MAKALAH OPTIK KOHERENSI
Oleh KELOMPOK
:3
1. Trie Rossy Handayani
(06121011003)
2. Kurnia Lahmita P
(06121011002)
3. Noviyanti
(06121011024)
4. io!anti "nar#y
(0612101102$)
%. Hesti "&riani
(06121011033)
6. Nur 'smu a#ia Ri#i *. Nisyau!miyah Nisyau!miyah JURUSAN
(06121411010) (0611101102$)
: PENDIDIKAN MIPA
PROGRAM PROGRAM STUDI STUDI : PENDIDIK PENDIDIKAN AN FISIKA FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015 KOHERENSI Oleh: . Trie Rossy Handayani 1+ Kurnia Lahmita P 2+Noviyanti 3+ io!anti "nar#y 4+Hesti "&riani %+Nur 'smu a#ia Ri#i 6+ Nisyau!miyah
$
A!"#$%
Sifat Sifat koheren koheren sinar sinar laser laser memung memungkin kinkan kan diperol diperoleh eh dan dimanf dimanfaatk aatkan an gejala gejala interferensi, interferensi, yakni super posisi dua gelombang yang menghasilka menghasilkan n pola intensitas. Untuk Untuk memahami memahami fenomena interferensi harus berdasar berdasar pada prinsip optika fisis, yaitu cahaya cahaya dipand dipandang ang sebaga sebagaii peramb perambatan atan gelomb gelombang ang yang yang tiba pada pada suatu suatu titik titik yang yang bergantung pada fase dan amplitude a mplitude gelombang tersebut. Untuk memperoleh pola-pola interfe interferens rensii cahaya cahaya harusl haruslah ah bersifa bersifatt kohere koheren, n, yaitu yaitu gelomb gelombang ang-ge -gelom lomban bang g harus harus bersalah dari satu sumber cahaya yang sama. Suatu alat yang dirancang untuk menghasilkan interferensi dan pola-polanya yang dihasilkan dari perbedaan panjang lintasa lintasan n disebu disebutt interfe interferom rometer eter optic. optic. Interfe Interferom rometer eter dibagi dibagi menjadi menjadi 2 jenis, jenis, yaitu yaitu interferometer pembagi muka gelombang dan terferometer pembagi amplitude.Koherensi ada dua jenis, yaitu koherensi waktu dan koherensi ruang. plikasi dari koherensi ini antara lain hologram, holograf, dan lain ! lain. Kata kunci : koherensi koherensi pada sinar laser, laser, interferometer interferometer,, panjang koherensi koherensi
&A& 1 PENDAHULUAN 1'1 1'1 L$"$ L$"$## &e &el$ l$%$ %$() ()
"ada umumnya semua penerapan sinar laser bertumpu pada ciri khas sinar laser, yaitu koherensi. #imana sinar laser sebagai sumber cahaya yang memiliki koherensi wakt waktu u dan dan kohe kohere rens nsii ruan ruang g yang yang jauh jauh lebi lebih h tingg tinggii dari dari sumb sumber er-su -sumb mber er cahay cahayaa kon$en kon$ensio sional nal,, hal ini disebab disebabkan kan karena karena fasa cahaya cahaya terangs terangsang ang sama sama dengan dengan fasa cahaya pemicu. Sifat ini merupakan dasar kemurnian spektral sinar laser. Koherensi terkait dengan fasa gelombang cahaya, secara umum dapat dikatakan bahwa koherensi menyatkan hubungan antara satu bagian gelombang dengan bagian lain. #engan perkataan lain sifat koheren sinar laser memungkinkan diperoleh dan dimanfaatkan gejala interferensi, yakni super posisi dua gelombang yang menghasilkan pola intensitas. Interferensi adalah penggabungan superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik ruang. %asil interfrensi yang berupa pola-pola cincin dapat digunakan untuk menentukan beberapa besaran fisis yang berkaitan dengan interferensi, misalnya panjang gelombang suatu sumber cahaya, indeks bias, dan ketebalan bahan. Untuk memahami fenomena interferensi harus berdasar pada prinsip optika fisis, yaitu cahaya dipandang sebagai perambatan gelombang yang tiba pada suatu titik yang bergantung pada fase dan amplitude a mplitude gelombang tersebut. Untuk memperoleh pola-pola interfe interferens rensii cahaya cahaya harusl haruslah ah bersifa bersifatt kohere koheren, n, yaitu yaitu gelomb gelombang ang-ge -gelom lomban bang g harus harus bersalah dari satu sumber cahaya yang sama. Suatu alat yang dirancang untuk menghasilkan interferensi dan pola-polanya yang dihasilkan dari perbedaan panjang lintasa lintasan n disebu disebutt interfe interferom rometer eter optic. optic. Interfe Interferom rometer eter dibagi dibagi menjadi menjadi 2 jenis, jenis, yaitu yaitu interferometer pembagi muka gelombang dan terferometer pembagi amplitude. Koheren Koherensi si ada dua jenis, jenis, yaitu yaitu koheren koherensi si waktu waktu dan koheren koherensi si ruang. ruang. Sifat Sifat koheren koherensi si ruang ruang berhub berhubung ungan an dengan dengan kemamp kemampuan uan sinar sinar laser laser untuk untuk membua membuatt agar agar
seluruh energi laser terkumpul dalam berkas yang sempit, selain itu adanya koherensi ruang ruang memung memungkin kinkan kan difoku difokuskan skanny nyaa sinar sinar laser laser pada pada titik titik yang yang terbatas terbatas difrak difraksi. si. Sedangkan Sedangkan koherensi waktu berhubung berhubungan an dengan dengan panjang panjang rententan rententan gelombang gelombang &ware train', dimana hal ini berhubungan dengan lebar spektrum sinar laser. Spektrum sinar laser laser yang yang amat amat sempit sempit akn memberi memberikan kan renten rententan tan gelomb gelombang ang yang yang amat panjan panjang, g, sehingga mempunyai koherensi waktu atau panjang koherensi yang besar. #alam makalah ini akan dibahas sifat koherensi sinar laser dan pemanfaatannya pada beberapa interferometer, hologram, sifat-sifat koherensi, dan penentuan panjang koherensi. 1'2 TUJUAN PEM&ELAJARAN
(elalui pembelajaran ini mahasiswa diharapkan dapat •
(engetahui definisi dari koherensi secara umum
•
(emahami definisi koherensi oleh inferensi
•
(emahami cara menetukan panjang koherensi
•
(engetahui jenis-jenis koherensi
•
(engetahui jenis inferometer yang berkaitan dengan koherensi
•
(emahami aplikasi koherensi
&A& II L$(*$!$( Te Te+#, +#, 2'1 PENGERT PENGERTIAN IAN KOHERENSI
Kohe Koheren rensi si adala adalah h salah salah satu satu sifat sifat gelo gelomb mban ang g yang yang dapa dapatt menu menunj njuk ukka kan n interferensi, yaitu gelombang tersebut selalu sama baik fase maupun arah penjalarannya. Koherensi Koherensi juga merupakan merupakan parameter yang dapat mengukur mengukur kualitas kualitas suatu interferensi interferensi &derajat &derajat koherensi'. koherensi'. Untuk Untuk menghasilka menghasilkan n frinji-frinji frinji-frinji interferensi, interferensi, sangat diperlukan syarat-syarat agar gelombang gelombang yang berinterferensi tersebut tetap koheren selama periode waktu tertentu. )ika salah satu gelombang berubah fasenya, frinji akan berubah menurut waktu &*aud, +'. +'. gustin gustinaa Setyanin Setyaningsi gsih h Koher Koherens ensii adalah adalah salah salah satu sifat sifat gelomb gelombang ang yang yang menunjukkan interferensi yang sama antara fase dan penjalaranya./0oherence adalah mengacu pada penyambungan antara fase gelombang cahaya pada satu titik dan waktu, dan fase dari gelombang cahaya pada titik dan waktu lain. 0oherence efek terutama dibagi menjadi dua kategori dimana gustina Setyaningsih antara koherensi tersebut tidak bergantung satu sama lain/1 temporal dan spasial. Koherensi temporal yang terkait langsung dengan bandwidth terbatas sumber, koherensi spasial berkaitan dengan ukuran terbatas sumbernya. Sean Seanda dainy inyaa ada ada dua dua sum sumbe berr-su sumb mber er iden identi tik k dar darii cah cahay ayaa mon monok okrom romati atik k menghasilkan gelombang-gelombang yang amplitudonya sama, panjang gelombangnya sama, ditambah lagi keduanya memilki fasa yang sama secara permanen dan kedua sumber sumber tersebu tersebutt berget bergetar ar bersam bersama. a. #ua #ua sumber sumber monokr monokrom omatik atik yang yang mempun mempunyai yai frekuensinya sama dengan sebarang hubungan beda fasa, konstan yang tertentu &tidaak harus sefasa' terhadap waktu itulah yang dikatakan koheren. )ika syrat ini dipenuhi, maka akan diperoleh pola garis interferensi yang baik dan stabil.
)ika )ika dua dua bua buah h sum sumbe berr gel gelom omba bang ng caha cahay ya bed bedaa fas fasaa yan yang g aka akan n tib tibaa di di titik "berubah-ubah terhadap waktu secara acak &pada suatu saat mungkin dipenuhi syarat salingmengha salingmenghapuska puskan, n, tetapi pada saat berikutnya berikutnya dapat terjadi penguatan'. penguatan'. Sifat beda fase yang berubah-ubah secara acak ini terjadi pada setiap titik-titik pada layar, sehingga sehingga hasil yang nampak adalah terang yang merata pada layar. #alam keadaan ini kedua sumber tersebut dikatan inkoheren &tidak koheren'. *aser merupakan contoh sumber tunggal dari radiasi tampak yang koheren. "ada panjang gelombang yang lebih panjang mudah untuk menghasilkan gelombang koheren. 0ahaya keluaran laser mempunyai koherensi terhadap waktu dan ruang sangat besar dibandingkan dengan sumber-sumber sumber-sumber cahaya pada umumnya. da dua konsep koherensi yang tidak bergantung satu sama lain, yaitu koherensi ruang & spatial coherence' coherence' dan koherensi waktu &temporal & temporal coherence'. coherence'. Koherensi ruang adalah sifat yang dimiliki dua gelombang yang berasal dari sumber yang sama, setelah menempuh lintasan yang berbeda akan tiba di dua titik yang sama jauhnya dari sumber dengan dengan fase dan frekuensi yang sama. %al ini mungkin terjadi terjadi jika dua berkas tersebut secara sendiri-sendiri tidak koheren waktu &menurut waktu', karena setiap perubahan fase dari salah satu berkas diikuti oleh perubahan fase yang sama oleh berkas lain. #engan sumber cahaya biasa, hal ini hanya mungkin jika dua berkas dihasilkan oleh satu sumber. Kohe Kohere rens nsii wakt waktu u &temporal temporal coherence coherence'' adal adalah ah sifa sifatt yang ang dim dimilik ilikii dua dua gelombang yang berasal dari sumber yang sama, yang setelah menempuh lintasan yang berbeda tiba di titik yang sama dengan beda fase yang tetap. )ika beda fase berubah beberapa kali dan secara tidak teratur selama periode pengamatan yang singkat, maka gelo gelomb mban ang g dika dikata taka kan n tidak tidak kohe koheren ren.. Kohe Koheren rensi si wakt waktu u dari dari sebua sebuah h gelom gelomban bang g menyatakan menyatakan kesempitan spektrum frekuensinya frekuensinya dan tingkat keteraturan keteraturan dari barisan gelombang. 0ahaya koheren sempurna eki$alen dengan sebuah barisan gelombang satu frekuensi dengan spektrum frekuensinya dapat dinyatakan hanya dengan satu garis, sehingga koherensi waktu dapat menunjukkan seberapa monokromatis suatu sumber cahaya. #engan #engan kata kata lain lain koheren koherensi si waktu waktu mengka mengkarak rakteri terisasi sasi seberap seberapaa baik baik suatu suatu gelomb gelombang ang dapat dapat berint berinterfe erferen rensi si pada pada waktu waktu yang yang berbed berbedaa &%echt &%echt,, +2'. +2'. arisa arisan n gelombang yang spektrumnya hampir terdiri dari satu frekuensi tapi lebarnya berhingga
atau atau dengan dengan sedikit sedikit fluktu fluktuasi asi amplitu amplitudo do dan fase biasany biasanyaa disebu disebutt quasi quasi koheren. "anjang koherensi merupakan jarak sejauh mana gelombang dapat berinterferensi. "anjang koherensi suatu gelombang tertentu, seperti laser atau sumber lain dapat dijelaskan dari persamaan berikut1
LC =c τ c = dengan
c ∆v
Lc adal adalah ah panj panjan ang g kohe kohere rens nsi, i,
rambatcahaya, dan
τ c koher oheren ensi si wakt waktu u, c adala adalah h cepat cepat
∆ v adalah lebar spektrum&#ucharme, 2334'."ada interferometer
(ichelson, panjangkoherensi sama dengan dua kali panjanglintasan optis antara dua lengan padainterferometer (ichelson, diukur pada saatpenampakan frinji sama dengan nol. eberapa aplikasi membutuhkan sumber cahaya yang memiliki koherensi waktu dan dan kohe koheren rensi si ruan ruang g yang yang sanga sangatt ting tinggi gi.. plik plikasi asi ini ini bany banyak ak digu diguna naka kan n untu untuk k interferometri, holografi, dan beberapa tipe sensor optik.Untuk aplikasi lain dengan tingkat koherensi yang lebih kecil, contohnya koherensi waktu yang rendah &tetapi dikomb dikombinas inasika ikan n dengan dengan koheren koherensi si ruang ruang yang yang tinggi tinggi'' diperlu diperlukan kan untuk untuk tomogr tomografi afi &optical coherence tomography', tomography ', dimana tampilannya dihasilkan oleh interferometri dan resolusi tinggi yang memerlukan koherensi waktu rendah. #erajat koherensi juga sesuai untuk tampilan laser proyeksi, aplikasi gambar dan pointer &"aschotta, 2334'. 0ahaya 0ahaya kohere koheren n adalah adalah bentuk bentuk cahay cahayaa di mana mana gelomb gelombang ang elektro elektromag magneti netik k memelihara satu set dan hubungan fase yang dapat diprediksi satu sama lain, selama periode waktu. rtikel rtikel ini mencakup beberapa informasi dasar tentang itu.
Sebuah sumber cahaya dikatakan monokromatik jika terdiri dari panjang gelombang tunggal dari pancaran. #alam cahaya biasa yang kita lihat sehari-hari, seperti sinar matahari, masing-masing sumber berasal dari atom yang berbeda, sedangkan cahaya kohe kohere ren n dici dicipt ptak akan an oleh oleh emisi emisi terst terstim imula ulasi si.. "ene "enelit litia ian n tent tentan ang g topi topik k ini ini masih masih berlangsung, tapi banyak dari teori masih belum jelas. Untuk memahami bagaimana sinar koheren diproduksi, mari kita ambil contoh bagaimana laser diciptakan. "ada musim semi tahun +43, 5heodore (aiman membangun laser pertama di laboratorium "enelitian %ughes. (aiman menggunakan batang sintetik kecil dengan ujung perak dan terkena terkena batang cahaya. "ada "ada papa papara ran n cahay cahaya, a, atom atom krom kromiu ium m dala dalam m bata batang ng menj menjad adii terek tereksi sita tasi si memproduk memproduksi si energi energi yang cukup untuk foton untuk menerobos salah satu ujung perak dari batang ruby, untuk memancarkan cahaya yang koheren. %asilnya adalah seberkas cahaya monokromatik, yang dengan panjang gelombang 46 nanometer. Salah alah satu satu makna akna yang ang
pali palin ng
penti entin ng
dari ari
cah cahaya aya
koher oheren en adal adalah ah
penggunaannya dalam pengobatan mata. Karena operasi laser mata, banyak orang buta telah mampu melihat lagi. %al ini juga digunakan untuk keperluan konstruksi dalam bentuk laser. 2'2 -$h$.$ -$h$.$ /e(+(
7enon adalah tidak berwarna, unsur berat dengan nomor atom 86. 9as :enon digunakan untuk perangkat memancarkan cahaya, yang dikenal s ebagai lampu 7enon.
•
%al %al ini ini digu diguna naka kan n dalam dalam lampu lampu kilat kilat foto fotogr graf afi, i, lamp lampu u stro strobo bosk skop opik ik,, dan dan simulator solar.
•
%al %al ini ini juga juga digu diguna naka kan n dala dalam m lampu lampu busu busurr dan dan lampu lampu ting tinggi gi inten intensit sitas as pelepasannya. &Ingat iklan mobil menyebutkan lampu :enon nya'
•
5elah 5elah digunakan untuk tujuan anestesi, walaupun mahal.
•
%al ini juga menemukan digunakan dalam display plasma untuk tele$isi.
0ahaya koheren berguna dalam begitu banyak cara yang para ilmuwan di seluruh dunia yang tajam meneliti kegunaan lainnya, seperti pengobatan pada kanker, dll 2'3 Pe#e*$$( *$( %+he#e(!, %+he#e(!, $!e $!e
pabila dua gelombang gelombang harmonic yang berfrekuensi dan berpanjang gelombang sama sama teta tetapi pi berb berbed edaa fase fase gelo gelomb mbamn amng, g, gelo gelomb mban ang g yang yang di hasi hasilk lkan an meru merupak pakan an gelomb gelombang ang harmonic harmonic yang yang tergan tergantun tung g pada pada faseny fasenya. a. )ika )ika perbed perbedaan aan fase 3 atau bilangan bulat kelipatan ;433, gelombang akan sefase dan berinterfensi secara saling menguatkan menguatkan.. mplitudo mplitudonya nya sama dengan dengan penjumlah penjumlah amplitude amplitude masing-masing masing-masing,, dan intensi intensitas tas nya &yang &yang seband sebanding ing dengan dengan kuadra kuadratt amplit amplitudo udo'' kan maksim maksimum. um. )ika )ika perbedaan fasenya +33 &< radian ' atau bilangan ganjil kali +33 , gelombang akan berbeda fase dan berinterferensi secar saling melemahkan. mplitude yang dihasilkan dengan demikian merupakan perbedaan amplitude masing masing-ma -masin sing g , dan intens intensitas itasny nyaa menjad menjadii minimu minimum. m. )ika )ika amplit amplitudo udony nyaa sama, sama, intesit intesitasny asnyaa menjad menjadii maksim maksimum um sama sama dengan dengan 6 kali kali inensita inensitasny snyaa minimu minimum m sama sama dengan nol. "enyebab perbedaan fase antara dua gelombang ini adalah perubahan fase +33 yang kadang-kadang dialami oleh gelombang saat terpantul dari permukaan bats. "erubahan fase ini analog dengan in$erse pulsa pada benang, ketika pulsa itu memantul dari suatu titik dimana densitasnya tiba-tiba meningkat, seperti ketika benang kecil di sambung sambung ke benang yang lebih besar atau tali. In$erse pulsa pantul eki$alen eki$alen dengan perubahan fase +33 untuk gelombang sinusoidal, yang dapat di pandang sebagai deretan pulsa. pabila cahaya yang merambat di udara mengenai permukaan satu medium yang yang di dalamn dalamnya ya cahaya cahaya akan akan meramba merambatt lebih lebih lambat, lambat, seperti seperti kaca atau air, air, akan terjadi perubahan fase +33 pada cahaya yang di pantulkan aka nada perubahan fase
pada cahaya yang di pantulkan dari permukaan kaca-udara atau air-udara. Ini analog dengan pemantulan tanpa in$erse pulsa pada benang tebal di titik tempat benang tebal itu di sambung dengan benang halus. "erbedaan fase antara dua gelombang juga sering di sebabkan oleh perbedaan panjang lintasan yang di tempuh oleh kadua gelombang . "erbedaan lintasan satu panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase ;433, yang eki$alen dengan tidak ada perbedaan fase yang sama sekali. "erbaan lintasan detengah panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase +33. Interfensi gelobang dari dua sumber ti dak teramati kecuali sumbernya koheren, yakni, kecuali perbedaan fase di antara gelombang konstan terhadap waktu. Karena berkas cahaya pa umumnya adalah hasil dari jutaan atom yang memancar secara bebas, dua sumber cahaya biasanya tidak koheren. (emang perbedaan fase antara gelombang dari sumber demikian berfluktuasi secara acak beberapa kali per detik. Koherensi dalam optika optika sering sering dicapa dicapaii dengan dengan membag membagii cahaya cahaya dari dari sumber sumber tungga tunggall menjad menjadii dua mengahasilk mengahasilkan an pola interfensi. "embagiaan "embagiaan ini dapat dicapai dicapai dengan dengan memantulkan memantulkan cahaya dari dua permukaan yang terpisah rapat pada film tipis &pasal ;;-2' 1 pemantulan serenta serentak k dari dari dan peramb perambatan atan melalu melaluii cermin cermin yang yang berlapi berlapiss sebelah sebelah,, seperti seperti pada pada interferometer (ichelson. 2' JENIS JENIS JENIS KOHERENSI KOHERENSI =adasi laser ditandai ditandai oleh order tingkat tinggi tinggi dari medan cahaya disbanding disbanding
sumber !sumber lain. #engan kata lain, ia memiliki tingkat koherensi yang tinggi. Koheren Koherensi si tingka tingkatt tinggi tinggi dari dari pancar pancaran an laser laser memung memungkin kinkan kan untuk untuk melaksa melaksanak nakan an pemusatan special luarbiasa dari daya cahaya, misalnya > dalam ruang dengan dimensilinear hanya ?m. =adiasi yang demikian tinggi intensitasnya dapat memotong logam, menghasilkan lasmikro, mengebor lubang mikroskopis lewat Kristal intandan sebagainya. "erl "erlu u dise disebu butk tkan an disi disini ni bahw bahwaa disam disampi ping ng sifat sifat ! sifat sifatny nyaa yang yang baik baik ini ini laser tidak memberikan memberikan penyelesaian penyelesaian untuk semua masalah kita. Keadaan masa kini lebih cepat diringkas dalam komentar Shcawlow @23A 1 monokromasitas, kesearahan dan intensitas cahaya laser member kemungkinan jangkauan luas pengkajian ilmiah yang tidak dapat dibayangkan tanpa mereka . . . . . >alaupun demikian, kita kadang ! kadang kadang masih terbatas terbatasii oleh oleh sifat sifat ! sifat sifat laser laser yang yang tersedia tersedia,, dan harus mencob mencobaa memperluas teknologi laser. lase r.
(ungki (ungkin n pada pada suatu suatu hari hari kita kita mempun mempunyai yai sinar ! gamma gamma yang yang dapat dapat kita kita gunakan untuk merangsang superposisi koheren dari tingkat ! tingkat energy nuklir dan untu untuk k meng mengub ubah ah menu menuru runn nnya ya radi radioa oakt ktif if inti. inti. dany danyaa laser laser belu belum m memb member erik ikan an penyelesaian semua masalah kita. kita . 5etapi 5etapi ia telah memberikan kepada kita petunjuk baik dan indah dimana penyelesaian menarik yang mungkin ditemukan . Sesungguhnya, usaha penelitian saat ini, dimaksudkan untuk memperluas jangkauan laser , terutama untuk menurunkan batas panjang ! gelombang ! pendek sampai daerah sinar ! gamma dari spectrum. 0ahaya yang keluar dari sumber cahaya kon$ensional merupakan campur-baur gelombang ! gelombang kecil terpisah dengan memperkuat atom atau memperlemah satu sama lain lain dengan dengan cara cara acak acak B permuk permukaan aan gelomb gelombang ang yang yang dihasil dihasilkan kan dengan dengan demikian berubah dari titik ketitik dan berubah dari waktu ke waktu. )adi, ada dua konsep koherensi yang tidak tergantung satu sama lain, yaitu koherensi temporal dan koherensi special. a. Kohe Kohere rens nsii 5emp 5empor oral al )enis koherensi ini dimasudkan adalah korelasi antara medan disuatu titik dan medan pada titik yang sama pada saat berikutnya B yakni hubungan antara C &:,y,D,t +' dan C & :,y,D,t 2'. )ika beda fase antara dua medan tetap selama periode yang diamati, yang berkisar antara beberapa beberapa mikrodetik, mikrodetik, gelombang gelombang tersebut kita namakan memiliki koheren koherensi si tempor temporal. al. )ika )ika beda beda fase beruba berubah h bebera beberapa pa kali kali dan secara secara tidak tidak teratur teratur selama periode pengamatan yang singkat, gelombang dikatakan tidak ! koheren. Koherensi temporal juga dikenal sebagai s ebagai koherensi longitudinal. 5emporal 5emporal &atau longitudinal' koherensi menyiratkan gelombang terpolarisasi pada satu frekuensi yang fase ini berkorelasi dengan jarak yang relatif besar &panjang koherensi' di sepanjang balok Sebuah sinar yang dihasilkan oleh sumber cahaya termal atau lainnya tidak koheren memiliki. mplitudo sesaat dan fase yang ber$ariasi secara acak terhadap waktu dan posisi, dan dengan demikian panjang koherensi sangat singkat. -
(onocromaticity Kita Kita menyim menyimpul pulkan kan koheren koherensi si tempor temporal al adalah adalah indika indikasi si monoch monochrom romatic aticity ity
sumber sumber merupa merupakan kan sumber sumber benarbenar-ben benar ar kohere koheren. n. 5ingk 5ingkat at mono mono Kromat Kromatisit isitas as dari dari sumber sumber diberi diberikan kan oleh.K oleh.Ketik etikaa rasio, rasio, gelomb gelombang ang cahaya cahaya monok monokrom romatik atik idealny idealnyaa Kemurnian garis spektrum. b. Koherensi Special
#ua #ua meda medan n pada pada dua dua tiik tiik berb berbed edaa pada pada perm permuk ukaan aan gelo gelomb mban ang g dari dari suat suatu u gelombang elektromagnetis dikatakan koheren special jika mereka mempertahankan beda fase tetap selama sela ma waktu t. ahkan hal ini mungkin jika dua berkas tersebut terse but secara sendiri ! sendiri tidak koheren temporal & menurut waktu ', karena setiap perubahan fase dan salah satu berkas diikuti oleh perubahan fase yang sama dalam berkas yang lain lain.. #eng #engan an sumb sumber er cahay cahayaa biasa biasa hal hal ini ini hany hanyaa mung mungki kin n jika jika dua dua berk berkas as telah telah dihasilkan dalam bagian yang sama dari sumber. 5ida 5idakk-ko kole leran ransi si
tempo temporal ral
meru merupa paka kan n
kara karakte kteri risti stik k
dari dari
berk berkas as
tung tungga gall
cahaya cahaya,se ,sedan dangka gkan n tidaktidak-kol koleren erensi si sepesia sepesiall berken berkenaan aan dengan dengan hubung hubungan an antara antara dua berkas cahaya yang terpisa. terpis a. #ua berkas cahaya caha ya yang berasal dari bagian bagian berbeda dari sumber telah di pancarkan oleh kelompok kelompok atom yang berbeda. (asing maing maing berkas berkas tidak tidak akan akan koheren koheren-wak -waktu tu dan akan akan mengala mengalami mi peruba perubahan han fase acak sebag sebagai ai akib akibatn atnya ya beda beda fase fase anta antara ra dua dua berk berkas as juga juga akan akan meng mengala alami mi peru peruba baha han n prubahan yang cepat dan acak. #ua berkas yang demikian dikatakan tidak-koheren sepesial &menurut tempat'. Interferensi merupakan minifestasi koherensi. Untuk menghasilkan frinji ! frinji interferensi, sangat diperlukan syarat agar gelombang ! gelombang tetap koheren yang berinterferensi tersebut tetap koheren selama periode waktu tertentu. )ika salah satu gelomb gelombang ang beruba berubah h faseny fasenya, a, frinji frinji akan akan beruba berubah h menuru menurutt waktu. waktu. #engan #engan sumber sumber cahaya alami perubahan sangat cepat dan tidak terlihat adanya frinji. 0ara paling sederhana untuk menghasilkan frinji interferensi adalah menggunakan cara yang digunakan dalam percobaan dua-celah. #alam #alam perc percob obaan aan ini ini Eoung ung mengg menggun unak akan an satu satu sumb sumber er sebag sebagai ai asal asal dua dua seumbe seumberr yang yang membed membeda. a. 0ahaya 0ahaya dari dari sumber sumber S melewat melewatii celah celah dan kemudi kemudian an melewati dua lubang kecil yang dibuat dalam layar . %ubungan fase antara pulsa ! pulsa berurutan tetap dan frinji interferensi dihasilkan pada layar 0. Kita harus teliti agar celah sangat kecil dibandingkan dengan ukuran frinji. )ika tidak, frinji yang dihasilkan oleh bagian ! bagian yang berbeda dari celah akan tumpang ! tindih dan memberikan penerangan yang rata. %al ini tidak akan terjadi jika gangguan ! gangguan pada titik ! titik berbeda sepanjang berkas terkolerasi, yakni jika ada koherensi special. #alam #alam prakte praktek, k, untuk untuk titip titip " pada pada permuk permukaan aan gelomb gelombang ang terdapat terdapat daerah daerah terhingga disekitarnya, yang setiap titik di dalamnya akan mempunyai korelasi fase
yang baik dengan titik ". #engan satu lubang-sempit &pin-hole' tetap dan menggerakkan lubang-sepmit, dapat terlihat setiap pengurangan penampakan frinji. #aerah permukaan gelombang dimana lubang-sempit dapat digerakkan dan frinji tetap terlihat dinamakan daerah koheren dari gelombang cahaya dan merupakan ukuran dari koherensi special atau koherensi melintang &trans$erse' dari gelombang. gelombang. %al ini menandakan menandakan perubahan koheren koherensi si menuru menurutt ruang ruang &specia &special' l' sepanj sepanjang ang permuk permukaan aan-ge -gelom lomban bang g dalam dalam arah arah melintang terhadap arah perambatan. #ari pandangan ini, maka koherensi temporal dikenal sebagai koherensi longitudinal. Ukur Ukuran an dari dari kek kekon ontra trasan san frin frinji ji yan yang g din dinam amak akan an pena penamp mpak akan an prin prinji ji jug jugaa digunakan digunakan sebagai sebagai ukuran ukuran koherensi.( koherensi.(ichelso ichelson n mendefinisik mendefinisikan an penampakan penampakan frinji &fringe $isibility' sebagai berikut #i mana Cmaks adalah energy relatife dari frinji terang dan Cmin adalah energy dalam frinji gelap di sebelahnya. )ika frinji dihasilkan berkas koheran denagn amplitudo yang sama,penampakan frinji saam dengan satu &C min F 3'B sedangkan frinji yang dihasilakn oleh tidak-koheren penampakan sama dengan nolB &CmaksF Cmin',yak ',yakin in tida tidak k ada ada frinj frinji. i. "ena "enamp mpak akan an frinj frinjii memena memenang ng terli terliha hatt dalam dalam laboratorium,namun,kurang dari satu,bahkan walaupun denagn gelombang gelombang yang sama amplitudonya. Karena itu,jelasnya hanya gelombang koheren sebagaian yang ada dalam kenyataan. Germik Germikee mendefi mendefinis nisika ikan n tingka tingkatt kohere koherensi nsi °re degreee of cohere coherence nce',H ',H2,sama deng dengan an pena penamp mpaka akan n frinj frinjii jika jika jarak jarak lint lintasa asan n antar antaraa berk berkas as berk berkas as itu itu kecil kecil dan dan amplitudonya sama,dan ini merupakan syarat yang paling baik untuk menghasilkan frinji. #alam percobaan Eoung,penamakan Eoung,penamakan frinji dapat diambil sebagai ukuran langsung tingkat koherensi cahaya pada dua lubang. (enurut pengalaman,jika H 2 3,8, maka dua sumber sekunder sekunder tersebut tersebut dilihatkan dilihatkan sanagat koheran. koheran. #apat ditunjukan,bah ditunjukan,bahwa wa hanya hanya cahaya cahaya yang yang monok monokrom romatis atis sempurn sempurnaa yang yang koheren koheren sama sama sekali sekali baik baik dalam dalam waktu&temporal' maupun dalam &sepesial'. "embah "embahasan asan samapa samapaii saat ini sangat sangat ideal, ideal,kar karena ena telah telah kita kita misalk misalkan, an,baw bawah ah kelomp kelompok ok gelomb gelombang ang di hasilk hasilkan an oleh oleh sumber sumber tetap tetap merupa merupakan kan gelomb gelombang ang simis simis sempurna selama waktu tertentu. Jamun,hanya dalam buku saja dikatka bahwa cahaya mempunyai mempunyai gelombang gelombang sinusoidal. #alam kenyataany kenyataanyaa frekuensi frekuensi dapat berubah pelan dan dan acak acak menur enurut ut wakt waktu u dise diseki kita tarr frek frekue uens nsii-pu pusa satt 3 dan dan leba lebarr-pi pita ta &ban &band d
width' width' sehingga sehingga ditentuka ditentuka bahwa selang frekuensi frekuensi antara sampai terdiri dari bagian tersebar energy radiasi. Sepan epanaj ajan ang g inte inter$ r$al al wakt waktu u yang ang lebi lebih h pende endek k dari dari pad pada waktu aktu satu satu gelo gelomb mban ang, g,sat satu u
pake pakett
gelom gelomban bang, g,ge gelo lomb mban ang g
akan akan
munc muncul ul
seba sebaga gaii
sinu sinuso soid idal al
murni&gambar 8.;'. waktu rata rata dimana terjadi pancaran sinusoidal ideal dinamakan waktu koherensi 5 c. panjang yang bersangkutan * c F c5c dimana c kecepatan cahaya dinama dinamakan kan panjan panjang g koheren koherensi si sesuda sesudah h waktu waktu 5 c , tida tidak k korel korelasi asi anta antara ra fase fase dari dari gelombang. Koherensi spatial sama denngan hubungan phase diantara gelombang berjalan sisi demi sisi, pada waktu yang sama koherensi spasial mengacu pada kontinuitas dan uniformty dari gelombang dalam arah tegak lurus. )ika perbedaan pahse untuk setiap titik titik dua tetap tetap dalam dalam pesawa pesawatt normaly normaly kepada kepadamu mu propag propagiat iation ion gelomb gelombang ang tidak tidak ber$ariasi dengan waktu. Kemudian gelombang tersebut dikatakan menunjukkan koherensi spasial.Semakin tinggi kontras, semakin baik koherensi spasial. Kurangnya Kurangnya koherensi cahaya yang berasal dari sumber-sumber sumber-sumber biasa seperti menjalarnya menjalarnya kawat pijar, pijar, disebabkan disebabkan oleh tidak dapatnya atom-atom memancarkan cahaya secara kooperatif. #an pada tahun +43 telah berhasil dibuat sumber cahaya tampak tampak yang atom-atomnya atom-atomnya dapat berlaku kooperatif, kooperatif, sekeluaran cahayanya sangatlah mono monokr krom omat atik ik,, kuat kuat dan dan sanga sangatt terku terkump mpul ul.. lat ini ini di sebut sebut deng dengan an laser laser &lig &light ht amplification through stimulated emission of radiation'. Intensitas berkas-berkas cahaya koheren dapat diperoleh dengan1 +. (enjum (enjumlahk lahkan an amplitu amplitudo do masing masing-ma -masin sing g gelomb gelombang ang secara secara $ektor $ektor dengan dengan memperhitungkan beda fasadi dalamnya. 2. (engu (enguadr adratk atkan an amplit amplitudo udo resultann resultannya, ya, hasil ini seband sebanding ing dengan dengan intens intensitas itas resultan. #an untuk untuk berkasberkas-ber berkas kas yang yang tidak tidak koheren koheren atau atau inkohe inkoheren ren intens intensitas itasnya nya dapat dapat diperoleh dengan1 +. (asi (asing ng-m -masi asing ng ampl amplit itud udo o diku dikuad adrat ratka kan n dahu dahulu lu dan dan dipe dipero role leh h besar besaran an yang yang sebanding dengan intensitas masing-masing berkas, baru kemudian, 2. Intensitas Intensitas masing-masi masing-masing ng dijumlahk dijumlahkan an untuk untuk memperoleh memperoleh intensi intensitas tas resultan resultan *angkah-langkah di atas, sesuai dengan hasil pengamatan bahwa untuk sumber cahaya yang tidak saling bergantungan, intensitas resultan pada setiap titik selalu lebih besar daripada intensitas yang dihasilkan oleh masing-masing sumber di titik tersebut.
2''1 2''1
>aktu ktu
Pe(e("$ Pe(e("$( ( P$(4$( P$(4$() ) K+he#e K+he#e(!, (!, *$( *$( W$%" W$%" K+he#e( K+he#e(!, !,
koher oheren ensi si
did didefin efinis isik ikan an
seba sebag gai
wakt waktu u
di
mana ana
gelo elombang bang
elektromagnetik merambat dapat dianggap koheren &L'. %al ini dihitung sebagai L F M 2 N cOM, dimana M adalah panjang gelombang dari sumber, O adalah lebar spektrum, dan c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. gustina Setyaningsih/Koherensi waktu adalah Sifat dari dua gelombang yang berasal dari sumber yang sama./9elombang berjalan, mendekati sinusoidal yang cukup untuk beberapa jumlah osilasi antara perubahan frekuensi dan fase. "anjang gelombang bejalan yang dapat diasumsikan memiliki karakter sinusoial yang cukup dan fase yang dikena dikenall sebagai sebagai panjang panjang kohere koherensi nsi . Kita Kita dapat dapat mendef mendefini inisik sikan an panjang panjang koher koherensi ensi sebagai panjang gelombang berjalan , cOt, di mana fase mudah ditentukan. Inter$al waktu waktu selama selama fase gelomb gelombang ang berjala berjalan n dapat dapat disebu disebutt dengan dengan waktu waktu koheren koherensi. si. Ini adalah waktu, Ot, selama fase gelombang berjalan tidak menjadi acak tetapi mengalami perubahan dalam cara sistematis. 2''2 2''2
Ke$*$ Ke $*$$( $( (" ("% % K+he# K+he#e( e(!, !, S$!,$ S$!,$ll
5ingkat koherensi spasial seberkas cahaya dapat menjadi deducaed dari kontras pinggiran diproduksi oleh itt. *ebih luas sumber cahaya, lasser adalah derajat koherensi. #alam percobaan celah ganda muda itu, jika celah S+ dan S2 secara langsung diterangi oleh oleh sumber sumber,, pinggi pinggiran ran interfe interferens rensii tidak tidak diamati. diamati. Sebali Sebalikny knyaa uniform uniformally ally layar layar menyala. menyala. 5idak adanya pinggiran pinggiran yang mengeluarka mengeluarkan n cahaya cahaya dari celah tersebut tersebut tidak memiliki koherensi spasial. )ika celah sempit diperkenalkan sebelum celah ganda, sinar yang melewati celah sempit menerangi S S+ dan S2. 9elombang 9elombang muncul dari mereka, mereka, karena telah diturunkan melalui di$isi gelombang depan, yang koheren dan ststionary pola interferensi akan diamati di layar. )ika lebar celah ce lah S secara secar a bertahap meningkatkan kontras menurun pola frinji dan #isapper pinggiran. Ketika S celah lebih lebar, S+ dan S2 mene menerim rimaa gelo gelomb mban ang g dari dari berb berbag agai ai bela belaha han n S yang yang tidak tidak memp mempert ertah ahan anka kan n koherensi. pabila sempit, menjamin bahwa gelombang kereta insiden pada celah S+ andS2 andS2 berasa berasall dari dari daerah daerah kecil kecil sumber sumber dan karena karenany nyaa mereka mereka memilik memilikii koheren koherensi si spasial. 2'5 APLIKASI APLIKASI KOHE KOHERENSI RENSI DALAM KEHIDUP KEHIDUPAN AN 2'5'1 1'L$!e#
*aser merupakan singkatan dari Light dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Radiation, yang yang artin artinya ya peng pengua uata tan n cahay cahayad aden enga gan n rang rangsan sanga gan n panc pancar aran an radia radiasi. si.
Sifatyang terjadi akibat kesamaan frekuensi adalah monokromatis dan sifat yang terjadi akibatkesamaan fase adalah koherensi. )adi, syaratterbentuknya laser adalah sumber cahaya yangmonokromatis dan koheren &=eynaldo, 233+'.*aser mempunyai sifat-sifat yang tidakdimiliki oleh sumber cahaya lain. Sifat-sifatkhas laser antara lain kesearahan, intensitas,monokromatis, dan koherensi &*aud,+'. a. (ono (onok krom romatik atik (onokromatis artinya hanya satu frekuensi yang dipancarkan. Sifat ini diakibatkan oleh 1 • •
%anya satu frekuensi yang dikuatkan @P F &C2-C+'NhA Susunan dua cermin yang membentuk ca$ity-resonant sehingga osilasi
hanya terjadi pada frekuensi yang sesuai dengan frekuensi ca$ity. b. Keserarahan (erupakan (erupakan konsekuen konsekuensi si langsung langsung ditempatkanny ditempatkannyaa bahan aktif dalam ca$ity reso resona nant nt,, dima dimana na hany hanyaa gelo gelomb mban ang g yang yang meram merambat bat dalam dalam arah arah yang yang tegak tegak lurusterhadap cermin-cermin yang dapat dipertahankan dalam ca$ity. +. Kasus Kasus kohere koheren n ruan ruang g sempur sempurna na "ada "ada jarak jarak terte tertent ntu u masih masih terjad terjadii di$e di$erg rgen ensi si akib akibat at difra difraks ksi, i, seper seperti ti ditunjukkan pada 9b dibawah
9ambar #ifraksi berkas cahaya laser untuk kasus koheren ruang sempurna Prinsip Huyghens 1 mukamuka-mu muka ka gelo gelomb mban ang g pada pada layar layar dapa dapatt dipe dipero role leh h akiba akibatt superposisi dari gelombang-gelombang yang dipancarkan oleh tiap titik di apertur #, maka sudut difraksi diungkapkan oleh 1
βα θ D= D
dima dimana na M adala adalah h panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g laser laser,, # adal adalah ah diam diamete eterr cela celah h dan dan Qada Qadalah lah koefisien numerik. Suatu berkas cahaya dimana di$ergensinyadapat diungkapkan dalam bentuk R# diatas disebut diffraction limited . 2. Kasu Kasuss kohe kohere ren n ruan ruang g parsi parsial al #i$ergensi lebih besar daripada nilai minimum untuk difraksi, dimana 1
θ D=
βα
( S c)
1 2
dimana dimana Sc adalah adalah luas luas kohere koherensi nsi yang yang berper berperilak ilaku u sebagai sebagai apertur apertur batas batas terjadi terjadiny nyaa superposisi koheren dari wavelets elementer . Sebagai kesimpulan, bahwa berkas output laser harus dibuat dalam batas difraksi &diffraction &diffraction limited '. '. c. Koherensi +. Ko Kohe here rens nsii =ua =uang ng "andang dua buah titik "+ dan "2 dimana pada waktu t F 3 terletak pada bidang muka gelombang cahayaNC( yang sama. ndaikan C+&t' dan C2&t' adalah medan-medan listrik pada kedua titik tadi. "ada t F 3 perbedaan fasa keduaa medan ini adalah nol. )ika perbedaan kedu perbedaan fasa ini dapat dipertahankan dipertahankan pada t 3, maka dikatakan koheren ruang sempurna & perfect & perfect spatial coherence coherence'. '. )ika titik "+ dan "2 terletak pada beberapa titik memiliki korelasi fasa yang baik &perbedaan fasanya kecil', maka disebut koheren ruang sebagian & partial & partial spatial cohenrence'. cohenrence '. 2. Ko Kohe here rens nsii >a >akt ktu u 5injau gelombang cahaya di titik " pada saat t dan pada saat beda fase antara
t + τ . )ika
tdant + τ selalu tetap untuk setiap t maka dikatakan terdapat
koherensi waktu 1
φ ( x , t )−φ ( x ,t ) = konstan )ika keadaan diatas berlaku untuk setiap t, maka koherensinya disebut koheren koh erensi si wak waktu tu sem sempur purna. na. Ko Koher herensi ensi dap dapat at diu diukur kur den dengan gan men menggu ggunak nakan an perumusan tertentu. (isla fungsi gelombang cahaya1
E ( t ) = E0 exp iφ ( t )
#engan Eo amplitudo cahaya dan
φ
fasa cahaya maka fungs fungsii koher koherensi ensi
bersama &mutual &mutual coherence function) didefiniskan sebagai 1
´ 2 (t ) ] T 12 E 1 ( t +τ ) E 12 ( τ ) =[ E T
atauT 12 ( τ ) )= lim
n →∞
1
2
∫ E (t + τ ) E ´ ( t )
T −T
1
2
2
Untuk kasus inkoheren
T 12 ( τ )= 0
Selanjutnya fungsi koherensi diri & self coherence function) diberikan oleh 1
T 11 ( τ )=[ E 1 ( T + τ ) E1 ( T ) ] dan
)=[ E2 ( T + τ ) ) E T 22 ( τ )=[ E2 ( T ) ] Eang Eang tank lain menyatakan intensitas masing-masing cahaya yakni 1 1s 1=T 11 ( 0 ) dan 1 s 2=T 22 ( 0 )
Untuk memudahkan uraian selanjutnya, kita definisikan fungsi kolerasi normal
´ 2 (t ) ] [ E 1 ( t + τ ) E T 22 ( τ ) = γ 12 ( τ ) = ( ) ( ) T T 0 T 0 √ ( E1 )( E2 ) √ 11 12 %arg %argaa mutla utlak k
¿ γ 12 ( τ ) ∨¿
menguk mengukur ur derajat derajat koheren koherensi si kedua kedua gelomb gelombang ang yang yang
berinteferensi. pabila cahaya digunakan memiliki koherensi yang tidak sempurna, harus dituliskan 1
¿ α 12 ( τ ) −φ ∨¿ I = I 1 + I 2 √ I I 1 I 2|γ 12 ( τ )|cos ¿
#imana
¿ α 12 ( τ ) −φ∨ ¿ γ 12 ( τ ) =|γ 12 ( τ ) )|exp i ¿ adalah derajat koherensi kompleks, ketajaman pola inteferensi diukur dengan pola kontras yang disebut dengan $isibilitas frinji dan ditentukan dengan rumus 1 2 √ I I 1 I 2|γ 12| I − I v = maks min = I maks + I min I 1 + I 2
Klasifikasi derajat koherensi ditentukan atas dasar harga mutlak
|γ 12|=1
|γ 12|
.
berarti koheren sempurna dengan I 1 = I 2 , kontras maksimumB 3
+ berarti koheren sebagian sebagian
I 1 ≠ I 2 berarti
|γ 12|=0
|γ 12|
berarti tidak koheren, tidak
ada kontras dalam distribusi intensitas dengan kata lain terjadi pola inteferensi. 0ont 0ontoh oh suatu suatu gelo gelomb mban ang g C( deng dengan an wakt waktu u kohe koheren rensi si L3 ditu ditunj njuk ukka kan n pada pada 9b. 9b. dibawah, dimana medan listrik mengalami lompatan fasa pada inter$al waktu L3.
2'5'2
H+l+)#$6
%ologr %ologram am adalah adalah produk produk dari dari teknol teknologi ogi hologr holografi. afi. %ologr %ologram am terbent terbentuk uk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam bentuk mikroskopik. %ologram bertindak sebagai gudang informasi optik. Informasi-informasi optik itu kemudian akan membentuk suatu gambar, pemandangan, atau adegan. %ologram merupakan jelmaan dari gudang informasi &information storage' yang mutakhir. Kelebihan hologram ialah ia mampu menyimpan informasi, yang di dalamnya memuat objek-objek ; dimensi &;#'. 5idak hanya objek-objek yang biasa terdapat di foto atau gambar pada umumnya. %al itu disebabkan prinsip kerja hologram tidak sesederhana lensa fotografi. %ologram menggunak menggunakan an prinsip-prin prinsip-prinsip sip difraksi difraksi dan interferensi, interferensi, yang merupakan bagian dari fenomena gelombang. a. Karak Karakter terist istik ik holo hologr gram am %olog %ologram, ram, memili memiliki ki karakt karakteris eristik tik yang yang unik. unik. eberap eberapaa diantar diantarany anyaa yaitu1 yaitu1 0ahaya, yang sampai ke mata pengamat, yang berasal dari gambar yang direkonstruksi dari sebuah hologram adalah sama dengan yang apabila berasal dari objek aslinya. Seseorang, dalam melihat gambar hologram, dapat melihat kedalaman, paralaks, dan berbagai perspektif berbeda seperti yang ada pada skema pemandangan yang sebenarnya. sebenarnya. %ologram %ologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi direkonstruksi dari bagian kecil hologram. jika sebuah hologram pecah berkeping-keping, masing-masing bagian dapat digunakan untuk mereproduksi lagi keseluruhan gambar. >alau bagaimanapun, penyusutan dari ukuran hologram, dapat menyebabkan penurunan perspektif dari gambar gambar,, resolus resolusi, i, dan tingka tingkatt kecerah kecerahan an dari dari gambar gambar.. #ari sebuah sebuah hologr hologram am dapat dapat direkonstruksi dua jenis gambar, biasanya gambar nyata &pseudoscopic' dan gambar maya &orthoscopic' Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan ;43 derajat dari objek *ebih dari satu gambar independen yang dapat disimpan dalam satu pelat fotografi yang sama yang dapat dilihat dari satu per satu dalam satu kesempatan. b. Keunggulan hologram Seperti Seperti yang yang telah telah dikatak dikatakan an sebelum sebelumny nya, a, kapabi kapabilit litas as hologr hologram am melebi melebihi hi kapabilitas kapabilitas media penyimpana penyimpanan n lainnya. lainnya. Salah satunya ialah,holog ialah,hologram ram dapat merekam intensi intensitas tas cahaya cahaya.. #engan #engan kata kata lain, lain, hologr hologram am memili memiliki ki inform informasi asi tambah tambahan an baru baru dibandingkan media lain. Secara otomatis dengan adanya rekaman intensitas cahaya, hologram hologram pun mampu mampu untuk memperlihatkan memperlihatkan kedalaman &depth'. &depth'. Ketika seseorang
melihat ke arah sebuah pohon, ia menggunakan matanya untuk menangkap cahaya dari objek itu. Setelah itu, informasi diolah untuk memperoleh makna mengenai objek tadi. "rinsip ini hampir sama dengan hologram. %ologram menjadi cara yang nyaman untuk menciptakan kembali gelombang cahaya yang sama, yang berasal dari objek yang sebenarnya. Kemampuan ini sangat menakjubkan. Tbjek terasa nyata dan hidup dan ia akan terlihat seolah-olah akan /melompat/ dari gambar &scene'. )ika pada sebuah foto standar, pemandangan diambil dari satu perspektif saja, maka hologram mematahkan batasan itu. %ologram mampu untuk melihat suatu objek dari berbagai perspektif 2'5'3
&$(*7,"h
Sebuah paket bandwidth bukanlah gelombang harmonik. Tleh karena itu, tidak dapat direpresentasikan direpresentasikan secara matematis matematis dengan dengan fungsi fungsi sinus sederhana. =epresentasi =epresentasi matematis dari sebuah paket gelombang dilakukan dengan integral fourier. )ika cahaya dipancarkan dari sumber maka dianalisis dengan bantuan spektograf, yang terdiri dari garis-gars spektrum diskrit."anjang koherensi dapat didefinisikan sebagai produk osilasi gelo gelomb mban ang g J terk terkan andu dung ng dalam dalam kere kereta ta gelo gelomb mban ang g dan dan panj panjan ang g gelo gelomb mban ang, g, M . #emikian #emikian menunjukkan menunjukkan bahwa yhe lebih besar jumlah osilasi gelombang gelombang dalam paket gelombang, semakin kecil bandwidth. #alam kasus membatasi, ketika J jauh besar, yaitu yaitu ketika ketika paket paket infine infinetly tly panjang panjang gelomb gelombang ang,, gelomb gelombang ang akan akan monokr monokroma omatik tik memiliki panjang gelombang didefinisikan secara tegas. 2'5'
H+l+)#$,
plikasi teknik holografi telah tersebar ke berbagai aspek kehidupan. %olografi memu memuda dahk hkan an manu manusia sia dalam dalam meng mengab abad adik ikan an kary karya-k a-kary aryaa seni seni dan dan bend bendab aben enda da peninggalan sejarah, pembuatan pe mbuatan iklan dan film, dan lain sebagainya. Selain itu, aplikasi holografi lain ialah holographic interferometry, holographic optical element &%TC', dan holographic memory. 2'5''1 %olographic interferometry
%olog %olograph raphic ic interfe interferom rometry etry adalah adalah aplika aplikasi si dari dari teknol teknologi ogi hologr holografi afi yang yang memungkinkan kita untuk membuat replika atau tiruan $isual suatu benda, beserta efeknya. #engan teknik ini, objek akan mengalami dua kali pencahayaan. Sehingga $isualisasi suatu benda dapat ber$ariasi.
"ada proses pencahayaan yang pertama, objek harus dalam keadaan diam, tidak boleh bergerak. "ada proses pencahayaan yang kedua, objek tadi menjadi subjek untuk memberikan bentuk-betuk fisik sesuai dengan wujud asli objek tersebut. Kemudian sepanjang proses tadi, hologram akan melukiskan sejumlah garis, baik garis tepi maupun garis diagonal yang melewati melewati objek. 9aris-garis itu kemudian akan menjelma menjadi garis-garis kontur serupa pada sebuah peta. "eta $isual inisangat bergantung pada garis tepi, sebab garis tepi lah yang memberi bentuk-bentuk fisik. ila terjadi kesalahan pada proses yang pertama, maka hal
itu
akan
mempengaruhi
pembuatan
peta
$isualnya.%olographic
interferometry terdiri atas tiga tipe, yaitu 1 +. roDe roDen n frin fring ge 2. *ife r ringe ;. 5ime a$e a$era rage ged d %olographi %olographicc interferometry interferometry sudah banyak banyak digunakan digunakan di industri industri manufaktur manufaktur.. Kegu Keguna naan anny nyaa ialah ialah untu untuk k meng mengin inpe peks ksii keru kerusak sakan an atau atau kega kegaga gala lan n pada pada prod produk uk.. Subj Subjek ekny nyaa iala ialah h loga logam m dan dan baha bahan n nonl nonlog ogam am.. (ate (ateri rial al ini ini digu diguna naka kan n untu untuk k menguji kemungkinan-kemungkinan kerusakan. 2'5''2
%olographic optical element &%TC' %olographic optical element ialah salah satu jenis dari elemen optis difraktif.
%TC dapat mengganti suatu sistem optik dengan komponen optik ganda, seperti lensa, kaca, @beam splittersA, dan prisma. %TC sangat bermanfaat bila terjadi ketidaksesuaian dan ketida ketidakse kseimb imbang angan an kompon komponen en optik optik suatu suatu benda. benda. Kini hadir teknologi #TC &#iffracti$e Tptical Clement' sebagai kelanjutan dari %TC. "ada #TC, gelombang cahaya yang datang tidak lagi dibengkokan, melainkan dipe dipecah cah menj menjad adii pulu puluhan han,, ratus ratusan an,, atau atau bahk bahkan an ribu ribuan an gelo gelomb mban ang. g. 9elombanggelo elombang
tad tadi
nantinya nya
aka akan
meyat eyatu u
kemb embali ali
dan
memb embentuk
sebuah
gelombang lengkap yang baru. plikasi %TC dan #TC antara lain sebagai berikut 1 Sistem komunikasi dengan media optik 0# optik 0# &compact &compact disk' cakram kompak. kompak. plikasiplikasiaplikasi arsitektural &seni bangunan', &seni bangunan', inger print sensor &sensor sidik jari', dan "roses pengolahan informasi. 2'5''3 %olographic memory
"erkembangan teknologi holografi turut merambah ke sistem penyimpanan data. %al ini dimaksudkan untuk menciptakan media penyimpanan data dengan kapasitas
yang yang lebi lebih h besa besar. r. (edi (edia-m a-medi ediaa peny penyim impan panan an yang yang meng mengad adop opsi si prin prinsi sipp-pr prin insip sip holografis disebut dengan holographic memory. "ada dasarnya, teknologi holographic memory memory memanfa memanfaatk atkan an cahaya cahaya untuk untuk menyim menyimpan pan dan membaca membaca kembal kembalii data data atau informasi. Sina Sinarr *ase *aserr &sin &singk gkata atan n dari dari *igh *ightt mpli mplific ficati ation on by Stim Stimul ulate ated d Cmis Cmissio sion n of =adiation' yang bersifat monokromatik dan koheren dilewatkan pada sebuah alat yang disebut Vbeam splitterW. Splitterini VmemecahW sinar *SC= menjadi dua, yang pertama disebut sinar sinyal atau ata u sinar tujuan, yang kedua disebut sinar acuan. #isebut #is ebut sinar tujuan karena sinar ini membawa kode informasi atau obyek yang akan disimpan. #isebut sinar acuan karena merupakan sinar yang dirancang sedemikian rupa, sehingga mudah dan sederhana untuk direproduksi karena digunakan sebagai referensi. Salah satu contoh dari holographic memory ialah kepingan holografis. "ara peneliti tengah berusaha mengembangkan kepingan &0#' yang memiliki muatan penyimpanan holografis, sehingga dapat menyimpan informasi dengan ukuran terabit terabit.. %al ini dikare dikarenak nakan an pengep pengepaka akan n data data menjad menjadii lebih lebih mapat mapat diband dibanding ingkan kan tekn teknol olog ogii opti optiss kon$ kon$en ensi sion onal al sepert sepertii yang yang digu diguna nakan kan pada pada #H# #H# dan dan lulu-=ay =ay.. ayang ayangkan kan satu keping keping cakram cakram optis, optis, dengan dengan ketebal ketebalan an cakram cakram +,8mm, +,8mm, mampu mampu menyimpan data sebesar 233 9. %olog %olograph raphic ic memory memory memilik memilikii beberap beberapaa keungg keunggula ulan n diband dibanding ingkan kan media media penyimpanan lain, antara lain sebagai se bagai berikut 1 %olographic memory dapat menyimpan data 2 dimensi, ; dimensi, dan juga data digital. Kapasitas penyimpanan data lebih besar, dapat mencapai 2X kali lebih besar dari kapasitas #H# yang kita pakai saat ini. "roses pembacaan data lebih cepat, yakni 28 kali lebih cepat daripada #H#. 2'5' 2'5'5 5
I("e I("e# #e# e#+ +6e"e 6e"e##
Interferensi Interferensi adalah penggabung penggabungan an secara superposisi dua gelombang gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik di ruang. pabila dua gelombang yang berfrekuensi dan berpanjang gelombang sama tapi berbeda fase bergabung, maka gelombang yang dihasil dihasilkan kan merupa merupakan kan gelomb gelombang ang yang yang amplit amplitudo udony nyaa tergan tergantun tung g pada pada perbed perbedaan aan fasenya. )ika perbedaan fasenya 3 atau bilangan bulat kelipatan ;433, maka gelombang akan sefase dan berinterferensi secara saling menguatkan &interferensi konstruktif'. Sedangkan amplitudonya sama dengan penjumlahan amplitudo masing-masing gelo gelomb mban ang. g. )ika )ika perb perbed edaan aan fasen fasenya ya +33 +33 atau atau bila bilang ngan an ganj ganjil il kali kali +33 +33,, maka maka
gelo gelomb mban ang g yang yang diha dihasil silka kan n akan akan berb berbed edaa fase fase dan dan beri berint nter erfer feren ensi si secara secara salin saling g melemahkan &interferensi destruktif'. mplitudo yang dihasilkan merupakan perbedaan amplitudo amplitudo masing-masing masing-masing gelombang gelombang &5ipler, &5ipler, ++'. ++'. Suatu alat yang dirancang untuk untuk menghasilkan interferensi dan pola-polanya yang dihasilkan dari perbedaan panjang lintasan disebut interferometer optik. Interferometer dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu interferometer pembagi muka gelombang dan interferometer pembagi amplitudo. "ada pembagi muka gelombang, muka muka gelo gelomb mban ang g pada pada berk berkas as caha cahay ya pert pertam amaa di bagi bagi menj menjad adii dua, dua, sehi sehing ngga ga menghasilkan dua buah berkas sinar baru yang koheren, dan ketika jatuh di layar akan membentuk pola interferensi yang berwujud frinji gelap terang berselang-seling. "ola terang terjadi apabila gelombanggelombang dari kedua berkas sinar sefase sewaktu tiba di layar. Sebaliknya Sebaliknya pola gelap terjadi apabila apabila gelombang-g gelombang-gelomb elombang ang dari kedua berkas sinar berlawanan fase sewaktu tiba di layar. gar pola interferensi nyata, tempat garisgari gariss gela gelap p teran terang g itu itu haru haruss tetap tetap sepa sepanj njan ang g wakt waktu u yang yang berar berarti ti beda beda fase fase antar antaraa gelombang-gelombang dari kedua celah harus tidak berubah-ubah dan hal ini hanya mungkin apabila kedua gelombang tersebut koheren, yaitu identik bentuknya &Soedojo, 233+'. Untuk pembagi amplitudo, diumpamakan sebuah gelombang cahaya jatuh pada suatu lempeng kaca yang tipis. Sebagian dari gelombang akan diteruskan dan sebagian lainnya akan dipantulkan. Kedua gelombang tersebut tentu saja mempunyai amplitudo yang lebih kecil dari gelombang sebelumnya. Ini dapat dikatakan bahwa amplitudo telah terbagi. )ika dua gelombang tersebut bisa disatukan kembali pada sebuah layar maka akan dihasilkan pola interferensi &%echt, +2'. 2'5'5'1 2'5'5'1 P#,(!, P#,(!, *$!$# ,("e#e ,("e#e#+6e #+6e"e# "e#
Interferometer adalah suatu perangkat untuk pengukuran yang memanfaatkan gejala intefer inteferens ensi. i. "ada "ada umumny umumnyaa prinsi prinsip p dasar dasar interfer interferome ometer ter yang yang memanfa memanfaatk atkan an sifat sifat koherensi perhatikan gambar dibawah 1
(enurut ciri pokoknya, interferometer dapat dibagi dalam dua kategori yaitu 1 a. Interf Interferom erometer eter pemb pembelah elahan an muka muka gelom gelomban bang g #alam sistem ini kedua berkas gelombang yang berinteferensi diperoleh dari sumb sumber er gelo gelomb mban ang g semula semula tanp tanpaa mneg mnegur uran angi gi inte intens nsita itasny snyaa atau atau deng dengan an perkataan lain cahaya dapat dibagi dua menurut posisi geometrisnya, misalnya bagian atas berkasnya menjadi berkas uji dan bagian bawah menjadi berkas referensi. b. Interferometer pembelah amplitudo #alam hal ini kedua gelombang yang berinteferensi diperoleh dengan mebagi intensitas gelombang semula, atau dengan perkataan lain cahaya dibagi dua berkas yang sama bentuknya, tetapi dengan amplitudo amplitudo yang berbeda. erkas uji adalah berkas cahaya yang dikenakan dengan objek yang akan diukurNdiu diukurNdiuji. ji. Tbjek dapat berupa berupa cermin bergerak & yang pergeserannny pergeserannnyaa ingin diuk diukur ur', ', gas gas &yang &yang $ari $ariasi asi inde indeks ks bias biasny nyaa ingi ingin n dike diketah tahui ui'' dan dan lain lain lain. lain. Sedangkan berkas referensi adalah berkas cahaya pola fasanya dipertahankan tetap untuk anntinya dipertemukan lagi dengan berkas uji. "erpaduan kedua gelombang menghasilkan pala interferensi &garis atau daerah terang gelap saja' yang diamatai oleh detektor &layar, fotodioda, film, dan sebagainya'. Interfernsi antara keduanya memberikan informasi mengenai apa yang telah dialami berkas uji, sehingga pada gilirannya gilirannya memberikan informasi mengenai objek ini. 2'5'5'2 Je(,!4e(,! ,("e#e#+6e"e# ,("e#e#+6e"e# 2'5'5'2'1 Interferometer young Interferometer young adalah jenis interferometer pembelah muka dua dimana kegu keguna naan an inte interf rfero erome mete terr ini ini adal adalah ah anta antara ra lain lain untu untuk k memeri memeriks ksaa deraj derajat at
koheren koherensi si sumber sumber cahay cahayaa dan menguk menguku u rjarak rjarak yang yang kecil kecil antara antara dua celah. celah. "rinsip kerja dari interferometer young diperhatikan pada gambar dibawah ini.
"ada eksperimen young hasil inteferensinya diamati pada layar yang berjarak * yang jauh lebih besar dari jarak antara celah d. Untuk konfigurasi eksperimen ini berlaku aproksimasi medan jauh dimana 1
1, 2 ≫d dan dan ! " θ1=θ 2=θ #alam pendekatan ini, selisih lintasan gelombang yang menjalar melalui dua celah terpisah adalah 1
∆ = 3− 1 =d sin θ Kedudukan frinji pada bidang pengamatan diungkapkan oleh koordinat
# = L tan θ
2'5'5'2'2 Interferometer (ichelson Interferometer michelson adalah termasuk interferometer pembelah amplitudo
dimana dimana interfe interferom rometer eter ini sangat sangat bergu berguna na dalam dalam penguk pengukura uran n indeks indeks bias, bias,
pengukuran panjang &yang diukur adalah pergeseran total cerimin uji', pengukuran getaran &$ibrasi' dan dapat juga digunakan untuk pengukuran simpangan simpangan permukaan permukaan &disini permukaan permukaan menjadi cermin uji'. "ada gambar dibawah dibawah ini diperlihatka diperlihatkan n konfigurasi konfigurasi interferometer interferometer (ichelson, (ichelson, yaitu terdiri dari dumber cahaya, pemisah berkas, cermin referensi, cermin uji.
Intensitas maksimum &keadaan terang' diperoleh $ m .
2 % dengan bilangan
bulat. Sedangkan intensitas minimum &keadaan gelap' diperoleh
=( 2 m + 1 ) . $ =(
%
dengan demikian intensitas akan berubah dari maksimum ke minimum atau sebaliknya
! = x ! panjang gelombang sinar dengan pergeseran sejauh simpangan 4 dimana laser yang digunakan. Untuk memahami fenomena interferensi harus berdasar pada prinsip optika fisis, yaitu cahaya dipandang sebagai perambatan gelombang yang tiba pada suatu titik yang bergantung pada fase dan amplitude a mplitude gelombang tersebut. Untuk memperoleh pola-pola interfe interferens rensii cahaya cahaya harusl haruslah ah bersifa bersifatt kohere koheren, n, yaitu yaitu gelomb gelombang ang-ge -gelom lomban bang g harus harus bersalah dari satu sumber cahaya yang sama. Koherensi dalam optika sering dicapai dengan membagi cahaya dari sumber celah tunggal menjadi dua berkas atau lebih, yang kemudian dapat digabungkan untuk menghasilkan pola interferensi. "ada interferensi, interferensi, apabila apabila dua gelombang yang berfrekuensi berfrekuensi dan berpanjang berpanjang gelomb gelombang ang sama sama tapi berbed berbedaa fase bergab bergabung ung,, maka maka gelomb gelombang ang yang yang dihasil dihasilkan kan merupakan gelombang yang amplitudonya tergantung pada perbedaan fase.
"erbedaan fase antara dua gelombang sering disebabkan oleh adanya perbedaan panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua gelombang. "erbedaan lintasan satu panjang gelomb gelombang ang mengha menghasilk silkan an perbed perbedaan aan fase ;43o, ;43o, yang yang eki$al eki$alen en dengan dengan tidak tidak ada perbedaan fase sama sekali. "erbedaan lintasan setengah panjang gelombang menghasilkan perbedaan fase +3o. Umumnya, perbedaan lintasan yang sama dengan Od menyumbang suatu perbedaan fase Y yang diberikan oleh 1
$ =
∆d 2 % !
Suatu alat yang dirancang untuk menghasilkan interferensi dan pola-polanya yang yang diha dihasil silka kan n dari dari perb perbeda edaan an panj panjan ang g linta lintasan san diseb disebut ut inter interfer ferom omete eterr opti optic. c. Interferometer dibagi menjadi 2 jenis, yaitu interferometer pembagi muka gelombang dan terferometer pembagi amplitude. "ada pembagi muka gelombang, muka gelombang pada berkas cahaya pertama dibagi menjadi dua, sehingga menghasilkan dua buah berkas sinar baru yang koheren, dan ketika jatuh di layar akan membentuk pola interferensi yang berwujud cincin gelap terang berselang-seling. "ola terang terjadi apabila gelombang-gelom gelombang-gelombng bng dari kedua berkas sinar sefase sewaktu tiba di layar. Sebaliknya, pola gelap terjadi apabila gelombang-gelombang dari kedua berkas sinar berlawanan fase sewaktu tiba di layar. gar pola interferensi nyata, tempat garis-garis gelap terang itu harus tetap sepanjang waktu yang berarti beda fase antara gelombang-gelombang dari kedua celah harus tidak berubah-ubah dan hal ini hanya mungkin apabila kedua gelombang tersebut koheren, yaitu identik bentuknya. Untuk Untuk interferomete interferometerr pembagi pembagi amplitudo, amplitudo, diumpamak diumpamakan an sebuah sebuah gelombang gelombang cahaya cahaya jatuh jatuh pada pada suatu suatu lempen lempeng g kaca kaca yang yang tipis. tipis. Sebagia Sebagian n dari dari gelomb gelombang ang akan akan diteruskan dan sebagian lagi akan dipantulkan. Kedua gelombang tersebut tentu saja mempunyai amplitudo gelombang yang lebih kecil dari gelombang sebelumnya. Ini dapat dikatakan bahwa amplitudo telah terbagi. )ika kedua gelombang tersebut bisa disatukan kembali pada sebuah layar, maka akan dihasilkan pola interferensi.
9ambar di atas merupakan diagram skematik interferometer (ichelson. Tleh permukaan beam beam splitt splitter er &pembagi berkas' cahaya laser, sebagian dipantulkan ke (+ dan sisanya ditransmisikan ke (2. agian yang dipantulkan ke (+ akan dipantulkan kemb kembal alii ke beam beam spli splitt tter er yang yang kemud kemudia ian n menu menuju ju ke layar layar.. dapu dapun n bagi bagian an yang yang ditransmisikan oleh (2 juga akan dipantulkan kembali ke beam splitter, kemudian bersatu dengan cahaya caha ya dari (+ menuju layar, sehingga kedua sinar akan berinterferensi yang ditunjukkan dengan adanya pola-pola cincin gelap t erang. "engukuran jarak yang tepat dapat diperoleh dengan menggerakkan (2 pada interferometer (ichelson dan menghitung cincin yang bergerak atau berpindah, dengan acuan suatu titik pusat. Sehingga diperoleh jarak pergeseran yang berhubungan dengan perubahan cincin 1
∆d=
∆ &! 2
#engan 1 Od F perubahan lintasan optis M F panjang gelombang sumber cahaya OJ F perubahan jumlah cincin
"anjang koherensi merupakan jarak sejauh mana dapat berinterferensi. "anjang koherensi suatu gelombang tertentu, seperti laser atau sumber lain dapat dijelaskan dari persamaan berikut 1
Lc =c τ c =
c ∆v
#imana 1 *c F panjang koherensi Lc F koherensi waktu c F cepat rambat cahaya O$ F lebar spectrum "ada "ada interfe interferom rometer eter (ichels (ichelson, on, panjang panjang koheren koherensi si sama sama dengan dengan dua kali kali panjang lintasan optic antara kedua lengan pada interferometer interfer ometer (ichelson, diukur pada saat penamp penampakan akan frinji frinji sama sama dengan dengan nol. nol. ketika ketika mo$abl mo$ablee mirror mirror digera digerakka kkan, n, maka maka kedua berkas laser yang melewati *+ dan *2 memiliki jarak lintasan yang berbeda. Sehingga beda optic masing-masing berkas adalah 2*+ dan 2*2. )adi beda lintasan optisnya dalah 1
Lc =2 L2−2 L1= 2 ( L2− L1)
2'5'5'2'3
Interferometer 5wyman-9reen 5wyman-9reen
Interferometer ini mirip dengan interferometer michelson. "ada interferometer ini digunakan cahaya yang terkolomasi &lebara dan sejajar' dalam hal ini pola inferensi yang dihasilkan yang dihasilakan tidak lagi berbentuk cincin kosentris, melainkan brupa spot/ yang dapat dipusatkan dengan sebuah lensa. Interferometer ini pada umumnya digunakan untuk menguji permukaan optik, yaitu memeriksa apakah terdapat cacat atau penyimpangan dari bentuk yang diharapakan. "ada gambar dibawah ini diperlihatkan perangakat Interferometer 5wyman-9reen 5wyman-9reen .
2'5'5'2' Interferometer (ach-Gechnder "ada "ada perang perangkat kat Interfe Interferom rometer eter (ach-G (ach-Gech echnde nderr diperli diperlihatk hatkan an pada pada gambar gambar
dibawah ini, dimana lintasan cahaya membentuk empat persegi panjang dan sumber tak terkolimasi terkolimasi pada interferomete interferometerr ini berkas uji berkas referensi referensi menjalani menjalani lintasan yang simetris baik bentuk maupun arahnya, dengan demikian interferometer ini tidak begitu peka terhadap gangguan dari luar &gerakan udara, getaran, dan sebagainya', karena gengguan akan terjadi dengan sama besar pada berkas uji dan berkas referensi. "ada umumnya umumnya interferometere interferometere ini digunakan digunakan untuk mengukur mengukur $ariasi $ariasi fasa yang dialami berkas uji, pngujian elemen optik dan $ariasi kerapatan aliran gas dalam terowongan angin sampai ke pnegukuran pnegukuran kountur densitas plasma dalam reaktor termonuklir.
0ontoh soal 1 +. Sebuah Sebuah laser semikond semikondukt uktor or mempuny mempunyai ai panjan panjang g gelomb gelombang ang 83 nm dengan dengan inter$al panjang gelombang + nm. %itunglah panjang koherensi berkasZ Pe(.ele!$,$( D,% :
−9
∆ ! =1 x 10 nm
c =3 x 1 08 m ! =850 nm=85 x 10−8 m D," : LC ' J$7$ :
LC =c τ c !2 τ c = c (! 85 x 10 2
( ¿¿ −8 )
−9
8
3 x 10 x 1 x 10
= 2408 x 10 −15 s
τ c = ¿
LC =3 x 1 08 x 2408 x 1 0−15=7224 x 10−7 m
2. *aser *aser %e-Je yang mempun mempunyai yai bandwi bandwidth dth 3,332 3,332 nm pada pada 4;2, 4;2, nm. 5entu 5entukan kan panjang berkas koherensi[ Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% :
∆ ! =2 x 10−12 nm c =3 x 1 08 m ! =632,8 nm=632,8 x 10−9 m D," : LC '
)awab 1
LC =c τ c !2 τ c = c (!
632,8 x 10 2
( ¿¿ −9 )
− 12
8
3 x 10 x 2 x 10
=6,6739 x 1 0−18 s
τ c =¿
8
LC =3 x 1 0 x 6,6739 x 1 0
−18
=20,02 x 10−10 m
;. #ua celah celah sempit sempit yang terpisah terpisah pada pada jarak 3.2mm 3.2mm disinari disinari tegak tegak lurus. lurus. 9aris terang ketiga terletak X,8mm dari garis terang ke nol pada layar yang jaraknya +m dari celah. "anjang gelombang sinar dipakai adalah[ Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% : )=7,5 mm =7,510 * ³ ³ m +=1 m d =0,2 mm =2.10 * ⁴ m
n =3
D," : ! , '
J$7$ :
)d =n! +
(7,510 * ³.2.10 ³.2.10 * ) ⁴
1
=3 !
!=
15.10 * ⁷ 3
! =510 * m=5000 ⁷
6. "ada "ada perco percoba baan an youn young, g, dua dua celah celah berja berjarak rak +mm dile diletak takan an sejau sejauh h +mete +meterr dr layar. ila jarak terdekat antara pola interferensi garis terang pertama kesebelas adalah 6mm, panjang gelombang cahaya yg digunakan adalah[ Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% :
)= 4 mm =4 10 * ³ ³ m dF +mm F +3\] m * F +m D," : M ....[ 4$7$ :
jarak antara dua terang pd F * M arak terang pertama dan sebelas pd F +3 * M 6 +3\] .+3\] F +3 .+.M M F6 +3\ ⁷ m M F 6333 ^ ^ 8. 0aha 0ahaya ya mono monokr krom omati atiss deng dengan an panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g 8333 8333 melewa melewati ti cela celah h gand gandaa yang ang terp terpis isah ah pada pada jara jarak k 2 mm. mm. )ika )ika jara jarak k cela celah h lay layar + mete meterr, tentukanlah jarak terang pusat dengan garis terang orde ketiga pada layar. Pe(.ele!$,$(: D,% :
d =2 mm"+ =1 m.t. =1 / 10 3 mm ! =5000 0 =5 / 10− 4 mm"m =3
D," : p...[ 4$7$ :
)d =n! +
) ( 2 mm ) 3
( 1 x 10 mm )
=3 ( 5 x 10−4 mm )
)=0,75 mm
4. 5entuk entukanl anlah ah tebal tebal lapisan lapisan minimum minimum yang dibutu dibutuhka hkan n agar agar terjadi terjadi interfere interferensi nsi maksimum pada sebuah lapisan tipis yang memiliki indeks bias 6N; dengan menggunakan panjang gelombang 8.433 - .
Pe(.ele!$,$(:
2 n d cos =
d=
( 2 m +1 ) 4 n cos
( 2 m +1 ) 2
!
!
Supaya tebal lapisan minimum, m F 3 dan cos r F F +, maka diperoleh
d=
( 2 (0 )+ 1 ) 2 4( ) 3
5600 - =1050 -
X. "ercobaan "ercobaan 5homas 5homas Eo Eoung, celah celah ganda berjarak berjarak 8 mm. #ibelaka #ibelakang ng celah yang yang jaraknya 2 m ditempatkan layar , celah ce lah disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 433 nm., maka jarak pola terang ke ; dari pusat terang adalah_. Pe(.ele!$,$(:
D,% :
d =5 mm
+ =2 m=2000 mm
! =600 nm=7 x 10−5 mm m=3
)d ( 2 m−1 ) = ! 2 +
D,% :
p..[
4$7$ :
( 2 ( 3 )− 1)
)=
2
−5
7 x 10 x 2000 =¿ ;8 :
−2
10 mm
. Suatu uatu perco ercoba baan an menem enemba bak kan caha cahay ya lase laserr yang ang mempu empuny nyai ai panja anjan ng gelom gelomban bang g 33 nm dengan dengan lebar lebar pita pita + nm. %itungla %itunglah h panjang panjang koherens koherensii berkasZ Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% : −9
∆ ! =1 x 10 nm
c =3 x 1 08 m ! =800 nm=8 x 10−7 m D," : LC ' J$7$ :
LC =c τ c !2 τ c = c (! 8 x 10 2
( ¿¿ −7 )
−9
8
3 x 10 x 1 x 10
= 21,3 x 10 −13 s
τ c = ¿
8
LC =3 x 1 0 x 21,3 x 1 0
−13
=64 x 10−5 m
. Sebuah Sebuah laser semikond semikondukt uktor or mempuny mempunyai ai panjan panjang g gelomb gelombang ang 83 nm dengan dengan inter$al panjang gelombang 2 nm. %itunglah panjang koherensi berkasZ Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% :
∆ ! =2 x 10−9 nm
c =3 x 1 08 m ! =850 nm=85 x 10−8 m
D," : LC ' J$7$ :
LC =c τ c !2 τ c = c (! 85 x 10 2
( ¿¿ −8 ) 8
−15 = 1204 1 0 x s −9
3 x 10 x 2 x 10
τ c =¿
LC =3 x 1 08 x 2408 x 1 0−15=3612 x 10−7 m
#alam suatu suatu percob percobaan aan yang yang menggu menggunak nakan an sebuah sebuah laser laser yang yang mempun mempunyai yai 10' #alam panjang gelombang X33 nm dengan panjang koherensi berkas %itunglah inter$al panjang gelombang Z Pe(.ele!$,$( Pe(.ele!$,$( : D,% :
c =3 x 1 08 m −7
! =700 nm =7 x 10 m −7
LC =3600 x 10 m
(! ' D," : (!' J$7$ :
LC =c τ c −7
3600 x 10
=3 x 10 8 τ c
−7
3600 x 10 m .
τ c =12 x 10−13 s !2 τ c = c (! 7 x 10 ( ¿¿ −7 )2 8
3 x 1 0 x (! −13 12 x 10 =¿ −9
(! =1,36 x 1 0 m
TES FORMAT FOR MATIF IF
+. =adi =adias asii sebu sebuah ah atom atom sebe sebesa sarr 6 : +3-+2.berapa panjang gelombang sinar sodium tersebut[ "enyelesain1 5cohF 6 : +3 -+2 s lcohFc : tcoh F;:+3mNs : 6 : +3 -+2 s F+2 : +3 -6m F+,2 mm 2. %itung %itung panjan panjang g koher koherensi ensi dari dari laser laser 0T 0T 2 yang memilii memilii lebar garis garis + :+3-8 nm pada panjang emisi gelombang I= sebesar +3,4 1m [ "enyelesaian1 "anjang koherensi1
! 2 lcohF ∆ !
F
( 10,6 x 10−6 )2 −5
−9
1 x 10 x 10
F++,2 km F++233 m ;. %itu %itung ng kohere koherens nsii dari dari cahay cahayaa kuni kuning ng dengan dengan panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g 8; 8;
-
dalam +3 detik.hitunglah bandwidthnya[ "enyelesaian1 "anjang koherensi,ditentukan dari1 l cohFc : 5coh F;:+3mNs : +3-+2 s F3,; mm andwidth,ditentukan dari 2
! ∆ ! F t co2
F
( 5893 x 10−10) 2 −9
3 x 10
m
F++,4 -
6. pa yang yang dimaksu dimaksud d dengan dengan kohere koherensi nsi[[ "enyelesaian1 Koherensi adalah salah satu sifat gelombang yang menunjukkan interferensi yang sama antara fase dan penjalaranya. Koherensi Koherensi adalah mengacu mengacu pada penyambungan penyambungan antara fase gelombang gelombang cahaya cahaya pada satu titik dan waktu, dan fase dari gelombang cahaya pada titik dan waktu lain 8. pa sajakah sajakah efek dari dari kohe koheren rensi[ si[ "enyelesaian1 Cfek dari kkoherensi dibagi menjadi1temporal dan spasial. Koherensi temporal yang terkait langsung dengan bandwidth terbatas sumber, koherensi spasial berkaitan dengan ukuran terbatas sumbernya.
4. pa syarat syarat pembentu pembentukan kan pola pola garis garis interferensi interferensi yang yang baik baik dan stabil[ stabil[ "enyelesaian1 #ua #ua sumb sumber er-s -sum umbe berr iden identi tik k dari dari caha cahay ya monok onokro roma mati tik k meng mengha hasi silk lkan an gelombang-gelombang yang amplitudonya sama, panjang gelombangnya sama, ditambah lagi keduanya memilki fasa yang sama secara permanen dan kedua sumber tersebut bergetar bersama. #ua sumber monokromatik yang mempunyai frekuensinya sama dengan sebarang hubungan beda fasa, konstan yang tertentu &tidaak harus sefasa' terhadap waktu. X. =adi =adias asii sebu sebuah ah atom atom sodi sodium um sebes sebesar ar + : +3-+2.berapa panjang gelombang sinar sodium tersebut[ "enyelesain1 5cohF + : +3 -+2 s lcohFc : tcoh F;:+3mNs : + : +3 -+2 s F+ : +3 -6m F+ mm . =ad =adiasi iasi sebu sebuah atom atom seb sebesar esar 6 : +3-+2.berap .berapaa panjan panjang g gelomb gelombang ang sinar sinar atom atom tersebut[ "enyelesain1 5cohF 2 : +3 -+2 s lcohFc : tcoh F;:+3mNs : 2 : +3 -+2 s F2 : +3 -6m F2 mm . %itung %itung panjan panjang g koher koherensi ensi dari dari laser laser 0T 0T 2 yang memilii memilii lebar garis garis + :+3-8 nm pada panjang emisi gelombang I= sebesar +3 1m [
"enyelesaian1 "anjang koherensi1
! 2 lcohF ∆ !
F
( 10 x 10−6 )2 −5
−9
1 x 10 x 10
F+3333km +3. %itung %itung panjang koherensi koherensi dari laser 0T 2 yang memilii memilii lebar garis garis + :+3-8 nm pada panjang emisi gelombang I= sebesar + 1m [ "enyelesaian1 "anjang koherensi1
! 2 lcohF ∆ !
F
( 10 x 10−6 )2 −6
−9
1 x 10 x 10
F+3km ++. ++. pa yang dengan dengan inkoheren[ inkoheren[ "enyelesaian1 )ik )ika dua dua buah uah sum sumber ber gelo gelom mbang ang caha cahay ya bed beda fasa fasa yang ang akan akan tib tiba di titik "berubah-ubah terhadap waktu secara acak &pada suatu saat mungkin dipenuhi syarat salingmengh salingmenghapusk apuskan, an, tetapi pada saat berikutny berikutnyaa dapat terjadi terjadi penguatan'. penguatan'. Sifat beda fase yang berubah-ubah secara acak ini terjadi pada setiap titik-titik pada layar, sehingga sehingga hasil yang nampak adalah terang yang merata pada layar. +2. Sebutkan Sebutkan jenis-jenis jenis-jenis koherensi[ koherensi[ "enyelesaianB Koherensi temporal,dan Koherensi Spasial
+;. )elaskan )elaskan mengenai koherensi koherensi temporal[ "enyelesaian1 Koherensi temporal juga dikenal sebagai koherensi longitudinal. 5emporal &atau longitudinal' koherensi menyiratkan gelombang terpolarisasi pada satu frekuensi yang fase ini berkorelasi dengan jarak yang relatif besar &panjang koherensi' di sepanjang sepanjang balok Sebuah sinar yang dihasilkan oleh sumber sumber cahaya termal atau lainnya tidak koheren memiliki. mplitudo sesaat dan fase yang ber$ariasi secara acak terhadap waktu dan posisi, dan dengan demikian panjang koherensi sangat singkat. (onocromaticity Kita menyimpulkan koherensi temporal adalah indikasi monochromaticity sumber merupakan sumber benar-benar koheren. 5ingkat mono Kromatisitas dari sumber dibe diberi rika kan n
oleh oleh.K .Ket etik ikaa
rasi rasio, o,
gelo gelomb mban ang g
caha cahay ya
mono monokr krom omat atik ik
idea idealn lny ya
Kemurnian garis spectrum.
+6. )elaskan apa yang dimaksud dengan koherensi spasial[ "enyelesaian1 Koherensi spatial sama denngan hubungan phase diantara gelombang berjalan sisi demi sisi, pada waktu yang sama koherensi spasial mengacu pada kontinuitas dan uniformty dari gelombang dalam arah tegak lurus. )ika perbedaan pahse untuk setiap titik dua tetap dalam pesawat normaly kepadamu propagiation gelombang tida tidak k ber$ ber$ari ariasi asi deng dengan an wakt waktu. u. Kemu Kemudi dian an gelo gelomb mban ang g terse tersebu butt dika dikatak takan an menunjukkan koherensi spasial.Semakin tinggi kontras, semakin baik koherensi spasial. Kurang Kurangnya nya koheren koherensi si cahaya cahaya yang yang berasal berasal dari dari sumber sumber-su -sumbe mberr biasa biasa seperti seperti menjalarnya kawat pijar, disebabkan oleh tidak dapatnya atom-atom memancarkan cahaya cahaya secara secara kooper kooperatif atif.. #an pada pada tahun tahun +43 +43 telah telah berhas berhasil il dibuat dibuat sumber sumber cahay cahayaa tampa tampak k yang yang atom atom-at -atom omny nyaa dapa dapatt berla berlaku ku koop koopera eratif tif,, sekelu sekeluar aran an cahayanya cahayanya sangatlah monokromatik, monokromatik, kuat dan sangat sangat terkumpul. terkumpul. lat ini di sebut dengan laser &light amplification through stimulated emission of radiation'.
+8. agaimana cara mendapatkan Intensitas berkas-berkas cahaya koheren[ "enyelesaian1
. (enjum (enjumlahk lahkan an amplitu amplitudo do masing masing-ma -masin sing g gelomb gelombang ang secara secara $ektor $ektor dengan dengan memperhitungkan beda fasadi dalamnya. . (engu (enguadr adratk atkan an amplit amplitudo udo resultan resultanny nya, a, hasil hasil ini seband sebanding ing dengan dengan intens intensitas itas resultan. +4. akan gaimana cara mendapatkan berkas-beras cahaya inkoheren[ inkoheren[ "enyelesaian1 . (asing (asing-ma -masing sing amplitudo amplitudo dikuad dikuadratk ratkan an dahulu dahulu dan dipero diperoleh leh besaran besaran yang yang sebanding dengan intensitas masing-masing berkas, baru kemudian . Intensitas Intensitas masing-masin masing-masing g dijumlahkan dijumlahkan untuk memperoleh memperoleh intensitas intensitas resultan. resultan.
+X. pa perbedaan dari "anjang Koherensi dan >aktu >aktu Koherensi[ Koherensi Koherensi waktu adalah Sifat dari dua gelombang gelombang yang berasal dari sumber yang sama./9elomba sama./9elombang ng berjalan, berjalan, mendekati mendekati sinusoidal sinusoidal yang cukup untuk untuk beberapa beberapa jumlah osilasi antara perubahan frekuensi dan fase. "anjang gelombang bejalan yang dapat diasumsikan memiliki karakter sinusoial yang cukup dan fase yang dikenal sebagai panjang koherensi . Kita dapat mendefinisikan panjang koherensi sebagai panjang gelombang berjalan , cOt, di mana fase mudah ditentukan. Inter$al waktu selama fase gelombang berjalan dapat disebut dengan waktu koherensi. Ini adalah adalah waktu, waktu, Ot, selama selama fase gelomb gelombang ang berjala berjalan n tidak tidak menjad menjadii acak tetapi tetapi mengalami perubahan dalam cara sistematis.
+. )elaskan )elaskan mengenai bandwidth[ bandwidth[ "enyelesaian1 Sebuah paket bandwidth bukanlah gelombang harmonik. Tleh karena itu, tidak dapa dapatt direp direpres resent entasi asika kan n secara secara matem matemati atiss deng dengan an fung fungsi si sinu sinuss sederh sederhan ana. a. =epresentasi matematis dari sebuah paket gelombang dilakukan dengan integral fourier fourier.. )ika )ika cahaya cahaya dipanca dipancarka rkan n dari dari sumber sumber maka maka dianal dianalisi isiss dengan dengan bantua bantuan n spektograf, yang terdiri dari garis-gars spektrum diskrit. "anjan "anjang g kohere koherensi nsi dapat dapat didefi didefinisi nisikan kan sebaga sebagaii produk produk osilasi osilasi gelomb gelombang ang J terkand terkandung ung dalam dalam kereta kereta gelomb gelombang ang dan panjan panjang g gelomb gelombang ang,, M . #emiki #emikian an menunj menunjukk ukkan an bahwa bahwa yhe yhe lebih lebih besar besar jumlah jumlah osilasi osilasi gelomba gelombang ng dalam dalam paket paket gelomb gelombang ang,, semakin semakin kecil kecil bandwi bandwidth dth.. #alam #alam kasus kasus membat membatasi, asi, ketika ketika J jauh jauh besar, yaitu ketika paket infinetly panjang gelombang, gelombang akan monokromatik memiliki panjang gelombang didefinisikan secara tegas.
+. Sebutan contoh aplikasi koherensi terhadap tekonologi[ "enyelesaian1 a. %olografi b. %ologram c. Kara Karakt kter erist istik ik holo hologr gram am d. %olo %ologr grap aphi hicc inte interf rfero erome metry try e. %olog %olograph raphic ic optical optical element element &%TC' &%TC' f. %olog lograp raphic mem memor ory y g. *aser 23. pakah kegunaan kegunaan dari aplikasi teknik holografi[ "enyelesaian1 plikasi teknik holografi telah tersebar ke berbagai aspek kehidupan. %olografi memudahkan manusia dalam mengabadikan karya-karya seni dan benda benda peninggalan sejarah, pembuatan iklan dan film, dan lain sebagainya sebagainya
Ke!,6l$( ;. Kohe Kohere rens nsii adal adalah ah sala salah h satu satu sifa sifatt gelo gelomb mban ang g yang ang dapa dapatt menu menunj njuk ukka kan n
interfe interferens rensi, i, yaitu yaitu gelomb gelombang ang tersebu tersebutt selalu selalu sama sama baik baik fase fase maupun maupun arah arah penjalarannya. Koherensi juga merupakan parameter yang dapat mengukur kualitas suatu interferensi &derajat koherensi'. 6. Kohe Koheren rensi si ada ada dua dua jeni jenis, s, yaitu yaitu kohere koherens nsii wakt waktu u dan dan kohe koheren rensi si ruan ruang. g. Sifat Sifat koherensi ruang berhubungan dengan kemampuan sinar laser untuk membuat agar seluruh energi laser terkumpul dalam berkas yang sempit, selain itu adanya koheren koherensi si ruang ruang memung memungkin kinkan kan difoku difokuska skanny nnyaa sinar sinar laser laser pada pada titik titik yang yang terbata terbatass difrak difraksi. si. Sedang Sedangkan kan koheren koherensi si waktu waktu berhub berhubung ungan an dengan dengan panjan panjang g rententan gelombang &ware train', dimana hal ini berhubungan dengan lebar spektrum sinar laser. Spektrum sinar laser yang amat sempit akn memberikan rententan gelombang yang amat panjang, sehingga mempunyai koherensi waktu atau panjang koherensi yang besar. 8. #alam #alam bida bidang ng inst instrum rument entas asii dan dan peng penguk ukur uran an sinar sinar laser laser berd berdasa asark rkan an sifat sifat koheren berperan sangat penting dalam beberapa jenis perangkat interferometer, dengan alat ini bisa mengukur jarak yang sangat kecil, mengukur $ariasi indeks bias, getaran, pengujian elemen optik, dan sebagainya. sebagainya.
D$"$# P!"$%$
. %andoyo.+X./Tptika
5eknik/.
#iklat
kuliah
)urusa rusan n
5eknik
kuliah
)urusan
isika.I5.andung ahtiar,
yi.233./=ekayasa
Tptik/.
#iktat
isika.UJ"#.andung Jurdin,
ukit.+.
Koherensi
sinar
laser
dan
aplikasinya
pada
interferometer/. )ournal Science Cducation Jo 6. UJI(C#.(edan Setyaningsih, gustina. gustina. 2334. "enentuan Jilai "anjang Koherensi *aser (enggunakan Interferometer (ichelson/. (ichels on/. )urnal. )urusan isika akultas (I" UJ#I". andung
