7
BAB II DASAR TEORI
2.1. Sejarah Eksperimen Transmisi Cahaya dan Hukum Snellius
Sebenarnya penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sudah dilakukan bertahun-tahun lamanya, dengan penelitian lebih lanjut, akhirnya
pada sekitar tahun 1930-an para peneliti Jerman mencoba mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang diberi nama
serat optik. Dengan penelitian dan pengembangan lebih lanjut, akhirnya prototype serat optik pertama kali diusulkan oleh para ilmuwan inggris sekitar
tahun 1958. Prototype yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya inilah yang akhirnya terus digunakan hingga sekarang [4].
Pada tahun 1959, laser ditemukan [4]. Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation adalah sinar yang dihasilkan melalui
pancaran radiasi atom-atom, kemudian melalui proses stimulasi, pancaran
radiasi ini terus dilipatgandakan sebelum sinar ini keluar [7]. Laser dirasa lebih cocok digunakan dalam serat optik karena memiliki panjang gelombang
yang tunggal. Pada dasarnya, prinsip penjalaran sinar laser sebagai pembawa
informasi dalam serat optik tidak lepas dari Hukum Snellius. Menurut Hukum Snellius, jika suatu sinar yang berasal dari medium yang indeks biasnya lebih
kecil masuk dengan sudut kritis ke dalam medium yang indeks biasnya lebih
8
besar, maka seluruh sinar akan merambat sepanjang inti medium tersebut menuju ujung yang lain. Umumnya, pada serat optik memiliki dua buah bahan
transparan cladding dan core. Ketika cahaya menjalar pada salah satu bahan transparan dengan indeks bias tinggi core yang kemudian bertemu dengan
bahan transparan dengan indeks bias lebih rendah cladding, maka dua hal akan terjadi, yaitu:
1. Sebagian cahaya dipantulkan
2. Sebagian cahaya diteruskan ke dalam bahan transparan kedua
cladding Cahaya yang diteruskan biasanya berubah arah ketika memasuki
bahan kedua karena adanya pembiasan. Pembiasan ini terjadi karena cahaya memiliki cepat rambat yang berbeda untuk tiap bahan yang dilewatinya,
kecepatan ini berbeda di dalam bahan dengan indeks bias yang berbeda [8]. Menurut Hukum Snellius dikatakan bahwa “perbandingan nilai sinus sudut
datang dan sudut bias adalah konstan yang tergantung pada indeks bias medium”.
Dalam rumusan lain, ada pula yang menyebutkan bahwa “perbandingan nilai sinus sudut datang dan sudut bias adalah sama dengan
kecepatan pada kedua medium yang berbanding terbalik dengan perbandingan indeks bias” [4].
9
Gambar 2.1 Penggambaran Hukum Snellius [5] Secara matematis, Hukum Snellius dapat ditulis:
= =
1 Lambang
dan merupakn sudut datang dan sudut bias. Lambang
dan merupakan indeks bias medium yang dilalui sudut datang dan
indeks bias yang dilalui sudut bias. Sedangkan untuk lambang dan
merujuk pada kecepatan sinar datang dan kecepatan sinar bias [4]. Ketika sudut datang lebih besar dari sudut kritis, maka akan terjadi
pemantulan sempurna. Hal inilah yang terjadi dalam serat optik, di mana gelombang cahaya menjalar dengan mengalami pemantulan-pemantulan
sempurna dari dinding seratnya cladding yang indeks biasnya lebih kecil daripada indeks bias refraksi inti seratnya core [4].
10
Gambar 2.2 Pemantulan sinar yang terjadi dalam serat optik [4] Pada gambar di atas dapat kita lihat penjalaran sinar melalui serat
optik yang mengalami pemantulan sempurna. Pada dasarnya, alasan mengapa inti serat optik perlu dilapisi oleh lapisan cladding adalah agar hanya terdapat
sedikit perbedaan antara nilai dan
, sehingga pengiriman gelombang bisa dilakukan dengan band yang lebih lebar dan jarak yang jauh tanpa terjadi
distorsi [4].
2.2. Serat Optik
Kategori