap titik jarak r dari sumbu lensa perbedaan jalan akan 2h, di mana h adalah jarak
antara lensa dan piring pada saat itu (Lihat Gambar 2). Pinggiran interferensi adalah lingkaran
karena sistem simetris tentang pusat lensa. Jari-jari cincin apapun yang diberikan oleh:
(2R - h) h = r2
sehingga r2
= 2Rh - h2
Namun, h2
lebih kecil dibandingkan dengan 2Rh dan 2Rh = r2
. Oleh karena itu, perbedaan
jalan (2h) adalah r2
/ R. Perubahan fase π terjadi ketika cahaya mencerminkan dari permukaan atas
piring namun tidak pada permukaan bawah lensa, dan karena itu:
Untuk cincin terang dilihat oleh refleksi: (2m + 1) λ / 2 = rm
2
/ R
Untuk cincin gelap dilihat oleh refleksi: m λ =
di mana m = 0, 1, 2, 3, dll dan rm adalah jari-jari cincin Newton orde ke-m.
Metode
Pada eksperimen ini bertujuan untuk memperagakan interferensi cahaya yang diperoleh
dengan cara pembagian amplitudo dan menentukan panjang gelombang sumber cahaya dari lampu
Natrium. Disini sumber cahaya monokromatis Natrium difokuskan pada arah tegak lurus sumber
cahaya datang dengan arah perambatan secara horizontal, seperti yang telah digambarkan pada
perangkat cincin newton seperti bagan dibawah ini.
Gambar 2. Piranti percobaan

3. Pada eksperimen ini, mengunakan 2 lensa datar yang berfungsi sebagai medium keluaran
untuk menghasil cincin newton yang berpola gelap terang. Seperti yang dtampilkan pada alat,
terdapat pembelah berkas cahaya yang memilki suatu lensa cekung, pada pembelah ini berfungsi
untuk memfokuskan cahaya yang datang dari sumber cahaya monokromatis Na sehingga diperoleh
suatu berkas cahaya monokromatis berupa cincin newton berpola gelap terang. Setelah kita
dapatkan suatu berkas cincin, kemudian mengatur titik pusat berkas tersebut tepat pada titik
perpotongan garis kertasean sumbu x dan sumbu y sehingga diperoleh titik potong (x,y) = (0.0)
yang menghasilkan skala titik pusat yaitu sebesar 0,5 mm . Dengan skala tersebut kemudian kita
menentukan rm yang dihasilkan dari selisih skala yang dhasilkan pada orde m = 1 dengan titik
pusat. Atau selisih skala pada orde m = 2 dan m = 1 (skalam+1 skalam). Begitu seterusnya hingga
diperoleh data berulang sebanyak 11 kali dengan orde m = 2, 3, 4, .... 10. Dari hasil rm yang telah
ditemukan pada hasil eksperimen digunakan untuk menentukan panjang gelombang suatu sumber
cahaya Natrium.
Hasil
ro = (0.5 ± 0.01) mm
R = 2 m
m rm ± 0.01 (mm) rm
2
1 0.85 0.7225
2 1.20 1.4400
3 1.60 2.5600
4 2.00 4.0000
5 2.20 4.8400
6 2.35 5.5225
7 2.60 6.7600
8 2.85 8.1225
9 2.92 8.5264
10 3.69 13.6161
11 3.85 14.8225

4. 12 3.97 15.7609
13 4.12 16.9744
14 4.28 18.3184
15 4.45 19.8025
Tabel 1. Hasil Pengukuran jejari Lingkaran Gelap Pola Interferensi Cincin Newton
Pembahasan
Pada eksperimen cincin Newton bertujuan untuk mengukur panjang gelombang sumber
cahaya Natrium dengan eksperimen piranti cincin Newton. Data yang diambil adalah jari-jari cincin
yang terlihat pada mikroskop,dari gelap ke gelap. Jari-jari diukur dari titik pusat ke garis terang
setelahnya. Pengukuran dilakukan sebanyak 15 kali yang seharusnya dilakukan selama 20 kali.
Pengukuran yang kurang dari semestinya ini dikarenakan semakin kecilnya jarak pada setiap
ordenya.
Sumber cahaya yang digunakan adalah lampu Natrium (Na) yang berada pada spectrum
kuning. Cincin Newton atau fringer terjadi karena adanya perbedaan fase sinar yang datang dan
memantul pada sebuah lensa plan konveks atau bikonveks yang diletakkan di atas sebuah kaca plan
pararel yang mempunyai latar belakang gelap. Cincin Newton sendiri merupakan pola interferensi
berupa gelap dan terang, yang dihasilkan oleh interferensi cahaya dipantulkan oleh lapisan udara
yang terletak di antara gelas datar dan lensa cembung.
Dalam eksperimen ini diperoleh data pengamatan di peroleh nilai rm yang merupakan jari-
jari lingkaran gelap pola interferensi cincin newton orde ke-m. Sehingga untuk mencari nilai
panjang gelombang menggunakan rumus : dengan R sebesar 2m. dari data hasil pengamatan dan
anilisis pengamatan, maka diperoleh nilai λ = 717.5 nm. Dengan literatur panjang gelombang
sebesar 589.3 nm sehingga diperoleh prosentase kesalaanh pada eksperimen ini adalah sebesar
21.75%. Dalam persentase kesalahan terjadi karena adanya beberapa factor, yaitu
1. Ketidakmampuan mata melihat pola gelap. Hal ini karena semakin lama pola gelap akan
semakin rapat karena jari-jarinya semakin kecil. Sehingga saat melihat mata akan semakin
tidak fokus.
2. Kesalahan membaca micrometer sekrup. Hal ini karena kurang tepatnya penaruhan pola
gelap pada bidang x yang di geser menggunakan mikrometersekrup.

5. Pada eksperimen ini kita menggunakan jari-jari kelengkungan lensa plan konveks jika
semakin besar maka cahaya yang terbentuk dari cincin newton semakin besar, begitu pula
sebaliknya.
Kesimpulan
Peristiwa interferensi cahaya dengan cara pembagian amplitudo terjadi pada lapisan udara
yang terdapat pada susunan lensa dan gelas, sehingga terbentuk cincin Newton. Dari cincin Newton
inilah diperoleh panjang gelombang sumber cahaya yang digunakan, yakni cahaya Natrium dan
diperoleh nilai panjang gelombang sebesar 717.5 nm dengan prosentase kesalahan 21.75 %.
Referensi
Jenkins and White. 1984. Fundamental of optics. New York : John Willey and Sons.
http://www.schoolphysics.co.uk/age16-
19/Wave%20properties/Interference/text/Newton's_rings/index.html diakses pada tanggal 07 Mei
2016.

6. Lampiran I
Analisis Data
Untuk menentukan panjang gelombang sumber cahaya Na (Natrium), maka menggunakan grafik
regresi linear sebagai berikut.
Grafik 1. Grafik Kuadrat Jejari Lingkaran Gelap Interferensi terhadap Orde
Karena = , maka rm
2
= R m
Sehingga
1.435 = R
=
.
=
.
= 717.5 nm
Prosentase Kesalahan
% = |
( . . )
.
| x 100 %
% = 21.75 %
y = 1.435x - 2.028
R² = 0.973
-5
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20
rm2
m
rm2 terhadap m
rm2
Linear ()
Linear (rm2)