BAGIAN PERTAMA
description
Transcript of BAGIAN PERTAMA
BAGIAN PERTAMA
LASER DAN PENGGUNAANNYA
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOMModel atom Thomson
Bola pejal (positif) yang mengandung butiran elektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOMModel atom Rutherford
Inti (positif) yang dikelilingi elektron-elektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOMModel atom Niels Bohr Setiap elektron hanya dapat beredar pada
orbit yang tertentu ✏ atom memiliki tingkat energi tertentu
Perpindahan tingkat energi hanya dapat terjadi dengan pelepasan atau penerimaan sejumlah energi tertentu
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIAbsorpsi
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J sƲ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIAbsorpsiLaju kenaikan :
N1 = jumlah atom pada tingkat energi E1
F = fluks cahaya datang
σ12 = penampang absorpsi
1121 .NW
dt
dN
.FσW 1212
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIAbsorpsiContoh gejala : garis-garis hitam pada spektrum cahaya matahari ✏ absorpsi pada gas di sekeliling matahari
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J sƲ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontanLaju penurunan :
N2 = jumlah atom pada tingkat energi E2
A = kemungkinan emisi spontan
= koefisien Einstein
Waktu tinggal rata-rata :
2spontan
2 A.Ndt
dN
A
1τspontan
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontanContoh gejala : lampu natrium lapisan fluoresensi bahan fosforesensi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
Lampu natrium :
Ketika kembali ke bawah, atom natrium mengeluarkan cahaya kuning (589 nm)
Loncatan listrik menaikkan tingkat energi gas natrium di dalam tabung
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
Lampu natrium :
λ = 589 nm ➨ Hz5,093.10m589.10
m3.10
λ
c 149
8
ν
eV 2,106 1,602.10
J3,374.10
J 3,374.10
5,093.10 . 6,625.10h.E
eVJ19-
19-
19-
1434
νΔ
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
Fluoresensi :
Ketika turun kembali, bahan mengeluarkan cahaya (tampak)
Bahan dijatuhi pancaran (biasanya UV) ✏ tingkat energi naik
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
Fluoresensi :
Lapisan fluoresensi mengubah UV menjadi cahaya tampak
Lampu TL berisi gas merkuri (Hg) ✏ banyak mengeluarkan UV
gas merkuri
lapisan fluoresensi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi spontan
Fosforesensi :
Fluoresensi yang berlangsung lama
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi terangsang
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J sƲ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISIEmisi terangsangLaju penurunan :
dengan :
dan
σ21 = σ12 = jumlah atom pada tingkat energi E2
F = fluks foton
221terangsang
2 .NWdt
dN
.FσW 2121
PEMBANGKITAN SINAR LASER
Emisi spontan Terjadi dengan sendiri Ke segala arah
Emisi terangsang Ada cahaya pemicu ✏
mengalami penguatan Arah dan fasa sama
dengan cahaya pemicu
ABSORPSI DAN EMISI
Perbedaan emisi spontan dan emisi terangsang
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Emisi terangsang :
Absorpsi :
Keseluruhan (netto) :
.dzσ.F.Nkonst dt
dNdF 2
dz dalam
2terangsang
.dz NNσ.F.konst dF 12
.dzσ.F.Nkonst dt
dNdF 1
dz dalam
1absorpsi
segmen bahan laser
dz
F F + dF
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Statistik Boltzmann :
dengan : k=konstanta Boltzmann=1,381.10-23 J/K
Supaya N2>N1 harus terjadi inversi populasi
Usaha untuk memperoleh inversi populasi : pemompaan
k.T
EE exp
N
N 12e
1
e2
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASISistem Dua tingkat :
Jika N2 ≈ N1 : two level saturation
inversipopulasi
emisi terangsang
E
E1
2
tidak adainversi populasi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASISistem Tiga Tingkat
E3 langsung ke E1 : dilarang
E3 ke E2 : tanpa emisi
ΔEpemompaan ≠ ΔElaser
pemompaan
E3
E2
E1
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASISistem Empat Tingkat
E3 langsung ke E0 : dilarang
E3 ke E2 dan E1 ke E0 : tanpa emisi
E1 : dalam keadaan biasa kosong
pemompaan
E3
E2
E1
E0
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASISistem Beberapa TingkatEmpat tingkat :
Jika E3 membentuk pita : pemompaan lebih mudah
E3
E2
E1
E0
pemompaan