fiber optik instrumen
Post on 22-Jun-2015
424 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
BAB 1
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Anda mendengar tentang kabel serat optik setiap kali orang berbicara tentang sistem
telepon, sistem TV kabel atau Internet. Garis Fiber-optik helai kaca optik murni setipis
rambut manusia yang membawa informasi digital melalui jarak jauh. Kabel ini juga
digunakan dalam pencitraan medis dan inspeksi teknik mesin. Saat ini terutama di negara
maju, infrastruktur komunikasi yang dibangun sebagian besar sudah menggunakan media
fiber optik. Infrastruktur komunikasi sangatlah penting, maka dari itu fiber optik yang
memang benar-benar andal banyak sekali digunakan. Meskipun tidak semurah kabel
tembaga, namun media ini jauh lebih powerful daripada media kabel tembaga.
Di samping itu Penelitian-penelitian di bidang kimia, fisika, material, metalurgi,
lingkungan, farmasi, kedokteran bahkan teknik sipil dan teknik mesin hampir semuanya
didasari atas pemanfaatan karakteristik suatu partikel. Misalnya gear pada mesin sepeda
motor atau mobil. Pembuatan gear sendiri sudah memanfaatkan teknik metalurgi serbuk.
Teknik ini tidak bisa terlepas dari karakteristik serbuk itu sendiri. Misalnya particle size and
size distribution, particle shape, particle density, specific surface area, alloy phase and
phase distribution hingga ke quality of mixing. Bagaimanakah caranya untuk mengetahui
ukuran suatu partikel?
Kedua hal yang melatarbelakangi di atas akan dikupas dalam makalah ini nantinya
pada Bab Pembahasan
B. RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan fiber optik, beserta prinsip kerja dan kegunaannya
2. Apa yang dimaksud dengan light scattering beserta prinsip kerja dan kegunaannya
C. TUJUAN PENULISAN
1. Dapat menjelaskan apa yang dimaksud dengan fiber optik, beserta prinsip kerja dan
kegunaannya
2. Dapat menjelaskan apa yang dimaksud dengan light scattering, beserta prinsip kerja
dan kegunaannya
2
Gambar 2.1 Serat optic atau fiber optik
BAB 2
PEMBAHASAN
A. FIBER OPTIK
1. Pengertian Fiber Optik
Fiber optik secara harafiah memiliki arti serat optik atau bisa juga disebut serat kaca.
Fiber optik memang berupa sebuah serat yang terbuat dari kaca. Serat kaca ini merupakan
serat yang dibuat secara khusus dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat
digunakan untuk melewati data yang ingin Anda kirim atau terima.
Pada 1983 Corning memperkenalkan Optical Fiber atau serat optik yaitu helai kaca
yang dapat mengirimkan sinyal telekomunikasi dengan sempurna pada kecepatan cahaya.
Saat ini, Corning merupakan satu-satunya produsen serat optik di Amerika Serikat.
Fiber Optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau
plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk
mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang
digunakan biasanya adalah dari sinar laser atau LED.
Ketika serat optik menggantikan tembaga (copper) sebagai long distance calls
maupun internet traffic yang secara tidak langsung berdampak pada penurunan biaya
produksi. Untuk memahami bagaimana sebuah kabel serat optik bekerja, sebagai contoh coba
bayangkan sebuah sedotan plastik atau pipa plastik panjang fleksible berukuran besar.
Bayangkan pipa tersebut mempunyai panjang seratus meter dan anda melihat kedalam dari
salah satu sisi pipa. Seratus meter di sebelah sana seorang teman menghidupkan lampu senter
dan diarahkan kedalam pipa. dikarenakan bagian dalam pipa terbuat dari bahan kaca
sempurna, maka cahaya senter akan di refleksikan pada sisi yang lain meskipun bentuk pipa
bengkok atau terpilin masih dapat terlihatpantulan cahaya tersebut pada sisi ujungnya. Jika
misalnya seorang teman anda menyalakan cahaya senter hidup dan mati seperti kode morse,
3
Gambar 2.2 Struktur serat optik
maka anda dan teman anda dapat berkomunikasi melalui pipa tersebut. Seperti itulah prinsip
dasar dari serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic cable.
Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat
optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara,
karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi fiber optik sangat
tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.
Serat Optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam
pencahayaan, sensor, dan Optik pencitraan. Efisiensi dari Serat Optik ditentukan oleh
kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya
yang diserap oleh Serat Optik.
Struktur Serat Optik pada umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu:
a. Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti
(core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan
akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih
besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca
(glassm, dalam hal ini tergantung dari jenis Serat
optiknya.125 ) yang berdiameter antara 2
b. Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut
(Cladding), dimana bagian ini mengelilingi bagian
inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan dengan bagian inti. Cladding
adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core
akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam
core lagi.
c. Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini merupakan
pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik yang elastis.
Perkembangan teknologi fiber optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan
(attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar,
maka mampu dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan
dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian fiber optik sangat cocok
digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi.
4
Gambar 2.3 Single-mode dan multi-mode fibers
Sekitar 20 tahun yang lalu, kabel fiber optik telah memngambil alih dan mengubah
wajah teknologi industri telepon jarak jauh maupun industri automasi dengan pengontrolan
jarak jauh. Serat optik juga memberikan peranan besar membuat Internet dapat digunakan di
seluruh dunia.
2. Jenis Fiber Optik
a. Single-mode fibers
Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi
mengirimkan sinar laser
inframerah (panjang gelombang
1300-1550 nanometer)
b. Multi-mode fibers
Mempunyai inti yang lebih
besar(berdiameter 0.0025 inch
atau 62.5 micron) dan berfungsi
mengirimkan sinar laser
inframerah (panjang gelombang
850-1300 nanometer).
3. Komponen dalam Fiber Optik
Sebuah sistem komunikasi tentu tidak hanya didukung oleh satu dua komponen atau
perangkat saja. Di dalamnya pasti terdapat banyak sekali paduan komponen yang saling
bekerja sama satu dengan yang lainnya. Perpaduan dan kerja sama tersebut akan
menghasilkan banyak sekali manfaat bagi berlangsungnya transfer informasi. Dengan
demikian, jadilah sebuah sistem komunikasi.
Di dalamnya terdapat proses modulasi agar sinyal-sinyal informasi yang sebenarnya
dapat dimungkinkan dibawa melalui udara. Dan setibanya di lokasi tujuan, proses demodulasi
akan terjadi untuk membuka informasi aslinya kembali. Jika berjalan dalam jarak yang jauh
maka penguat sinyal pasti dibutuhkan.
5
Proses komunikasi pada sistem fiber optik juga mengalami hal yang sama seperti
sistem komunikasi yang lainnya. Lima komponen utama dalam sistem komunikasi fiber optik
adalah sebagai berikut:
a. Cahaya pembawa informasi
Inilah sumber asal-muasal terjadinya sistem komunikasi fiber optik. Cahaya,
komponen alam yang memiliki banyak kelebihan ini dimanfaatkan dengan begitu pintarnya
untuk membawa data dengan kecepatan dan bandwidth yang sangat tinggi. Semua kelebihan
dari cahaya seakan-akan dimanfaatkan di sini. Cahaya yang berkecepatan tinggi, cahaya yang
kebal terhadap gangguan-gangguan, cahaya yang mampu berjalan jauh, semuanya akan Anda
rasakan dengan menggunakan media fiber optik ini.
b. Optical Transmitter (Pemancar)
Optical transmitter merupakan sebuah komponen yang bertugas untuk mengirimkan
sinyal-sinyal cahaya ke dalam media pembawanya. Di dalam komponen ini terjadi proses
mengubah sinyal-sinyal elektronik analog maupun digital menjadi sebuah bentuk sinyal-
sinyal cahaya. Sinyal inilah yang kemudian bertugas sebagai sinyal korespondensi untuk data
Anda. Optical transmitter secara fisik sangat dekat dengan media fiber optic pada
penggunaannya. Dan bahkan optical transmitter dilengkapi dengan sebuah lensa yang akan
memfokuskan cahaya ke dalam media fiber optik tersebut. Sumber cahaya dari komponen ini
bisa bermacam-macam.
Sumber cahaya yang biasanya digunakan adalah Light Emitting Dioda (LED) atau
solid state laser dioda. Sumber cahaya yang menggunakan LED lebih sedikit mengonsumsi
daya daripada laser. Namun sebagai konsekuensinya, sinar yang dipancarkan oleh LED tidak
dapat menempuh jarak sejauh laser.
c. Kabel Fiber optik
Komponen inilah yang merupakan pemeran utama dalam sistem ini. Kabel fiber
optik biasanya terdiri dari satu atau lebih fiber optik yang akan bertugas untuk memandu
cahaya-cahaya tadi dari lokasi asalnya hingga sampai ke tujuan. Kabel fiber optic secara
konstruksi hampir menyerupai kabel listrik, hanya saja ada sedikit tambahan proteksi untuk
melindungi transmisi cahaya. Biasanya kabel fiber optic juga bisa disambung, namun dengan
proses yang sangat rumit. Proses penyambungan kabel ini sering disebut dengan istilah
splicing.
6
d. Optical regenerator / amplifier / repeater
Optical regenerator atau dalam bahasa Indonesianya penguat sinyal cahaya,
sebenarnya merupakan komponen yang tidak perlu ada ketika Anda menggunakan media
fiber optik dalam jarak dekat saja.
Sinyal cahaya yang Anda kirimkan baru akan mengalami degradasi dalam jarak
kurang lebih 1 km. Maka dari itu, jika Anda memang bermain dalam jarak jauh, komponen
ini menjadi komponen utama juga. Biasanya optical generator disambungkan di tengah-
tengah media fiber optik untuk lebih menguatkan sinyal-sinyal yang lemah.
Optical generator terdiri dari serat optic yang dilapisi dengan bahan khusus yang
dapat menguatkan cahaya laser. Ketika sinyal yang lemah datang menghampiri bagian yang
dilapisi khusus tersebut, energi dari laser lemah tersebut akan membuat molekul dari bahan
tadi berubah menjadi sinar-sinar juga. Molekul tambahan tadi kemudian akan memancarkan
sinar-sinar yang baru, yang lebih kuat dengan karakteristik yang hampir sama dengan sinar
lemah yang sebelumnya datang. Secara garis besar, regenerator ini merupakan penguat dari
sinyal yang diumpankan ke dalamnya.
e. Optical receiver (Penerima)
Optical receiver memiliki tugas untuk menangkap semua cahaya yang dikirimkan
oleh optical transmitter. Setelah cahaya ditangkap dari media fiber optic, maka sinyal ini akan
didecode menjadi sinyal-sinyal digital yang tidak lain adalah informasi yang dikirimkan.
Setelah di-decode, sinyal listrik digital tadi dikirimkan ke sistem pemrosesnya seperti
misalnya ke televisi, ke perangkat komputer, ke telepon, dan banyak lagi perangkat digital
lainnya. Biasanya optical receiver ini adalah berupa sensor cahaya seperti photocell atau
photodiode yang sangat peka dan sensitif terhadap perubahan cahaya.
4. Prinsip Kerja Fiber Optik
Pada prinsipnya fiber optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang
merambat di dalamnya. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan
penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh
fiber optik.
Untuk mengirimkan percakapan-percakapan telepon atau internet melalui fiber
optik, sinyal analog diubah menjadi sinyal digital. Sebuah laser transmitter pada salah satu
7
Gambar 2.4 Bagian-bagian serat optik
ujung kabel melakukan on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal. System fiber optik
modern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second. Atau bisa dikatakan laser
transmitter on dan off jutaan kali /second.
Sebuah kabel fiber optics terbuat dari serat kaca murni, sehingga meski panjangnya
berkilo-kilo meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat
kaca tersebut didesain sangat halus,ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut
manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan
melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat
kaca. Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat
kaca).
Sama halnya ketika kita berada pada ruangan gelap dengan sebuah jendela kaca,
kemudian kita mengarahkan cahaya senter 90 derajat tegak lurus dengan kaca, maka cahaya
senter akan tembus ke luar ruangan. Akan tetapi jika cahaya senter tersebut diarahkan ke kaca
jendela dengan sudut yang rendah (hampir paralel dengan cahaya aslinya), maka kaca
tersebut akan berfungsi menjadi cermin yg akan memantulkan cahaya senter ke dalam
8
Gambar 2.5 Cahaya dalam serat optik
Gambar 2.6 Pemantulan dan pembiasan cahaya dalam serat optik optik
ruangan. Demikian pula pada fiber optics, cahaya berjalan melalui serat kaca pada sudut yang
rendah.
Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate).
Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data
itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km,
maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan
BER. Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan
panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.
5. Kelebihan dan Kekurangan Fiber Optik
a. Kelebihan dari Fiber Optik
9
Media fiber optik memang telah lama ada dalam dunia komunikasi. Aplikasinya
pun sudah cukup banyak meskipun belum seberkembang dan seluas kabel UTP atau kabel
tembaga. Mengapa demikian? Karena media ini cukup mahal untuk dimiliki. Tidak
semua orang mampu menggunakan media ini karena harganya yang tidak murah. Namun
di balik semua itu, sebenarnya media fiber optik memiliki segudang kelebihan dibanding
media lain. Kelebihan tersebut bahkan bisa membuat tonggak sejarah baru dalam
kehidupan manusia. Media ini tidaklah menjadi mahal jika Anda bisa memanfaatkan
semua kelebihannyaBerikut ini adalah kelebihan-kelebihan media fiber optik
dibandingkan dengan media lain:
1) Bandwidth sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai gigabit-per detik dan
menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan
2) Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih
tinggi
3) Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang
4) Kebal terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio
5) Tidak ada tenaga listrik dan percikan api
6) Tidak berkarat
b. Kekurangan Fiber Optik
1) Beberapa faktor membatasi efektivitas kabel FO. Selain instalasinya yang mahal,
sistem ini mungkin sinyalnya kurang kuat, hal ini disebabkan karena faktor fisik
ataupun material.
2) Dispersi dapat mempengaruhi volume informasi yang dapat diakomodasi.
3) Tidak seperti halnya dengan kawat atau plastik, fiber juga lebih sulit untuk
disambung.
4) Sambungan akhir dari kabel fiber harus benar-benar akurat untuk menghindari
transmisi yang tidak jelas.
5) Komponen FO mahal dan membutuhkan biaya ekstra dalam pengaplikasian yang
lebih spesifik.
B. LIGHT SCATTERING
1. Pengertian Light Scattering
Penelitian-penelitian di bidang kimia, fisika, material, metalurgi, lingkungan,
farmasi, kedokteran bahkan teknik sipil dan teknik mesin hampir semuanya didasari atas
10
pemanfaatan karakteristik suatu partikel. Misalnya gear pada mesin sepeda motor atau mobil.
Pembuatan gear sendiri sudah memanfaatkan teknik metalurgi serbuk. Teknik ini tidak bisa
terlepas dari karakteristik serbuk itu sendiri. Misalnya particle size and size distribution,
particle shape, particle density, specific surface area, alloy phase and phase distribution
hingga ke quality of mixing. Ada beberapa cara yang bisa digunakan untuk mengetahui
ukuran suatu partikel di antara salah satunya adalah metode light scattering.
Light scattering adalah bentuk hamburan cahaya yang mana bentuk memperbanyak
energi yang terhambur. Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai defleksi dari sinar dari
jalan yang lurus, misalnya dengan penyimpangan oleh propagasi media, partikel, atau pada
antarmuka antara dua media. Penyimpangan dari hukum refleksi karena penyimpangan pada
permukaan juga biasanya dianggap sebagai bentuk hamburan.
Kebanyakan suatu objek terlihat karena adanya hamburan cahaya pada permukaan
objek tersebut. Memang, ini adalah mekanisme utama pada pengamatan fisika. Hamburan
cahaya tergantung pada panjang gelombang atau frekuensi dari cahaya yang tersebar. Karena
cahaya memiliki panjang gelombang pada urutan sebuah mikrometer, benda jauh lebih kecil
dari ini tidak dapat dilihat, bahkan dengan bantuan mikroskop (Partikel koloid sekecil 1 m
dapat diamati langsung dalam suspensi yang encer).
Gambar 2.7 Mekanisme light scattering yang meliputi
hamburan permukaan karena kekasarannya dan
hamburan permukaan bawah karena penyimpangan
internal seperti butir batas dalam polikristalin padatan.
Light scattering sebagai alat pengukuran partikel berskala nano (1-100 nm). Ukuran
partikel ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara: ukuran diameter rata-rata, ukuran luas
permukaan rata-rata, volume rata-rata dan sebagainya. Pada umumnya pengertian ukuran
partikel adalah ukuran diameter rata-rata.
11
Interaksi cahaya dengan materi dapat menjelaskan informasi penting tentang struktur
dan dinamika dari bahan yang diperiksa. Jika pusat hamburan bergerak, maka radiasi sebaran
adalah pergeseran Doppler. Analisis spektrum cahaya tersebar sehingga dapat menghasilkan
informasi mengenai gerak pusat hamburan. Periodisitas atau pengulangan struktural dalam
media hamburan akan menyebabkan gangguan dalam spektrum cahaya yang tersebar.
Dengan demikian, sebuah studi dari intensitas cahaya tersebar sebagai fungsi dari sudut
hamburan memberikan informasi tentang struktur, konfigurasi spasial, atau morfologi dari
media hamburan. Dalam proses hamburan cahaya, faktor yang paling penting adalah skala
panjang dari setiap atau semua fitur struktural relatif terhadap panjang gelombang cahaya
yang tersebar.
2. Jenis Hamburan
a. Hamburan Rayleigh adalah hamburan elastis cahaya oleh molekul dan partikel yang
jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya insiden. Hal ini terjadi ketika cahaya
menembus gas, cair, atau padat fase materi. Intensitas hamburan Rayleigh memiliki
ketergantungan yang sangat kuat pada ukuran partikel (itu adalah proporsional
kekuatan keenam diameter mereka). Hal ini berbanding terbalik dengan kekuatan
keempat panjang gelombang cahaya, yang berarti bahwa panjang gelombang lebih
pendek cahaya putih tampak (ungu dan biru) yang tersebar kuat daripada panjang
gelombang ke arah ujung merah dari spektrum yang terlihat. Jenis hamburan karena
itu bertanggung jawab untuk warna biru langit siang hari, dan warna oranye saat
sunrise dan sunset. Hamburan Rayleigh adalah penyebab utama hilangnya sinyal
dalam serat optic.
b. Hamburan mie adalah hamburan cahaya oleh partikel berbentuk bola dengan
diameter apapun. Intensitas hamburan umumnya tidak tergantung pada panjang
gelombang, tetapi sensitif terhadap ukuran partikel. Hamburan mie bertepatan dengan
hamburan Rayleigh dalam kasus khusus di mana diameter partikel jauh lebih kecil
dari panjang gelombang cahaya, dalam batas ini, bagaimanapun, bentuk partikel tidak
masalah lagi. Hamburan intensitas mie untuk partikel besar sebanding dengan kuadrat
diameter partikel.
c. Hamburan Tyndall mirip dengan hamburan Mie tanpa pembatasan geometri bulat
dari partikel. Hal ini terutama berlaku untuk koloid campuran dan suspensi.
12
d. Brillouin hamburan terjadi dari interaksi foton dengan akustik fonon dalam padatan,
yang kuanta getaran getaran kisi, atau dengan gelombang elastis dalam cairan.
Hamburan adalah inelastis, yang berarti itu bergeser energi dari frekuensi garis
Rayleigh dengan jumlah yang sesuai dengan energi gelombang elastis atau phonon,
dan itu terjadi pada tinggi dan rendah energi sisi dari garis Rayleigh, yang mungkin
berhubungan dengan penciptaan dan pemusnahan Fonon. [13]
Gelombang cahaya
dianggap tersebar oleh kepadatan maksimum atau amplitudo dari fonon akustik,
dengan cara yang sama bahwa sinar-X yang tersebar oleh bidang kristal dalam solid. [
14] Dalam padatan, peran bidang kristal dalam proses ini adalah analog dengan
pesawat dari gelombang suara atau fluktuasi kepadatan. Pengukuran hamburan
Brillouin memerlukan penggunaan kontras tinggi interferometer Fabry-Perot untuk
menyelesaikan garis Brillouin dari hamburan elastis, karena pergeseran energi sangat
kecil (<100 cm -1)
dan sangat lemah dalam intensitas. Pengukuran hamburan Brillouin
menghasilkan kecepatan suara dalam suatu material, yang dapat digunakan untuk
menghitung konstanta elastis sampel.
e. Hamburan Raman adalah bentuk lain dari hamburan cahaya inelastis, tapi bukannya
hamburan fonon dari akustik, seperti di Brillouin hamburan, cahaya berinteraksi
dengan fonon optik, yang sebagian besar adalah getaran intra-molekul dan rotasi
dengan energi lebih besar dari fonon akustik. Hamburan Raman demikian dapat
digunakan untuk menentukan komposisi kimia dan struktur molekul. Karena sebagian
besar garis Raman lebih kuat dari garis Brillouin, dan memiliki energi yang lebih
tinggi, spektrometer standar menggunakan scanning monochromators dapat
digunakan untuk mengukur mereka. Spektrometer Raman adalah peralatan standar di
banyak laboratorium kimia.
3. Cabang dari Light Scattering
Cabang umum dalam istilah hamburan cahaya adalah hamburan cahaya statis (Static
Light Scattering atau SLS) dan hamburan cahaya dinamis (Dynamic Light Scattering atau
DLS).
a. Static Light Scattering (SLS)
SLS adalah teknik optik yang mengukur intensitas cahaya yang tersebar dalam
ketergantungan dari sudut hamburan untuk memperoleh informasi tentang sumber
hamburan. Sebuah aplikasi khas adalah penentuan berat rata-rata berat molekul Mw dari
13
makromolekul seperti polimer atau protein. Pengukuran intensitas hamburan pada sudut
yang berbeda memungkinkan perhitungan root mean radius persegi, juga disebut jari-
jari rotasi Rg. Dengan mengukur intensitas hamburan untuk satu makromolekul pada
berbagai konsentrasi, yang virial kedua koefisien A2, dapat dihitung.
Gambar 2.8 Skema proses SLS
Untuk percobaan SLS, sebuah laser digunakan untuk menerangi kuvet berisi
sampel yang akan dianalisis. Satu atau banyak detektor yang digunakan untuk mengukur
intensitas hamburan yang tergantung pada sudut hamburan θ. Ini disebut hamburan kurva
Is(θ) berisi informasi tentang ukuran hamburan partikel, bentuk dan massa molar. Dalam
rangka untuk mengukur rata-rata berat molekul Instrumen SLS yang dikalibrasi
menggunakan referensi yang terkenal seperti toluena. The Rasio Rayleigh toluena dapat
diperiksa dalam tabel yang ada.
Hamburan cahaya statis adalah teknik in-situ di mana, sebagai lawan teknik
pencitraan langsung seperti SEM atau TEM, sampel dapat diukur dalam keadaan alami
selama konsentrasi partikel cukup kecil untuk menghindari beberapa efek hamburan.
Kesalahan pengukuran dapat disebabkan oleh beberapa kesalahan hasil hamburan yang
signifikan dalam kedua pengukuran SLS dan DLS, yang sering tidak diperhatikan oleh
pengguna. Hal ini hanya dapat dihindari jika teknik khusus seperti korelasi silang
digunakan untuk menekan beberapa hamburan.
14
Gambar 2.9 Contoh instrumen SLS
b. Dynamic Light Scattering (DLS)
DLS - juga dikenal sebagai Photon Correlation Spektroskopi atau Quasi-
Elastic Light Scattering QELS) adalah salah satu teknik hamburan cahaya yang paling
populer karena memungkinkan pengukuran diameter partikel 1 nm. Aplikasi yang umum
adalah emulsi, misel, polimer, protein, nanopartikel atau koloid. Prinsip dasarnya adalah
sederhana: Sampel disinari oleh sinar laser dan fluktuasi cahaya yang tersebar terdeteksi
pada sudut hamburan yang disebut θ oleh detektor foton cepat. Instrumen DLS sederhana
yang mengukur pada sudut tetap dapat menentukan rata-rata ukuran partikel dalam
rentang ukuran terbatas. selebihnya penguraian instrumen multi-sudut dapat menentukan
distribusi penuh ukuran partikel.
Gambar 2.10 Skema
proses DLS
15
Gambar 2.11
Skema DLS
Kualitas pengukuran DLS tergantung pada beberapa faktor. Seperti kualitas
komponen (laser, detektor, correlator ...), faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi
pengukuran secara signifikan adalah beberapa poin penting sebagai berikut.
1) Sudut hamburan; Tingkat kerusakan tergantung pada vektor gelombang dan dengan
demikian sudut hamburan. Partikel yang berbeda ukuran pencar dengan intensitas
yang berbeda dalam ketergantungan dari sudut hamburan. Dengan demikian, ada
sudut optimal deteksi untuk setiap ukuran partikel. Sebuah analisis berkualitas tinggi
harus selalu dilakukan di beberapa sudut hamburan (multiangle DLS). Hal ini menjadi
lebih penting dalam sampel polydisperse dengan distribusi ukuran partikel unknow.
Pada sudut tertentu intensitas hamburan dari beberapa partikel benar-benar akan
membanjiri sinyal hamburan lemah partikel lainnya, sehingga membuat mereka tidak
terlihat oleh analisis data pada sudut ini. Instrumen DLS yang hanya bekerja di sudut
tetap hanya dapat memberikan hasil yang baik untuk beberapa partikel. Perhatikan
ketika ketepatan instrumen DLS diiklankan. Untuk instrumen sudut tetap indiactions
tersebut hanya pernah berlaku untuk partikel tertentu.
2) Hamburan Jamak; Teori DLS hanya berlaku untuk cahaya tersebar tunggal. Seperti
semua metode hamburan interpretasi menjadi sangat sulit untuk sistem dengan non
kontribusi diabaikan dari beberapa hamburan. Sudah kontribusi kecil beberapa
hamburan dapat mengakibatkan kesalahan analisis besar. Terutama untuk partikel
yang lebih besar dengan kontras hamburan tinggi, ini membatasi teknik untuk
konsentrasi partikel yang sangat rendah. Berbagai besar sistem karena itu dikeluarkan
dari penyelidikan dengan hamburan cahaya dinamis konvensional. Namun, adalah
mungkin untuk menekan beberapa hamburan di DLS melalui pendekatan cross-
korelasi. Ide umum adalah untuk mengisolasi cahaya tunggal tersebar dan menekan
kontribusi yang tidak diinginkan dari beberapa hamburan dalam percobaan DLS.
16
Implementasi yang berbeda dari hamburan cahaya korelasi silang telah dikembangkan
dan diterapkan. Saat ini skema yang paling sukses digunakan adalah yang disebut
metode korelasi silang 3D . Metode yang sama juga dapat digunakan untuk
memperbaiki Hamburan Cahaya statis (SLS) data untuk beberapa kontribusi
hamburan. Atau, Dalam batas beberapa hamburan yang kuat, sebuah varian dari
hamburan cahaya dinamis disebut Diffusing Gelombang Spektroskopi (DWS) dapat
diterapkan.
Gambar 2.12 Contoh instrumen DLS
17
BAB 3
PENUTUP
KESIMPULAN
Hal-hal yang dapat disimpulkan dari pembahasan makalah ini antara lain adalah
sebagai berikut:
1. Fiber Optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau
plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan
untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber
cahaya yang digunakan biasanya adalah dari sinar laser atau LED. Pada
prinsipnya fiber optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat
di dalamnya. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun
gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh
fiber optik.
2. Light scattering adalah bentuk hamburan cahaya yang mana bentuk memperbanyak
energi yang terhambur. Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai defleksi dari sinar
dari jalan yang lurus, misalnya dengan penyimpangan oleh propagasi media, partikel,
atau pada antarmuka antara dua media. Penyimpangan dari hukum refleksi karena
penyimpangan pada permukaan juga biasanya dianggap sebagai bentuk hamburan.
Cabang umum dalam istilah hamburan cahaya adalah hamburan cahaya statis (Static
Light Scattering atau SLS) dan hamburan cahaya dinamis (Dynamic Light Scattering
atau DLS).
18
DAFTAR PUSTAKA
Efendi, Phen. 2012. Apa itu Fiber Optik dan Bagaimana Cara Kerjanya?. Diakses di
http://efendybloger.blogspot.com/2012/11/Apa-itu-Fiber-Optik-dan-Bagaimana-Cara-
Kerjanya.html pada tanggal 20 Maret 2013.
Reynaldi, Aldy. 2011. Cara Kerja Fiber Optic (Serat Optik). Diakses di
http://aldebian.blogspot.com/2011/04/cara-kerja-fiber-optic-serat-optik.html pada
tanggal 20 Maret 2013
Wijayantie, Ayu. . Persentasi: Serat Optik. Diakses di
http://ayuewiejayantie.wordpress.com/persentasiserat-optik/ pada tanggal 1 April
2013. (tahun tidak diketahui)
. 2009. Dynamic Light Scattering. Diakses di
http://www.lsinstruments.ch/technology/dynamic_light_scattering_dls/ pada tanggal
15 April 2013. (pengarang tidak diketahui)
. 2009. Static Light Scattering. Diakses di
http://www.lsinstruments.ch/technology/static_light_scattering_sls/ pada tanggal 15
April 2013. (pengarang tidak diketahui)
. 2012. Mengenal Teknologi Fiber Optik (Serat Optik). Diakses di
http://klikhost.com/mengenal-teknologi-fiber-optik-serat-optik/ pada tanggal 1 April
2013. (pengarang tidak diketahui)
. 2013. Dynamic Light Scattering (DLS). Diakses di
http://www.malvern.com/labeng/technology/dynamic_light_scattering/dynamic_light
_scattering.htm pada tanggal 20 April 2013. (pengarang tidak diketahui)
. 2013. Light Scattering. Diakses di http://en.wikipedia.org/wiki/Light_scattering pada
tanggal 10 April 2013. (pengarang tidak diketahui)
. 2013. Static Light Scattering. Diakses di
http://en.wikipedia.org/wiki/Static_light_scattering pada tanggal 5 Maret 2013.
(pengarang tidak diketahui)
top related