BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1. Teori Cahaya dan Hukum Snellius
Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman
mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena
hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya
adalah ketika para ilmuwan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang
dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat
optik yang mampu mentransmisikan gambar. Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya
melewati gelas serat optik namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi
pada daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz - 15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro.
Laser adalah merupakan sebuah peranti yang mengeluarkan cahaya melalui satu proses dipanggil pemancaran terangsang. Laser adalah akronim
kepada LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation -
Pembesaran Cahaya oleh Pancaran Sinaran yang Terangsang. Cahaya laser adalah gelombang elektromagnet nampak yang berada di dalam julat tertentu.
Laser adalah sumber optik yang memancarkan foton dalam pancaran koheren. Cahaya laser biasanya hampir-monokromatik, contohnya, mengandungi
panjang gelombang tunggal atau warna, dan dipancarkan dalam pancaran halus. Ini berbeza dengan sumber cahaya biasa, seperti mentol, yang memancarkan
Universitas Sumatera Utara
photon yang dapat dilihat kesemua arah, biasanya mencangkupi jarak gelombang spektrum elektromagnetik yang luas. Aksi laser dapat difahami melalui
penggunaan teori mekanik kuantum dan termodinamik. Salah satu jenis laser yaitu Laser diode yang menghasilkan panjang
gelombang dari 405 nm sehingga 1550 nm. Laser diode berkuasa rendah digunakan dalam penunjuk laser, pencetak laser, dan pemain CDDVD.
Kebanyakan laser diode lebih berkuasa biasanya digunakan bagi mengepam secara optik laser lain dengan berkesan. Laser diode skala industri paling
berkuasa, dengan kuasa sehingga 10 kW, digunakan dalam pengilangan bagi memotong dan mengimpal.
Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah.
Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu,
sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meternya sangat tinggi, kurang dari 1
bagian dalam sejuta. Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga konon,
seandainya air laut itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak
efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi kehilangan-nya
masih 20 dBkm. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti
atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dBkm. Hukum Snellius sangat kita pahami bersama dengan mudah karena
memang rumusannya yang sangat mudah dimengerti. Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias
pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Hukum ini menyebabkan bahwa
Universitas Sumatera Utara
“nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium indeks bias medium”.
Perumusan lain yang ekivalen dalam nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium yang sama dengan
kebalikan nisbah indeks bias.
Gambar 2.1 Hukum Snellius
Perumusan matematis hukum Snellius adalah :
= =
2.1 Atau
= 2.2
Atau 2.3
Lambang merujuk pada sudut datang dan sudut bias,
pada kecepatan cahaya sinar datang dan sinar bias. Lambang
menunjuk pada indeks bias medium yang dilalui sinar datang, sedangkan
adalah indeks bias medium yang dilalui sinar bias.
Saat sudut datang sudut kritis maka akan terjadi pemantulan sempurna. Hal inilah yang terjadi dalam serat optik, dimana gelombang cahaya menjalar
dengan mengalami pemantulan-pemantulan sempurna dari dinding seratnya cladding yang indeks refraksinya lebih kecil daripada indeks refraksi inti
seratnya core.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Pemantulan Dinding Serat Optik
Kategori