KOHERENSI

a. Koherensi Agustina Setyaningsih “Koherensi adalah salah satu sifat gelombang yang menunjukkan interferensi yang sama antara fase dan penjalaranya.”Coherence adalah mengacu pada penyambungan antara fase gelombang cahaya pada satu titik dan waktu, dan fase dari gelombang cahaya pada titik dan waktu lain. Coherence efek terutama dibagi menjadi dua kategori dimana Agustina Setyaningsih “antara koherensi tersebut tidak bergantung satu sama lain”: temporal dan spasial. Koherensi temporal yang terkait langsung dengan bandwidth terbatas sumber, koherensi spasial berkaitan dengan ukuran terbatas sumbernya. Seandainya ada dua sumber-sumber identik dari cahaya monokromatik menghasilkan gelombang-gelombang yang amplitudonya sama, panjang gelombangnya sama, ditambah lagi keduanya memilki fasa yang sama secara permanen dan kedua sumber tersebut bergetar bersama. Dua sumber monokromatik yang mempunyai frekuensinya sama dengan sebarang hubungan beda fasa, konstan yang tertentu (tidaak harus sefasa) terhadap waktu itulah yang dikatakan koheren. Jika syrat ini dipenuhi, maka akan diperoleh pola garis interferensi yang baik dan stabil. Jika dua buah sumber gelombang cahaya beda fasa yang akan tiba di titik P berubah-ubah terhadap waktu secara acak (pada suatu saat mungkin dipenuhi syarat saling menghapuskan, tetapi pada saat berikutnya dapat terjadi penguatan). Sifat beda fase yang berubah-ubah secara acak ini terjadi pada setiap titik-titik pada layar, sehingga hasil yang nampak adalah terang yang merata pada layar. Dalam keadaan ini kedua sumber tersebut dikatan inkoheren (tidak koheren). b. Jenis-jenis Koherensi 1) Koherensi temporal Koherensi temporal juga dikenal sebagai koherensi longitudinal. Temporal (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. Amplitudo sesaat dan fase yang bervariasi secara acak terhadap waktu dan posisi, dan dengan demikian panjang koherensi sangat singkat. Monocromaticity Kita menyimpulkan koherensi temporal adalah indikasi monochromaticity sumber merupakan sumber benar-benar koheren. Tingkat mono Kromatisitas dari sumber diberikan oleh.Ketika rasio, gelombang cahaya monokromatik idealnya Kemurnian garis spektrum 2. Koherensi Spasial 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. Jika perbedaan pahse untuk setiap titik dua tetap dalam pesawat normaly kepadamu propagiation gelombang tidak bervariasi dengan waktu. Kemudian gelombang tersebut dikatakan menunjukkan koherensi spasial.Semakin tinggi kontras, semakin baik koherensi spasial. Kurangnya koherensi cahaya yang berasal dari sumber-sumber biasa seperti menjalarnya kawat pijar, disebabkan oleh tidak dapatnya atom-atom memancarkan cahaya secara kooperatif. Dan pada tahun 1960 telah berhasil dibuat sumber cahaya tampak yang atom-atomnya dapat berlaku kooperatif, sekeluaran cahayanya sangatlah monokromatik, kuat dan sangat terkumpul. Alat ini di sebut dengan laser (light amplification through stimulated emission of radiation). Intensitas berkas-berkas cahaya koheren dapat diperoleh dengan: 1. Menjumlahkan amplitudo masing-masing gelombang secara vektor dengan memperhitungkan beda fasadi dalamnya. 2. Menguadratkan amplitudo resultannya, hasil ini sebanding dengan intensitas resultan. Dan untuk berkas-berkas yang tidak koheren atau inkoheren intensitasnya dapat diperoleh dengan: 1. Masing-masing amplitudo dikuadratkan dahulu dan diperoleh besaran yang sebanding dengan intensitas masing-masing berkas, baru kemudian 2. Intensitas masing-masing dijumlahkan untuk memperoleh intensitas resultan Langkah-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. c) Panjang Koherensi dan Waktu Koherensi Agustina Setyaningsih”Koherensi waktu adalah Sifat dari dua gelombang yang berasal dari sumber yang sama.”Gelombang berjalan, mendekati sinusoidal yang cukup untuk beberapa jumlah osilasi antara perubahan frekuensi dan fase. Panjang 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 , cΔt, di mana fase mudah ditentukan. Interval waktu selama fase gelombang berjalan dapat disebut dengan waktu koherensi. Ini adalah waktu, Δt, selama fase gelombang berjalan tidak menjadi acak tetapi mengalami perubahan dalam cara sistematis. d) Bandwith Sebuah paket bandwidth bukanlah gelombang harmonik. Oleh karena itu, tidak dapat direpresentasikan secara matematis dengan fungsi sinus sederhana. Representasi matematis dari sebuah paket gelombang dilakukan dengan integral fourier. Jika cahaya dipancarkan dari sumber maka dianalisis dengan bantuan spektograf, yang terdiri dari garis-gars spektrum diskrit. Panjang koherensi dapat didefinisikan sebagai produk osilasi gelombang N terkandung dalam kereta gelombang dan panjang gelombang, λ . Demikian menunjukkan bahwa yhe lebih besar jumlah osilasi gelombang dalam paket gelombang, semakin kecil bandwidth. Dalam kasus membatasi, ketika N jauh besar, yaitu ketika paket infinetly panjang gelombang, gelombang akan monokromatik memiliki panjang gelombang didefinisikan secara tegas. c) Keadaan untuk Koherensi Spasial Tingkat koherensi spasial seberkas cahaya dapat menjadi deducaed dari kontras pinggiran diproduksi oleh itt. Lebih luas sumber cahaya, lasser adalah derajat koherensi. Dalam percobaan celah ganda muda itu, jika celah S1 dan S2 secara langsung diterangi oleh sumber, pinggiran interferensi tidak diamati. Sebaliknya uniformally layar menyala. Tidak adanya pinggiran yang mengeluarkan cahaya dari celah tersebut tidak memiliki koherensi spasial. Jika celah sempit diperkenalkan sebelum celah ganda, sinar yang melewati celah sempit menerangi S S1 dan S2. Gelombang muncul dari mereka, karena telah diturunkan melalui divisi gelombang depan, yang koheren dan ststionary pola interferensi akan diamati di layar. Jika lebar celah S secara bertahap meningkatkan kontras menurun pola frinji dan Disapper pinggiran. Ketika S celah lebih lebar, S1 dan S2 menerima gelombang dari berbagai belahan S yang tidak mempertahankan koherensi. Apabila sempit, menjamin bahwa gelombang kereta insiden pada celah S1 andS2 berasal dari daerah kecil sumber dan karenanya mereka memiliki koherensi spasial. c) Aplikasi Koherensi 1. Holografi a. Sejarah Pada tahun 1940-an, Dr. Dennis Gabor, seorang fisikawan Hongaria, menemukan teknik holografi. Berkat penemuannya tersebut, ia dianugerahi penghargaan Nobel pada tahun 1971. Hasil temuaannya menjadikan ia sebagai perintis, bapak, dan sekaligus pencipta holografi. Sayangnya, perkembangan bidang ini berjalan lambat hingga tahun 1960-an. Akhirnya, perkembangan holografi mulai bergerak lagi dengan adanya perkembangan dari teknologi laser. b. Hologram Hologram adalah produk dari teknologi holografi. Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam bentuk mikroskopik. Hologram bertindak sebagai gudang informasi optik. Informasi-informasi optik itu kemudian akan membentuk suatu gambar, pemandangan, atau adegan. Hologram merupakan jelmaan dari gudang informasi (information storage) yang mutakhir. Kelebihan hologram ialah ia mampu menyimpan informasi, yang di dalamnya memuat objek-objek 3 dimensi (3D). Tidak hanya objek-objek yang biasa terdapat di foto atau gambar pada umumnya. Hal itu disebabkan prinsip kerja hologram tidak sesederhana lensa fotografi. Hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi, yang merupakan bagian dari fenomena gelombang. c. Karakteristik hologram Hologram, memiliki karakteristik yang unik. Beberapa diantaranya yaitu: Cahaya, 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. Hologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi dari bagian kecil hologram. jika sebuah hologram pecah berkeping-keping, masing-masing bagian dapat digunakan untuk mereproduksi lagi keseluruhan gambar. Walau bagaimanapun, penyusutan dari ukuran hologram, dapat menyebabkan penurunan perspektif dari gambar, resolusi, dan tingkat kecerahan dari gambar. Dari sebuah hologram dapat direkonstruksi dua jenis gambar, biasanya gambar nyata (pseudoscopic) dan gambar maya (orthoscopic) Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan 360 derajat dari objek Lebih dari satu gambar independen yang dapat disimpan dalam satu pelat fotografi yang sama yang dapat dilihat dari satu per satu dalam satu kesempatan. d. Keunggulan hologram Seperti yang telah dikatakan sebelumnya, kapabilitas hologram melebihi kapabilitas media penyimpanan lainnya. Salah satunya ialah,hologram dapat merekam intensitas cahaya. Dengan kata lain, hologram memiliki informasi tambahan baru dibandingkan media lain. Secara otomatis dengan adanya rekaman intensitas cahaya, hologram pun mampu untuk memperlihatkan kedalaman (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. Prinsip ini hampir sama dengan hologram. Hologram menjadi cara yang nyaman untuk menciptakan kembali gelombang cahaya yang sama, yang berasal dari objek yang sebenarnya. Kemampuan ini sangat menakjubkan. Objek terasa nyata dan hidup dan ia akan terlihat seolah-olah akan ”melompat” dari gambar (scene). Jika pada sebuah foto standar, pemandangan diambil dari satu perspektif saja, maka hologram mematahkan batasan itu. Hologram mampu untuk melihat suatu objek dari berbagai perspektif e. Aplikasi holografi Aplikasi teknik holografi telah tersebar ke berbagai aspek kehidupan. Holografi memudahkan manusia dalam mengabadikan karya-karya seni dan bendabenda peninggalan sejarah, pembuatan iklan dan film, dan lain sebagainya. Selain itu, aplikasi holografi lain ialah holographic interferometry, holographic optical element (HOE), dan holographic memory. 1. Holographic interferometry Holographic interferometry adalah aplikasi dari teknologi holografi yang memungkinkan kita untuk membuat replika atau tiruan visual suatu benda, beserta efeknya. Dengan teknik ini, objek akan mengalami dua kali pencahayaan. Sehingga visualisasi suatu benda dapat bervariasi. Pada proses pencahayaan yang pertama, objek harus dalam keadaan diam, tidak boleh bergerak. Pada 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 objek. Garis-garis itu kemudian akan menjelma menjadi garis-garis kontur serupa pada sebuah peta. Peta visual ini sangat bergantung pada garis tepi, sebab garis tepi lah yang memberi bentuk-bentuk fisik. Bila terjadi kesalahan pada proses yang pertama, maka hal itu akan mempengaruhi pembuatan peta visualnya.Holographic interferometry terdiri atas tiga tipe, yaitu : - Frozen fringe - Life Fringe - Time averaged Holographic interferometry sudah banyak digunakan di industri manufaktur. Kegunaannya ialah untuk menginpeksi kerusakan atau kegagalan pada produk. Subjeknya ialah logam dan bahan nonlogam. Material ini digunakan untuk menguji kemungkinan-kemungkinan kerusakan. 2. Holographic optical element (HOE) Holographic optical element ialah salah satu jenis dari elemen optis difraktif. HOE dapat mengganti suatu sistem optik dengan komponen optik ganda, seperti lensa, kaca, [beam splitters], dan prisma. HOE sangat bermanfaat bila terjadi ketidaksesuaian dan ketidakseimbangan komponen optik suatu benda. Kini hadir teknologi DOE (Diffractive Optical Element) sebagai kelanjutan dari HOE. Pada DOE, gelombang cahaya yang datang tidak lagi dibengkokan, melainkan dipecah menjadi puluhan, ratusan, atau bahkan ribuan gelombang. Gelombang-gelombang tadi nantinya akan meyatu kembali dan membentuk sebuah gelombang lengkap yang baru. Aplikasi HOE dan DOE antara lain sebagai berikut : Sistem komunikasi dengan media optik CD (compact disk) cakram kompak. Aplikasi-aplikasi arsitektural (seni bangunan), Finger print sensor (sensor sidik jari), dan Proses pengolahan informasi. 3. Holographic memory Perkembangan teknologi holografi turut merambah ke sistem penyimpanan data. Hal ini dimaksudkan untuk menciptakan media penyimpanan data dengan kapasitas yang lebih besar. Media-media penyimpanan yang mengadopsi prinsip-prinsip holografis disebut dengan holographic memory. Pada dasarnya, teknologi holographic memory memanfaatkan cahaya untuk menyimpan dan membaca kembali data atau informasi. Sinar Laser (singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) yang bersifat monokromatik dan koheren dilewatkan pada sebuah alat yang disebut ‘beam splitter’. Splitter ini ‘memecah’ sinar LASER menjadi dua, yang pertama disebut sinar sinyal atau sinar tujuan, yang kedua disebut sinar acuan. Disebut sinar tujuan karena sinar ini membawa kode informasi atau obyek yang akan disimpan. Disebut 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. Para peneliti tengah berusaha mengembangkan kepingan (CD) yang memiliki muatan penyimpanan holografis, sehingga dapat menyimpan informasi dengan ukuran terabit. Hal ini dikarenakan pengepakan data menjadi lebih mapat dibandingkan teknologi optis konvensional seperti yang digunakan pada DVD dan Blu-Ray. Bayangkan satu keping cakram optis, dengan ketebalan cakram 1,5mm, mampu menyimpan data sebesar 200 GB. Holographic memory memiliki beberapa keunggulan dibandingkan media penyimpanan lain, antara lain sebagai berikut : Holographic memory dapat menyimpan data 2 dimensi, 3 dimensi, dan juga data digital. Kapasitas penyimpanan data lebih besar, dapat mencapai 27 kali lebih besar dari kapasitas DVD yang kita pakai saat ini. Proses pembacaan data lebih cepat, yakni 25 kali lebih cepat daripada DVD. 2. Laser LASER merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation ( penguatan cahaya dengan stimulasi emisi radiasi ). Selanjutnya kata LASER menjadi suatu kata yang baku, laser. Untuk mengetahui laser lebih lanjut, perhatikan persamaan berikut: Hf = E2 – E1 Jika elektron secara spontan meluruh, berubah dari suatu keadaan menjadi keadaan lain, elektron tersebut memancarkan foton dengan energi sebesar persamaan diatas. Proses ini disbut emisi spontan. Transisi dari suatu keadaan ke keadaan lainnya bisa dihalangi, dalam hal ini adalah fotonnya. Dengan kata lain, energi foton h dapat menghalangi transfer elektron dari keadaan 1 ke keadaan 2 menghasilkan foton lainnya dengan energi hf = E1-E 2. Ini disebut pemancaran terangsang (stimulated emmission), yaitu proses yang menghasilkan dua foton berenergi hf. Lebih jauh, kedua foton ini akan terfase. Jadi, laser yang ideal terbentuk dari suatu kumpulan foton berfrekuensi tepat sama dan semua foton tersebut terfase. Sifat yang terjadi akibat kesamaan frekuensi adalah monokromatisme dan sifat yang terjadi akibat kesamaan fase adalah koherensi. Jadi syarat terbentuknya laser adalah sumber cahaya yang monokromatis dan koheren. Namun kenyataannya laser tidaklah monokromatik murni ataupun koheren murni. Meskipun demikian, ketika mengarakterisasikan sistem laser yang sebenarnya, secara umum diasumsikan bahwa sinar laser pada awalnya adalah terfase, dan inkoherensi laser timbul karena sifat monokromatis yang jelek dari sumber. Jadi sebenarnya koherensi dan monokromatisme secara umum digunakan untuk mengukur parameter yang sama. q q kaca q Udara Kebanyakan laser dirancang dengan tiga elemen penting, media tambahan (gain media), sumber pemompa (pumping source), dan lubang resonansi (resonant cavity). Laser dapat mengukur Panjang koherensi tingkat kmonokromatisan suatu sumber cahaya. Koherensi keluaran laser bersifat spasial maupun temporal, semua foton memiliki fase yang sama. Mereka saling mendukung satu sama lain, yang secara gelombang dikatakan berinterferensi konstruktif, sehingga intensitasnya berbanding langsung.