LASER

LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI IFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera UtaraJln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,

yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang. Kata kuncinya adalah

“perbesaran” dan “pancaran terangsang” yang akan menjadi jelas kemudian. Dewasa ini, 30

tahun setelah ditemukan, kata laser telah menjadi perbendaharaan kata sehari-hari. Peralatan

yang menggunakan komponen laser dapat ditemukan dimana-mana, seperti pembaca kode harga

di kasir pasar swalayan, laserprinter, compact-disk player, pemandu pesawat jet dan pertunjukan

laser dalam festival musik.

Laser merupakan sumber cahaya koheren yang monokromatik dan amat lurus. Cara

kerjanya mencakup optika dan elektronika. Para ilmuwan biasa menggolongkannya dalam

bidang elektronika kuantum. Sebetulnya laser merupakan perkembangan dari MASER, huruf M

disini singkatan dari Microwave, artinya gelombang mikro.

Cara kerja maser dan laser adalah sama, hanya saja mereka bekerja pada panjang

gelombang yang berbeda. Laser bekerja pada spektrum infra merah sampai ultra ungu,

sedangkan maser memancarkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang

jauh lebih panjang, sekitar 5 cm, lebih pendek sedikit dibandingkan dengan sinyal TV - UHF.

Laser yang memancarkan sinar tampak disebut laser - optik. Laser dihasilkan dari proses

relaksasi elektron.

Pada saat proses ini maka sejumlah foton akan di lepaskan berbeda sengan cahaya senter

emisi pada laser terjadi dengan teratur sedangkan pada lampu senter emisi terjadi secara acak.

Pada laser emisi akan menghasilkan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pada

percobaan ini akan diketahui mengenai laser education kit CA-1100 yaitu panjang gelombang

frekuensi dan tegangan output yang dihasilkan.

1.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui panjang gelombang, frekuensi dan tegangan output yang dihasilkan

pada masing-masing warna

2. Untuk mengetahui prinsip kerja percobaan

3. Untuk mengetahui aplikasi dari laser education kit CA-1100

4. Untuk mengetahui pengaruh filter pada percobaan



BAB II

LANDASAN TEORI

Laser merupakan sinar yang mempunyai sifat spesifik, antara lain sebagai berikut:

1. Koheren, yaitu mempunyai gelombang yang sama.

2. Monokromatis, yaitu dapat dipastikan sinarnya.

3. Absorpsi, yaitu mempunyai panjang gelombang tertentu.

Secara umum suatu mesin menghasilkan sinar laser setelah mendapatkan energi,

kemudian melalui proses eksitasi dari elektron pada level energi tinggi dan menimnulkan photon.

Kekuatan radiasi laser dapat langsung diukur dan diprogram oleh mesin khusus

(laserchamber) dan disesuaikan dengan potensi untuk tujuan biologi yang dikehendaki. Radiasi

dan distribusi dari poton menuju area titik akupunktur diupayakan tidak melalui medium udara

supaya tidak berkurang kekuatannya, artinya probe laser harus melekat pada kulit di atas titik

akupunktur.

Pada waktu photon sinar laser bertumbukan dengan jaringan akan timbul peristiwa

absorpsi yang merupakan transformasi energi yang scattering, yang merupakan hamburan sinar.

Setelah terjadi absorpsi akan timbul tiga kemungkinan, yaitu sebagai berikut:

1. Eksitasi dari ikatan elektron biomolekul.

2. Eksitasi dari atom dan menimbulkan osilasi.

3. Rotasi dari biomolekul melalui jalur elektromagnetik.

Selain itu juga terjadi eksitasi elektronik yang berupa suatu rangsangan perubahan listrik

selular yang dapat memengaruhi ekpresi mediator kimiawi, proliterasi sel, dan matrix

remodeling. Batas aman laser (therapeutic window) untuk tujuan biostimuasi adalah mempunyai

panjang gelombang 660-1.300 nm.

Macam laser yang memenuhi syarat adalah inframerah, Galium Allumunium Arsenide

(Ga Al As), Cd YAG, dan Helim Neon. Terdapat dua model cara radiasi laser energi menembus

jaringan. (Koosnadi Saputra, 2012)

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) adalah sumber gelombang

elektromagnetik koheren yang memancarkan gelombang pada frekuensi inframerah dan cahaya

tampak. Koheren dalam hal ini adalah berfrekuensi tunggal, sefase, terarah dan terpolarisasi.

Dewasa ini dikenal beberapa macam laser, antara lain laser gas, laser zat padat dan laser

semikonduktor. Jenis laser semikonduktor adalah yang paling cocok digunakan dengan serat

optic karena ukurannya kecil, aras tegangannya rendah dan harganya lebih murah. Laser



semikonduktor yang banyak digunakan dalam sistem serat optic adalah diode laser injeksi (ILD,

Injection Laser Diode) yang selanjutnya dinamakan “Laser Injeksi”.

Bila suatu arus prasikap yang sesuai melewati laser injeksi, elektron-elektron dan

lubang-lubang akan bergerak menuju daerah aktif dan berrekombinasi menghasilkan foton.

Sebagian foton terjebak dalam daerah aktif yang dikelilingi semacam dinding dan berlaku seperti

cermin. Foton dalam daerah aktif terpantul-pantul kesana- kemari sehingga merangsang elektron

bebas untuk berrekombinasi dengan lubang dan memancarkan lagi foton. Untuk

mempertahankan rekombinasi terangsang dibutuhkan arus prasikap yang mampu mencatu

pembawa-pembawa (elektron bebas dan lubang).

Energi cahaya tidak seluruhnya terjebak dalam daerah aktif. Sebagian diantaranya

terpancar keluar melalui celah sempit pada dinding yang bersifat sebagai cermin parsial. Arus

prasikap maju suatu laser injeksi harus dipertahankan pada suatu nilai yang konstan di atas nilai

ambang untuk menjaga fluks pancaran cahaya yang konstan. Arus ambang ini sangat sensitive

terhadap perubahan suhu piranti. Pada pengoperasiannya suhu piranti harus distabilkan untuk

menghindari perubahan fluks cahaya keluaran yang tidak diinginkan.

Diode laser injeksi mempunyai berbagai kelebihan dibandingkan dengan LED, antara

lain:

1. Daya keluaran diode laser injeksi lebih tinggi sehingga cocok untuk komunikasi jarak jauh.

2. Efisiensi koplinh diode laser injeksi lebih besar sehingga kebutuhan pengulang untuk

komunikasi jarak jauh lebih sedikit.

3. Lebar bidang cahaya keluaran sangat sempit sehingga cahayanya lebih koheren.

4. Tanggapan waktunya lebih cepat sehingga pesat modulasinya lebih tinggi.

Untuk mengoperasikan laser secara kontinyu (continues wave/CW) pada suhu ruang

dengan efisien, digunakan laser DH (Double Heterostructure). Laser DH telah direalisasikan

dalam beberapa kombinasi bahan semikonduktor yang berbeda.

Perubahan celah bidang puncak dan dasar lapisan aktif menimbulkan potensial

penghalang yang mengurung pembawaan-pembawaan muatan injeksi di dalam lapisan aktif.

Banyaknya pembawaan yang melewati potensial penghalang ini sebanding dengan exp (-∆/kT),

dimana ∆ adalah tinggi undak potensial, k adalah tetapan Boltzman (=8,620 x 10-5 eV/K) dan T

adalah suhu (K). Karena perbedaan indeks bias bahan, daerah aktif berlaku seolah-olah sebagai

pemandu sehingga gerak foton terkurung di dalamnya. Agar diperoleh kerapan muatan injeksi

yang tinggi maka panjang daerah aktif dibuat kecil, biasanya lebih kecil dari 0,5 μm. Panjang

daerah aktif merupakan parameter pemanduan gelombang dan kerapatan arus injeksi yang

diperlukan untuk menciptakan inversi populasi.

Gabungan empat bahan InGaAsp sekarang merupakan pilihan yang banyak digunakan

untuk sistem-sistem serat optik. Laser-laser dengan bahan ini memancarkan cahaya pada daerah



jendela serat (fiber window). Jendela serat adalah daerah pada spektrum panjang gelombang dari

0,65 μm sampau 1,6 μm yang mana dispersi dan penyusutan yang terjadi pada serat adalah

minimum. Laser-laser dari jenis ini banyak digunakan untuk sistem-sistem komunikasi serat

optic jarak jauh, terutama pada sistem serat optic bawah laut karena kecilnya rugi-rugi pada serat

untuk panjang gelombang cahaya yang dihasilkan. Dengan demikian jarak antar pengulang untuk

sistem transmisi relatif jauh lebih panjang.

Susunan laser InGaAsp/InP yang memancar pada 1,3 μm. Laser ini menggunakan

struktur DH (Double Heterostructure) seperti yang telah diterangkan di atas. Suatu lapisan aktif

InGaAsp yang sangat tipis disisipkan diantara lapisan kulit InP jenis-p dan jenis-n. Lapisan kulit

InP menginjeksi elektron-elektron dan lubang-lubang ke dalam lapisan aktif InGaAsp bila ada

arus maju yang melewati diode. Disamping itu lapisan kulit ini juga memberikan penghalang

energi yang membatasi injeksi ke daerah aktif.

Kedua pembawa dibatasi secara efektif dalam lapisan aktif. Beberapa elektron dan lubang

yang terinjeksi berrekombinasi menghasilkan cahaya. Cahaya yang dibangkitkan dipantul-

pantulkan oleh sisi-sisi diode yang yang berlaku seperti cermin. Cahaya tersebut terangsang oleh

pasangan elektron-lubang lainnya yang berrekombinasi dan memancarkan cahaya pada panjang

gelombang, fase dan arah yang sama. Jadi cahaya mengalami penguatan dan akhirnya mencapai

keadaan osilasi. Indeks bias lapisan aktif lebih tinggi dari indeks bias lapisan kulit, sehingga

lapisan aktif tersebut berlaku sebagai suatu pemandu gelombang optik. Panjang gelombang

pancaran cahaya yang dihasilkan laser InGaAsp adalah antara 1,0 μm sampai 1,7 μm.

Suatu diode laser dapat berosilasi dalam bermacam-macam panjang gelombang pada

suatu rentangan tertentu secara serempak, dan ini dinamakan mode-mode longitudinal. Mode-

mode longitudinal berhubungan dengan gelombang berdiri yang timbul karena cahaya dalam

resonator terpantul-pantul ke muka dank e belakang. Sedangkan mode-mode dalam arah normal

terhadap arah perambatan dinamakan mode-mode transversal.

Pada penggunaan serat optic mode tunggal diperlukan suatu laser yang membangkitkan

cahaya pada panjang gelombang yang tunggal. Laser tersebut harus mampu menekan mode-

mode samping sehingga menghasilkan keluaran pada mode tunggal. Suatu pendekatan alternatif

adalah dengan menggunakan rongga laser yang hanya mempunyai resonansi tunggal dalam lebar

bidang penguatan. Ini dapat disediakan oleh laser struktur distributed feedback (DFB) dan

distributed Bragg reflector. Dalam struktur tersebut umpan balik disediakan oleh suatu gangguan

periodic sepanjang pemandu gelombang lapisan aktif. Umpan balik tersebut lebih baik dari pada

penempatan pemantul pada bagian akhir pemandu gelombang seperti dalam laser-laser biasa.

Dalam laser DFB struktur gangguan periodik terdistribusi sepanjang daerah aktif

pelasaran. Kelebihan resonator tipe ini dibandingkan resonator permukaan rata seperti pada

injeksi biasa adalah berkurangnya sensitivitas frekuensi terhadap perubahan daya dan suhu laser.



Dengan demikian stabilitasnya lebih baik dari pada laser biasa. Kelebihan dalam hal stabilitasnya

lebih baik dari pada laser biasa. Kelebihan dalam hal stabilitas frekuensi ini harus dibayar dengan

proses fabrikasi yang sangat kompleks.

Prinsip kerja detektor cahaya mendeteksi gelombang cahaya yang datang dan

mengubahnya menjadi isyarat listrik yang isyarat informasi yang dikirim. Arus listrik tersebut

kemudian diperkuat untuk selanjutnya diolah sehingga diperoleh kembali isyarat informasi yang

dikirimkan.

Ada dua mekanisme pendeteksi cahaya, yaitu:

1. Efek fotoelektrik luar (External Photoelectric Effect)

2. Efek fotoelektrik dalam (Internal Photoelectric Effect)

Pada efek fotoelektrik luar, elektron dibebaskan dari permukaan suatu logam pada saat

menyerap tenaga dari aliran fotom yang datang. Piranti yang bekerja dengan prinsip ini antara

lain: fotodiode hampa dan fotodiode photomultiplier.

Pada efek fotoelektrik dalam, pembawa muatan bebas, baik elektron maupun lubang

diperoleh pada saat penyerapan foton yang datang. Piranti yang menggunakan prinsip ini adalah

piranti sambungan semikonduktor, seperti: fotodiode P-N, fotodiode PIN (Positive Intrinsic

Negative), dan fotodiode guguran (Avalanche Photodiode, APD).

Piranti fotodetektor yang umum digunakan dalam komunikasi serat optic adalah

fotodiode PIN dan APD. Ada 3 karakteristik yang penting diketahui pada suatu fotodetektor,

yaitu:

1. Ketanggapan (Responsivity, ρ)

2. Tanggapan spektral (Spectral Response)

3. Waktu bangkit (Rise Time, tr)

Ketanggapan adalah perbandingan arus keluaran dengan daya optic masukan, atau

dengan persamaan:

ρ = i/p (2.1)

denganρ = ketanggapan (ampere/watt)

i = arus keluaran detector (ampere)

p = daya optic masukan (watt)

Tanggapan spektral adalah kurva ketanggapan detector sebagai fungsi panjang

gelombang. Ketanggapan ini dipengaruhi oleh panjang gelombang operasi sistem, oleh karena itu

untuk dua rentang panjang gelombang yang berbeda, yang mana susutan serat rendah, maka

harus digunakan detektor cahaya yang berlainan.

Untuk waktu bangkit tr, sama seperti pada LED dan LD, lebar bidang modulasi 3-dB pada

detektor adalah:

f3-dB = 0,35

t r (2.2)



Sesuai dengan namanya, fotodiode ini mempunyai lapisan semikonduktor intrinsic di

antara bagian P dan N. Pada lapisan intrinsik ini tidak ada muatan bebas, sehingga resistansinya

besar. Akibatnya sebagian besar tegangan diode berada pada lapisan ini dan di dalamnya terjadi

gaya elektrik yang kuat. Lapisan intrinsik ini cukup lebar sehingga kemungkinan besar foton

yang datang akan diserap ke dalamnya. Agar terjadi pasangan elektron lubang, foton yang datang

harus memiliki cukup tenaga untuk menaikkan elektron melewati celah tenaga, atau agar hf ≥Wg.

Tidak semua panjang gelombang cahaya dapat dideteksi ada suatu panjang gelombang λ

yang masih dapat dideteksi dan λ yang tak terdeteksi. Batas ini disebut panjang gelombang Cut

Off , λc dan besarnya:

λc = 1,24W g

(2.3)

dengan λc dalam μm dan Wg dalam eV. λ yang lebih besar daripada λc tidak akan terdeteksi

karena tenaga fotonnya tidak mencukupi, sedangkan untuk λ yang lebih kecil daripada λc dapat

dideteksi karena punya tenaga yang cukup. Bahan-bahan fotodiode PIN antara lain Germanium

(Ge), silikon (Si), dan InGaAs. (Thomas Sri W, 1995)

Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti

terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran

air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-

masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki

indeks bias paling besar.

Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya

polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya

monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya

matahari dilewatkan pada suatu prisma. Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan

terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya

warna tersebut disebut spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada

selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya

ungu dan merah disebut sudut dispersi yang dirumuskan :

θ = Du – Dm (2.4)

Jika sudut pembias prisma kecil (<150) dan n menyatakan indeks bias prisma serta medium di

sekitar prisma adalah udara, maka besarnya sudut dispersi dapat dinyatakan :

θ = (nu – nm) B (2.5)

dengan : θ = sudut dispersi, Dm = sudut deviasi cahaya merah, Du = sudut deviasi cahaya ungu,

nm = indeks bias cahaya merah, nu = indeks bias cahaya ungu, dan B = sudut pembias prisma.

(http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html)

BAB III

http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html



METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Fungsi

1. Rel datar

Fungsi: Sebagai tempat dudukan alat

2. Lampu Halogen

Fungsi: Sebagai sumber cahaya

3. Collimating dan fokus optik

Fungsi: Untuk memfokuskan cahaya

4. Panjang gelombang pemisah

Fungsi: Untuk mendeteksi warna dan mengukur panjang gelombang

5. Beam pembentuk dan optik

Fungsi: Untuk memfokuskan cahaya pada titik fokus lensa dengan 1f = 40mm dan 2f =

60mm

6. Cahaya chopper kontroler

Fungsi: Untuk memfokuskan dan memaksimalkan cahaya serta mengontrol frekuensi

7. Filter holder

Fungsi: Sebagai penyangga filter

8. Filter RG 1000

Fungsi: Untuk meningkatkan tegangan keluaran dan menyaring cahaya yang masuk

9. Foto detektor termoelektrik

Fungsi: Untuk menangkap cahaya atau menghasilkan tegangan keluaran atau Vout

10. Multimeter

Fungsi: Untuk mengukur tegangan

11. Cok Sambung

Fungsi: Untuk menghubungkan alat dengan arus PLN

12. Kabel Penghubung

Fungsi: Untuk menghubungkan multimeter dengan fotodetektor termoelektrik

3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1 Foto Detektor Termoelektrik Tanpa Menggunakan Filter

1. Disediakan peralatan yang akan digunakan.

2. Dirangkai peralatan yang akan digunakan seperti gambar berikut:



3. Dihubungkan peralatan ke arus PLN dan dihidupkan semua peralatan.

4. Dihidupkan lampu halogen yang merupakan sumber cahaya.

5. Diatur frekuensi pada light chopper agar cahaya difokuskan dan dimaksimalkan.

6. Diatur panjang gelombang pada panjang gelombang pemisah.

7. Dideteksi cahaya merah dan ditentukan panjang gelombang cahaya merah tersebut

dari munculnya cahaya merah sampai munculnya cahaya jingga.

8. Dihitung tegangan yang keluar (Vout) pada multimeter.

9. Dicatat panjang gelombang, frekuensi, dan tegangan yang keluar (Vout) pada kertas

data.

10. Diulangi percobaan dengan cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu.

11. Dicatat hasilnya.



3.2.2 Foto Detektor Termoelektrik Menggunakan Filter RG 1000

1. Disediakan peralatan yang akan digunakan.

2. Dirangkai peralatan yang akan digunakan seperti gambar berikut:

3. Dihubungkan peralatan ke arus PLN dan dihidupkan semua peralatan.

4. Diletakkan filter RG1000 pada filter holder.

5. Dihidupkan lampu halogen yang merupakan sumber cahaya.

6. Diatur frekuensi pada light chopper agar cahaya difokuskan dan dimaksimalkan.

7. Diatur panjang gelombang pada panjang gelombang pemisah.

8. Dideteksi cahaya merah dan ditentukan panjang gelombang cahaya merah tersebut

dari munculnya cahaya merah sampai munculnya cahaya jingga.

9. Dihitung tegangan yang keluar (Vout) pada multimeter.

10. Dicatat panjang gelombang, frekuensi, dan tegangan yang keluar (Vout) pada kertas

data.

11. Diulangi percobaan dengan cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu.

12. Dicatat hasilnya.



4.2 Analisa Data

1. Pengaruh penggunaan filter atau tanpa filter pada percobaan!

Jawab: Pada percobaan ada dua metode yang dilakukan, yaitu dengan menggunakan filter

(RG1000) dan juga tanpa filter tersebut. Fungsi filter dalam percobaan ini ialah untuk

meningkatkan nilai tegangan keluaran yang dihasilkan dari fotodetektor. Jadi jika pada

percobaan digunakan filter maka tegangan keluaran yang dihasilkan lebih besar dari pada

tanpa menggunakan filter.

2. Grafik V Vs f!

Jawab :

a. Foto Detektor tanpa menggunakan filter:

Tabel:

Frekuensi (Hz) Vout (mV)

17,13 2,5

17,00 2,9

17,04 3,2

17,00 3,2

16,96 3,4

33,67 2,6

Grafik:

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 360

0.51

1.52

2.53

3.54

Grafik Vout vs Frekuensi (tanpa Filter)

Frekuensi (Hz)

Vout

(mV)

s

Slope = |ΔVΔ I | = |33,67−17,13

2,6−2,5 |= 165,4



b. Foto Detektor dengan menggunakan filter

Frekuensi (Hz) Vout (mV)

45,31 2,9

45,27 3,3

45,30 3,3

45,32 3,0

45,18 3,0

45,34 3,2

Grafik:

45.16 45.18 45.2 45.22 45.24 45.26 45.28 45.3 45.32 45.34 45.362.7

2.8

2.9

3

3.1

3.2

3.3

3.4

Grafik Vout vs Frekuensi (dengan Filter)

Frekuensi (Hz)

Vout

(mV)

Slope = |ΔVΔ I | = |45,34−45,31

3,2−2,9 |= 0,1

3. Menghitung nilai :

a. Sensitifitas Spektral s = f x λ

Foto Detektor tanpa menggunakan filter ;

- Merah

s = 17,13 Hz x 278.10-9 m = 4762,14 x 10-9 Hz meter.

- Jingga

s = 17 Hz x 580.10-9 m = 9860 x 10-9 Hz meter.

- Kuning

s = 17,04 Hz x 564.10-9 m = 9610,56 x 10-9 Hz meter.

- Hijau

s = 17 Hz x 486.10-9 m = 8262 x 10-9 Hz meter.

- Biru

s = 16,96 Hz x 942.10-9 m = 15976,32 x 10-9 Hz meter.



- Ungu

s = 33,67 Hz x 841.10-9 m = 28316,47 x 10-9 Hz meter.

Foto Detektor dengan menggunakan filter ;

- Merah

s = 45,31 Hz x 268.10-9 m = 12143,08 x 10-9 Hz meter.

- Jingga

s = 45,27 Hz x 281.10-9 m = 12720,87 x 10-9 Hz meter.

- Kuning

s = 45,30 Hz x 556.10-9 m = 25186,8 x 10-9 Hz meter.

- Hijau

s = 45,32 Hz x 582.10-9 m = 26376,24 x 10-9 Hz meter.

- Biru

s = 45,18 Hz x 935.10-9 m = 42243,3 x 10-9 Hz meter.

- Ungu

s = 45,34 Hz x 846.10-9 m = 38357,64 x 10-9 Hz meter.

b. Kapasitansi C = f x V

Foto Detektor tanpa menggunakan filter ;

- Merah

C = 17,13 Hz x 2,5.10-3 Volt = 42,825 x 10-3 Hz Volt.

- Jingga

C = 17 Hz x 2,9.10-3 Volt = 49,3 x 10-3 Hz Volt.

- Kuning


- Hijau

C = 17 Hz x 3,2.10-3 Volt = 54,4 x 10-3 Hz Volt.

- Biru


- Ungu


Foto Detektor dengan menggunakan filter ;

- Merah


- Jingga


- Kuning




- Hijau

C = 45,32 Hz x 3.10-3 Volt = 135,96 x 10-3 Hz Volt.

- Biru

C = 45,18 Hz x 3.10-3 Volt = 135,54 x 10-3 Hz Volt.

- Ungu




BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil percobaan telah didapatkan nilai panjang gelombang, frekuensi dan tegangan

keluaran dari masing – masing spektrum warna :

a. Foto Detektor Termoelektrik Tanpa Menggunakan Filter

Warna Panjang Gelombang (nm)Frekuensi

(Hz)Vout (mV)

Merah 278 - 298 17,13 2,5

Jingga 580 - 606 17,00 2,9

Kuning 564 - 580 17,04 3,2

Hijau 486 - 564 17,00 3,2

Biru 942 - 975 16,96 3,4

Ungu 841 - 942 33,67 2,6

b. Foto Detektor Termoelektrik dengan Menggunakan Filter

WarnaPanjang Gelombang

(nm)Frekuensi (Hz) Vout (mV)

Merah 268 - 288 45,31 2,9

Jingga 281 - 603 45,27 3,3

Kuning 556 - 581 45,30 3,3

Hijau 582 - 556 45,32 3,0

Biru 935 - 973 45,18 3,0

Ungu 846 - 935 45,34 3,2

2. Prinsip kerja percobaan: laser merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan

radiasi elektromagnetik, dalam bentuk cahaya tampak ataupun tidak. Pancaran laser

bersifat tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Pada awalnya sumber

cahaya berasal dari lampu halogen, lalu cahaya ditangkap oleh collimating dan fokus optic

agar pancaran cahaya dari lampu dapat terfokuskan dengan baik. Kemudian cahaya

tersebut dimaksimalkan pada cahaya chooper kontroler dan dideteksi warna yang muncul

dan didapat panjang gelombang melalui panjang gelombang pemisah. Untuk dapat

memaksimalkan spectrum cahaya yang dibentuk, maka diatur frekuensi pada beam



pembentuk. Lalu spectrum cahaya ditangkap oleh foto detektor dan menghasilkan

tegangan keluarannya pada multimeter.

3. Aplikasi percobaan :

a. Dalam bidang sains dan industry

- Spektroskopi: Sifat sinar laser yang sangat terkonsentrasi menjadikanhasil

spektroskopi laser akurat

- Penentuan jarak antara Bumi dan Bulan, dengan memancarkan sinarlaser ke Bulan dan

mengukur waktu yang dibutuhkan bagi sinar itu untukkembali ke Bumi

b. Dalam bidang kedokteran

- Cosmetic surgery ,seperti penghapusan tato, penghilangan stretch mark atau bekas

luka, tanda lahir, keriput, dan bercak. Bahkan, laser bisameniadakan bulu/rambut

dengan lebih efektif dan untuk jangka waktulebih lama.

- Kedokteran gigi juga memanfaatkan laser untuk berbagai hal, sepertipemutihan gigi

dan pembedahan mulut

c. Dalam bidang militer

- Penentuan target: atau target designation . Keakuratan serangan dapatditingkatkan

dengan menggunakan laser sebagai pointer ,dan sinar laserdiarahkan ke target yang

dituju. Target designator dapat ditemukan padapesawat tempur maupun senjata api.

- Pertahanan: Laser juga dapat digunakan untuk pertahanan terhadapserangan musuh.

Salah satu kegunaannya adalah untuk membingungkanrudal pendeteksi panas sehingga

tidak mengenai target yang ditujunya

4. Pada percobaan ada dua metode yang dilakukan, yaitu dengan menggunakan filter (RG

1000) dan juga tanpa filter tersebut. Fungsi filter dalam percobaan ini ialah untuk

meningkatkan nilai tegangan keluaran yang dihasilkan dari fotodetektor. Jadi jika pada

percobaan digunakan filter maka tegangan keluaran yang dihasilkan lebih besar dari pada

tanpa menggunakan filter.

5.2 Saran

1. Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih sabar dalam melihat spectrum warna yang terbentuk

agar data didapat benar.

2. Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih teliti dalam melihat spectrum warna yang terbentuk.

3. Sebaiknya praktikan selanjutnya efisien menggunakan waktu pada saat percobaan.



DAFTAR PUSTAKA

Saputra, K. 2012. Buku Ajar Biofisika Akupunktur Dalam Konsep Kedokteran Energi. Jakarta:

Salemba Medika.

Halaman: 108-110

Widodo, T.S. 1995. Optoelektronika Komunikasi Serat Optik. Yogyakarta: Andi Offset.

Halaman: 72-83


Diakses: pada tanggal 30 Oktober 2014

Pukul 15.00 WIB

Medan, 31 Oktober 2014

Asisten, Praktikan,

(Nensi M Panjaitan) (Marta Masniary Nainggolan)




Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula.1. Sudut Deviasi

Gambar 2.1 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.Sudut yang dibentuk antara arah sinar datangdengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar. D = i1 + r2 - B .... (2.1)

Keterangan: D = sudut deviasi; i1 = sudut datang pada prisma; r2 = sudut bias sinar meninggalkan prisma; B = sudut pembias prisma

Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma. Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (Dm) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlaku i1 = r2 = i (dengan i = sudut datang cahaya ke prisma) dan i2 = r1 = r (dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma).Sudut deviasi minimum dapat dinyatakan:

dengan :n1 = indeks bias medium di sekitar prisman2 = indeks bias prismaB = sudut pembias prismaDm = sudut deviasi minimum prisma

2. Dispersi Cahaya Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki indeks bias paling besar. Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya matahari dilewatkan pada suatu prisma. Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya warna tersebut disebut spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi yang dirumuskan :0 = Du - Dm Jika sudut pembias prisma kecil (<15 o) dan n menyatakan indeks bias prisma serta medium di sekitar prisma adalah udara, maka besarnya sudut dispersi dapat dinyatakan :



0 = (nu – nm) B dengan :0 = sudut dispersi; Dm = sudut deviasi cahaya merah; Du = sudut deviasi cahaya ungu; nm = indeks bias cahaya merah; nu = indeks bias cahaya ungu; B = sudut pembias prisma. http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.htmltanggal akses : 30 OKtober 2014; pukul : 15.00 WIB




RESPONSI

Judul: Laser Education Kit CA-1100 Detection and Measuring of Light

Asisten: Nensi M Panjaitan

Soal:

1. Tuliskan perbedaan filter BG39 dan RG1000!

2. Tuliskan frekuensi dan panjang gelombang dari masing-masing spectrum warna!

3. Tuliskan prinsip kerja percobaan!

4. Ada 2 mekanisme pendeteksi cahaya, sebutkan dan jelaskan!

Jawab:

1. Perbedaan filter BG39 dan RG1000:

NO. Aspek Filter BG39 Filter RG1000

1. Panjang

Gelombang

VIS IR

2. Bahan Filter Schoot BG-39 Schoot RG-1000

3. Ketebalan (mm) 3 3

4. Panjang

Gelombang Pusat

507.00 -

5. Kerapatan (g/cm3) 2.74 2.73

6. Dimensi (inchi) 2 x 2 -

7. Toleransi Dimensi

(mm)

0.38 ±0.38

8. Kualitas

Permukaan

80-50 80-50

9. Diameter (mm) 25.4 12.5

2. Frekuensi dan panjang gelombang dari masing-masing spectrum warna:



3. Prinsip kerja percobaan:

Pada saat lampu halogen dihidupkan yang merupakan sumber cahaya maka elektron yang

sudah pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi ini (excited electron) berada dalam

keadaan tidak stabil. Elektron ini selalu berusaha untuk kembali ke keadaan awalnya

dengan cara melepaskan kelebihan energi tersebut. Pada saat mengatur frekuensi pada

light chopper agar cahaya difokuskan dan dimaksimalkan, energi yang dilepaskan

berbentuk foton (energi cahaya) yang memiliki panjang gelombang tertentu (warna

tertentu) sesuai dengan tingkat energinya. Selanjutnya diatur panjang gelombang pada

panjang gelombang pemisah. Cahaya yang dihasilkan menuju ke segala arah dan

memiliki bermacam panjang gelombang dan frekuensi (incoherent light). Hasilnya

adalah cahaya yang sangat lemah. Dan menghasilkan tegangan keluaran yang kecil

(Vout) pada multimeter.

4. 2 mekanisme pendeteksi cahaya:

1. Efek fotoelektrik luar (External Photoelectric Effect)

2. Efek fotoelektrik dalam (Internal Photoelectric Effect)

Pada efek fotoelektrik luar, elektron dibebaskan dari permukaan suatu logam pada saat

menyerap tenaga dari aliran fotom yang datang. Piranti yang bekerja dengan prinsip ini antara

lain: fotodiode hampa dan fotodiode photomultiplier.

Pada efek fotoelektrik dalam, pembawa muatan bebas, baik elektron maupun lubang

diperoleh pada saat penyerapan foton yang datang. Piranti yang menggunakan prinsip ini adalah

piranti sambungan semikonduktor, seperti: fotodiode P-N, fotodiode PIN (Positive Intrinsic

Negative), dan fotodiode guguran (Avalanche Photodiode, APD).

Date post:	27-Nov-2023
Category:	Documents
Upload:	usu-id
View:	0 times
Download:	0 times

LASER

Documents