Peran Teknologi Laser dalam Berbagai Bidang

Kehidupan

Oleh :

1. Hanif Irham F. (14306141026)

2. Rofiki (14306141032)

3. Azzam Zukhrofani I. (14306141034)

4. Eka Maulana B. L. P (14306141035)

5. Khoerul Muna (14306141036)

Jurusan Pendidikan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Yogyakarta

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya terutama

nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah mata

kuliah Wawasan dan Kajian MIPA dengan tema “Peran teknologi laser dalam berbagai

bidang kehidupan manusia”. Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi

besar kita Muhammad SAW yang telah menyampaikan pedoman hidup yakni al-qur’an dan

sunnah untuk keselamatan umat di dunia.

Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Wawasan dan Kajian MIPA Fakultas

MIPA di Universitas Negeri Yogyakarta. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada Bapak Nur Kadarisman selaku dosen pembimbing mata kuliah

Wawasan dan Kajian MIPA dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan

serta arahan selama penulisan makalah ini.

Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-kekurangan dalam penulisan

makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif dari para

pembaca demi kesempurnaan makalah ini.

Yogyakarta, 11 Mei 2015

Tim Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation yang merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi

elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun

dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Laser

memperkuat cahaya. Laser dapat mengambil berkas cahaya yang lemah dan

membuatnya menjadi berkas yang kuat. Beberapa laser menghasilkan berkas yang

sangat kuat sehingga dapat membakar lubang kecil di dalam selembar besi dalam

waktu kurang dari satu detik. Sinar laser dapat mencapai jarak jauh melalui angkasa

luar tanpa menyebar dan menjadi lemah. Karena itulah, sinar laser menjadi alat

komunikasi penting dalam berkomunikasi dalam zaman angkasa luar. Banyak

kegunaan laser sudah ditemukan dalam ilmu kedokteran, ilmu pengetahuan, dan

industri (wikipedia).

Ketergantungan masyarakat terhadap teknologi sudah semakin pesat. Semakin

berkembangnya zaman, semakin banyak alat-alat canggih yang ditemukan.

Masyarakat semakin lama semakin bergantung hidupnya terhadap aplikasi dari

teknologi canggih ini. Masyarakat semakin butuh untuk menemukan sesuatu yang

baru demi mempermudah kehidupannya. Sebagai contoh, salah satu penemuan yang

semakin pesat perkembangannya adalah teknologi laser.

Aplikasi Laser di berbagai bidang : Semenjak penemuannya pada tahun 1960-an

hingga sekarang, laser semakin banyak ditemukan manfaatnya dalam berbagai

bidang, baik sains,maupun kehidupan sehari-hari. Presisi dan kekuatan yang dimiliki

sinar laser menjadikannya salah satu inovasi yang berpengaruh besar dalam

kehidupan manusia

Pemanfaatan sinar laser dalam kehidupan sehari-hari sudah sangat meluas, dari

keperluan yang sangat sederhana sampai pada keperluan yang sangat rumit sekalipun.

Laser akan terus menjadi bidang yang luar biasa dikembangkan. Seiring

perkembangan teknologi laser, sudah banyak ditemukan jenis laser melalui

keanekaragaman warna laser sesuai dengan panjang gelombang yang dihasilkan

seperti yang begitu nyata kita lihat pada konser-konser band, tetapi itu hanyalah salah

satu dari aplikasi laser.

Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, sinar laser digunakan antara lain untuk

mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, dan perbaikan suatu cacat serta

pembedahan. Pada bidang industri, sinar laser bermanfaat untuk pengelasan,

pemotongan lempeng baja, serta untuk pengeboran. Pada bidang astronomi, sinar

laser berdaya tinggi dapat digunakan untuk mengukur jarak bumi ke bulan dengan

teliti.

Dalam bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari suatu

benda, disebut holografi. Dalam bidang elektronika, laser solid state berukuran kecil

digunakan dalam sistem penyimpanan memori optik dalam komputer. Dalam bidang

komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat menyalurkan

suara dan sinyal gambar melaui serat optik.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan di atas, maka rumusan

masalah dari makalah ini adalah bagaimana peran laser dalam bidang biologi,

kedokteran, industri, dan kimia serta dalam kehidupan sehari-hari lainnya.

C. Tujuan Penulisan

Adapun maksud dan tujuan penulis membuat makalah ini adalah :

1. Mengetahui peran laser dalam bidang biologi, kedokteran, industri, dan kimia

serta dalam kehidupan sehari-hari lainnya.

2. Meningkatkan pengetahuan terhadap teknologi laser.

D. Metode Penulisan

Metode penulisan yang dipakai pada pembuatan makalah fisika laser ini

adalah metode studi literature, yaitu penulis membaca buku-buku literature dan

informasi dari internet yang berhubungan dengan permasalahan makalah ini.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Rincian manfaat laaser dalam berbagai bidang

Dalam kehidupan sehari-hari, laser digunakan pada berbagai bidang. Dalam

penggunaannya, energi laser yang terpancar tiap satuan waktu dinyatakan dengan

orde dari beberapa mW (Laser yang digunakan dalam system audio laser disk) sampai

dengan beberapa MW (Laser yang digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser

yang dipilih bergantung pada penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada

bidang kedokteran, industri, kimia, biologi, dan kehidupan sehari-hari lainnya yaitu :

1) Bidang kedokteran

a) Terapi kecantikan

Sinar laser yang ditembakkan pada kulit atau area yang bermasalah akan

diserap oleh sel kulit tertentu dan kemudian diubah menjadi panas pada

area tersebut. Fungsinya adalah untuk menstimulasi pembentukan sel

kolagen baru yang menjaga kekenyalan kulit. Panjang gelombang dari

sinar laser adalah yang terpenting pada perawatan ini.

b) Terapi atasi nyeri

Terapi laser menciptakan reaksi biokimia dalam jaringan tubuh untuk

perbaikan sel, meningkatkan sirkulasi darah, dan mengurangi reaksi

peradangan dan pembengkakan. Energi sinar laser akan menstimulasi sel

yang rusak untuk menghasilkan suatu zat yang disebut adenosine

triphospate (ATP), yang akan dipergunakan sel tersebut untuk

mempertahankan fungsi normal dan meningkatkan perbaikan sel. Waktu

yang dibutuhkan untuk terapi laser bergantung dari luas area tubuh yang

diterapi. Namun pada umumnya berlangsung sekitar 10 sampai dengan 20

menit. Selama proses terapi laser, pasien akan merasakan sensasi rasa

hangat pada daerah yang diterapi. Setelah terapi selesai, keluhan nyeri

akan berkurang atau menghilang.

c) Penyembuhan luka

Laser merupakan suatu gelombang elektromagnetik yang dapat

berinteraksi dengan biological tissue dengan efek samping bergantung dari

daya dan exposure yang diterima oleh biological tissue tersebut. Hal inilah

yang dijadikan sebuah dasar penggunaan laser untuk berbagai macam

aplikasi penyembuhan luka.

d) Proses Khitan

Dengan memanfaatkan laser CO2 dengan kekuatan 30-100 W, proses ini

dianggap mampu melakukan operasi lebih cepat, perdarahan minim atau

bahkan tidak ada, ditambah proses penyembuhan cepat, rasa sakit setelah

operasi serta hasil yang estetik lebih baik. Para ahli medis biasa melakukan

Khitan laser dengan waktu hanya 10-15 menit. Selain itu, laser CO2

dengan 30-100 W memang sering dimanfaatkan untuk proses pembedahan

tubuh dalam bidang kedokteran.

2) Bidang Industri

a) Pengelasan Sinar laser digunakan untuk proses pengelasan dalam hal ini

menggunakan las laser. Penggunaan sinar laser dikarenakan laser bersifat

mengumpulkan energi dalam satu titik. Umumnya digunakan untuk mengelas

komponen yang mengandung peralatan-peralatan sensitif terhadap panas.

Seperti kotak pacu jantung yang didalamnya terdapat komponen-komponen

elektronika. Keuntungannya, panas hanya terkumpul pada tempat yang kecil.

Untuk pekerjaan seperti itu dipakai laser bahan padat seperti ‘’neodymuim-

YAG-laser’’. Bahan yang lebih tebal tidak dapat disambung dengan laser

seperti itu. Namun disebut-sebut laser CO2 memiliki energi yang lebih banyak

untuk setiap milimeter perseginya. Laser ini dapat melelehkan logam sampai

sedalam 15 milimeter.

b) Pemotong lempengan baja Dalam pemotongan digunakan Laser cutting untuk industri dirancang

untuk mengkonsentrasikan jumlah energi yang tinggi ke tempat yang kecil.

Biasanya sinar laser cutting berdiameter sekitar 0,003-0,006 inci ketika

menggunakan laser dengan panjang gelombang pendek. Energi panas yang

dihasilkan oleh laser mencair, atau menguapkan bahan di daerah pengerjaan

dan gas (atau campuran) seperti oksigen, CO2, nitrogen, atau helium

digunakan untuk membuang bahan yang menguap yang keluar dari goresan.

Energi cahaya yang diterapkan langsung tempat yang membutuhkan,

meminimalkan panas zona di sekitar area yang dipotong.

Laser cutting bekerja dengan mengarahkan output dari laser dengan daya

tinggi, oleh komputer, pada bahan yang akan dipotong. Bahan akan mencair,

terbakar, menguap, atau tertiup oleh jet gas, meninggalkan tepi dengan

finishing permukaan yang berkualitas tinggi.

Presisi pemotongan laser lebih populer dan efektif daripada proses

pemotongan tradisional. Alasannya jelas, akurasi yang memegang kunci

keberhasilan pemotongan presisi laser.

Kelebihan dari pemotongan laser: Fleksibel dan cepat tetapi mekanisme

hemat biaya, Dalam presisi laser cutting , materi tidak bersentuhan dengan alat

pemotong, Presisi pemotongan laser digunakan untuk berbagai jenis bahan dan

ketebalan

c) Pengeboran

Dalam pengeboran digunakan laser drilling, Sistem pengeboran laser

menyediakan lubang yang akurat dengan tingkat presisiyang maksimum

dan juga waktu pengerjaan yang sangat cepat. Jika semisal tidak

mempertimbangkan kualitas, kemudian melakukan pengeboran sesuai laser

yang berdasarkan kebutuhan industri, maka itulah yang menjadi solusi industri

manufaktur dalam jangka panjang.

3) Bidang Kimia

a. Membedakan bahan-bahan kimia Sebuah sistem laser yang masih dalam tahap percobaan mampu

membedakan bahan kimia dan mengidentifikasikan bahan peledak serta

senyawa berbahaya lainnya dari jarak yang aman.

Dari jarak 400 meter, sistem laser ini dapat membedakan bubuk putih yang

berbeda yang secara optik dan secara kimiawi mempunyai kemiripan.

Hasil ini diteliti oleh Tim peneliti yang dipimpin oleh Brett Hokr dari A &

M University in College Station, Texas, menerbitkan temuan mereka

dalam Proceedings of the National Academy of Sciences.

Tim yang dipimpin Hokr ini memanfaatkan efek yang dikenal sebagai

hamburan atau pancaran raman, dimana cahaya tersebar dari atom atau

molekul suatu zat, dengan panjang gelombang yang mengalami perubahan

kecil, tergantung pada komposisi kimia materialnya.

(http://dw.de/p/1BxsX)

b. Laser untuk mendinginkan dan mengontrol molekul Tim fisikawan Yale telah menggunakan laser secara menyeluruh untuk

tujuan berbeda, menggunakannya untuk mendinginkan molekul ke suhu nol mutlak, sekitar -460 derajat Fahrenheit. Merupakan langkah yang signifikan menuju tujuan akhir dari penggunaan individu molekul sebagai

bits informasi pada komputasi kuantum.

Saat ini, Ilmuwan menggunakan atom individual maupun “atom buatan”

sebagai qubit (singakatan dari quantum bits), dalam upaya untuk mengembangkan prosesor kuantum. Tapi, atom secara individu tidak berkomunikasi kuat satu sama lain seperti yang dibutuhkan untuk qubits.

Di sisi lain, atom buatan yang sebenarnya adalah perangkat sirkuit terdiri dari miliaran atom yang dirancang untuk berperilaku seperti atom tunggal

berkomunikasi secara kuat dengan satu sama lainnya, tetapi begitu banyak kecenderungan interfensi dari dunia luar. Molekul, bagaimanapun juga adalah jalan tengah yang ideal.

Untuk menggunakan molekul sebagai kubit / qubit (quantum bit), fisikawan pertama-tama harus dapat mengendalikan dan memanipulasi nya

(sangat sulit dilakukan), sebagai molekul secara umum tidak dapat diambil atau dipindahkan tanpa menganggu sifat kuantum mereka. Selain itu, bahkan pada suhu kamar, molekul memiliki banyak energi kinetik, yang

menyebabkan mereka bergerak, berotasi, dan bergetar. Untuk mengatasi masalah tersebut, tim Yale mendorong molekul

menggunakan sentakan halus yang dihantarkan oleh aliran foton, atau partikel cahaya, yang dipancarkan oleh sebuah laser. Dengan menggunakan sinar laser untuk menabrak molekul dari arah berlawanan,

mereka mampu mengurangi kecepatan acak dari molekul. Teknik ini dikenal sebagai “laser cooling” karena suhu merupakan ukuran langsung

dari kecepatan pada gerak dari kelompok molekul. Mengurangi gerak molekul hampir ke tanpa gerak itu setara dengan mengendalikan suhu mereka ke suhu nol mutlak.

(http://www.faktailmiah.com/2010/09/10/prosesor.html)

4) Bidang Biologi

a) Pendekteksian konsentrasi etilen dalam tanah

Selama ini pengukuran gas etilen yang dihasilkan oleh sample

(cuplikan) biologis dilakukan dengan menggunakan kromatografi gas

GC yang dilengkapi dengan didektor ionisasi nyala FID. Cara

pengukuran dengan metode GC tersebut mempunyai beberapa

kelemahan yang dimiliki oleh pengukuran dengan metode GC

tersebut, terpecahkan dengan metode baru yaitu metode spektroskopi

fotoaustik (FA) laser.

b) sel pemancar kanker

Peneliti biologi dari Harvard University menciptakan sel yang

mampu memancarkan sinar laser (Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation).

Untuk menghasilkan laser, dibutuhkan dua hal. Pertama, bahan

yang berfungsi memendarkan cahaya. Kedua, cermin yang bertugas

mengkonsentrasikan cahaya dan mengarahkan lintasannya.

Kedua peneliti ini melakukan rekayasa genetika terhadap sel

ginjal dari embrio manusia untuk menghasilkan protein pemendar.

Selanjutnya, mereka menempatkan satu sel di antara dua kaca

berjarak sepertiga tebal rambut manusia.

Seberkas cahaya biru ditembakkan ke protein tersebut,

menghasilkan laser selama beberapa nanodetik. "Selain tak

berbahaya, cahaya yang dihasilkan juga membawa informasi

karakteristik sel tersebut," kata mereka dalam laporannya.

Bentuk alamiah sel yang berupa bola memberikan fungsi

tambahan. Struktur bola membuat sel berlaku sebagai lensa yang

memfokuskan cahaya. Untuk menghasilkan laser biologis ini

dibutuhkan cahaya dengan tingkat energi lebih rendah.

Hasil penelitian ini dapat diterapkan untuk berbagai

aplikasi.Ahli biologi kini bisa mengubah fungsi sel sebagai penghasil

laser.Ilmu kedokteran juga bisa memanfaatkan laser biologi untuk

mengendalikan jaringan yang terkena kanker dari dalam tubuh pasien.

(Tempo.com)

c) Mikroskop pemindai berteknologi laser konfokal

Lab Unbraw adakan peralatan Confocal Laser Scanning

Microscope (mikroskop pemindai berteknologi laser konfokal),Deep

Freezer (-85°C), Mini Centrifuge, dan Nano Drop

Spectrophotometer yang dapat mengukur kuantitas dan kualitas

DNA/RNA/protein/biakan sel dalam ukuran 1 larutan.

Secara khusus, Dr Fatchiyah, staf Jurusan Biologi FMIPA yang juga

peneliti biologi molekuler dan seluler pada Lab Sentral, menjelaskan,

Confocal Laser Scanning Microscope digunakan dalam penelitian

tingkat lanjut di bidang biologi molekuler dan seluler. Alat seharga

Rp 1,7 milyar ini buatan Olympus, Jepang. Di Indonesia, peralatan ini

hanya ada di 2 tempat, yaitu di Universitas Indonesia dan Universitas

Brawijaya.

Dengan teknologi laser, pemindaian menjadi lebih akurat dan

bisa dilakukan pada obyek dalam keadaan utuh, tanpa melalui teknik

preparasi. Pemindaian dengan teknik preparasi selama ini, dirasa

kurang optimal. Kelebihan lain, alat ini bisa dioperasikan untuk sel

atau organisme hidup dan berfluoresensi, dengan keluaran berupa

foto, grafik, dan data secara realtime dan per sel.

pertanian, peternakan, perikanan, dan teknologi pertanian. Peralatan

ini dapat dimanfaatkan oleh semua peneliti, baik dari dalam maupun

luar Universitas Brawijaya.

5) Dalam bidang astronomi

Ada banyak cara untuk mengukur jarak Bumi ke Bulan, yang paling modern dan akurat (ketelitiannya dalam centimeter) adalah

dengan menggunakan laser yang ditembakkan ke cermin atau reflektor yang diletakkan di Bulan oleh Neil Amstrong dan kawan-

kawannya saat pertama kali menginjakkan kakinya di Bulan, kemudian mengukur waktu tempuh laser tersebut kembali ke tempat semula (Bumi); kita telah mengetahui kecepatan cahaya dan dapat

dengan mudah menentukan jarak Bumi ke Bulan dengan rumus d = cΔt/2, di mana d adalah jarak Bumi-Bulan, c adalah kecepatan

cahaya, dan Δt adalah waktu tempuh bolak balik laser tersebut. Jarak Bumi ke Bulan sekitar 385.000 km.

Gambar 1. Mengukur jarak Bumi ke Bulan, laser ditembakkan dari Bumi ke Bulan (sumber: http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/LRO_lr.html)

Gambar 2. Mengukur jarak Bumi ke Bulan, reflektor yang ditinggalkan di Bulan

untuk memantulkan kembali laser ke Bumi. (Sumber: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/21jul_llr/)

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Peran teknologi laser dapat digunakan dalam berbagai bidang kehidupan

manusia seperti :

Bidang Kedokteran : Terapi kecantikan, terapi atasi nyeri, penyembuhan luka, dan

proses khitan.

Bidang Industri :Pengelasan, pemotongan lempengan baja, pengeboran,

Bidang Kimia :Membedakan bahan-bahan kimia, pendingin dan pengontrol

molekul.

Bidang Biologi : Pendeteksi konsentrasi etilen dalam tanah, Mikroskop

pemindai berteknologi laser konfokal, sel pemancar kanker.

Bidang Astronomi : Mengukur jarak bumi ke bulan.

B. Saran

Dari penulis pribadi minta maaf kepada seluruh pembaca khususnya kepada

Bapak Nur Kadarisman selaku Dosen Wawasan dan Kajian MIPA apabila ada

kesalahan dalam penulisan makalah ini. Karena kami selaku manusia pasti tidak luput

dari kesalahan, baik yang disengaja maupun yang tidak.

Kritik dan saran yang membagun dari pembaca sangat kami harapkan demi

kebaikan penulisan makalah ini.

Daftar pustaka

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/44218/5/Chapter%20I.pdf

https://rahmisusmiati.wordpress.com/2013/04/04/pengertian-fotokimia/

http://id.wikipedia.org/wiki/Inframerah

http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/LRO_lr.html)

http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/21jul_llr/)

http://www.plimbi.com/article/138312/sinar-laser

http://dw.de/p/1BxsX\

http://www.faktailmiah.com/2010/09/10/prosesor.html