Makalah

HOLOGRAFI

D

I

S

U

S

U

N

OLEH :

Nama : Nirwana Ginting

Nim : 072244610008

Jurusan : Fisika

Mata Kuliah : Pengantar Optik Modern

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

UNIMED

2009

Holografi

A . Pengertian Holografi

Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari suatu benda

yang tersebar direkam dan kemudian direkonstruksi sehingga objek seolah-olah

berada pada posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang direkam.

Gambar berubah sesuai dengan posisi dan orientasi dari perubahan sistem

pandangan dalam cara yang sama seperti saat objek itu masih ada, sehingga

gambar yang direkam akan muncul secara tiga dimensi (3D) yang biasa disebut

dengan hologram. Teknologi perekaman citra tiga dimensi ini menggunakan sinar

murni (seperti laser)[1]. Setelah pemprosesan, akan terlihat penampakan benda

yang berbeda-beda dari berbagai sudut. Hologram tradisional, pembuatannya

menggunakan proses kimia yang rumit. Pada hologram modern, penampakan

dapat dilihat pada pencahayaan yang biasa. Serta dapat pula menunjukkan citra

tiga dimensi benda besar yang bergerak dengan pewarnaan yang lengkap.

B . Sejarah Holografi

Pada tahun 1940-an, Dr. Dennis Gabor, seorang fisikawan Hongaria,

menemukan teknik holografi. Berkat penemuannya tersebut, ia dianugerahi

penghargaan Nobel pada tahun 1971. Hasil temuaannya menjadikan ia sebagai

perintis, bapak, dan sekaligus pencipta holografi. Sayangnya, perkembangan

bidang ini berjalan lambat hingga tahun 1960-an. Akhirnya, perkembangan

holografi mulai bergerak lagi dengan adanya perkembangan dari teknologi laser.

Teknologi perekaman citra tiga dimensi suatu benda dengan menggunakan

sinar sangat murni (seperti laser). Setelah diproses, film menunjukkan

penampakan benda yang berbeda-beda dari berbagi sudut Hologram modern dapat

dilihat dalam cahaya biasa. Juga dapat pula menunjukkan citra 3 dimensi benda

besar yang bergerak dalam warna yang lengkap. TV Holografi saat ini sedang

dikembangkan.

1

Digital Inline Holography Microscope, Membidik Objek Mikroskopis di

Lingkungan Ekstrem

Revolusi microscopes dalam studi kehidupan di Bumi telah lama digunakan.

Kini tiba saatnya digunakan dengan tujuan yang sama dalam pencarian

kehidupan asing, namun di lokasi seperti lautan di bawah permukaan es bulan

yang mengorbit Yupiter yaitu Europamisalnya:

2

Perburuan tanda-tanda kehidupan di luar bumi biasanya berfokus pada

mendeteksi molekul yang berhubungan dengan kehidupan organisme.

Pengamatan langsung melalui pencitraan optik akan lebih meyakinkan, begitu

kata Hans Kreuzer dan Manfred Yerikho di Dalhousie University di Halifax,

Nova Scotia, Kanada. Mereka telah mengambil pendekatan yang berbeda

dengan membangun sebuah mikroskop yang dapat dibenamkan ke dalam air

untuk mendeteksi setiap bentuk kehidupan mikroskopik yang dapat berenang

atau mengapung di sana. Disebut digital inline holography microscope, terdiri

dari sepasang kompartement dipisahkan oleh sebuah ruangan di mana air dapat

mengalir. Satu kompartemen berisi laser biru yang difokuskan ke sebuah

jendela berukuran lubang jarum menghadap ke air. Berlawanan dengan lubang

jarum, dalam kompartemen kedua, adalah kamera digital. Ketika sinar laser

menyentuh lubang jarum akan menghasilkan gelombang cahaya yang

berbentuk bola, menyebar melalui air. Jika objek mikroskopis misalnya bakteri

akan lebih difraksi. Gelombang yang berbentuk bola dan pola difraksi yang

diciptakan oleh objek mikroskopis membuat suatu pola yang ditangkap oleh

kamera. Pola interferensi ini pada dasarnya adalah hologram yang ada di depan

lubang jarum. Kreuzer telah mematenkan algoritma yang dapat merekonstruksi

obyek untuk menciptakan pola interferensi dalam milidetik. Dengan cara ini

kamera dapat menghasilkan gambar secara real-time dari setiap objek di dalam

air jika mereka lebih besar dari paparan 100 nanometer.

3

Untuk menguji instrumen, tim membawanya ke lingkungan ekstrem di pulau

Heiberg Axel, Arktik, mengunakan sebuah robot kapal selam yang

ditenggelamkan pada sebuah danau. "Kami melihat segala macam makhluk,"

kata Jay Nadeau anggota tim dari McGill University di Montreal, Kanada.

Nadeau mengatakan bahwa perangkat ringan dapat dengan mudah diangkut,

tidak memerlukan intervensi konstan untuk mendapatkan gambar yang jelas.

Ini memiliki berbagai sudut pandang dan kedalaman, yang bersama-

sama memungkinkan untuk mengikuti objek ketika mereka mengapung dengan

luas ruang 7 milimeter di depan lubang jarum. "Anda bisa benar-benar yakin

apakah ada sesuatu yang hidup dan berenang," kata Nadeau. Chris McKay dari

NASA Ames Research Center di Moffett Field, California, yang bekerja pada

misi Phoenix ke Mars, tertarik oleh perangkat ini. "Sementara saya tidak

berpendapat bahwa mikroskop adalah alat berikutnya untuk mengirim ke Mars

atau Europa, pada akhirnya kita harus mengirim mikroskop," kata Chris.

"Desain ini cukup cerdas dan sangat cocok untuk instrumen penerbangan."

(Planetary and Space Science, doi: 1016/j.pss.2009.07.012/newscientist/PNAS)

4

B . Pengertian Hologram

Hologram adalah produk dari teknologi holografi. Hologram

terbentuk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam

bentuk mikroskopik. Hologram bertindak sebagai gudang informasi

optik.

Informasi-informasi optik itu kemudian akan membentuk

suatu gambar, pemandangan, atau adegan.Hologram ini berhasil

dikembangakn oleh Pibram. Pibram yakin bahwa ingatan terekam bukan di

dalam sel-sel otak melainkan di dalam pola-pola impuls saraf yang merambah

seluruh otak, seperti pola-pola interfensi sinar laser yang merambah seluruh

wilayah pelat film yang mengandung suatu gambar holografik.

Pada tahun 1979, dua ilmuwan asal Soviet berhasil mengembangkan temuan

Dennis Gabor dengan sinehologram.

Eizykman dan Fihman mulai bekerja sama di bidang hologram.

mereka membuat 4 sinehologram berukuran 35 mm dan 70 mm.Itulah yang

dipertunjukan di college of France, Paris. Keduanya mulai bergelut di dunia

film holografi berukuran 126 mm. Penggunaan film lebar ini merupakan

langkah pertama untuk membuat sinehologram yang bisa ditonton lebih dari

dua orang dalam waktu bersamaan. Hologram merupakan jelmaan dari gudang

informasi (information storage) yang mutakhir. Kelebihan hologram ialah ia

mampu menyimpan informasi, yang di dalamnya memuat objek-objek 3

dimensi (3D). Tidak hanya objek-objek yang biasa terdapat di foto atau gambar

pada umumnya. Hal itu disebabkan prinsip kerja hologram tidak sesederhana

lensa fotografi. Hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan

interferensi, yang merupakan bagian dari fenomena gelombang.

C . Karakteristik Hologram

5

Hologram, memiliki karakteristik yang unik. Beberapa diantaranya yaitu:

Cahaya, yang sampai ke mata pengamat, yang berasal dari gambar yang

direkonstruksi dari sebuah hologram adalah sama dengan yang apabila

berasal dari objek aslinya. Seseorang, dalam melihat gambar hologram,

dapat melihat kedalaman, paralaks, dan berbagai perspektif berbeda seperti

yang ada pada skema pemandangan yang sebenarnya.

Hologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi dari bagian

kecil hologram. jika sebuah hologram pecah berkeping-keping, masing-

masing bagian dapat digunakan untuk mereproduksi lagi keseluruhan

gambar. Walau bagaimanapun, penyusutan dari ukuran hologram, dapat

menyebabkan penurunan perspektif dari gambar, resolusi, dan tingkat

kecerahan dari gambar.

Dari sebuah hologram dapat direkonstruksi dua jenis gambar, biasanya

gambar nyata (pseudoscopic) dan gambar maya (orthoscopic)

Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan 360 derajat dari

objek

Lebih dari satu gambar independen yang dapat disimpan dalam satu pelat

fotografi yang sama yang dapat dilihat dari satu per satu dalam satu

kesempatan.

D . Penyimpangan Hologram

Hologram dapat menderita penyimpangan yang disebabkan oleh

konstruksi satu ke rekonstruksi berikutnya serta oleh ketidaksesuaian referensi

dan rekonstruksi sinar. Penyimpangan pada hologram kromatik dan nonkromatik,

keduanya sama-sama merupakan penyimpangan yang serius walaupun hanya

sebuah penyimpangan dari geometri perekaman yang ada pada rekonstruksi

geometri.

E . Gambar Orthoscopic dan Pseudoscopic

6

Sebuah hologram dapat merekonstruksi dua gambar, yang nyata dan maya

(replika dari objek). Namun, dua gambar tersebut terbedakan dalam tampilannya

di mata pengamat. Gambar maya diproduksi dengan posisi yang sama dengan

objek dan memiliki tampilan yang sama pada kedalaman dan paralaks dengan

objek tiga dimensi yang sebenarnya. Gambar maya terlihat seolah-olah pengamat

melihat objek asli melalui jendela yang ditentukan oleh ukuran dari hologram.

Gambar tersebut dikenal sebagai gambar orthoscopic Gambar nyata, juga

terbentuk dengan jarak yang sama dari hologram, tapi berada didepannya serta

kedalaman gambarnya terbalik. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa titik-titik

yang bersesuaian pada kedua gambar (nyata dan maya) terletak pada jarak yang

sama dari hologram. Gambar nyata ini dikenal sebagai pseudoscopic. Gambar ini

sangat tidak nyaman untuk dilihat karena memang kita tidak terbiasa melihat

gambar terbalik dalam kehidupan normal. Gambar tersebut tidak dapat diubah

dengan tekni-teknik optika sampai baru-baru ini. Kini, sudah memungkinkan

untuk mengkonjugasikan gelombang muka (inggris: wavefront) dengan

menggunakan teknik konjugasi fase optik. Gelombang muka ini memiliki aplikasi

yang potensial dalam mengoreksi efek dari penyimpangan media pada pencitraan

optik.

Sebuah hologram yang terekam oleh lensa atau sebuah cermin cekung,

dapat menghasilkan sebuah bayangan nyata orthoscopic dari objek[2]. Bayangan

nyata orthoscopic dari objek ini juga dapat diciptakan dengan cara merekam dua

hologram secara berturut-turut. Tahap pertama, hologram utama direkam dengan

menggunakan sinar acuan. Hologram ini, saat direkonstruksi oleh sinar,

menghasilkan sebuah gambar maya dan gambar nyata dengan pembesaran unit.

Kemudian, hologram ini direkam dengan menggunakan gambar nyata dari

hologram utama sebagai sinar objek. Pada saat hologram ini sudah terekonstruksi,

akan menghasilkan bayangan maya pseudoscopic dan bayangan nyata

orthoscopic.

F . Klasifikasi hologram

7

Hologram, dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara tergantung pada

ketebalan, metode perekaman, metode rekonstruksi dan lain sebagainya

1.1. Klasifikasi berdasarkan amplitudo dan fase hologram

Sebuah hologram, tipe penyerapannya ada yang menghasilkan perubahan

pada amplitudo dari sinar rekonstruksinya.

Jenis fase dari hologram ini menghasilkan fase perubahan pada sinar

rekonstruksi dikarenakan variasi dari indeks bias atau ketebalan dari medium.

Fase hologram, memiliki keuntungan lebih daripada amplitudo hologram dalam

hal pemborosan energi di dalam medium hologram serta efisiensi penguraian yang

lebih tinggi. Hologram yang direkam dalam emulsi fotografik merubah baik

amplitudo dan fase dari menerangi gelombang. Bentuk dari rencana kerangka

perekaman ini tergantung dari fase relatif dari pencampuran sinar. Akibatnya,

gelombang yang terekonstruksi terefleksi ke hologram yang sesuai dengan

kepadatan perak yang tersimpan dengan variasi amplitudonya sebanding dengan

amlpitudo dari objek. Demikian pula dengan fase gelombang rekonstruksi, yang

dimodulasikan sebanding dengan fase dari gelombang objek. Jadi, baik amplitudo

dan fase dari gelombang objek merupakan reproduksi.

1.2. Klasifikasi berdasarkan ketebalan hologram

Hologram bisa berbentuk tipis (bidang) atau tebal (isi). Sebuah parameter

Q dapat digunakan untuk membedakan antara hologram tipis dan tebal. Sebuah

hologram dapat dikatakan tipis apabila Q < 1. Hal ini telah dibuktikan bahwa

hologram tipis yang ditambah dengan teori gelombang berlaku untuk nilai Q

urutan 1. Jadi, kriteria dari Q tidak selalu cukup. Sebuah hologram mungkin juga

disebut tipis jika emulsi ketebalannya lebih rendah dari jarak tepi. Hologram

seperti ini menghasilkan beberapa ketentuan (i) ketentuan 0 jika sinar acuan

ditransmisikan secara langsung, (ii) ketentuan 1 jika penyebaran menghasilkan

bayangan maya, (iii) ketentuan -1 jika penyebaran sama dengan intensitas untuk

ketentuan 1 menghasilkan gambar konjugasi dan (iv) lebih besar dari 1 jika ada

penurunan intensitas.

8

Sebuah hologram yang bervolume (tebal) dapat dikatakan sebagai

superposisi dari tiga dimensi rekaman terukur pada kedalaman dari emulsi

menurut hukum Bragg. Rencana pengukuran pada volume hologram

menghasilkan perubahan maksimal pada indeks bias dan atau indeks penyerapan.

Kesimpulan dari hukum Bragg adalah volume hologram merekonstruksi bayangan

maya pada posisi asli dari objek jika sinar rekonstruksi bertepatan dengan sinar

acuan. Namun, bagaimanapun juga gambar konjugasi dan ketentuan penyebaran

yang lebih tinggi tidak termasuk disini.

G . Proses Perekaman Hologram

Holografi, sering disalah konsepsikan sebagai 3D fotografi. Analogi yang

lebih baik adalah rekaman suara di mana bidang bunyi dikodekan sedemikian rupa

agar di kemudian hari dapat direproduksikan. Dalam holografi, sebagian dari sinar

yang tersebar dari objek atau sekumpulan objek jatuh di atas media perekam.

Sinar kedua, yang dikenal sebagai sinar acuan, juga menerangi media perekam

sehingga terjadi gangguan antara kedua sinar tersebut. Hasil dari bidang cahaya

tersebut adalah sebuah pola acak dengan intensitas yang bervariasi yang disebut

hologram.

Dapat ditunjukkan bahwa jika hologram diterangi oleh sinar acuan asli,

sebuah bidang cahaya terdifraksi oleh sinar acuan yang mana identik dengan

bidang cahaya yang disebarkan oleh objek atau objek-objek. Dengan demikian,

seseorang yang memandang ke hologram tetap dapat ‘melihat’ objek walaupun

objek tersebut mungkin sudah tidak ada lagi. Berbagai variasi bahan rekaman

yang juga dapat digunakan, termasuk Variasi Film fotografis.

H . Keunggulan Hologram

Seperti yang telah dikatakan sebelumnya, kapabilitas hologram melebihi

kapabilitas media penyimpanan lainnya. Salah satunya ialah, hologram dapat

merekam intensitas cahaya. Dengan kata lain, hologram memiliki informasi

tambahan baru dibandingkan media lain.

9

Secara otomatis dengan adanya rekaman intensitas cahaya, hologram pun

mampu untuk memperlihatkan kedalaman (depth). Ketika seseorang melihat ke

arah sebuah pohon, ia menggunakan matanya untuk menangkap cahaya dari objek

itu. Setelah itu, informasi diolah untuk memperoleh makna mengenai objek tadi.

Prinsip ini hampir sama dengan hologram. Hologram menjadi cara yang nyaman

untuk menciptakan kembali gelombang cahaya yang sama, yang berasal dari

objek yang sebenarnya.Kemampuan ini sangat menakjubkan.

Objek terasa nyata dan hidup dan ia akan terlihat seolah-olah akan

”melompat” dari gambar (scene). Jika pada sebuah foto standar, pemandangan

diambil dari satu perspektif saja, maka hologram mematahkan batasan itu.

Hologram mampu untuk melihat suatu objek dari berbagai perspektif.

I . Aplikasi Holografi

Aplikasi teknik holografi telah tersebar ke berbagai aspek kehidupan.

Holografi memudahkan manusia dalam mengabadikan karya-karya seni dan

benda-benda peninggalan sejarah, pembuatan iklan dan film, dan lain sebagainya.

Selain itu, aplikasi holografi lain ialah holographic interferometry, holographic

optical element (HOE), dan holographic memory.

2.1. Holographic interferometry

Holographic interferometry adalah aplikasi dari teknologi holografi yang

memungkinkan kita untuk membuat replika atau tiruan visual suatu benda, beserta

efeknya. Dengan teknik ini, objek akan mengalami dua kali pencahayaan.

Sehingga visualisasi suatu benda dapat bervariasi.Pada proses pencahayaan yang

pertama, objek harus dalam keadaan diam, tidak boleh bergerak. Pada proses

pencahayaan yang kedua, objek tadi menjadi subjek untuk memberikan bentuk-

betuk fisik sesuai dengan wujud asli objek tersebut. Kemudian sepanjang proses

tadi, hologram akan melukiskan sejumlah garis, baik garis tepi maupun garis

diagonal yang melewati objek. Garis-garis itu kemudian akan menjelma menjadi

garis-garis kontur serupa pada sebuah peta. Peta visual ini sangat bergantung pada

garis tepi, sebab garis tepi lah yang memberi bentuk-bentuk fisik. Bila terjadi

10

kesalahan pada proses yang pertama, maka hal itu akan mempengaruhi pembuatan

peta visualnya.

Holographic interferometry terdiri atas tiga tipe, yaitu :

Frozen fringe

Life Fringe

Time averaged

Holographic interferometry sudah banyak digunakan di industri manufaktur.

Kegunaannya ialah untuk menginpeksi kerusakan atau kegagalan pada produk.

Subjeknya ialah logam dan bahan nonlogam. Material ini digunakan untuk

menguji adanya kemungkinan-kemungkinan kerusakan.

2.2. Holographic optical element (HOE)

Holographic optical element ialah salah satu jenis dari elemen optis

difraktif. HOE dapat mengganti suatu sistem optik dengan komponen optik ganda,

seperti lensa, kaca, [beam splitters], dan prisma.

HOE sangat bermanfaat bila terjadi ketidaksesuaian dan

ketidakseimbangan komponen optik suatu benda.Kini hadir teknologi DOE

(Diffractive Optical Element) sebagai kelanjutan dari HOE. Pada DOE,

gelombang cahaya yang datang tidak lagi dibengkokan, melainkan dipecah

menjadi puluhan, ratusan, atau bahkan ribuan gelombang. Gelombang-gelombang

tadi nantinya akan meyatu kembali dan membentuk sebuah gelombang lengkap

yang baru.

Aplikasi HOE dan DOE antara lain sebagai berikut :

Sistem komunikasi dengan media optik

CD (compact disk) (cakram kompak)

Aplikasi-aplikasi arsitektural (seni bangunan)

Finger print sensor (sensor sidik jari)

Proses pengolahan informas

2.3. Holographic memory

Perkembangan teknologi holografi turut merambah ke sistem

penyimpanan data[3]. Hal ini dimaksudkan untuk menciptakan media penyimpanan

11

data dengan kapasitas yang lebih besar. Media-media penyimpanan yang

mengadopsi prinsip-prinsip holografis disebut dengan holographic memory.Pada

dasarnya, teknologi holographic memory memanfaatkan cahaya untuk

menyimpan dan membaca kembali data atau informasi. Sinar Laser (singkatan

dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) yang bersifat

monokromatik dan koheren dilewatkan pada sebuah alat yang disebut ‘beam

splitter’. Splitter ini ‘memecah’ sinar LASER menjadi dua, yang pertama disebut

sinar sinyal atau sinar tujuan, yang kedua disebut sinar acuan.

Disebut sinar tujuan karena sinar ini membawa kode informasi atau obyek

yang akan disimpan. Disebut sinar acuan karena merupakan sinar yang dirancang

sedemikian rupa, sehingga mudah dan sederhana untuk direproduksi karena

digunakan sebagai referensi.

Salah satu contoh dari holographic memory ialah kepingan holografis.

Para peneliti tengah berusaha mengembangkan kepingan (CD) yang memiliki

muatan penyimpanan holografis, sehingga dapat menyimpan informasi dengan

ukuran terabit.

Hal ini dikarenakan pengepakan data menjadi lebih mapat dibandingkan

teknologi optis konvensional seperti yang digunakan pada DVD dan Blu-Ray.

Bayangkan satu keping cakram optis, dengan ketebalan cakram 1,5mm, mampu

menyimpan data sebesar 200 GB.

Holographic memory memiliki beberapa keunggulan dibandingkan media

penyimpanan lain, antara lain sebagai berikut :

Holographic memory dapat menyimpan data 2 dimensi, 3 dimensi, dan

juga data digital.

Kapasitas penyimpanan data lebih besar, dapat mencapai 27 kali lebih

besar dari kapasitas DVD yang kita pakai saat ini.

Proses pembacaan data lebih cepat, yakni 25 kali lebih cepat daripada

DVD.

12