TEKNIK PEMBUATAN HOLOGRAM REFLEKSI DENGAN MENGGUNAKAN FOTON PANJANG GELOMBANG 6328 ~A. Sigit Hariyanto Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta ABSTRAK

(1)

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

(2)

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.

(3)

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

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

(4)

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

(5)

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 = si n 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

Pad a 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

(6)

C

=

Cerminmobilan>(mobil

_o

₌

_obyek 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

(7)

'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,

(8)

Dengan

mensubstitusikan

"l

menjadi

sin

Y /;..

dan

'7t-disubstitusi-kan dengan

?-_/n, dan dengan menggunakan

hukum

Snellius

sin

~/n

= sin ~/no,

maka

persamaan

(7)

dapat

diturunkan menjadi :

(9)

dimana

~

=

panjang gelombang pada media perekam

n

= indeks bias media perekam

no = indeks bias udara

Pada pereobaan yang dilakukan pada makalah ini

°A

= 6328

dan

n =

1,5 untuk

_7t/2,

-rl.

=

maka

.

d

=

0,2830

um

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.

(9)

126

Data 1. Data hasil percobaan pembuatan hologram refleksi

---Jarak Sudut

t

P •.... = daya Pc> = daya t = waktu tp = waktu Proses cahaya putih

---49

· °,

_0,582150₁₆₆1 3,5 _0,851

·

49

150 0, 1650,5821

·

3,5 _0,85_0,5

·

49

150 0,1660,5821

:

3,5 _0,75_0,85 74 175 0,4141 ,2451

·

3 _0,75_1,07

·

74 175 0,4141,4251

·

3 _1,07₁

·

---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

(10)

Pad a 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 evaluationhologram",of Academic: Press,

New York, 1971.

3.

Collier RobertBurkhart_"Optic:al

_{J •.,}

_Christoph

_B.,

Holography",

Academic: Press,New York, 1977.

4. Kallard T., "Exploring Laser Light", Optosonic: Press, New York, 1~77.

(11)

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.