Download - Sigit H 118
TEKNIK PEMBUATAN HOLOGRAM REFLEKSI
DENGAN MENGGUNAKAN FOTON PANJANG GELOMBANG 6328 ~A
Sigit Hariyanto
Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta
ABSTRAK
Telah berhasil dibuat pelat hologram refleksi dengan
menginterferensikan berkas acuan dan berkas obyek pada media
perekam dari arah yang saling berlawanan. Dengan
menggunakan media perekam pelat film spektroskopi tipe 694 F
yang mempunyai tebal emulsi 17 um dan daya pisah .» 2000
garis/mm dapat dibuat pola frinji yang merupakan hasil
interferensi. Perbandingan intensitas berkas acuan dengan
berkas obyek adalah 1 : 5. Waktu penyinaran 0,5; 0,75; dan
1 detik, sudut perekaman 150~ dan 175~. Proses perekaman
dilakukan pada ruang gelap dan susunan peralatan optik harus
stabil serta tidak terganggu pengaruh getaran dari luar.
Untuk melihat kembali bayangan yang terjadi pada hologram
digunakan cahaya putih.
ABSTRACT
The reflection hologram plate have been made by
interferen~e between reference beam and object beam of
opposite direction on the recording medium of spectroscopic
film Rlate of type 649 F whi~h have emulsion thickness of 17
um and resolving power » 2000 lines/mm fringes mode as
interference result could be formes. The ratio between
reference beam intensity to object beam are 1: 3.5, the
exposure time 0.5, 0.75, and 1 second, recording angle 150~•and 175~. Recording process was performed in the dark room
and each optical instrument had to be stable, undisturbed by
external vibration effect. The hologram image is
reconstructed by using white light.
118
119
I• PENDAHULUAN
Holografi adalah suatu proses perekaman gelombang dari
suatu obyek dan gelombang acuan (reference) kemudian dapat
ditampilkan kembali gelombang yang direkam ituC1>. Bila
benda yang direkam berdimensi tiga maka bayangan yang
dihasilkan kembali juga berdimensi tiga. Plat film yang
dipakai untuk merekam dan dapat menghasilkan ci~ra bayangan"
tiga dimensi ini disebut hologram.
Pembentukan citra bayangan pada holografi mengalami
tiga tahap yaitu proses perekaman, proses pencucian dan
proses rekonstruksi. Pada proses perekaman, gelombang
hamburan dari obyek yang biasanya disebut berkas obyek dan
berkas acuan akan berinterferensi yang menghasilkan pola
frinji pada media perekam. Pada proses rekonstruksi~
hologram disinari kembali dengan suatu gelombang cahaya,
sehingga obyek yang telah direkam pada media perekam akan
muncul kembali bayangannya sesuai bentuk aslinya.
Konfigurasi untuk membuat macam macam hologram berbeda
beda tergantung dari posisi media perekam itu diletakkan
pada waktu proses perekamanC2>. Apabila berkas acuan dan
berkas obyek terdiri dari gelombang sferi~, konfigurasi
hologram dalam proses perekaman dapat ditunjukkan pada
gambar 1.
Gambar 1. Konfigurasi pelat film dalam proses perekaman
120
Titik 0 menunjukkan titik obyek dan R menunjukkan titik
a~uan. Tipe pe~tama posisi pelat film G pada saat pe~ekaman
diletakkan segaris dengan be~kas a~uan maupun be~kas obyek,
obyek yang digunakan bentuknya t~anspa~an, holog~am sema~am
ini disebut holog~am Gabo~ atau in line holog~am. Tipe ke
dua Leith and Upatnieks holog~am atau off axis holog~am di
mana pelat film LU saat pe~ekaman obyek dan be~kas a~uan
tidak te~letak pada satu ga~is lu~us yang tegak lu~us bidang
film. Tipe ke tiga adalah Fou~ie~ holog~am di mana saat
pe~ekaman obyek dan berkas a~uan ja~aknya sama da~i pelat
film. Tipe ke empat adalah Lipmann-Denisyak hologram atau
holog~am ~efleksi, saat pe~ekaman menunjukkan be~kas obyek
dan be~kas a~uan masuknya pada media perekam a~ahnya saling
be~lawanan. Inte~fe~ensi yang dihasilkan membentuk pola
pola f~inji yang a~ahnya hampir sejajar dengan pe~mukaan
emulsi media pe~ekam(2).
Pada makalah ini penulis akan membahas tentang
hologram refleksi. Salah satu keuntungannya yaitu pada saat
rekonstruksi dapat digunakan ~ahaya putih untuk melihat
kembali bayangan aslinya. Be~kas rekonstruksi ditentukan
ol~h syarat Bragg, dengan demikian arah dan panjang
gelombang rekonstruksi menjadi sangat selektif. Jika pada
saa~ rekonstruksi digunakan cahaya putih maka hanya panjang
gelombang yang memenuhi syarat bragg akan menghasilkan
bayangan yang tajam. Disebut hologram refleksi karena pada
saat rekonstruksi gelombang difraksi yang dihasilkan
merupakan refleksi dari gelombang rekonstruksi.
II. TATAKERJA DAN PERCOBAAN
A. Dasar Teo~i
Holog~am ~efleksi dapat dibuat dengan jalan menjadikan
interfe~ensi anta~a berkas a~uan dan berkas obyek pada pelat
film. Obyek disinari dengan laser yang hamburannya
dikenakan tepat pada media pe~ekam, be~kas ~ahaya ini
disebut berkas ~ahaya obyek Uo
(1)
121
Selain menerima berkas dari obyek, media perekam disinari
juga dengan berkas ~ahaya acuan Ur(3).
(2)
Jumlah total medan gelombang pada media perekam adalah
U."= Ue>+ Ur
U."= Ae>Exp i ~e>(Y,z) + Ar Exp i ~r(Y,Z)
Besarnya intensitas dari ke dua gelombang tersebut adalah
(3)
I."= U.,,2 = U."U.,,-
I."= Ie>+ Ir + 2 Ae>Ar Cos( Y'e>(y,z) )or (y, z ) ) (4)
intensitas
terbentuknya
dimana ~c>s(y,z) - ~r(Y,Z) adalah beda fase dari
yang mengenai media perekam yang menentukan
frinji.
Berkas cahaya a~uan dan ~ahaya obyek yang
media perekam arahnya berlawanan, jalannya arah
perekam ditunjukkan pada gambar 2.
mengenai
media
Gambar 2. Jalannya berkas ~ahaya pada media perekam
122
Beda fase ~c(y,z) - ~r(Y,Z) dapat dituliskan
'fo(y,Z) - )o•.. (y,Z) = 21[, ( '7.0 - '7. •..)y + 2 ( r,o - ~•..)z (5)
dimana "20 = sin 9'01")..
1j•.. = sin fi ...l?/fo =(1 _;;\2 £02)1/2/')-
~•.. =(1 _')-2 '1...2)1/2/")...
Untuk '70 = /, r-, dan yo = - ~r- maka persamaan (5) menjadi :
2 rc (2 ~c) z = konstan (6)
Persamaan merupakan persamaan frinji bidang sejajar dengan
bidang x,y yang mempunyai jarak frinji :
(7)
B. Susunan Per~obaan
Pada pembuatan hologram refleKsi digunakan sumber
cahaya dari laser He Ne yang mempunyai panjang gelombang
6328 cA, adapun susunan peralatan ditunjukkan pada gambar 3.
21
l'"
C >-.- o
Gambar 3. Susunan peralatan pembuatan hologram refleksi
123
C = Cermin o = obyek(mobilmobilan>
S
= Shutter A = atennuator
BS = cermin setengah pemantul
H = pel at film
MO = mikroskop obyektif P
= pinhole
Berkas sinar laser dilewatkan pada cermin setengah pemantul
(beam splitter>, sehingga berkas laser sebagian diteruskan
merupakan berkas acuan dan sebagian dipantulkan sebagai
berkas obyek setelah dikenakan pada obyek. Berkas keluaran
laser tidak homogen, supaya menjadi homogen dilewatkan pada
spatial filter yang terdiri dari mikroskop obyektif dan
pinhole yang diameternya 25 urn. Mikroskop obyektif dengan
titik api lensa 14,8 mm dan 10 kali perbesaran digunakan
memperbesar diameter berkas. Plat film H dengan dasar kaca
tipe 694 F buatan pabrik Kodak yang mempunyai daya pisah
» 2000 garis/mm digunakan sebagai media perekam intensitas
hasil interferensi berkas acuan dan berkas obyek. Untuk
mengatur lamanya waktu penyinaran yang mengenai .pelat film
digunakan shutter S yang dapat diatur waktunya mulai 0.01
sampai 1 detik.
Dengan menggunakan meja buatan Newport Research
Corporation yang dapat mengatasi pengaruh getaran dari luar.
Sistem kerja meja berdasar penumatik, pada percobaan ini
tekanan udara yang diberikan 13 PSi4 Untuk memantapkan
peralatan optik yang lain seperti temp at cermin, temp at
mikroskop obyektif, tempat obyek digunakan magnetic base
yang dapat melekat kuat pada permukaan meja. Pada percobaan
ini digunakan laser He Ne tipe 164 buatan Spectra Physics
panjang gelombang 6328 °A, dengan daya keluaran 15 mW.
Untuk memperoleh hasil hologram yang baik dan dapat
dilihat kembali bayangannya pada waktu rekonstruksi
diperlukan berkas cahaya yang koheren, system stabil dan
tahan terhadap pengaruh getaran dari luar. Selain itu pelat
film harus mempunyai daya pisah terjangkau dan waktu
penyinaran sesuai.
Setelah proses perekaman, pelat film yang sudah
merekam pola pola frinji segera dilakukan proses pencucian
'i 24
untuk memperoleh hasil hologram, adapun urutan
pencucian sebagai berikut(4)
proses
1. Pengembangan (developing)
Pada proses ini pelat film yang sudah merekam pola
frinji direndam dalam larutan developer selama 6 - 8 menit
dan digoyang terus menerus. Proses ini dilakukan dengan
menjaga suhu antara 18,5 - 21 DC, kemudian pelat film
dimasukkan dalam air yang mengalir selama 30 detik.
2. Fixing
Pada proses ini pelat film direndam dalam larutan
fixer F-5 selama 5 menit dan digoyang terus menerus, setelah
itu pelat film dimasukkan selama 1 menit dalam air mengalir.
3. Pembersihan fixer
Pelat film direndam dalam larutan hypo selama 1,5
menit, kemudian untuk menghilangkan larutan hypo yang
menempel pada pelat film dimasukkan kembali dalam air
mengalir selama 5 menit. Sisa emulsi dapat dihilangkan
dengan merendam pelat film dalam metanol selam 5 menit
kemudian dibersihkan dengan air mengalir selama 1 menit dan
dibiarkan kering pada suhu kamar atau dihembus dengan udara
kering. Selama proses perekaman ma~pun proses pencucian
dilakukan pada temp at gelap.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk memperoleh pola frinji yang dapat, dilihat
kembali .bayangannya pada waktu rekonstruksi, diperlukan
pelat film yang mampu merekamnya, pada hologram refleksi
diperlukan film yang mempunyai daya pisah yang tinggi. Daya
pisah adalah jumlah garis sejajar per milimeter yang masih
dapat dipisahkan media perekam atau dapat dituliskan,
v = lId (8)
125
Dengan mensubstitusikan "l menjadi sin Y /;.. dan '7tdisubstitusi-kan dengan ?-_/n, dan dengan menggunakan hukum
Snellius sin ~/n = sin ~/no, maka persamaan (7) dapatditurunkan menjadi :
(9)
dimana ~ = panjang gelombang pada media perekam
n = indeks bias media perekam
no = indeks bias udara
Pada pereobaan yang dilakukan pada makalah ini = 6328°Adan
n =1,5 untuk-rl. =7t/2,maka..
d =0,2830um
V =2533 garis/mm
Untuk ~= 0, diperoleh d = 0,2109 um
V = 4740 garis/mm.
Jadi jangkauan daya pisah pelat film yang digunakan untuk
membuat hologram refleksi adalah 3530 < V < 4740 garis/mm.
Waktu penyinaran yang dikenakan pada pelat film
mempengaruhi hasil hologramnya. Kalau waktu penyinaran
terlalu lama hologram yang dihasilkan nampak gelap, karena
intensitas yang diterima film terlalu besar. Waktu
penyinaran pendek hasil hologramnya tampak pueat disebabkan
intensitas yang diterima keeil. Hubungan waktu penyinaran
t, intensitas gabungan berkas obyek dan berkas aeuan _~,
dan tenaga optimum film yang dipakai U adalah
t = U/I (10)
Setelah mengukur intensitas berkas, dan dari persamaan di
atas diperoleh patokan untuk menentukan lamanya waktu
penyinaran. Data pereobaan pembuatan hologram refleksi
ditunjukkan pada tabel 1.
126
Data 1. Data hasil percobaan pembuatan hologram refleksi
----------------------------------------------------------
Jarak Sudut t
P•.... = daya
Pc>
= daya
t
= waktu
tp
= waktu
Prosescahaya
putih
----------------------------------------------------------
49 150°,1660,5821·3,5 10,85·49
1500, 1650,5821·3,5 0,50,85·49
1500,1660,5821:3,5 0,750,85
74
1750,4141,2451·3 0,751,07·74
1750,4141,4251·3 11,07·----------------------------------------------------------
sudut = sudut antara berkas acuan dan obyek
berkas acuan (mW)
berkas obyek (mW)
penyinaran (detik)
penyinaran dari hasil perhitungan (detik)
rekostruksi dilakukan dengan merefleksikan
dari lampu senter yang datang dari arah depan
(sama seperti posisi pengamat) seperti ditunjukkan pada
gambar 4a. Hasil pengamatan dengan jalan memfoto bayang
annya pada saat rekonstruksi dlt~nj~~~~~ __e~da 9_a_m_b_a_r__·_4__b.
Su.rr;.ber
Kolog.:-am
Pe!lgamat
a) b)
ro •.. - .. --
Gambar 5. a. Susunan rekonstruksi hologram refleksi
b. Foto bayangan hasil rekonstruk~i
127
Pada perekaman cahaya yang digunakan berwarna merah dari
laser He Ne, tetapi pada waktu rekonstruksi bayangan yang
dihasilkan warnanya hijau. Hal ini disebabkan pada waktu
proses pencucian terjadi pengkerutan pada media perekam,
sehinggaterjadi perubahan jarak frinji yang mempengaruhi
panjang gelombang saat rekonstruksi.
v. KESIMPULAN
Dari hasil pembuatan hologram refleksi dapat
disimpulkan bahwa :
Pada proses rekonstruksi dapat digunakan cahaya putih
untuk melihat bayangan yang terjadi dari pelat hologram.
Media perekam yang digunakan untuk hologram refleksi
dengan memakai berkas cahaya panjang gelombang 6328 A
adalah antara 3530 sampai dengan 6740 garis/mm.
Pada waktu rekonstruksi ada perbedaan warna bayangan pada
hologram kalau dibandingkan pada saat perekaman disebabkan
karena adanya perubahan jarak frinji pada saat proses
pencucian.
UCAPAN TERIMAKASIH
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih
kepada saudara Agus Nurochim, para teknisi Fisika Atom
yang telah membantu hingga terselesaikannya penulisan
makalah ini.
ACUAN
1. Lehmann Matt, "Holography (technique and practice>, the
focal press", London and New York, 1970.
2. AbramsonNils,"The making and evaluation ofhologram",
Academic: Press,
New York,1971.
3.
Collier RobertJ •.,BurkhartChristophB.,"Optic:al
Holography",
Academic: Press,New York,1977.
4. Kallard T., "Exploring Laser Light", Optosonic: Press, New
York, 1~77.
128
Pertanyaan-pertanyaan dan Jawabannya
1. Budiono
a. Apakah teknik hologram ini dapat digunakan untuk
melihat kecacatan dari suatu obyek?
b. Tadi dikatakan teknik hologram, sistem yang dibuat
harus fix tidak boleh ada getaran, sedangkan negara
negara yang maju pemotretan daerah-daerah yang ber
bahaya untuk negara lain dapat dilaksanakan dengan
teknik hologram memakai satelit. Apakah dengan teknik
hologram yang dicoba dapat dilakukan juga?
Sigit Hariyanto
a. Dengan metode holografi dapat digunakan untuk melihat
kecacatan suatu obyek yaitu dengan interferometer
holografi, caranya dengan membandingkan obyek standar
dan obyek yang cacat dan keduanya direkam pada
hologram. Pada saat rekonstrukksi bayangan yang
terjadi dapat dianalisa.
b. Tidak dapat, karena percobaan yang dilakukan di sini
selain sistemnya harus betul-betul tahan getaran, juga
percobaan ini dilakukan dalam ruang yang betul-betul
gelap.
2. Rony D.
a. Aplikasi dari pembuatan hologram di mana?
b. Apakah ada nilai komersialnya?
Sigit Hariyanto
a. Untuk interferometer holografi yaitu untuk analisa
kerusakansuatu bahan dalam orde mikro.
b. Sampai saat ini belum dipikirkan dalam segi komer
sii~nya, tetapi di luar negeri hologram ini banyak
diperjual-belikan yang merupakan barang souvenir.
129
3. t:uaminiirtQ.
- Bisa dijelaskan mengapa pada holografi Refleksi
rekonstruksi dapat dilakukan dengan cahaya yang
perlu koheren (tidak harus dengan laser).
Jawaban
ini,
tidak
Rekonstruksi pada hologram tidak perlu menggunakan cahaya
koheren. Tetapi jika dipakai cahaya putih untuk
rekonstruksi hologram tranmisi, tiap panjang gelombang
cahaya tersebut menghasilkan citra obyek yang bergeser
satu sama lain, sehingga secara keseluruhan akan
terbentuk citra yang kabur dari berbagai warna sekaligus.
Hal ini tidak terjadi pada hologram refleksi karena
permukaan hologram akan menginterferensikan cahaya cukup
banyak dengan efisiensi refleksi yang tinggi untuk
panjang gelombang yang memenuhi kondisi Bragg,.