28/09/2012
Cahaya h d dan Perambatannya Anhar, MT.
Edisi Ganjil 2012/2013
1
Perkembangan awal • Cahaya telah digunakan beribu tahun yg lalu. • Walaupun saat ini eranya wireless, banyk nahkoda masih menggunakan cahaya utk navigasi di lautan. • Boston, USA, 1870. Seorang Fisikawan Irlandia, John Tyndall memberikan demonstrasi yg memungkinkan terjadinya komunikasi optik saat ini.
Edisi Ganjil 2012/2013
2
1
28/09/2012
Perkembangan awal • Cahaya telah digunakan beribu tahun yg lalu. • Walaupun saat ini eranya wireless, banyk nahkoda masih menggunakan cahaya utk navigasi di lautan. • Boston, USA, 1870. Seorang Fisikawan Irlandia, John Tyndall memberikan demonstrasi yg memungkinkan terjadinya komunikasi optik saat ini.
Edisi Ganjil 2012/2013
3
Konsep Percobaan
Edisi Ganjil 2012/2013
4
2
28/09/2012
Bagaimana Cahaya Merambat? • Bila cahaya dipancarkan di ruang terbuka, maka cahaya akan menghambur dlm ruang tsb. • Bila kita melihatnya dlm interval waktu yg pendek, maka cahaya y tampak p berjalan j ke depan. p
Edisi Ganjil 2012/2013
5
Apa yg dialami cahaya ketika merambat? • • • •
Reflected/pemantulan Absorbed/penyerapan Transmitted/pemancaran Refracted/pembiasan
Edisi Ganjil 2012/2013
6
3
28/09/2012
Reflection of Light • Gelombang‐ gelombang yg mengalami pemantulan jika melewati medium tertentu. • Gelombang yg dipancarkan disebut gel datang sedangkan gel yg terpantul disebut gel pantul gel pantul
Edisi Ganjil 2012/2013
7
Pembiasan Cahaya • Bila cahaya melewati satu medium dan menuju medium yg lain, maka cahaya akan mengalami pembiasan. • Pembiasan menyebabkan gel tersebut dpt menjauhi / mendekati garis normal.
Edisi Ganjil 2012/2013
8
4
28/09/2012
Hukum Snell
n1Sinϕ1 = n2 Sinϕ 2
Edisi Ganjil 2012/2013
9
Contoh :
Edisi Ganjil 2012/2013
10
5
28/09/2012
Sudut Kritis • Bila Sudut datang semakin besar, maka sudut bias akan semakin besar Pula. • Ada suatu sudut dr sudut datang yg g yg menyebabkan sudut bias mendekati Garis perbatasan bidang..
Edisi Ganjil 2012/2013
11
Contoh : Cahaya merambat melalui medium transparan dng indeks bias 1,51 dan menuju yg , material ke dua yg memiliki indeks bias 1,46. Tentukan sudut kritis dr perambatan cahay tsb. Penyelesaian :
⎛ n2 ⎞ ⎟⎟ n ⎝ 1⎠
φkritis = arc sin ⎜⎜
⎛ 1,46 ⎞ ⎟ ⎝ 1,51 ⎠
φkritis = arc sin ⎜ φkritis = 75,20 Edisi Ganjil 2012/2013
12
6
28/09/2012
Pemantulan Sempurna
Edisi Ganjil 2012/2013
13
Bagaimana perambatan cahaya pd optik?
Edisi Ganjil 2012/2013
14
7
28/09/2012
Bagaimana perambatan cahaya pd optik? Contoh Kasus : Bila cahaya merambat pd medium optik dimana : • Indek bias inti : 1,5 • Indek bias cladding : 1,48 Indek bias cladding : 1 48 ⎛ 1,48 ⎞
Sudut Kritisnya : φkritis = arc sin ⎜⎝ 1,50 ⎟⎠ φkritis = 80,60
Edisi Ganjil 2012/2013
15
Bagaimana perambatan cahaya pd optik?
Edisi Ganjil 2012/2013
16
8
28/09/2012
Bagaimana perambatan cahaya pd optik? Beberapa nilai yg diketahui:
Edisi Ganjil 2012/2013
17
Bagaimana perambatan cahaya pd optik?
Edisi Ganjil 2012/2013
18
9
28/09/2012
Sudut/Kerucut Penerimaan
Merupakan nilai sudut datang utk sebuah sinar yg masuk ke optik yg masih sinar yg masuk ke optik, yg masih memungkinkannya utk merambat didlm inti hingga mencapai ujung output. Edisi Ganjil 2012/2013
19
Numerical Aperture (NA) Parameter yg mengukur kemampuan serat optik utk mengumpulkan atau memerangkap sinar cahaya.
Edisi Ganjil 2012/2013
20
10
28/09/2012
Bagaimana kalau diluar kerucut penerimaan?
Edisi Ganjil 2012/2013
21
Penyelesaian : Gunakan Hk. Snellius :
Edisi Ganjil 2012/2013
22
11
28/09/2012
Edisi Ganjil 2012/2013
23
• Cek sudut kritisnya :
• Apa yg terjadi ???
Edisi Ganjil 2012/2013
24
12
28/09/2012
Numerical Aperture (NA)
• Bagaimana selanjutnya sinyal ini?? / • Apakah terpantulkan / keluar dr optik?
Edisi Ganjil 2012/2013
25
Numerical Aperture (NA) Gunakan hk Snellius utk menjelaskannya :
Edisi Ganjil 2012/2013
26
13
28/09/2012
Numerical Aperture (NA)
Edisi Ganjil 2012/2013
27
Numerical Aperture (NA) • Kemana caha pergi??
• Walaupun terjadi pemantulan.....
• Cahaya akan hilang sebelum sampai di tujuan. Edisi Ganjil 2012/2013
28
14
28/09/2012
Perambatan
Edisi Ganjil 2012/2013
29
Permasalahan Perambatan
Edisi Ganjil 2012/2013
30
15
28/09/2012
Latihan 1. Seberkas sinar cahaya didlm medium transparan memiliki indeks bias 1,5, akan melewati medium lain yg , , yg memiliki indeks bias 1,48. tentukan sudut kritisnya. 2. Sebuah sinar memasuki serat optik dng sudut 15 derajat, dng indeks bias inti 1,47 dan clading 1,42. berapakah sudut biasnya? Berapakah sudut penerimaan utk serat optik ini? 3. Sebua 3 Sebuah sinar memasuki serat optik dng sudut datang 45 s a e asu se at opt d g sudut data g 5 derajat. Indeks bias inti dan cladding adlh 1,5 dan 1,48. apakah sinyal ini terperangkap didlm optik? Jika tdk, brp sudut bias pd cladingnya?
16
