Efek Sagnac

Efek Sagnac (bahasa Inggris: Sagnac effect, juga disebut "Interferensi Sagnac"), adalah suatu gejala yang dijumpai dalam interferometri yang ditimbulkan oleh rotasi. Dinamai menurut penemunya, seorang ahli Fisika dari Prancis, Georges Sagnac. Efek Sagnac muncul dengan sendirinya dalam suatu sistem yang disebut "Interferometer cincin" ("ring interferometer"). Suatu berkas cahaya dipisah menjadi dua dan kedua berkas hasilnya dibuat melalui jalur yang sama dengan arah berbalikan. Untuk membentuk suatu "cincin" jalur trajektori itu harus melingkupi suatu area. Pada waktu kembali ke titik awal kedua berkas cahaya itu diizinkan keluar dari cincin dan mengalami "Interferensi gelombang cahaya". Fase relatif dari kedua berkas yang keluar ini, dan juga posisi dari tepi-tepi/fringe interferensi, digeser sesuai kecepatan angular ("angular velocity") peralatan itu. Sistem ini juga disebut "interferometer Sagnac". Efek Sagnac ini diterapkan sehari-hari dalam giroskop laser dan giroskop fiber optic, serta sistem pemosisi global (GPS).

Pemerian dan operasi

Biasanya digunakan 3 kaca atau lebih sehingga berkas cahaya anti propagasi mengikuti suatu jalur tertutup seperti sebuah segitiga atau bujur sangkar. (Gambar 1) Sebagai alternatif, serat optik dapat digunakan untuk mengarahkan cahaya melalui jalur tertutup. (Gambar 2) Jika platform dimana interferometer cincin itu dipasang berputar, maka tepi-tepi interferensi akan berpindah dari posisinya dibandingkan jika platform itu tidak berputar. Besarnya perpindahan ini sebanding dengan kecepatan angular platform yang berputar itu. Sumbu rotasi tidak harus berada di dalam area yang ter lingkup.

Sejarah

Usulan awal pembuatan suatu interferometer cincin raksasa untuk mengukur rotasi bumi dikemukakan oleh Oliver Lodge pada tahun 1897, dan kemudian oleh Albert Abraham Michelson pada tahun 1904. Mereka berharap bahwa Interferometer semacam itu memungkinkan penentuan satu dari dua ide berlawanan, yaitu (1) aether stasioner (tidak bergerak), atau (2) aether yang bergerak di permukaan bumi (sedangkan bumi tidak berputar). Jika aether bergerak maka hasilnya negatif, sedangkan jika aether stasioner hasilnya positif. Ternyata hasilnya negatif. Max von Laue pada tahun 1911 meneruskan pekerjaan Michelson, dan juga menyertakan relativitas khusus dalam perhitungannya. Ia meramalkan bahwa hasil positif ( dalam order pertama v/c) akan membuktikan baik relativitas khusus dan aether stasioner, karena menurut teori-teori ini kecepatan cahaya tetap sama tanpa tergantung dari kecepatan sumbernya, sehingga waktu propagasi untuk pancaran anti propagasi tidak sama jika dilihat dari kerangka acuan inersial. Kenyataan hasil yang negatif menyanggah teori-teori itu, sebaliknya membuktikan model pergerakan aether pada bumi yang tidak berputar. Laue membatasi penelitiannya pada kerangka-kerangka inersial. Paul Langevin (1921/35) dan yang lain menjelaskan efek ini jika dilihat dari kerangka acuan yang mengalami rotasi (bal dalam relativitas khusus maupun umum, lihat Born coordinates).
Pada praktiknya, eksperimen pertama menggunakan interferometri untuk mengamati korelasi kecepatan angular dan pergeseran fase dilakukan oleh ilmuwan Prancis Georges Sagnac pada tahun 1913. Tujuannya untuk mendeteksi "efek gerakan relatif dari aether". Sagnac percaya bahwa hasilnya akan membuktikan adanya aether yang stasioner. Kenyataannya, adalah pergeseran fase ini menunjukkan perbedaan kecepatan cahaya yang tidak sejalan dengan relativitas khusus, sehingga efek ini digunakan untuk mengkoreksi perhitungan relativitas khusus. Dua tahun sebelumnya, sebagaimana disebutkan sebelumnya, Max von Laue sudah menunjukkan efek ini konsisten dalam kaitannya dengan relativitas khusus. Eksperimen yang dilakukan pada tahun 1911 oleh Franz Harress, bertujuan mengukur gerakan aether atau "Fresnel drag" dari cahaya yang berpropagasi melalui gelas bergerak, pada tahun 1920 dikenali oleh Laue sebagai suatu bentuk eksperimen Sagnac. Tanpa menyadari adanya "efek Sagnac", Harress menemukan suatu "bias tak terduga" pada pengukurannya, tetapi tidak dapat menjelaskan sebabnya.