Embed Size (px)
Citation preview
ANALISIS PERGESERAN 9JATU BAHAN DENGAN METODE HOLOGRAFIINTERFEROMETER
Sigil Hariyanlo, Budi Sanlosa, Lely Susila
Pusal Penelilian Nuklir Yogyakarta
ABSTRAK
Telah diamati obyek yang mengal ami pergeser an denganmetoda holografi interferometer penyinaran ganda. Obyek berupa pelat baja diletakkan vertikal. Ujung bawah diikaldengan sebuah sekrup, sedangk an ujung atas dapa l digeserdengan menggunakan mikrometer. Sebelum perekaman ke dua dilakukan pergeseran bagian ujung alas pelal baja secara legaklurus. Pola pola frinji bayangan akan terlihal pada ",'aklurekonslruksi holografi. Dari hasil perhilungan jumlah frinji dapat ditentukan besaran pergeseran benda. Pergeseranpelal baja lerkecil yang dapal dilakukan 25 ~m, dan jumlahf rinji yang ter1ihal adal ah 18. Perekaman di1akukan denganplal !~ilm kecepatan tinggi. lipe 132-02 dengan waktu perekaman 0,01 detik. Metode tersebut dapal digunakan unlukmengamali perubahan sualu benda secara kuanlitatif.
ABSTRACT
Object deformation has been observed by using holography interferometry double exposure method. The objectconsists of vertical steel bar fixed at its lower end byscrewing it to a stable mount. The top of the bar is supported by a micromeler slides. Bel ween the two exposures ofhologram a micromeler change is applied at the top of thebar. The fringe pallern could be seen on lhe reconstruclionhologram. The magnilude of lhe deformation can be found bythe number of fringes. The smallest deformation of steelbar is 5 pm, with number bf fringes 18 lines. The Kodak132-02 high speed was used in the hologram recording, timeexposure is 0.01 second. The method can be used to observeobject deformation quantitalively.
I. PENDAHULUAN
Holografi interferometer merupakan salah satu peng
gunaan holografi dalam bidang pengukuran dengan ketelitian
yang sangat tinggi. Telah diketahul bahwa panjang gelombang
cahaya tampak yang paling pendek sekitar 5xl0-~ m, sedangkan
perubahan interferensi dapal mendeleksi perubahan sampai
1
2
setengah panjang gelombangnya , hal tersebut menunjukkan cara
ini mempunyai derajat ketelitian sangat tinggi. (j.>
Suatu hologram akan memberikan informasi tentang obyek
yang direkam dalam bentuk aslinya dari hasil difraksi pola
frinji padahol ogr am.Apabilacahayayangterhamburdari
suatu
obyekdanberkasacuanCreference)yangjatuhpada
tempat
yang sarnapada waktu yang sama akan menghasilkan pola
frinji
padaplatfilm.Platfilm harusdiletakkanpadapo-
sisi
waktu
tetap dengan. (z>
penY.lnaran.
mengabaikan getaran
Dengan perkataan
pada
lain
obyek sel ama
hubungan fase
antara kedua berkas cahaya harus konstan selama waktu pe-
nyi naran. Salah satu keadaan supaya hubungan fase menjadi
konstan adalah perbedaan panjang jejak antara jejak acuan
dan jejak hamburan obyek yang mengenai plat film harus lebih
pendek dari panjang koherensi cahaya yang digunakan.
Ada dua met ode yang dapat digunakan dalam membuat holo
grafi interferometer yaitu dengan penyinaran tunggal dan pe-
nyi naran ganda. Pada holografi interferometer penyinaran
ganda, penyinaran yang dikenakan pada plat film sebanyak dua
kali. Pertama kali penyinaran dilakukan untuk menghasilkan
pol a frinji dari suatu berkas obyek dan berkas acuan yang
belum dilakukan perubahan atau pergeseran pada obyek. Tahap
kedua penyinaran da~ perekaman dilakukan pada obyek setelah
mengalami pergeseran. Selanjutnya untuk melihat hasil per-
ubahan obyek di1akukan dengan proses rekonstruksi, yai tu
hologram disinari kembali dengan suatu gelombang cahaya, se
hingga obyek yang telah direkam pada media perekam akan
muncul kembali bayangannya.
Pada perekaman pertama, plat film merekam intensitasu.>
kedua berkas sebesar Cgambar la).
i.{a.-b>x -i.{a.-b>x 2= e + e + (1)
3
di mana
a
=ksin~
b
=ksin {3\.o.x
berkaseahayaobyeke =i.bx
berkaseahayae = aeuan
~
= sudul dalangberkaseahayadarihamburanobyek
dengan bidang normal
{3 = sudul dalang berkas eahaya aeuan dengan bidang
normal
Pada persamaan (1) di alas ampliludo gelombang obyek dan ge-
lombang aeuan diambil sebagai saluan. Pada perekaman ke dua
obyek digeser sehingga lerjadi perubahan sudul berkas eahaya
hamburan obyek sebesar ~ + 6~. Kemudian dilakukan perekaman
kembal i pada pial f i1m yang sarna Cgambar 1b). inlensi las
yang lerekam pada plal film adalah
H
i.(a+q-b>x -i.(a+q-b>x ~=e +e +c:.
H H
(2)
a b c
Gambar 1a.lb.le.
Perekaman berkas aeuan dan obyek pada plal filmPerekaman pada pial film selelah perubahan sudulRekonslruksi pada hologram
60
4
q = k ( 6a.) c os 0 ,
Kalau dilakukan rekonstruksi di
bal i dengan menggunak an berkas
keci1
mana hologram disinari~bx
acuan e (gambar 1c),
kem-
maka
gelombang yang didifraksikan menjadi
Y() 4 ~bx ~ax -~(a-2b)x ~(a+q)xX = e +e +e +e
-~(a+q-2b)x (3)+ e
Suku ke dua dan ke empat bagian sebelah kanan persamaan (3)
menggambarkan dua muka gelombang utama rekonstruksi
Y(x) ~ax ~(a+q)x= e + e ( 4)
Intensitas gelombang rekonstruksi
IYCx) 12 = 2 + 2 cos qx (5)
Dal-i persamaan (5) terlihat bahwa intensitas cahaya selalu
berubah-ubah sesuai dengan perubahan q. Secara nyata per-
ubahan intensi tas ter1ihal sebagai bayangan dengan frinji
berjarak satu sama lain,
(6)
Pada makalah ini penulis akan menyajikan pergeseran
benda pada salah satu ujungnya yang direkam dengan metoda
holografi interferometer penyinaran ganda.
II. TATA KERJA DAN PERCOBAAN
Pada percobaan holografi interferometer penyinaran gan
da digunakan sumber cahaya dari dari laser He Ne model Spec
tra Physics 120B yang mempunyai panjang gelombang 632,8 nm
dan panjang koheren 30cm. Adapun susunan peralatan unluk
melakukan percobaan ditunjukkan pada gambar 2. Berkas laser
dilewatkan pada cermin pemecah berkas (beam splitter),
sehingga berkas laser yang diteruskan merupakan berkas acuan
5
dan sebagian dipanlulkan sebagai berkas obyek selelah diham-
bur kan 01 eh obyek. Oia.meler berkas laser keeil dan lidak
homogen, unluk memperbaiki benluk berkas lersebul dilewalkan
pada sislem spalial filler yang lerdiri dari susunan lensa
posilif dengan titik api 14,8 mm dan lubang keeil (pinhole)
dengan diameler 25 ~m.
Laser He Ne
S BS
p
23 em
c
A L
78 em
69 em
c
Gambar 2. Susunan peralatan holografi interferometer
c = eermin o = obyekS = rana (shutter)
L=1ensapositif8.S
=eerminpemeeahberkasP=pinholeA
= allennuator H= plalfilm
Oua buah eermin yang lerpasang digunakan untuk mengatur arah
berka~ cahaya yang menuju obyek dan plat. film. Plat film
yang digunakan untuk holografi inlerferome~er adalah plat
holografi keeepalan linggi lipe 131-02 dengan dasar kaea
btJalan
dengan
pabrik
lenaga
Kodak, mempunyai daya
penyinaran maksimum 5/8
pisah 1250 garis/mm2
erg/em. lebal la-
pisan 9 ~m.
Unluk mengalur lamanya waklu penyinaran yang mengenai
plat film digunakan rana S (shutler) dan waklu penyinaran
dapal dialur mulai 0,01 sampai 1 delik. Obyek terbua t dar iplat lipis dengan ukuran 2,6 x 5,4 em, dimana salah salu
6
ujung dapa l digeser dengan menggunak an mikromeler seper li
ditunjukkan pada gambar 3.
Per lama kali dilakukan percobaan dengan merekam
interf'erensi antara berkas lasel- acuan dengan berkas obyek
dari hamburan obyek yang terletak pada plat f'ilm dengan
keadaan obyek tetap.
e---,.
Gambar 3. Obyek yang digunakan untuk percobaan
Lama waklu penyinaran.adalah 0,01 delik dengan mengalur rana
sesuai dengan kemampuan plat f'ilm apabila dikenai inlensilas
cahaya. Kemudian ujung salah salu obyek digeser legak lurus
bidang permukaan dengan menggunakan mikromeler sehingga ada
perbedaan jejak berkas cahaya yang berasal dari hamburan
obyek dan direkam lagi pola inlerf'erensi pad a plal f'ilm se
lama 0,01 detik. Pada percobaan holograf'i inlerf'eromeler
ini telah dilakukan penggeseran obyek 5 ~m, 10 ~m, 15 ~m, 20
~m, dan 25 ~m.
Pada percobaan holograf'i perlu ruangan gelap dan bebas
dar i gelar an dari 1uar . Un luk menga lasi nya digunak an meja
bualan Newporl Research Corporalion yang sislem kerjanya
berdasarkan penumalik dengan lekanan udara 13 psi. Peralal
an oplik yang lain seperli lempal cermin, lempal lensa po-
7
sitif. tempat obyek dan tempat plat film supaya dapat mantap
pada meja digunakan magnetic base yang dapat melekat kuat
pada permukaan meja.
Setelah proses perekaman, plat film yang sudah merekam
pola pola frinji segera dilakukan proses pencucian sebagai
ber ikut :
a. Pengembangan (developing)
Pengembangan adalah proses penimbulan gambar, pada proses
ini plat film yang direndam dalam larutan developer D-19
selama + 5 menit dan digoyang terus menerus. Proses ini
dilakukan dengan menjaga suhu antara 18 - 21 °c, kemudian
plat film dimasukkan dalam air yang mengalir selama 30
det ik . Pada proses ini perak halida pada emul si medi a
perek am yang sudah dikenai cahaya akan membentuk buti r
butir perak yang halus dengan susunan tertentu, yang akan
berfungsi sebagai kisi difraksi pada waktu rekonstruksi.
b. Fixing
Pada proses ini plat film direndam dalam larutan fixer
F-5 selama 5 menit dan digoyang terus menerus. setelah
itu dimasukkan selama 30 detik dalam air yang mengalir.
Fixer ini bertujuan untuk membuat emulsi media perekam
menjadi tidak reaktif terhadap intensitas cahaya.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk memperoleh pola frinji yang dapat dilihat kembali
bayangannya pada waktu rekonstruksi diperlukan plat film
yang mampu merekamnya. Pada percobaan holografi interfero
meter metode perekamannya sarna dengan metode perekaman holo
grafi transmisi dan tidak memerlukan plat film yang daya pi
sahnya tinggi . Daya pisah adalah jumlah garis sejajar per
milimeter yang masih dapat dipisahkan media perekam. atau
dapat dituliskan
v = l/d (7)
8
Jarak frinji d merupakan hasil inlerferensi anlara berkas
obyek dan berkas aeuan.
d = X/Csin 0 - sin ~)
di mana :
x = panjang gelombang berkas laser
a = sudul anlara berkas obyek dengan normal
~ = sudul anlara berkas aeuan dengan normal
(8)
Pada pereobaan yang dilakukan X=6328 ~. 0=19°. ~=-19°. maka
diperoleh.
-6d = 971.89 10 mm
v = 1029 garis/mm
Jadi pIal film lipe 132-02 masih mampu merekam dan dapat.
digunakan dalam pereobaan ini.
Pada proses rekonslruksi dilakukan· dengan menyinari
hologram dengan berkas aeuan seperli dilunjukkan pada gambar
le. Hasil pengamalan dengan jalan memolrel bayangan pada
saal rekonslruksi yang menggunakan film hi lam pulih dengan
ASA 100 dilunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Pergeseran 5 ~m dan 10 ~m
9
Oari gambar di atas terlihat bahwa bayangan benda yang ter
jadi ter1iha t frinji pada benda yang mengal ami pergeser an.
Pada bagian bayangan sebelah at.as jarak frinjinya lebih
rapat dibandingkan dengan bagian bayangan sebelah bawah.
Hal ini sesuai dengan persamaan (6) bahwa pada bagian alas
perubahan arah berkas benda lebih besar dibandingkan dengan
bagian bawah benda asli.
Pada penyinaran pertama berkas laser dipantulkan hori
sontal dari ujung obyek ke arah plat film. Set.elah perekam
an dilakukan penggeseran pada ujung benda sebesar ¢, berkas
laser yang dipantulkan dibelokkan turun sebesar 2 ¢, seperli
ditunjukkan pada gambar 5 .
..1
-a I P
H
1
a H
Gambar 5. Penyinaran berkas laser pada obyek s~belum dansesudah pergeseran.
Pembelokan berkas turun dengan jarak h, atau dapat dit.ulis-
k (3)an
h = L sin 2¢ = L 2d/l
dl mana :
L = jarak ant.ara obyek dengan plat film
d = pergeseran pada ujung obyek
1 = tinggi obyek
(9)
10
Sesudah direkonslruksi frinji bayangan nyala dari obyek ler
lihat dengan jarak
~ = A/sin 2¢ = Al/2d
jumlah frinji bayangan n,
n = l/f,. = 2d/". Cl0)
yang di
kerusakan
Pada pereobaan yang lelah dilakukan d = 5,7 ~m dan 11,4 ~m
akan diperoleh harga n = 18 dan 36. Dari perhilungan di
atas untuk pergeseran 5 J.lm jumlah frinji yang dihasilkan
sesuai dengan hasil pereobaan seperti lerlihal pada gambar
5. Tetapi pada pergeseran 10 J.lm jumlah frinji yang terlihat
33, sehingga ada perbedaan 3 dengan hasil perhitungan. Hal
ini disebabkan pada waktu pemotret.an ada bagian yang tidak
jelas atau adanya kelengJ-:ungan pada wak tu pergeser an obyek.
Vntuk pergeseran 15 J.lm, 20 ~m, dan 25 J-!m lidak dapal di
potret dengan film biasa, karena frinji bayangannya lerlalu
rapat. Hasil pengamalan seeara langsung jumlah frinji
adalah 49 untuk pergeseran 15 J.lm, dan unluk pergeseran yang
lain tidak dapal dihilung.
I V. KESI MPULAN DAN SARAN
Dari hasil pereobaan dapal disimpulkan bahwa :
Dengan menggunakan plat film keeepatan tinggi tipe 132-02
yang mempunyai daya pisah 1250 gar is/mm dapa l mer ekam
holografi interferometer penyinaran ganda.
- Melode holografi interferomeler penyinaran ganda
lakukan dengan dua kali perekaman/pergeseran
suatu benda yang keeil sekali seeara kuanlitalif.
Jarak anlar frinji berbanding terbalik dengan pergeseran
benda.
Unluk penelitian selanjulnya sebaiknya dilakukan pergeser
an benda dengan orde 0,5 panj ang gelombang sampai be
berapa panjang gelombang.
11
UCAP AN TERI MAKASI H
Pada kesempa~an ini penulis mengucapkan ~erimakasih
kepada par.4 ~eknisi Kelompok Fisika A~om yang ~elah memban~u
hingga ~erselesaikan penulisan makalah ini.
ACUAN
1. Ho.•••.ard M. Smi~h, "Principles Of Holography", a Wiley In~erscience publica~ion, John Wiley & Sons, 1975.
2. Ni1s Abramson , "The holo Diagr am :Making and Eval ua~ion Holograms" ,No.6, 1969.
a Prac~ical Devise forApplied Op~ics, vol 8,
3. Nils Abramson,Academic Press,
"The Making And Evalua~ion of Hologram",Ne.•••.York, 1981.
4. ColI ier .graphy" ,
Rober~, J., Burkhar~ Chris~oph B,Academic Press, Ne.•••.York, 1977.
"Op~ical Holo-
TANYA JAWAB
f. S-umar t ono
Apakah pernah dicoba untuh per8eseran huran8 dari 5 mi
hron, dan hasi~ rum.bai-rum.bai CfrinjiJ diuhur dan hasi~nya ba8aimana ?
JAWABAN
Be~um.pernah dicoba den8an per8eseran ~ebih heci~ dari 5
~m, harena hita be~um. punya pera~atan yan8 bisa m.en88eser
~ebih hec i ~ dari 5 ~m. Ada pera~atan buatan Newportyai tu U~trareso~ut ion Posi t ioner wi th Readout yan8 m.em-
punya i reso ~us i sam.pai 0, 0f ~m.,be~um. hi ta miL ihi.
tetapi a~at tersebut
c. ,T. Gint in8
Apakah ada suatu acuan untuh m.enyatahan bahwa. hasi L yan8dipero~eh cuhup baih ?
12
JAWABAN
TidaR ada acuannya, tetapi kaLau hoLo8ram yan8 dihasiLkan
direkontr~i den8an m.enyinari berkas cahaya ac'Uan, Re
mudian terLihat Irinji bayan8an yan8 terpisah den8an
jeLcrs dan diloto den8an Ii Lm biasa Chi tam p'Utih) terL ihatjeLas, maka hasiLnya dikatakan cuk'Up baik.
3. Ta'Ulik Bey
UntuR m.endapatkan perbandin8an, apakah pernah dicoba
m.en8gunakan Ii Lm kecepatan t in88i t ipe yan8 Lain dari
yan8 digunaRan. KaLa'U pernah ba8aimana hasiLnya ?
JAWABAN
BeL'Um pernah, tetapi daLam m.emb'UathoLo8ram, setiap pLat
Ii Lm yan8 digunakan memp'Unyai kemamp'Uan menerima tena8amaksimum CU), ma'Up'Unm.emp'Unyai kemamp'Uan memisahkan 11.
Cdaya pisah) tertent'U. Besar U dipen8ar'Uhi oLeh wakt'U
penyinaran dan j1.llT!.Lahintensitas cahaya ac'Uan dan cahaya
obyek .. KaLa'U wakt'U penyinaran terLaL'U panjan8 hOLo8ram
yan8 diperoLeh 8eLap sekaLi, tetapi kaLa'U waktu pe
nyinaran terLaL'U pendek t idak ada poLa Irinji yane te
rekam. SeLain i t'U daya pisah v dipenearuhi oLeh s'Ud'Utdatan8 cahaya ac'Uan dan cahaya obyek. KaLa'U s'Ud'Ut datan.8
terLaL'U besar, maRa pLat Ii Lm tidaR mamp'Umerekam jaraR
Irinji yan8 terjadi.
