LASER

Dari kiri ke kanan: sinar gamma, Sinar X, sinar ultraviolet,spektrum tampak, sinar infrared, gelombang mikro, gelombang radio.

Laser (singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Laser juga dapat dikatakan efek dari mekanika kuantum.

Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fase yang konstan^[1] dan polarisasinya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahayayang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Keluaran yang berkelanjutan dari laser dengan amplituda-konstan (dikenal sebagai CW atau gelombang berkelanjutan), atau detak, adalah dengan menggunakan teknik Q-switching, modelocking, atau gain-switching.

Dalam operasi detak, dimana sejumlah daya puncak yang lebih tinggi dapat dicapai. Sebuah medium laser juga dapat berfungsi sebagaipenguat optik ketika di-seed dengan cahaya dari sumber lainnya. Sinyal yang diperkuat dapat menjadi sangat mirip dengan sinyal input dalam istilah panjang gelombang, fase, dan polarisasi; Ini tentunya penting dalam telekomunikasi serat optik.

Sumber cahaya umum, seperti bola lampu incandescent, memancarkan foton hampir ke seluruh arah, biasanya melewati spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang yang luas. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.

Beberapa jenis laser, seperti laser dye dan laser vibronik benda-padat (vibronic solid-state lasers) dapat memproduksi cahaya lewat jangka lebar gelombang; properti ini membuat mereka cocok untuk penciptaan detak singkat sangat pendek dari cahaya, dalam jangka femtodetik (10^-15 detik). Banyak teori mekanika kuantum dan termodinamika dapat digunakan kepada aksi laser, meskipun nyatanya banyak jenis laser ditemukan dengan cara trial and error.

Sinar laser di atas kabut udara dan di kaca mobil

Simbol laser untuk peringatan/pemberitahuan

Sejak diperkenalkannya laser pada tahun 1960, sebagai sebuah penyelesaian suatu masalah^[2], maka dalam perkembangan berikutnya laser telah digunakan secara meluas, dalam bermacam-macam aplikasi modern, termasuk dalam bidang optik, elektronik, optoelektronik, teknologi informasi,sains, kedokteran, industri, dan militer. Secara umum, laser dianggap suatu pencapaian teknologi yang paling berpengaruh dalam abad ke-20.

Umumnya laser beroperasi dalam spektrum tampak pada frekuensi sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Sinar laser yang dihasilkan belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.

Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dariUniversitas Pierre and Marie Curie.

Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun demikian laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.

Daftar Kekuatan Laser Dan Kegunaan Laser

Kekuatan	Kegunaan / Fungsinya
1-5 mW	Laser Penunjuk
5 mW	Perangkat CD-ROM
5–10 mW	DVD Player Atau Perangkat DVD-ROM
100 mW	Kecepatan Tinggi Pembakaran Citra CD-RW
250 mW	Pemakai Pembakaran DVD-R 16x
400 mW	Membakar Kotak Perhiasan Dengan Diska Didalamnya Selama 4 Detik[3]
	Percetakan DVD Piringan Ganda 24x[4]
1 W	Laser Hijau Digunakan Didalam Piringan Holographic Versatile Disc (HVD)
1–20 W	Tidak Dijual Umum, Tetapi Ada Dan Digunakan Untuk Mesin Kecil
30–100 W	Pembedahan CO2
100–3000 W	Pembedahan CO2 Dan Laser Ini Digunakan Untuk Pemotongan Di Pabrik
5 kW	Daya Pengeluarannya Mencapai 1 Cm/Bar
100 kW	Digunakan Dalam Bidang Persenjataan Dan Didistribusikan Oleh Northrop Grumman

Read More

INTERFERENSI CAHAYA

Interferensi adalah penjumlahan superposisi dari dua gelombang cahaya atau lebih yang menimbulkan pola gelombang yang baru.

Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang terbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut.

Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan.

Syarat Interferensi Cahaya :

Kedua sumber cahaya harus bersifat kokeren (Kedua sumber cahaya mempunyai beda fase,frekuensi dan amplitude sama)

Thomas Young, seorang ahli fisika membuat dua sumber cahaya dari satu sumber cahaya, yang dijatukan pada dua buah celah sempit.

Satu sumber cahaya, dilewatkan pada dua celah sempit, sehingga cahaya yang melewati kedua celah itu, merupakan dua sumbeer cahaya baru

Hasil interferensi dari dua sinar/cahaya koheren menghasilkan pola terang dan gelap.

Secara matematika rumus untuk mendapatkan pola terang dan gelap Sbb:

S1 = Sumber cahaya

S2 dan S3, dua sumber cahaya baru., d = jarak antar dua sumber c

θ= sudut belok, a=l = jarak antara dua sumber terhadap layar

Interferensi maksimum/terang/konstruktif, terjadi bila :

atau

Keterangan :

P=jarak dari terang/gelap ke-m dengan terang pusat (meter)

d=jarak kedua sumber cahaya/celah(meter)

l=jarak antara sumber cahaya dengan layar (meter)

m=bilangan (1,2,3…dst)

l=panjang gelombang (meter, atau Amstrong A0=1.10-10meter)

Interferensi Minimum/Gelap/Destrutip, terjadi jika

atau

Contoh Soal :

1. Percobaan Thomas Young, celah ganda berjarak 5 mm. Dibelakang celah yang jaraknya 2 m ditempatkan layar , celah disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 600 nm., maka jarak pola terang ke 3 dari pusat terang adalah….

a. 72 mm   b. 7,2 mm     c. 0,72 mm

d  . 0,72 mm               e. 0,007 mm

Diketahui : d = 5 mm, l = 2 m=2000 mm

λ= 600 nm = 7 x 10-5 mm, m = 3

Ditanyakan: p =……?

Jawab :

p. 5/200 = (2.3) 1/2 6.10-5…..p = 0,72 mm

Read More

DIFRAKSI

Apa yang terjadi apabila gelombang  permukaan air melalui celah yang sempit ?

Pengertian Difraksi

Jika sebuah gelombang permukaan air tiba pada suatu celah sempit, maka gelombang ini akan mengalami lenturan/pembelokan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah belakang celah tersebut. Gejala ini disebut difraksi.

Cahaya bila di jatuhkan pada celah sempit /penghalang, akan terjadi peristiwa difraksi

Difraksi Gelombang air Laut/sungai.

Difraksi pada gelombang air dilihat dari atas

Beberapa Peristiwa Difraksi

—        1. Difraksi Cahaya pada Celah Tunggal

Bila cahaya monokhromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempit, maka cahaya akan di belokan /dilenturkan seperti gambar berikut

Difraksi pada celah sempit, bila cahaya yang dijatuhkan polikhromatik (cahaya putih\banyak warna), selain akan mengalami peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi, hasil interferensi menghasilkan pola warna pelangi

Gambar peristiwa difraksi pada celah tunggal

Berkas cahaya jatuh pada celah tunggal, seperti pada gambar , akan dibelokan dengan sudut  belok θ. Pada layar akan terlihat pola gelap dan terang.Pola gelap dan terang akan terjadi bila mengalami peristiwa interferensi

Rumus, hasil interferensi pada celah tunggal dapat dituliskan Sbb :

Interferensi Maksimum (terjadinya pola terang )

d sin θn = (2n – 1) ½ λ      atau        d.p/l= (2n – 1) ½ λ ,      n = 1, 2, 3, ……dst

d = lebar celah,   θn= sudut belok, n = bilangan asli, λ = panjang gelombang,

l= jarak celah ke layar, p = jarak antara dua terang atau gelap

—Interferensi Minimum (terjadi pola gelap)

d sin θn = (2n) ½ λ= nλ atau         d p/l  = (2n) ½ λ = n λ ,     n = 1,2,3 , ….dst

Contoh Soal :

Cahaya monokhromatik dari sumber cahaya yang jauh datang pada sebuah celah tunggal yang lebarnya 0,8 mm dan jarak pusat terang ke gelap kedua adalah 1,80 mm  dan panjang gelombang cahaya 4800 A maka jarak celah ke layar adalah….

1. 2 m                  d. 0,5 m
2. 1,5 m               e. 0,02 m
3. 1 m

Penyelesaian

Diketahui : d = 0,8 mm , p = 1,8 mm, λ= 4800 A = 4,8 x 10-7 m, n = 2

Ditanyakan : l =….?

Jawaban :

d p/l  = (2n) ½ λ,     l = d p/ (2n) ½ λ,

l = 0,8 x 10-3 ( 1,8 x 10-3) / 2 .2.  1/2. 4,8 x 10 -7  = 1,5 meter

—        2. Difraksi Cahaya pada Celah Banyak (kisi Difraksi)

Kisi/celah banyak, sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk dinding bangunan.

Kisi difraksi yang ada di laboratorium Fisika adalah Kaca yang digores dengan intan, sehingga dapat berfungsi sebagai celah banyak.

Jika seberkas sinar monokromatik jatuh pada kisi difraksi, akan terjadi peristiwa difraksi dan interferensi seperti pada gambar berikut

Skhema, saat berkas sinar jatuh pada kisi difraksi

Disebut  kisi difraksi jika jumlah kisi menjadi N buah, pada umumnya:

Ncelah = ~ribuan buah per cm/mm

Hasil difraksi dan Interferensi, akan terlihat pola gelap dan terang pada layar

Rumus Interferensi pada Celah banyak/kisi difraksi kebalikan dari rumus interferensi pada celah tunggal

Interferensi maksimum (terjadi pola terang)

d sin θ = (2n) ½ λ = n λ atau         d p/l  = (2n) ½ λ= nλ ,     n = 1,2,3 , ….dst

Interferensi Minimum (terjadi pola gelap)

d sin θ = (2n – 1) ½ λ      atau        d.p/l= (2n – 1) ½ λ ,      n = 1, 2, 3, ……dst

d = konstanta kisi=lebar celah = 1/N (N = banyak celah/goresan),   θ= sudut belok=sudut difraksi

n = bilangan asli= orde

λ = panjang gelombang, l= jarak celah ke layar, p = jarak antara dua terang atau gelap

—Contoh Soal :

Seberkas sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 5000Ao, datang tegak lurus pada kisi yang terdiri dari  5000 garis tiap cm, mka sudut belok pada orde terang ke 2 adalah….

A.  0                      D. 90°

B. 30°                    E. 120°

C. 45°

Penyelesaian :

diketahui : λ= 5000Ao= 5x 10-7 m,  d = 1/N  = 1 cm/5000, n = 2

Ditanyakan : θ = …….?

Jawab :    d sin θ = (2n) ½ λ = n λ

0,01/5000 sin θ = 2 . 5.10-7 ……….. θ=  30°

—        3. Difraksi Terhadap Perbesaran Alat Optik (Difraksi pada celah berlubang)

Difraksi yang terjadi jika cahaya dilewatkan melalui lubang sempit berbentuk lingkaran. seperti lubang pupil mata manusia, D = diameter pupil, S1 dan S2 dua sumber cahaya, seperti dua lampu sorot pada mobil.Pola difraksi yang dihasilkan berbentuk lingkaran pada layar atau retina mata . Pada retina mata ada dua bayangan yang berbentuk lingkaran di S1′ dan S2′, Seperti gambar berikut/gambar daya urai suatu lensa mata/daya urai alat optik.

Pada malam hari  mobil kita akan menyalakan lampu saat  sedang bergerak, pada saat berpapasan dengan mobil lain ayang arahnya berlawan, juga menyalakan lampu, kita akan silau melihat mobil itu. Apa yang terjadi pada mata kita melihat silau/ tidak jelas penglihatan. Terjadinya silau karena pada retina mata bayangan dari dua lampu mobil tidak bisa dipisahkan, seperti pada gambar (a)

Beberapa Kemungkinan Difraksi Cahaya Alat Optik ( Retina mata )

Gambar (a) bayangan berimpit dari dua sumber cahaya/dua benda

(b) hampir dapat dipisahkan dari bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda

(c) bayangan dari dua sumber cahaya/dua benda tepat dipisahkan

Daya Urai Lensa (d)

—        Adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan.

—        Kriteria Rayleigh berbunyi : Dua benda titik tepat dapat dipisahkan jika pusat dari pola difraksi benda pertama berimpit dengan minimum pertama dari difraksi benda kedua.

Beberapa Persamaan yang didapat dari Gambar daya urai

—  sin θ = 1,22 λ/D,    sin θ = d/l,      d = 1,22 λ. l/D

λ = Panjang gelombang,        d= daya urai= jarak antara dua sumber cahaya

l = jarak antara dua sumber cahaya sampai layar/retina mata

D = lubang pupil/diafragma mata
Contoh Soal

Jarak antara dua lampu depan sebuah lampu mobil 122 cm, diamatai oleh mata yang memiliki diameter pupuil 3 mm, jika panjang gelombang cahaya yang diterima mata 500 nm, maka jarak mobil paling jauh supaya masih dapat dibedakan sedabagai dua lampu yang terpisah adalah….

A.  6000 m       B.   5000 m          C.  4000 m D.  3000 m                  E.   2000 m

Penyelesaian :

Diketahui : d = 122 cm = 1,22 m,  D = 3 mm = 0,003 m,  λ.= 500 nm = 5.10-7 m

Ditanyakan : l=……..? jarak antara dua lampu sampai retina mata kita

Jawab :

d = 1,22 λ. l/D

1,22 = 1,22 . 5.10-7. l/0,003……………     l = 6000 m

Read More