HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.3 Mode Gelombang

1. Mode Gelombang

Pengamatan mode gelombang dilakukan dengan menggunakan metode prisma kopling. Dari pengamatan ini data yang diperoleh adalah sudut datang pada permukaan prisma bagian luar, karena sudut yang dibutuhkan adalah sudut datang pada dasar prisma maka sudut datang pada dasar prisma diperoleh dari hubungan antara sudut datang pada permukaan prisma bagian luar dengan indeks bias prisma (Persamaan 2.32). Peristiwa pemanduan gelombang dapat diamati dengan adanya pola gelap terang pada bright spot. Ketika terjadi pemanduan gelombang, maka pada layar akan nampak pola bright spot seperti pada Gambar

4.6.a. Sedangkan pada Gambar 4.6.b. menunjukkan bahwa tidak terjadi pemanduan gelombang.

(a) (b)

Gambar 4.6.(a) Pola bright spot terbelah; (b) Pola bright spot penuh

Munculnya pandu gelombang erat hubungannya dengan medan evanescent. Medan evanescent menurun secara eksponensial dari medium 1 ke medium 2 (Gambar 4.7). oleh karena itu ketika menyeting alat prisma kopling sampel harus melekat erat pada dasar prisma. Pemasangan sampel yang kurang rapat menyebabkan adanya celah udara antara prisma dengan sampel. Adanya celah udara ini akan menghamburkan cahaya yang mennuju lapisan tipis. Penghamburan cahaya ini menyebabkan intensitas cahaya yang diterima oleh lapisan tipis menjadi melemah bahkan tidak sampai pada lapisan. Hal ini mengakibatkan tidak teramatinya pemanduan gelombang.

Pemasangan sampel yang sangat rapat mengakibatkan pembiasan cahaya masuk ke dalam lapisan tipis. Cahaya yang masuk ke dalam lapisan tipis akan terkungkung di dalamnya sehingga akan merambat di sepanjang lapisan dengan pola zig-zag. Perambatan ini terjadi akibat adanya perbedaan indeks bias antara lapisan tipis dengan ruang di sekitarnya.

medium 1

Amplitudo medium 2

Gelombang evanescent

jarak antar medium

Gambar 4.7. Medan evanescent menurun secara eksponensial (Moller, 1988).

Fenomena munculnya belahan pada bright spot (mode gelombang) menunjukkan bahwa telah terjadi pemanduan gelombang cahaya. Syarat agar dapat terjadi mode gelombang adalah (Pedrotti, 1993):

1. Mempunyai sudut datang pada batas lebih besar dari pada sudut

0 kritis hingga 90 0 (θ

c <θ d <90 ), θ d = sudut datang; θ c = sudut kritis.

2. Mempunyai pergeseran fase sebesar   = m 2  ; m= bilangan bulat.

2. Jumlah Mode Gelombang Peristiwa terjadinya pemanduan gelombang ditandai dengan munculnya pola gelap terang pada bright spot. Adapun pola mode gelombang yang diperoleh dari penelitian ini adalah ditunjukkan pada Gambar (4.8) dan Gambar (4.9). sebagai berikut:

sudut datang ( 0 )

Gambar 4.8. Grafik hubungan sudut datang dengan perubahan pola bright spot pada layar untuk kaca yang didifusi dengan konsentrasi 50 % mol KNO 3 pada suhu 305 0 C selama 25, 100, 225, 400, 625, dan 900 menit .

T25menit T100menit T225menit T400menit

T625menit T900menit

sudut datang ( 0 )

Gambar 4.9. Grafik hubungan sudut datang dengan perubahan pola bright spot pada layar untuk kaca yang didifusi dengan konsentrasi 70 % mol

KNO 0

C selama 25, 100, 225, 400, 625, dan 900 menit

3 pada suhu 335

Pada Gambar (4.8) dan Gambar (4.9) pola bright spot terdiri dari dua pola yaitu posisi puncak dan lembah. Posisi puncak menunjukkan pola bright spot bulat penuh dan posisi lembah menunjukkan pola bright spot terbelah. Pada pola bright spot penuh menunjukkan cahaya tidak terkopel atau tidak terjadi proses pemanduan gelombang sedangkan untuk pola bright spot lembah menunjukkan cahaya terkopel atau telah terjadi proses pemanduan gelombang. Gambar 4.7. menunjukkan bahwa pemanduan gelombang dipengaruhi oleh kedalaman lapisan tipis. Dimana pada sampel 1, dan 2 menit memiliki kedalaman relatif kecil dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini terjadi karena proses pendifusian terjadi dalam rentang waktu yang sangat pendek sehingga menyebabkan jumlah

ion K + yang terdifusi ke dalam kaca soda-lime sedikit. Sedangkan untuk sampel dengan waktu pendifusian 900 menit memiliki jumlah mode yang lebih banyak

karena jumlah ion K + yang terdifusi ke dalam kaca lebih banyak dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini sesuai dengan (Persamaan 2.33) yang menunjukkan

bahwa jumlah mode (M) sebanding dengan kedalaman difusi (d) sehingga bahwa jumlah mode (M) sebanding dengan kedalaman difusi (d) sehingga

3. Kedalaman Difusi

Kedalaman lapisan tipis yang terbentuk dapat ditentukan secara tidak langsung dengan menggunakan parameter perubahan indeks bias kaca dan jumlah mode gelombang yang terpadu. Kedalaman difusi untuk sampel dengan

konsentrasi ion pendifusi 50 % mol KNO3 dengan suhu 305 0 C dan sampel dengan konsentrasi ion pendifusi 70 % mol KNO 0

C dapat ditunjukkan pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Kedalaman difusi untuk sampel dengan konsentrasi ion pendifusi 50 %

3 dengan suhu 335

mol KNO3 dengan suhu 305 0 C dan sampel dengan konsentrasi ion pendifusi 70 % mol KNO 0

3 dengan suhu 335 C

Sampel Kaca t (Menit)

n 2 n 1 d( μm) Sampel B1

1,5250 51,57037 Sampel B2

1,5260 28,35761 Sampel B3

1,5262 50,21163 Sampel B4

1,5264 44,37452 Sampel B5

1,5266 31,97420 Sampel B6

1,5258 89,67757 Sampel D1

1,5230 94,21910 Sampel D2

1,5254 33,22978 Sampel D3

1,5248 36,40498 Sampel D4

1,5250 19,22608 Sampel D5

1,5240 54,11311 Sampel D6

Tabel 4.3 menunjukkan bahwa pada sampel dengan konsentrasi ion pendifusi baik yang 50 % mol maupaun 70 % mol KNO 3 pada waktu 900 menit menunjukkan kedalaman difusi yang cenderung lebih besar dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini terjadi karena proses pendifusian yang cukup lama dibandingkan dengan yang lainnya sehingga jumlah ion yang terdifusi pada kaca Tabel 4.3 menunjukkan bahwa pada sampel dengan konsentrasi ion pendifusi baik yang 50 % mol maupaun 70 % mol KNO 3 pada waktu 900 menit menunjukkan kedalaman difusi yang cenderung lebih besar dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini terjadi karena proses pendifusian yang cukup lama dibandingkan dengan yang lainnya sehingga jumlah ion yang terdifusi pada kaca

4. Perubahan Indeks Bias Terhadap Kedalaman

Kedalaman difusi dapat digunakan untuk menentukan besarnya indeks bias untuk kedalaman yang berbeda-beda. Persamaan 2.10 menunjukkan hubungan indeks bias dengan kedalaman difusi. Hubungan kedalaman indeks bias ditunjukkan pada Gambar 4.10 dan Gambar 4.11 sebagai berikut

T25m enit

T100m enit t225m enit

T400m enit

T625m enit

ia

T900m enit

b 1 .52 55 s

e 1 .52 50

d In

kedalam an difusi ( m )

Gambar 4.10. Grafik hubungan indeks bias terhadap perubahan kedalaman difusi untuk kaca yang didifusi dengan konsentrasi 50 % mol KNO 3 pada

suhu 305 0 C

T25menit

T100menit T225menit

T400menit

ia