Fiber optik

11.6 Fiber optik

Salah satu aplikasi penting fenomena pemantulan total internal adalah pengiriman berkas cahaya melalui fiber optik. Fiber optik merupakan material transparan yang berbentuk silinder sangat kecil. Gambar 10.26 adalah contoh fiber optik yang digunakan dalam komunikasi. Fiber optik untumnya telah dibungkus dalam satu bundelan di mana tiap bundelan mengandung sejumlah fiber optik.

Gambar 10.26 Contoh fiber optik yang digabung dalam satu bundelan (www.muniversity.mobi)

Fiber optik terdiri dari dua bagian utama, yaitu teras berupa silinder sangat kecil dengan indeks bias n 1 dan kladding yang membungkus teras dengan indeks bias n 2 (Gambar 10.27). Agar fenomena pemantulan

sempurna terjadi maka n 1 >n 2 .

Kladding Teras

Bungkus pengaman

Gambar 10.27. Struktur fiber optic. Fiber optic terdiri dari dua bagian utama yaitu teras dan kladding. Pembungkus di sisi paling luar berperan sebagai pengaman.

Berkas cahaya dimasukkan pada teras sedemikian rupa sehingga ketika berkas tersebut menuju batas antara teras dan kladding, sudut datang cahaya lebih besar daripada sudut kritis. Dengan demikian, cahaya selalu mengalami pemantulan internal total (Gambar 10.28) sehingga tetap berada dalam teras. Dengan cara demikian, cahaya dapat dikirim melalui fiber optik sampai jarak yang sangat jauh.

Cahaya masuk

Cahaya mengalami pemantulan internal total

Gambar 10.28 Pemantulan internal total dalam fiber optic yang menyebabkan cahaya dapat merambat sepanjang fiber optic.

Pemakaian utama fiber optik dijumpai dalam dunia telekomunikasi. Karena cahaya memiliki frekuensi di atas 10 14 Hz maka jumlah data yang dapat dikirim melalui fiber optik per detik sangat besar. Ingat, makin besar frekuensi gelombang yang digunakan untuk mengirim data maka makin banyak data yang dapat dikirim per detiknya. Sistem fiber optik dapat membawa percakapan telepon, TV kabel, sambungan internet, sinyal videotelekonferensi, dan lain-lain. Fiber optik dapat membawa sejumlah sinyal percakapan telepon secara serentak.

Fiber optik juga menjadi komponen penting dari perlatan kedokteran yang bernama endoskopi. Gambar 10.29(a) adalah contoh endoskop. Alat tersebut digunakan untuk mengambil gambar bagian sistem pencernaan. Gambar 10.29(b) adalah dokter yang sedang mengamati sistem pencernaan pasien menggunakan endoskop. Gambar bagian pencernaan pasien dapat langsung diamati di monotor. Yang ditampikan di monitor adalah bayangan bagian pencernaan yang berada di ujung ensdorkop karena di situ ada sumber cahaya dan kabera kecil.

Endoskop mengandung kamera dan sumber cahaya kecil serta fiber porik yang ditempatkan pada bundelan fleksibel. Bayangan organ tubuh bagian dalam dapat dilihat dengan mengirim berkas cahaya ke organ tersebut dan menangkap kembali cahaya yang dipantulkannya dengan Endoskop mengandung kamera dan sumber cahaya kecil serta fiber porik yang ditempatkan pada bundelan fleksibel. Bayangan organ tubuh bagian dalam dapat dilihat dengan mengirim berkas cahaya ke organ tersebut dan menangkap kembali cahaya yang dipantulkannya dengan

(a)

(b)

(c)

Endoskop

Usus 12 jari

Lambung

Gambar 10.29 (a) Contoh endoskop (Medical Resource Endoscopy). (b) Dokter sedang mengamati bagian dalam tubuh pasien dengan metode endoskopi (open access book). Bundelan fiber optik yang mengandung kamera kecil dan panjangnya beberapa puluh centimeter dimasukkan ke dalam usus pasien melalui mulut atau hidung. (c) Prinsip operadi endoskopi.

Demonstrasi Fiber Optik . Kalian dapat melakukan demonstrasi sederhana perambatan cahaya dalam fiber optik. Kalian gunakan air pancuran dan laser pointer. Ambil botol ttansparan bekas dan buat pancuran di sekitar dasarnya. Kalau bisa tambahkan pipa kecil sehingga pancuran air tidak bergamburan. Ambil juga sebuah laser pointer yang cukup murah. Isi air ke dalam botol tersebut sehingga air memancur di di dasarnya. Kemudian arahnya laser pointer dari sisi belakang sehingga tepat mengarah ke mulut pancuran. Kalian akan perhatikan pancuran air berwarna seperti warna cahaya laser pointer. Ini menunjukkan bahwa cahaya dalam pancuran mengalami pemantulan internal total internal seperti yang terjadi pada fiber optik. Percobaan yang kalian lakukan diilustrasikan pada Gambar 10.30.

Gambar 10.30 Pemantulan total internal oleh air dalam pancuran. Fenomena ini menyerupai perambatan cahaya dalam fiber optik (youtube.com)