TEKNIK PEMBUATAN HOLOGRAM REFLEKSI DENGAN MENGGUNAKAN FOTON PANJANG GELOMBANG 6328 ~A. Sigit Hariyanto Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta ABSTRAK

Transkripsi

1 TEKNIK PEMBUATAN HOLOGRAM REFLEKSI DENGAN MENGGUNAKAN FOTON PANJANG GELOMBANG 6328 ~A Sigit Hariyanto Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta ABSTRAK Telah berhasil dibuat pelat hologram refleksi dengan menginterferensikan berkas acuan dan berkas obyek pada media perekam dari arah yang saling berlawanan. Dengan menggunakan media perekam pelat film spektroskopi tipe 694 F yang mempunyai tebal emulsi 17 um dan daya pisah.» 2000 garis/mm dapat dibuat pola frinji yang merupakan hasil interferensi. Perbandingan intensitas berkas acuan dengan berkas obyek adalah 1 : 5. Waktu penyinaran 0,5; 0,75; dan 1 detik, sudut perekaman 150~ dan 175~. Proses perekaman dilakukan pada ruang gelap dan susunan peralatan optik harus stabil serta tidak terganggu pengaruh getaran dari luar. Untuk melihat kembali bayangan yang terjadi pada hologram digunakan cahaya putih. ABSTRACT The reflection hologram plate have been made by interferen~e between reference beam and object beam of opposite direction on the recording medium of spectroscopic film Rlate of type 649 F whi~h have emulsion thickness of 17 um and resolving power» 2000 lines/mm fringes mode as interference result could be formes. The ratio between reference beam intensity to object beam are 1: 3.5, the exposure time 0.5, 0.75, and 1 second, recording angle 150~ and 175~. Recording process was performed in the dark room and each optical instrument had to be stable, undisturbed by external vibration effect. The hologram image is reconstructed by using white light. 118

2 I PENDAHULUAN 119 Holografi adalah suatu proses perekaman gelombang dari suatu obyek dan gelombang acuan (reference) kemudian dapat ditampilkan kembali gelombang yang direkam ituc1>. Bila benda yang direkam berdimensi tiga maka bayangan yang dihasilkan kembali juga berdimensi tiga. Plat film yang dipakai untuk merekam dan dapat menghasilkan ci~ra bayangan" tiga dimensi ini disebut hologram. Pembentukan citra bayangan pada holografi mengalami tiga tahap yaitu proses perekaman, proses pencucian dan proses rekonstruksi. Pada proses perekaman, gelombang hamburan dari obyek yang biasanya disebut berkas obyek dan berkas acuan akan berinterferensi yang menghasilkan pola frinji pada media perekam. Pada proses rekonstruksi~ hologram disinari kembali dengan suatu gelombang cahaya, sehingga obyek yang telah direkam pada media perekam akan muncul kembali bayangannya sesuai bentuk aslinya. Konfigurasi untuk membuat macam macam hologram berbeda beda tergantung dari posisi media perekam itu diletakkan pada waktu proses perekamanc2>. Apabila berkas acuan dan berkas obyek terdiri dari gelombang sferi~, konfigurasi hologram dalam proses perekaman dapat ditunjukkan pada gambar 1. Gambar 1. Konfigurasi pelat film dalam proses perekaman

3 120 Titik 0 menunjukkan titik obyek dan R menunjukkan titik a~uan. Tipe pe~tama posisi pelat film G pada saat pe~ekaman diletakkan segaris dengan be~kas a~uan maupun be~kas obyek, obyek yang digunakan bentuknya t~anspa~an, holog~am sema~am ini disebut holog~am Gabo~ atau in line holog~am. Tipe ke dua Leith and Upatnieks holog~am atau off axis holog~am di mana pelat film LU saat pe~ekaman obyek dan be~kas a~uan tidak te~letak pada satu ga~is lu~us yang tegak lu~us bidang film. Tipe ke tiga adalah Fou~ie~ holog~am di mana saat pe~ekaman obyek dan berkas a~uan ja~aknya sama da~i pelat film. Tipe ke empat adalah Lipmann-Denisyak hologram atau holog~am ~efleksi, saat pe~ekaman menunjukkan be~kas obyek dan be~kas a~uan masuknya pada media perekam a~ahnya saling be~lawanan. Inte~fe~ensi yang dihasilkan membentuk pola pola f~inji yang a~ahnya hampir sejajar dengan pe~mukaan emulsi media pe~ekam(2). Pada makalah ini penulis akan membahas tentang hologram refleksi. Salah satu keuntungannya yaitu pada saat rekonstruksi dapat digunakan ~ahaya putih untuk melihat kembali bayangan aslinya. Be~kas rekonstruksi ditentukan ol~h syarat Bragg, dengan demikian arah dan panjang gelombang rekonstruksi menjadi sangat selektif. Jika pada saa~ rekonstruksi digunakan cahaya putih maka hanya panjang gelombang yang memenuhi syarat bragg akan menghasilkan bayangan yang tajam. Disebut hologram refleksi karena pada saat rekonstruksi gelombang difraksi yang dihasilkan merupakan refleksi dari gelombang rekonstruksi. II. TATAKERJA DAN PERCOBAAN A. Dasar Teo~i Holog~am ~efleksi dapat dibuat dengan jalan menjadikan interfe~ensi anta~a berkas a~uan dan berkas obyek pada pelat film. Obyek disinari dengan laser yang hamburannya dikenakan tepat pada media pe~ekam, be~kas ~ahaya ini disebut berkas ~ahaya obyek Uo (1)

4 121 Selain menerima berkas dari obyek, media perekam disinari juga dengan berkas ~ahaya acuan Ur(3). (2) Jumlah total medan gelombang pada media perekam adalah U." = Ue> + Ur U." = Ae> Exp i ~e>(y,z) + Ar Exp i ~r(y,z) (3) Besarnya intensitas dari ke dua gelombang tersebut adalah I."= U.,,2 = U." U.,,- I."= Ie>+ Ir + 2 Ae> Ar Cos( Y'e>(y,z) )or (y, z ) ) (4) dimana ~c>s(y,z) - ~r(y,z) adalah beda fase dari intensitas yang mengenai media perekam yang menentukan terbentuknya frinji. Berkas cahaya a~uan dan ~ahaya obyek yang mengenai media perekam arahnya berlawanan, jalannya arah media perekam ditunjukkan pada gambar 2. Gambar 2. Jalannya berkas ~ahaya pada media perekam

5 122 Beda fase ~c(y,z) - ~r(y,z) dapat dituliskan 'fo(y,z) - )o..(y,z) = 21[, ( '7.0 - '7...)y + 2 ( r,o - ~..)z (5) ~.. = dimana "20 = si n 9'01").. (1 _;;\2 02)1/2/')- /fo 1j.. = sin fi...l? (1 _')-2 '1...2)1/2/")... Untuk '70 = /, r-, dan yo = - ~r- maka persamaan (5) menjadi : 2 rc (2 ~c) z = konstan (6) Persamaan merupakan persamaan frinji bidang sejajar dengan bidang x,y yang mempunyai jarak frinji : (7) B. Susunan Per~obaan Pad a pembuatan hologram refleksi digunakan sumber cahaya dari laser He Ne yang mempunyai panjang gelombang 6328 ca, adapun susunan peralatan ditunjukkan pada gambar " l' C >-.- o Gambar 3. Susunan peralatan pembuatan hologram refleksi

6 123 emantul C = pinhole Cermin Shutter mobilan> (mobil o A = H obyek atennuator = pel film P Berkas sinar laser dilewatkan pada cermin setengah pemantul (beam splitter>, sehingga berkas laser sebagian diteruskan merupakan berkas acuan dan sebagian dipantulkan sebagai berkas obyek setelah dikenakan pada obyek. Berkas keluaran laser tidak homogen, supaya menjadi homogen dilewatkan pada spatial filter yang terdiri dari mikroskop obyektif dan pinhole yang diameternya 25 urn. Mikroskop obyektif dengan titik api lensa 14,8 mm dan 10 kali perbesaran digunakan memperbesar diameter berkas. Plat film H dengan dasar kaca tipe 694 F buatan pabrik Kodak yang mempunyai daya pisah» 2000 garis/mm digunakan sebagai media perekam intensitas hasil interferensi berkas acuan dan berkas obyek. Untuk mengatur lamanya waktu penyinaran yang mengenai.pelat film digunakan shutter S yang dapat diatur waktunya mulai 0.01 sampai 1 detik. Dengan menggunakan meja buatan Newport Research Corporation yang dapat mengatasi pengaruh getaran dari luar. Sistem kerja meja berdasar penumatik, pada percobaan ini tekanan udara yang diberikan 13 PSi4 Untuk memantapkan peralatan optik yang lain seperti temp at cermin, temp at mikroskop obyektif, tempat obyek digunakan magnetic base yang dapat melekat kuat pada permukaan meja. Pada percobaan ini digunakan laser He Ne tipe 164 buatan Spectra Physics panjang gelombang 6328 A, dengan daya keluaran 15 mw. Untuk memperoleh hasil hologram yang baik dan dapat dilihat kembali bayangannya pada waktu rekonstruksi diperlukan berkas cahaya yang koheren, system stabil dan tahan terhadap pengaruh getaran dari luar. Selain itu pelat film harus mempunyai daya pisah terjangkau dan waktu penyinaran sesuai. Setelah proses perekaman, pelat film yang sudah merekam pola pola frinji segera dilakukan proses pencucian

7 'i 24 untuk memperoleh hasil hologram, adapun urutan pencucian sebagai berikut(4) proses 1. Pengembangan (developing) Pada proses ini pelat film yang sudah merekam pola frinji direndam dalam larutan developer selama 6-8 menit dan digoyang terus menerus. Proses ini dilakukan dengan menjaga suhu antara 18,5-21 DC, kemudian pelat film dimasukkan dalam air yang mengalir selama 30 detik. 2. Fixing Pada proses ini pelat film direndam dalam larutan fixer F-5 selama 5 menit dan digoyang terus menerus, setelah itu pelat film dimasukkan selama 1 menit dalam air mengalir. 3. Pembersihan fixer Pelat film direndam dalam larutan hypo selama 1,5 menit, kemudian untuk menghilangkan larutan hypo yang menempel pada pelat film dimasukkan kembali dalam air mengalir selama 5 menit. Sisa emulsi dapat dihilangkan dengan merendam pelat film dalam metanol selam 5 menit kemudian dibersihkan dengan air mengalir selama 1 menit dan dibiarkan kering pada suhu kamar atau dihembus dengan udara kering. Selama proses perekaman ma~pun proses pencucian dilakukan pada temp at gelap. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk memperoleh pola frinji yang dapat, dilihat kembali.bayangannya pada waktu rekonstruksi, diperlukan pelat film yang mampu merekamnya, pada hologram refleksi diperlukan film yang mempunyai daya pisah yang tinggi. Daya pisah adalah jumlah garis sejajar per milimeter yang masih dapat dipisahkan media perekam atau dapat dituliskan, v = lid (8)

8 125 Dengan mensubstitusikan "l menjadi sin Y /;.. dan '7tdisubstitusi-kan dengan?-_/n, dan dengan menggunakan hukum Snellius sin ~/n = sin ~/no, maka persamaan (7) dapat diturunkan menjadi : (9) dimana ~ = panjang gelombang pada media perekam n = indeks bias media perekam no = indeks bias udara. Pada1,5 0,2830 pereobaan n = A untuk -rl. = maka 7t/2, umgaris/mm yang dilakukan pada makalah ini = 6328 Untuk ~= 0, diperoleh d = 0,2109 um V = 4740 garis/mm. Jadi jangkauan daya pisah pelat film yang digunakan untuk membuat hologram refleksi adalah 3530 < V < 4740 garis/mm. Waktu penyinaran yang dikenakan pada pelat film mempengaruhi hasil hologramnya. Kalau waktu penyinaran terlalu lama hologram yang dihasilkan nampak gelap, karena intensitas yang diterima film terlalu besar. Waktu penyinaran pendek hasil hologramnya tampak pueat disebabkan intensitas yang diterima keeil. Hubungan waktu penyinaran t, intensitas gabungan berkas obyek dan berkas aeuan _~, dan tenaga optimum film yang dipakai U adalah t = U/I (10) Setelah mengukur intensitas berkas, dan dari persamaan di atas diperoleh patokan untuk menentukan lamanya waktu penyinaran. Data pereobaan pembuatan hologram refleksi ditunjukkan pada tabel 1.

9 126 Data 1. Data hasil percobaan pembuatan hologram refleksi Jarak Sudut t ,5 :3,5,166 0,166 0,414 1,07 0,75 0,85 10,85 0, , , tp cahaya Pc> t Proses sudut = sudut antara berkas acuan dan obyek P... = putih daya waktu berkas acuan (mw) berkas obyek (mw) penyinaran (detik) penyinaran dari hasil perhitungan (detik) rekostruksi dilakukan dengan merefleksikan dari lampu senter yang datang dari arah depan (sama seperti posisi pengamat) seperti ditunjukkan pada gambar 4a. Hasil pengamatan dengan jalan memfoto bayangannya pada saat rekonstruksi dlt~nj~~~~~ e~da 9_a_m_b_a_r _4 b. Su.rr;.ber Kolog.:-am Pe!lgamat a) b) ro Gambar 5. a. Susunan rekonstruksi hologram refleksi b. Foto bayangan hasil rekonstruk~i

10 127 Pad a perekaman cahaya yang digunakan berwarna merah dari laser He Ne, tetapi pada waktu rekonstruksi bayangan yang dihasilkan warnanya hijau. Hal ini disebabkan pada waktu proses pencucian terjadi pengkerutan pada media perekam, sehinggaterjadi perubahan jarak frinji yang mempengaruhi panjang gelombang saat rekonstruksi. v. KESIMPULAN Dari hasil pembuatan hologram refleksi dapat disimpulkan bahwa : Pada proses rekonstruksi dapat digunakan cahaya putih untuk melihat bayangan yang terjadi dari pelat hologram. Media perekam yang digunakan untuk hologram refleksi dengan memakai berkas cahaya panjang gelombang 6328 A adalah antara 3530 sampai dengan 6740 garis/mm. Pada waktu rekonstruksi ada perbedaan warna bayangan pada hologram kalau dibandingkan pada saat perekaman disebabkan karena adanya perubahan jarak frinji pada saat proses pencucian. UCAPAN TERIMAKASIH Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada saudara Agus Nurochim, para teknisi Fisika Atom yang telah membantu hingga terselesaikannya penulisan makalah ini. ACUAN 1. Lehmann Matt, "Holography (technique and practice>, the focal press", London and New York, AbramsonNils, Collier Burkhart "Optic:alAcademic: "TheChristoph Robert B., makingnew andyork, evaluation Press, hologram", of J., 4. Kallard T., "Exploring Laser Light", Optosonic: Press, New York, 1~77.

11 128 Pertanyaan-pertanyaan dan Jawabannya 1. Budiono a. Apakah teknik hologram ini dapat digunakan untuk melihat kecacatan dari suatu obyek? b. Tadi dikatakan teknik hologram, sistem yang dibuat harus fix tidak boleh ada getaran, sedangkan negaranegara yang maju pemotretan daerah-daerah yang berbahaya untuk negara lain dapat dilaksanakan dengan teknik hologram memakai satelit. Apakah dengan teknik hologram yang dicoba dapat dilakukan juga? Sigit Hariyanto a. Dengan metode holografi dapat digunakan untuk melihat kecacatan suatu obyek yaitu dengan interferometer holografi, caranya dengan membandingkan obyek standar dan obyek yang cacat dan keduanya direkam pada hologram. Pada saat rekonstrukksi bayangan yang terjadi dapat dianalisa. b. Tidak dapat, karena percobaan yang dilakukan di sini selain sistemnya harus betul-betul tahan getaran, juga percobaan ini dilakukan dalam ruang yang betul-betul gelap. 2. Rony D. a. Aplikasi dari pembuatan hologram di mana? b. Apakah ada nilai komersialnya? Sigit Hariyanto a. Untuk interferometer holografi yaitu untuk analisa kerusakansuatu bahan dalam orde mikro. b. Sampai saat ini belum dipikirkan dalam segi komersii~nya, tetapi di luar negeri hologram ini banyak diperjual-belikan yang merupakan barang souvenir.

12 t:uaminiirtq. - Bisa dijelaskan mengapa pada holografi Refleksi rekonstruksi dapat dilakukan dengan cahaya yang perlu koheren (tidak harus dengan laser). ini, tidak Jawaban Rekonstruksi pada hologram tidak perlu menggunakan cahaya koheren. Tetapi jika dipakai cahaya putih untuk rekonstruksi hologram tranmisi, tiap panjang gelombang cahaya tersebut menghasilkan citra obyek yang bergeser satu sama lain, sehingga secara keseluruhan akan terbentuk citra yang kabur dari berbagai warna sekaligus. Hal ini tidak terjadi pada hologram refleksi karena permukaan hologram akan menginterferensikan cahaya cukup banyak dengan efisiensi refleksi yang tinggi untuk panjang gelombang yang memenuhi kondisi Bragg,.