Dasar Fisika Optik Annisa

8/17/2019 Dasar Fisika Optik Annisa

1/29

Dasar Fisika Optik

1 . Sifat Cahaya

Apakah cahaya ? Pertanyaan ini telah diperdebatkan selama berabad-abad .Matahari memancarkan cahaya ,lampu listrik mencerahkan kegelapan kita , danbanyak kegunaan lain dari cahaya mempengaruhi kehidupan kita sehari-hari . itu

Jaabannya , singkatnya , adalah cahaya adalah !enis khusus dari energielektr"magnetik . #ecepatan cahaya , meskipun cukup cepat , tidak tak terbatas .#ecepatan cahaya dalam ruang hampa dinyatakan sebagai c $ %,&& ' 1() m * s .Cahaya dalam ruang hampa pada kecepatan k"nstan , dan kecepatan ini dianggapk"nstan uni+ersal. Penting untuk dicatat baha perubahan kecepatan cahayabepergian melalui media n"n+acuum seperti udara (,( lebih lambat / ataukaca (,( lebih lambat /.

0ntuk sebagian besar tu!uan , kita dapat meakili cahaya dalam hal besarnya danarahnya . alam ruang hampa , cahaya akan bepergian dalam garis lurus dengankecepatan tetap , membaa energi dari satu tempat ke tempat lain . dua pr"pertikunci cahaya berinteraksi dengan media adalah2

1 . 3al ini dapat dibel"kkan setelah leat dari satu medium ke lainnya refraksi/ .

% . 3al ini dapat memantul permukaan re4eksi / .

Aspek interaksi cahaya dengan media selain ruang hampa akan dibahas lebih lan!ut, yang berhubungan dengan "ptik ge"metris dan 5sik masing-masing . 6idangdeteksi dan pengukuran energi cahaya disebut radi"metri . 7ni menggunakan sistemstandar untuk karakteristik energi radiasi . 8abel 1-1 mende5nisikan istilah standaryang digunakan dalam kursus ini .

8abel 1-1 2 e5nisi dan unit radi"metrik

7stilah e5nisi Simb"l 0nit#uantitas energi radiasi 9 J"ule J/

aliran tingkat energi

radiasi

: ;att ;/ <

J"ule*detik J*s/

kerapatan 4uksradiasi/

4uks per satuanluas

= att per meterpersegi ;*m%/

7ntensitas 4uks per sudutpadat

7 att per steradian;*sr/


2/29

Cahaya 4uks per satuanluas per unit sudutpadat

> att per meterpersegi persteradian ;*m% .sr/

spektral cahaya cahaya per unit

pan!anggel"mbang

L λ

att per meter

persegi persteradian pernan"meter

W

m2

. s r . ∆ λ

1.1 anda @ature "f >ight

Para ilmuan membangun m"del pr"ses 5sik untuk membantu mereka memahamidan memprediksi perilaku . !adi pula dengan energi cahaya . 7ni adalah melaluimelihat efek cahaya baha m"del yang dikembangkan . Para ilmuan telahmengamati baha energi cahaya dapat berperilaku seperti gel"mbang ketikabergerak melalui ruang , atau dapat berperilaku seperti partikel diskrit dengan

!umlah diskrit energi kuantum / yang dapat diserap dan dipancarkan . Saat kitamempela!ari dan menggunakan cahaya , kedua m"del sangat membantu .

1.% #"nsep f"t"n

Sifat partikel - seperti cahaya dim"delkan dengan f"t"n . Sebuah f"t"n tidakmemiliki massa dan tidak ada biaya . 7ni adalah pembaa energi elektr"magnetikdan berinteraksi dengan partikel diskrit lain misalnya , elektr"n , at"m , danm"lekul / .

Sebuah sinar cahaya dim"delkan sebagai aliran f"t"n , masing-masing membaaenergi yang terde5nisi dengan baik yang tergantung pada pan!ang gel"mbangcahaya . =nergi dari f"t"n yang diberikan dapat dihitung dengan 2

=nergi f"t"n adalah 2

dimana = adalah dalam !"ule

h $ k"nstanta Planck $ ,%B 1(- J D s


3/29

c $ #ecepatan cahaya $ %,&&) ' 1() m * s

E $ Pan!ang gel"mbang cahaya dalam meter

c"nt"h 1-1

F"t"n dalam cahaya biru pucat memiliki pan!ang gel"mbang B(( nm. Simb"l nmdide5nisikan sebagai

nan"meter $ 1(-& m . / 6erapakah energi f"t"n ini?

S"lusi 2

1. =fek f"t"listrik .

#etika sinar ultra+i"let bersinar pada beberapa permukaan l"gam , menyebabkanelektr"n akan dipancarkan . =fek ini ditun!ukkan pada ambar 1-1 . =fek f"t"listriktidak menghasilkan hasil yang c"c"k dengan prediksi aal te"ri gel"mbang . uakeprihatinan adalah 2

1. Gadiasi yang lebih intens gel"mbang besar - amplitud" / tidakmenyebabkan elektr"n yang dipancarkan memiliki lebih banyak energi .

%. =nergi dari elektr"n yang dipancarkan tergantung pada pan!ang gel"mbangcahaya , bukan amplitud" gel"mbang .

alam efek f"t"listrik perc"baan ditun!ukkan pada ambar 1-1 , cahaya pem"g"kanpelat l"gam . =lektr"n akan segera dirilis . Aliran listrik di sirkuit eksternal dapatdiukur dan !umlah elektr"n yang dihasilkan untuk sinyal cahaya tertentu dapatditentukan .


4/29

Efek eksperimen Gambar 1-1 fotolistrik

Jika cahaya adalah gel"mbang terus menerus , mungkin mencuci di atas permukaanl"gam dan berinteraksi dengan elektr"n untuk memberi mereka energi yang

diperlukan untuk melarikan diri pada tingkat cahaya rendah intensitas / , tetapihanya setelah penundaan yang lama . @amun, cahaya redup pada frekuensi tinggi pan!ang gel"mbang pendek/ menyebabkan pembebasan segera elektr"n . engandemikian , cahaya mengetuk elektr"n dari permukaan l"gam se"lah-"lah cahayaterbuat dari partikel - f"t"n .

Ada ambang batas energi minimum untuk sebuah elektr"n untuk melarikan diri daril"gam . F"t"n dengan frekuensi di baah ambang batas yang diberikanmengeluarkan elektr"n tidak , tidak peduli seberapa intens cahaya . F"t"n denganfrekuensi di atas ambang batas yang mengeluarkan elektr"n , tidak peduli seberapa

rendah intensitas . =nergi dari elektr"n dilepaskan dapat dihitung dari Persamaan 1-% 2

imana 2 p = energi keluar karakteristik untuk l"gam =e- $ energi kinetik dari elektr"n melarikan diri hc* $ energi dari f"t"n dari pan!ang gel"mbang

c"nt"h 1-%

#ita dapat menghitung pan!ang gel"mbang ambang cahaya yang diperlukan untukmelepaskan elektr"n dari hanya emas . ini sesuai dengan ee - sama dengan n"l .Memecahkan Persamaan 1-% untuk E .


5/29

M"del f"t"n , meskipun cukup berguna dalam men!elaskan beberapa sifat cahaya ,masih erat terkait dengan m"del gel"mbang dibahas di baah ini .

1.4 Gelombang Model of Light - Gelombang atau aliran partikel ?

Jaaban 2 Ha I Seperti yang akan kita lihat di baah , ada bukti eksperimental untukkedua interpretasi , meskipun mereka tampak bertentangan .

M"del seperti partikel cahaya menggambarkan efek skala besar seperti cahayayang meleati lensa atau memantul " . @amun, m"del seperti gel"mbang harusdigunakan untuk menggambarkan efek skala halus seperti gangguan dan difraksiyang ter!adi ketika cahaya meleati lubang kecil atau dengan tepi yang ta!am .Pr"pagasi energi cahaya atau elektr"magnetik melalui ruang dapat digambarkandalam bentuk gerakan gel"mbang ber!alan . el"mbang bergerak energi tanpa

bergerak massal dari satu tempat ke tempat lain dengan kecepatan yangindependen dari intensitas atau pan!ang gel"mbang .

Sifat gel"mbang cahaya ini adalah dasar dari "ptik 5sik dan menggambarkaninteraksi cahaya dengan media . 6anyak dari pr"ses ini membutuhkan kalkulus dante"ri kuantum untuk menggambarkan mereka ketat . 0ntuk teks ini sudah cukupuntuk memberikan persamaan yang dihasilkan dan m"del yang akan digunakan"leh Ph"t"nics teknisi dalam aplikasi nyata .

1.4.1 pa itu gelombang ?

Jenis yang lebih akrab gel"mbang suara , atau gel"mbang pada permukaan air .alam kedua kasus , ada gangguan dengan p"la spasial peri"dik yang menyebar ,atau per!alanan di ruang angkasa . alam kasus gel"mbang suara di udaramisalnya , kuantitas terganggu adalah tekanan , yang ber"silasi tentang tekanan


6/29

atm"sfer rata-rata . alam kasus gel"mbang di permukaan air , kuantitas tergangguhanyalah ketinggian permukaan , yang ber"silasi tentang tingkat stasi"ner nya

ambar 1.% menun!ukkan c"nt"h gel"mbang , ditangkap pada suatu saat tertentudalam aktu .

3al ini sederhana untuk mem+isualisasikan gel"mbang dengan menggambarKgel"mbang fr"nt K , yang biasanya dianggap sebagai puncak-puncak gel"mbang .alam kasus ambar 1.1 fr"nt gel"mbang yang melingkar , seperti yangditun!ukkan di baah pl"t gel"mbang .

1.! "arakteristik gelombang #aha$a

0ntuk memahami gel"mbang cahaya , penting untuk memahami gel"mbang gerakdasar itu sendiri . el"mbang air adalah urutan puncak p"in yang tinggi / danpalung titik rendah / yang K bergerak K sepan!ang permukaan air . #etikagel"mbang laut r"ll di arah pantai , garis puncak dan palung dipandang sebagaipr"5l se!a!ar dengan pantai . el"mbang elektr"magnetik terbuat dari medan listrikdan medan magnet yang bergantian mendapatkan lebih lemah dan lebih kuat .Petun!uk bidang yang tegak lurus terhadap arah gel"mbang bergerak , sepertigerakan air naik dan turun sementara gel"mbang air bergerak h"riL"ntal . ambar1- adalah representasi satu - dimensi dari medan listrik .


7/29

%epresentasi Gambar1 - & 'atu - dimensi dari gelombang elektromagnetik

@ilai maksimum dari perpindahan gel"mbang disebut amplitud" A / gel"mbang.Siklus ini dimulai dari n"l dan mengulangi setelah ke!auhan . Jarak ini disebutpan!ang gel"mbang E / . Cahaya dapat memiliki pan!ang gel"mbang yang berbeda, seperti cahaya biru dan lampu merah yang ditun!ukkan pada ambar 1- .#ebalikan dari pan!ang gel"mbang 1 * E / adalah n"m"r gel"mbang / , yang

dinyatakan dalam cm - 1 . el"mbang merambat pada kecepatan gel"mbang + / .#ecepatan gel"mbang dalam ruang hampa adalah sama dengan c , dan kurang daric dalam suatu media . Pada titik stasi"ner sepan!ang gel"mbang , gel"mbang leatdalam siklus berulang . ;aktu untuk menyelesaikan satu siklus disebut siklus aktuatau peri"de N / dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1- .

0kuran penting lain dari gel"mbang adalah frekuensi f / . 3al ini diukur sebagai !umlah gel"mbang yang meleati suatu titik tertentu dalam satu detik . 0nit untuk

frekuensi adalah siklus per detik , !uga disebut hertL 3L / . Seperti yang Andalihat , frekuensi dan peri"de adalah kebalikan dari satu sama lain . !ika kecepatangel"mbang dan pan!ang gel"mbang diketahui , frekuensi dapat dihitung denganPersamaan 1- .


8/29

c"nt"h 1-

0ntuk cahaya biru dalam ruang hampa , kita dapat menghitung aktu siklus danfrekuensi . ari c"nt"h sebelumnya , kita tahu baha pan!ang gel"mbang cahayabiru B(( nm dan kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah c .Menghubungkannya dengan angka dalam Persamaan 1- kita mendapatkan 2

#emudian kita dapat menghitung frekuensi menggunakan persamaan 1- .

3al ini dimungkinkan untuk gel"mbang untuk memiliki selain bentuk sinus"idal <@amun , k"nsep penting untuk

diingat adalah baha gel"mbang cahaya yang trans+ersal listrik dan medanmagnet yang berubah dalam ruang dan aktu dan menyebarkan pada kecepatancahaya dalam media tertentu , seperti yang kami tun!ukkan di baah ini .

1.( "onsep medan listrik dan medan magnet gelombang - Osilasi #aha$a

el"mbang cahaya yang k"mpleks . Mereka tidak gel"mbang satu dimensimelainkan terdiri dari listrik dan medan magnet saling tegak lurus dengan gerakangel"mbang pada sudut kanan kedua bidang, seperti digambarkan pada ambar 1- . el"mbang membaa energi cahaya dengan itu . Jumlah energy yang mengalirper detik di seluruh satuan luas tegak lurus terhadap arah per!alanan disebutradiasi ) *uks densit$ + gel"mbang.


9/29

Gambar 1-4 Ele#tri# dan medan magnet dalam gelombang #aha$a

el"mbang elektr"magnetik berbagi enam pr"perti dengan segala bentuk gerakangel"mbang 2

• P"larisasi

• Superp"sisi

• Ge4eksi

• Gefraksi

• ifraksi

• 7nterferensi

1., ukti untuk sifat gelombang #aha$a

Ada hal-hal tertentu yang hanya dapat melakukangel"mbang , misalnya mengganggu . Giak di k"lamdisebabkan "leh dua kerikil turun pada saat pameran yangsama ini dengan baik 2 i mana dua puncak tumpangtindih , gel"mbang saling menguatkan , tetapi di manapuncak dan palung bertepatan , dua gel"mbang benar-benar membatalkan . 3al ini diilustrasikan pada ambar1.B . Jika cahaya adalah gel"mbang , dua sumbermemancarkan gel"mbang dalam fashi"n1 disinkr"nkanharus menghasilkan p"la b"lak band terang dan gelappada layar .

ambar 1.B . 7nterferensi sumber gel"mbang


10/29

8h"mas H"ung menc"ba perc"baan pada aal 1)((-an , dan menemukan p"la yangdiharapkan .

M"del gel"mbang cahaya memiliki satu kelemahan yang serius , meskipun2 8idakseperti fen"mena gel"mbang lain seperti suara, atau gel"mbang permukaan , itutidak !elas apa media itu yang mendukung gel"mbang cahaya . Memberikan nama -

yang K eter luminifer"us K - tidak membantu . James Clerk MaOell 1)1 - 1)&/te"ri elektr"magnetisme , bagaimanapun, menun!ukkan baha cahaya adalahgel"mbang gabungan medan listrik dan medan magnet , yang, karena medangaya , tidak perlu media material.

1..1 6ukti untuk cahaya sebagai aliran partikel

Salah satu pendukung aal gagasan baha cahaya adalah aliran partikel adalah7saac @et"n sendiri . Meskipun temuan H"ung dan lain-lain tampaknya untukmembuktikan te"ri itu sepenuhnya , bukti eksperimental menge!utkan lainnyamuncul pada pergantian %(. abad yang hanya bisa di!elaskan "leh m"del partikelcahaya I

=fek f"t"listrik , di mana cahaya menc"l"k l"gam terhalau elektr"n dari at"m l"gamyang kemudian dapat mengalir sebagai diper"leh =instein saat hadiah @"bel untukpen!elasannya dalam hal f"t"n . #ami dipaksa untuk menerima baha keduainterpretasi dari fen"mena cahaya yang benar, meskipun mereka tampaknyabertentangan . Salah satu interpretasi atau yang lain akan melayani lebih baikdalam k"nteks tertentu . 0ntuk tu!uan kita , dalam memahami bagaimanainstrumen "ptik beker!a, te"ri gel"mbang cahaya adalah sepenuhnya memadai .

#ami akan mempertimbangkan kasus sederhana dari sebuah gel"mbang sinusdalam 1 dimensi , seperti yang ditun!ukkan pada ambar 1. . Jarak antara fr"ntgel"mbang berturut-turut adalah pan!ang gel"mbang .

ambar 1. Sebuah gel"mbang sinus

Sebagai gel"mbang merambat , mari kita asumsikan dalam arah O p"sitif , setiaptitik pada p"la gel"mbang pengungsi "leh dO dalam aktu dt lihat ambar 1. / .

ambar 1. perambatan gel"mbang


11/29

#ita bisa berbicara tentang kecepatan pr"pagasi gel"mbang

+ $ dO * dt 1.B /

Sebagai gel"mbang merambat , begitu !uga muka gel"mbang . Se"rang pengamatstasi"ner di !alur gel"mbang

akan melihat ber"silasi gangguan pada aktunya , secara berkala dalam K siklus K .urasi setiap siklus adalah peri"de gel"mbang , dan !umlah siklus yang diukur "lehpengamat setiap detik adalah frekuensi .

Ada hubungan sederhana antara pan!ang gel"mbang, frekuensi f , dan pr"pagasikecepatan + gel"mbang 2

+ $ f 1. /

el"mbang elektr"magnetik dalam ruang hampa selalu merambat dengankecepatan c $ ,( ' 1() m * s . Pada prinsipnya , gel"mbang elektr"magnetikmungkin memiliki pan!ang gel"mbang apapun, dari n"l untuk seenang-enangpan!ang .

3anya rentang yang sangat sempit dari pan!ang gel"mbang , sekitar ((-(( nm,yang terlihat "leh mata manusia . #ami melihat pan!ang gel"mbang sebagai arna <pan!ang gel"mbang terpan!ang terlihat merah , dan terpendek adalah ungu . >ebihlama dari pan!ang gel"mbang terlihat adalah inframerah , micr"a+e , dan radi" .>ebih pendek dari pan!ang gel"mbang terlihat adalah ultra+i"let , sinar Q , dan sinargamma .

1, P"larisasi

Sampai saat ini telah kita bahas arah pr"pagasi cahaya dan medan listrik danmagnetik yang terkait. P"larisasi muncul dari arah +ekt"r = - bidang yang berkaitandengan arah pr"pagasi cahaya itu . #arena medan listrik gel"mbang cahaya yangbergetar dalam arah tegak lurus terhadap gerak pr"pagasi , ia disebut gel"mbangtrans+ersal dan terp"larisasi .


12/29

Sebuah gel"mbang suara , sebaliknya , bergetar b"lak-balik sepan!ang arahpr"pagasi dan dengan demikian tidak terp"larisasi . Cahaya tak terp"larisasi !ika ituterdiri dari getaran di berbagai arah , tanpa

disukai "rientasi . >ihat ambar 1- a/ . 6anyak sumber cahaya misalnya , lampupi!ar , lampu busur ,

matahari / menghasilkan cahaya terp"larisasi . Cahaya terp"larisasi +ertikalditun!ukkan pada ambar 1- b / dan cahaya terp"larisasi "riL"ntally padaambar 1- c / . Masing-masing adalah c"nt"h dari cahaya terp"larisasi linier .

ambar 1- d / menun!ukkan cahaya terp"larisasi linier membuat sudut R dengan+ertikal . alam hal ini, = - +ekt"r miring dapat digambarkan dengan k"mp"nen-k"mp"nennya , =O dan =y .

ambar 1- cahaya tak terp"larisasi dan terp"larisasi linier

#etika itu ter!adi , seperti dalam beberapa kasus , baha =O dan =y tidak dalamfase yang sama - yaitu , mereka tidak

mencapai maOima dan minima mereka pada saat yang sama - = -5eld tidak tetapber"rientasi dalam tetap , arah linear . Sebaliknya, maOima amplitud" dari dua

k"mp"nen tidak ter!adi pada aktu yang sama dan apa yang disebut cahayaterp"larisasi eliptik dipamerkan . 7ni berarti baha , dari aktu ke aktu , cahayapameran yang berbeda "rientasi p"larisasi . Sebuah kasus khusus dari elipsp"larisasi - p"larisasi melingkar disebut - ter!adi ketika =O =y sama dan merekakeluar dari fase sebesar &( .

6ahan tertentu akan mengirimkan hanya p"larisasi yang dipilih . Mereka disebutp"lariLer - atau analisa - dan memiliki banyak kegunaan . engan cahayaterp"larisasi secara acak , p"lariLer akan meleati cahaya dari satu p"larisasi danmenyerap atau mencerminkan p"larisasi lainnya . Sebuah c"nt"h umum dari

penggunaan p"larisasi dalam kehidupan sehari-hari ditemukan dalam kacamatap"larisasi . Materi dalam lensa meleati cahaya yang medan listrik getaran tegaklurus terhadap keberpihakan m"lekul tertentu dan menyerap cahaya yang medanlistrik getaran se!a!ar dengan keberpihakan m"lekul . #"mp"nen utama cahayayang mencerminkan dari permukaan , seperti danau atau kap m"bil , yangterp"larisasi h"riL"ntal , se!a!ar dengan permukaan . engan demikian , p"larisasidalam kacamata hitam , dengan sumbu transmisi dalam arah +ertikal , h"riL"ntalafkir terp"larisasi cahaya dan karena itu mengurangi silau . @amun, !ika Anda


13/29

mempertimbangkan sunbather berbaring miring nya , mengenakan kacamata hitamtersebut , p"larisasi +ertikal biasa transmisi aOis/ sekarang akan berada di &( dan se!a!ar dengan permukaan dan "leh karena itu akan meleati cahayaterp"larisasi h"riL"ntal terpantul air atau tanah .

7ntensitas cahaya yang meleati sebuah p"lariLer linear dapat dihitung denganmenggunakan persamaan 1- .

dimana 7 R / adalah intensitas cahaya meleati p"lariLer , 7( adalah intensitascahaya insiden .

Sudut = - lapangan sehubungan dengan sumbu transmisi didefinisikan sebagai R .

c"nt"h 1-

a/ Mengingat cahaya terp"larisasi h"riL"ntal , apa yang akan men!adi rasi" "utputintensitas cahaya ke input intensitas cahaya untuk R $ ( , B , dan &( ?

s"lusi 2

unakan Persamaan 1- untuk memecahkan 7 R / * 7( dan plug dalam angka.

b / Mengingat dua p"lariLer dan insiden +ertikal cahaya terp"larisasi , apa adalahrasi" intensitas cahaya yang dihasilkan dengan intensitas cahaya insiden !ikap"lariLer T sumbu transmisi baik +ertikal dan paralel ? Apa rasi" !ika sumbudisilangkan , yaitu , satu +ertikal dan satu h"ris"ntal ?

s"lusi 2

Pertama , untuk p"lariLer paralel , menghitung 7 R / * 7( untuk p"lariLer pertamadengan asumsi R adalah ( . #emudian mengambil rasi" dari dua dan ulangi untukp"lariLer kedua . Gasi" yang dihasilkan adalah 1 . Sekarang, untuk p"lariLer tegaklurus , menghitung 7 R / * 7( untuk p"lariLer pertama , dengan asumsi R adalah ( .#emudian mengambil rasi" dari dua dan ulangi untuk p"lariLer kedua , kali ini


14/29

dengan asumsi R yang &( . nilai yang dihasilkan adalah ( , karena harus diharapkandari p"lariLer menyeberang .

Prinsip %.1 3uygens T

Prinsip 3uygens T

Pada abad ketu!uh belas 1(-an / , Christian 3uygens mengusulkan prinsip yangdapat digunakan untuk memprediksi di mana depan gel"mbang yang diberikanakan setiap saat di masa depan !ika Anda mengetahui l"kasi saat ini . Prinsipnya

mengasumsikan baha setiap titik di sepan!ang depan gel"mbang dapat dianggapsebagai titik sumber untuk pr"duksi a+elet b"la sekunder . Setelah beberapaaktu , p"sisi baru gel"mbang

depan akan bersinggungan permukaan ini a+elet sekunder . Prinsip 3uygens Tdiilustrasikan dalam

ambar %.1 , selama lima sumber titik pada gel"mbang depan .

Mekanisme yang diusulkan untuk pr"pagasi cahaya , saat ini dikenal sebagai Prinsip3uygens T 2

Semua titik pada tindakan a+efr"nt sebagai sumber gel"mbang baru, dan ampl"pini sekunder

gel"mbang merupakan muka gel"mbang baru .


15/29

ambar %.1 Menggunakan prinsip 3uygens T untuk membentuk fr"nt gel"mbangbaru

Prinsip 3uygens T menyatakan pr"perti yang sangat mendasar gel"mbang , yangakan men!adi alat yang berguna untuk men!elaskan fen"mena gel"mbang tertentu ,seperti pembiasan di baah ini .

%.% Gefraksi

#etika cahaya merambat dalam medium bahan transparan , kecepatan padaumumnya kurang dari kecepatan dalam ruang hampa c . #"nsekuensi menarik dari

ini adalah baha sinar cahaya akan mengubah arah ketika meleati dari satumedium ke lainnya . #arena sinar cahaya tampaknya men!adi K rusakK , fen"menaini dikenal sebagai pembiasan .

Prinsip 3uygens T men!elaskan hal ini dengan baik . >ihat ambar %.% . Sebuahpesaat a+efr"nt garis putus-putus / pendekatan antarmuka antara kedua media. Pada salah satu u!ung , muka gel"mbang baru menyebar keluar mencapaiantarmuka dalam t aktu sesuai dengan prinsip 3uygens T , sehingga !ari-!arinyaadalah U18 .

i u!ung lain muka gel"mbang baru menyebarkan ke dalam medium % lebihlambat , sehingga dalam aktu yang sama t telah mencapai U%8 radius .

Sekarang perhatikan sudut insiden Vi dan sudut bias Vr antara muka gel"mbanginsiden dan antarmuka , dan antara a+efr"nt dibiaskan dan antarmuka. arigambar kita melihat baha

3asil ini biasanya ditulis dalam bentuk indeks bias dari masing-masing media , yangdide5nisikan sebagai

sehingga


16/29

hasil yang dikenal sebagai hukum Snell .

7ndeks bias lebih besar dari 1 hanya +akum memiliki indeks 1 / . Air memiliki indeks

pembiasan 1, < 7ndeks berlian refraksi tinggi , sekitar 1,B . 3al ini mengg"dauntuk berpikir baha indeks bias mungkin terkait dengan kepadatan materi , tapiitu tidak ter!adi .

7denya tetap hidup dalam kepadatan "ptik istilah , pr"perti dari bahan yang indeksbias langkah-langkah .

ambar %.1 Gefraksi

%. Ge4eksi

#etika sinar cahaya mencerminkan " permukaan seperti cermin / , arah barutergantung hanya pada sudut datang . 3ukum re4eksi menyatakan baha sudut

datang pada permukaan dasar mencerminkan sama dengan sudut re4eksi .

%..1 Jumlah re4eksi internal

Salah satu k"nsekuensi penting dari hukum Snell tentang pembiasan adalahfen"mena re4eksi internal t"tal . Jika cahaya merambat dari lebih padat ke media

kurang padat dalam arti "ptik / , yaitu n1 W n% , maka d"sa r W d"sa i .

Se!ak , sudut terbesar dari insiden yang bias masih mungkin diberikan "leh

0ntuk sudut yang lebih besar dari insiden , sinar insiden tidak menyeberangiantarmuka, tetapi dipantulkan kembali sebagai gantinya. 7nilah yang membuat


17/29

serat "ptik mungkin. Cahaya merambat di dalam serat, yang terbuat dari kaca yangmemiliki indeks bias lebih tinggi dari udara luar . #arena sangat tipis , berkascahaya di dalam pem"g"kan antarmuka pada sudut besar ke!adian , cukup besarbaha itu dipantulkan kembali ke dalam gelas dan tidak hilang di luar . engandemikian serat dapat membimbing bal"k cahaya dalam arah yang diinginkan

dengan kerugian yang relatif rendah energi radiasi .

%. Gefraksi

#etika sinar cahaya berpindah dari satu media ke yang lain , perubahan arah tikungan / di

antarmuka karena perbedaan kecepatan gel"mbang di media . Gasi" kecepatan ini

Perbedaan ini disebut indeks bias n / . Gasi" indeks bias dan

arah dua sinar cahaya untuk dua media dinyatakan dalam hukum Snell seperti yangditun!ukkan pada

Figure%.% dan Persamaan %.B .

di mana n1 dan n% adalah indeks bias untuk dua media

R adalah sudut datang

X adalah sudut bias .

ambar %.% Gefraksi dan hukum Snell

%.B ifraksi

6ukti atas kebenaran dari m"del gel"mbang datang dengan pen!elasan yangdiamati


18/29

difraksi dan interferensi . #etika cahaya meleati rintangan, bayangan tidak tepatdan ta!am

8e"ri ray sebagai ge"metris akan memprediksi , melainkan terdifraksi sedikit keilayah gelap di belakang

hambatan , sehingga memberikan bayangan tepi fuLLy. 7ni pr"perti cahaya yangmenyebabkannya menyebar

keluar karena per!alanan dengan tepi ta!am atau melalui lubang-lubang kecil dapatdi!elaskan dengan cahaya yang memiliki seperti gel"mbang

pr"perti . ifraksi diperkirakan dari prinsip 3uygens T . alam ambar %. ,gel"mbang adalah insiden pada penghalang dari kiri . Penghalang memiliki celah .Setiap titik pada gel"mbang depan insiden yang tiba di celah dapat dilihat sebagaisitus sebuah a+elet b"la berkembang . 0ntuk lubang yang kecil dibandingkandengan pan!ang gel"mbang , aperture men!adi seperti sumber dan hasilnyagel"mbang bulat . Sebagai lebar celah d meningkat, gel"mbang terdifraksi men!adi

lebih dan lebih seperti insiden pesaat gel"mbang kecuali untuk tepi di bayangan .

ambar %. ifraksi gel"mbang melalui celah ukuran yang berbeda

%. 7nterferensi


19/29

em"nstrasi de5nitif pertama dari sifat seperti gel"mbang cahaya adalahperc"baan dua celah klasik yang dilakukan "leh 8h"mas H"ung pada tahun 1)(1 .ua celah yang sangat kecil dibandingkan dengan !arak perpisahan mereka .engan demikian, setiap celah menghasilkan gel"mbang b"la difraksi yangtumpang tindih karena mereka memperluas ke ruang di sebelah kanan penghalang .

#etika mereka tumpang tindih , mereka mengganggu satu sama lain , daerahpenghasil gel"mbang saling memperkuat . 7ni muncul di layar sebagai daerahintensitas maksimum . Antara maOima yang berdekatan merupakan ilayahintensitas minimum . >ihat ambar %. . P"la yang dihasilkan pada layarmenun!ukkan di mana ter!adi interferensi k"nstruktif maOima , berlabel 6 / dan dimana ter!adi interferensi destruktif minima , berlabel / . 8ata letak perc"baanditun!ukkan pada ambar %. dapat digunakan dalam praktek untuk mengukurpan!ang gel"mbang cahaya .

ambar %. =ksperimen celah-ganda #lasik

%. Superp"sisi

0ntuk berbagai !enis gel"mbang , termasuk elektr"magnetik , dua atau lebihgel"mbang dapat melintasi ruang yang sama pada aktu yang sama secaraindependen satu sama lain . 7ni berarti baha medan listrik pada setiap titik dalam

ruang hanyalah pen!umlahan +ekt"r medan listrik baha gel"mbang indi+idusendiri mempr"duksi pada titik . 7ni adalah prinsip superp"sisi . #edua medan listrikdan medan magnet dari gel"mbang elektr"magnetik memenuhi prinsipsuperp"sisi . engan demikian , mengingat beberapa gel"mbang , medan padasuatu titik tertentu dapat dihitung dengan men!umlahkan masing-masing +ekt"rgel"mbang indi+idu.

#etika dua atau lebih gel"mbang yang ditumpangkan , efek 5sik yang dihasilkandisebut interferensi . Misalkan dua gel"mbang , y1 dan y% , memiliki hampirgel"mbang yang sama dan fase yaitu , maOima

ter!adi pada hampir aktu dan tempat yang sama / . Superp"sisi ini hasilgel"mbang dalam gel"mbang y1 Y y% / hampir dua kali amplitud" gel"mbangindi+idu. >ihat ambar %.Ba .


20/29

3al ini disebut interferensi k"nstruktif . Jika maksimum satu gel"mbang dekatminimum dari gel"mbang lainnya , resultan y1 Y y% / memiliki hampir tidak adaamplitud" , seperti yang ditun!ukkan pada ambar %.Bb . 7ni disebut

interferensi destruktif .

ambar %.B Menggunakan prinsip superp"sisi untuk menambahkan gel"mbangindi+idual

.1 elektr"magnetik dan 8erlihat Spectra

Seperti telah dibahas sebelumnya , gel"mbang elektr"magnetik adalah gel"mbangyang mampu melakukan per!alanan melalui ruang hampa . 8idak seperti gel"mbang

mekanik yang membutuhkan media untuk mengangkut energi mereka , gel"mbangelektr"magnetik yang mampu mengangkut energi melalui +akum dari luarangkasa . el"mbang elektr"magnetik yang dihasilkan "leh muatan listrik bergetardan dengan demikian , mereka terdiri dari kedua listrik dan k"mp"nen magnetik .Sifat yang tepat dari gel"mbang elektr"magnetik tersebut tidak dibahas dalam teksini . Meskipun demikian , ada berbagai lap"ran yang dapat dibuat tentanggel"mbang tersebut .

el"mbang elektr"magnetik ada dengan serangkaian luas frekuensi . #isaran iniberkesinambungan frekuensi dikenal sebagai spektrum elektr"magnetik ambar.1 / . Seluruh rentang spektrum sering dibagi men!adi daerah-daerah tertentu . 8hepengel"mp"kan seluruh spektrum ke spektrum yang lebih kecil dilakukan sebagian

besar berdasarkan bagaimana masing-masing daerah gel"mbang elektr"magnetikberinteraksi dengan materi . iagram di baah ini menggambarkan spektrumelektr"magnetik dan berbagai daerah tersebut. Semakin lama pan!ang gel"mbang ,daerah frekuensi yang lebih rendah berada di paling kiri dari spektrum dan pan!anggel"mbang yang lebih pendek , daerah frekuensi yang lebih tinggi berada di palingkanan . ua ilayah yang sangat sempit dalam spektrum adalah daerah cahayatampak dan daerah sinar-Q . Anda pasti akrab dengan beberapa daerah lain darispektrum elektr"magnetik .

ambar .1 Frekuensi spektrum elektr"magnetik

.% Spektrum Cahaya 8erlihat


21/29

F"kus Pela!aran % akan ada di atas daerah cahaya tampak - band yang sangatsempit dari pan!ang gel"mbang terletak di sebelah kanan dari daerah inframerahdan di sebelah kiri daerah ultra+i"let . Meskipun gel"mbang elektr"magnetik ada diberbagai macam pan!ang gel"mbang , mata kita peka terhadap hanya band yangsangat sempit . Se!ak band ini sempit dari pan!ang gel"mbang adalah sarana yang

manusia lihat, kita menyebutnya sebagai spektrum cahaya tampak . 6iasanya, bilakita menggunakan istilah K light , K kita mengacu pada !enis gel"mbangelektr"magnetik yang merangsang retina mata kita . alam hal ini , kita mengacukepada cahaya tampak , spektrum kecil dari berbagai besar frekuensi radiasielektr"magnetik . aerah cahaya ini tampak terdiri dari spektrum pan!anggel"mbang yang berkisar dari sekitar (( nan"meter nm disingkat / men!adisekitar (( nm . inyatakan dalam satuan yang lebih familiar , kisaran pan!anggel"mbang meluas dari O 1(- meter sampai O 1(- meteran . 7ni band sempitcahaya tampak adalah yang dikenal sebagai GZH67U .

Setiap pan!ang gel"mbang indi+idu dalam spektrum pan!ang gel"mbang cahayatampak merupakan perakilan dari arna tertentu . Artinya, ketika cahaya dari

pan!ang gel"mbang tertentu yang menyerang retina mata kita, kita melihat bahasensasi arna tertentu . 7saac @et"n menun!ukkan baha cahaya bersinar melaluiprisma akan dipisahkan men!adi pan!ang gel"mbang yang berbeda dan dengandemikian akan menun!ukkan berbagai arna cahaya tampak yang terdiri dari .Pemisahan cahaya tampak men!adi arna yang berbeda yang dikenal sebagaidispersi ambar .% /

ambar .% ispersi cahaya putih

Setiap arna adalah karakteristik dari pan!ang gel"mbang yang berbeda < dan

pan!ang gel"mbang yang berbeda dari gel"mbang cahaya akan menekuk !umlahyang ber+ariasi pada per!alanan melalui sebuah prisma . 0ntuk alasan ini, cahayatampak tersebar pada per!alanan melalui sebuah prisma . ispersi cahaya tampakmenghasilkan arna merah G / , "ranye Z / , kuning H / , hi!au / , biru 6 / ,dan ungu U / . 3al ini karena ini baha cahaya tampak kadang-kadang disebutsebagai GZH . 67U . #ebetulan , indig" sebenarnya tidak diamati dalamspektrum , tetapi secara tradisi"nal ditambahkan ke daftar sehingga ada +"kal dinama belakang G"y . / Pan!ang gel"mbang merah cahaya adalah pan!anggel"mbang dan pan!ang gel"mbang +i"let cahaya yang pan!ang gel"mbang lebihpendek . Antara merah dan +i"let , ada berbagai k"ntinyu atau spektrum pan!anggel"mbang . Spektrum cahaya tampak ditun!ukkan dalam diagram di baah

ambar . / .

ambar . Spektrum cahaya tampak

#etika semua pan!ang gel"mbang spektrum cahaya tampak menyerang mata Andapada saat yang sama , putih dirasakan . Sensasi putih bukanlah hasil dari satuarna cahaya . Sebaliknya , sensasi putih adalah hasil dari campuran dari dua atau


22/29

lebih arna cahaya . engan demikian , cahaya tampak - campuran GZH67U -kadang-kadang disebut sebagai cahaya putih . Secara teknis , putih bukan arnayang sama sekali - setidaknya tidak dalam arti baha ada gel"mbang cahayadengan pan!ang gel"mbang yang karakteristik putih. Sebaliknya , putih adalahk"mbinasi dari semua arna dari spektrum cahaya tampak . Jika semua pan!ang

gel"mbang spektrum cahaya tampak memberikan tampilan putih, maka tidak adapan!ang gel"mbang akan mengakibatkan munculnya hitam. Sekali lagi , hitamsebenarnya bukan arna . Secara teknis , hitam hanyalah tidak adanya pan!anggel"mbang spektrum cahaya tampak . Jadi, ketika Anda berada di sebuah ruangandengan tidak ada lampu dan segala sesuatu di sekitar Anda tampak hitam , ituberarti baha tidak ada pan!ang gel"mbang cahaya tampak menc"l"k mata Andasaat Anda melihat di sekitarnya .

. Uisible >ight dan Gesp"n =ye

Seperti disebutkan , mata kita peka terhadap band frekuensi yang sangat sempit

dalam kisaran besar frekuensi dari spektrum elektr"magnetik . 7ni band sempitfrekuensi disebut sebagai spektrum cahaya tampak . 8erlihat cahaya - baha yangterdeteksi "leh mata manusia - terdiri dari pan!ang gel"mbang berkisar dari sekitar)( nan"meter .)( O 1(- m / sampai &( nan"meter .&( O 1(- m / . Pan!anggel"mbang tertentu dalam spektrum sesuai dengan arna tertentu berdasarkanbagaimana manusia biasanya melihat cahaya dari pan!ang gel"mbang itu. Akhirgel"mbang pan!ang spektrum sesuai dengan cahaya yang dirasakan "leh manusiamen!adi merah dan u!ung pan!ang gel"mbang pendek dari spektrum sesuai dengancahaya yang dianggap +i"let . ;arna lain dalam spektrum termasuk "ranye,kuning , hi!au dan biru . ra5k di baah ini menggambarkan kisaran perkiraanpan!ang gel"mbang yang berkaitan dengan berbagai arna yang dirasakan dalam

spektrum .

ambar . Pan!ang gel"mbang spektrum cahaya tampak

..1 ;arna C"nes

;arna dapat dianggap sebagai resp"n psik"l"gis dan 5si"l"gis terhadap gel"mbangcahaya dari frekuensi tertentu atau set frekuensi menimpa atas mata . Pemahamantentang resp"n manusia terhadap tuntutan arna yang salah memahami bi"l"gimata . Cahaya yang masuk meleati pupil akhirnya menyerang permukaan bagiandalam mata yang dikenal sebagai retina . Getina dipagari dengan berbagai selpenginderaan cahaya yang dikenal sebagai batang dan kerucut . Sementara batang


23/29

pada retina yang peka terhadap intensitas cahaya , mereka tidak bisa membedakanantara lampu pan!ang gel"mbang yang berbeda . i sisi lain , kerucut adalah selarna - penginderaan retina ambar .B / . #etika cahaya dari pan!ang gel"mbangtertentu memasuki mata dan menyerang kerucut retina , reaksi kimia diaktifkanyang menghasilkan impuls listrik yang dikirim sepan!ang saraf ke "tak .

ambar .B Sel di retina

3al ini diyakini baha ada tiga !enis kerucut , masing-masing peka terhadapberbagai sendiri pan!ang gel"mbang dalam spektrum cahaya tampak . #etiga !eniskerucut yang disebut kerucut merah , hi!au kerucut , dan kerucut biru karenakepekaan masing-masing dengan pan!ang gel"mbang cahaya yang berhubungandengan arna merah , hi!au dan biru . #arena kerucut merah sensitif terhadapberbagai pan!ang gel"mbang , tidak hanya diaktifkan "leh pan!ang gel"mbang

cahaya merah, tapi !uga pada tingkat lebih rendah / dengan pan!ang gel"mbangcahaya "ranye , lampu kuning dan bahkan lampu hi!au . alam cara yang sama ,kerucut hi!au yang paling sensitif terhadap pan!ang gel"mbang cahaya yangberhubungan dengan arna hi!au . @amun kerucut hi!au !uga dapat diaktifkandengan pan!ang gel"mbang cahaya yang terkait dengan arna kuning dan biru .ambar di baah ini adalah kur+a sensiti+itas yang menggambarkan berbagaipan!ang gel"mbang dan tingkat sensiti+itas untuk tiga !enis kerucut .

ambar . #ur+a sensiti+itas sel kerucut

#ur+a sensiti+itas kerucut ditun!ukkan di atas pada ambar . membantu kitauntuk lebih memahami tanggapan kita terhadap cahaya yang insiden pada retina .Sementara resp"n diaktifkan "leh 5sika gel"mbang cahaya , resp"n itu sendiriadalah baik 5si"l"gis dan psik"l"gis . Misalkan cahaya putih - yaitu , cahaya yangterdiri dari berbagai macam pan!ang gel"mbang dalam spektrum cahaya tampak -insiden pada retina . Setelah menc"l"k retina , thephysi"l"gical ter!adi 2 reaksif"t"kimia ter!adi dalam kerucut untuk menghasilkan impuls listrik yang dikirimsepan!ang saraf ke "tak . #erucut meresp"n cahaya insiden dengan mengirimkanpesan ke depan untuk "tak , mengatakan , K Cahaya memukul saya . K Setelahmencapai "tak , psik"l"gis ter!adi 2 "tak mendeteksi pesan listrik yang dikirim "lehkerucut dan menafsirkan makna pesan . Ztak meresp"n dengan mengatakan K ituadalah putih. K 0ntuk kasus cahaya putih memasuki mata dan menc"l"k retina ,masing-masing tiga !enis kerucut akan diaktifkan dalam mengirimkan pesan listriksepan!ang ke "tak . an "tak mengakui baha pesan yang sedang dikirim "lehketiga kerucut dan entah bagaimana menafsirkan ini berarti baha cahaya putihtelah memasuki mata .

Sekarang anggaplah baha cahaya dalam rentang pan!ang gel"mbang kuning sekitar B nm sampai B& nm/ memasuki mata dan menyerang retina . Cahayadengan pan!ang gel"mbang ini akan aktifkan hi!au dan merah kerucut retina .


24/29

Setelah menc"l"k retina , 5si"l"gis ter!adi 2 pesan listrik yang dikirim "leh keduamerah dan kerucut hi!au ke "tak . Setelah diterima "leh "tak , psik"l"gis ter!adi 2"tak mengakui baha cahaya telah mengaktifkan kedua merah dan kerucut hi!audan entah bagaimana menafsirkan ini berarti baha "b!ek berarna kuning . alampengertian ini , penampilan kuning benda hanyalah hasil dari cahaya kuning dari

"b!ek masuk ke mata kita dan merangsang merah dan kerucut hi!au secarabersamaan .

Jika penampilan kuning dianggap suatu "b!ek ketika mengaktifkan merah dankerucut hi!au secara bersamaan , maka apa yang akan ter!adi !ika penampilan dualampu s"r"t merah dan hi!au tumpang tindih memasuki mata kita ?

Menggunakan te"ri tiga kerucut sama , ambar . / kita bisa membuat beberapaprediksi hasilnya . Ged cahaya yang memasuki mata kita akan sebagian besarmengaktifkan arna kerucut merah < dan lampu hi!au memasuki mata kita sebagianbesar akan mengaktifkan arna kerucut hi!au . Setiap kerucut akan mengirim pesanlistrik yang biasa mereka ke "tak . Jika "tak telah dilatih secara psik"l"gis untuk

menafsirkan dua sinyal tersebut berarti K kuning K , maka "tak akan merasakanlampu s"r"t merah dan hi!au tumpang tindih untuk muncul sebagai kuning . 0ntuksistem mata - "tak , tidak ada perbedaan dalam resp"n 5si"l"gis dan psik"l"gisterhadap cahaya kuning dan pencampuran lampu merah dan hi!au . Ztak tidakmemiliki cara membedakan antara dua situasi 5sik .

ambar . 6agaimana mata menafsirkan arna campuran

alam arti teknis , itu benar-benar tidak tepat untuk meru!uk kepada cahaya

sebagai yang berarna . Cahaya hanya gel"mbang dengan pan!ang gel"mbangtertentu atau campuran pan!ang gel"mbang < tidak memiliki arna dalam dan daridirinya sendiri . Sebuah "b!ek yang memancarkan atau memantulkan cahaya kemata kita tampaknya memiliki arna tertentu sebagai hasil dari resp"n mata - "takdengan pan!ang gel"mbang . Jadi secara teknis , ada benar-benar ada hal sepertilampu kuning . Sebaliknya , ada cahaya dengan pan!ang gel"mbang sekitar B&( nmyang muncul kuning . an ada !uga ringan dengan campuran pan!ang gel"mbangsekitar (( nm dan B( nm yang bersama-sama terlihat kuning . Penampilankuning dari dua sumber cahaya !elas berbeda ini dapat ditelusuri dengan resp"n5si"l"gis dan psik"l"gis dari sistem mata - "tak , dan bukan ke cahaya itu sendiri .

Jadi untuk men!adi layak secara teknis, sese"rang akan meru!uk ke K lampu kuning K

sebagai K cahaya yang menciptakan penampilan kuning . K @amun , untuk men!agak"leksi yang lebih besar dari persahabatan , sese"rang akan meru!uk ke K lampukuning K sebagai K lampu kuning . K

alam beberapa bagian berikutnya Pela!aran % , kita akan mengekspl"rasi k"nsep-k"nsep ini lebih lan!ut dengan memperkenalkan tiga arna primer cahaya danmenghasilkan beberapa aturan sederhana untuk memprediksi penampilan arna"b!ek dalam hal tiga arna primer .


25/29

. 6eberapa Penerapan Cahaya dalam teknik analisis .

.1 spektr"sk"pi inframerah - dekat

Spektr"sk"pi inframerah - dekat @7GS / adalah met"de spektr"sk"pi yangmenggunakan daerah dekat-inframerah dari spektrum elektr"magnetik darisekitar )(( nm sampai %B(( nm/ . Aplikasi yang umum termasuk farmasi , diagn"samedis termasuk gula darah dan pulse "Oimetry / , makanan dan agr"kimia k"ntr"lkualitas , dan penelitian pembakaran , serta penelitian di neur"imaging fungsi"nal ,"lahraga ked"kteran [ ilmu pengetahuan, pelatihan "lahraga elit , erg"n"mi ,rehabilitasi , penelitian ne"natal , antarmuka k"mputer "tak , ur"l"gi kandungkemih k"ntraksi / , dan neur"l"gi k"pling neur"+askular / .

ambar .1 @ear - 7G spektrum penyerapan dikl"r"metana menun!ukkan nadatumpang tindih rumit 5tur penyerapan pertengahan 7G .

.1.% 8e"ri

Spektr"sk"pi inframerah - dekat didasarkan pada nada dan k"mbinasi getaranm"lekul . 8ransisi tersebut dilarang "leh aturan seleksi mekanika kuantum .Akibatnya , abs"rpti+itas m"lar di daerah dekat - 7G biasanya cukup kecil . Satukeuntungan adalah baha @7G biasanya dapat menembus lebih !auh ke dalam

sampel dari radiasi inframerah pertengahan . Spektr"sk"pi inframerah - dekat , "lehkarena itu , bukan teknik yang sangat sensitif , tetapi bisa sangat berguna dalammenyelidiki bahan massal dengan sedikit atau tanpa persiapan sampel .

Z+ert"ne dan k"mbinasi band m"lekul terlihat di dekat - 7G biasanya sangat luas,menyebabkan spektrum k"mpleks < mungkin sulit untuk menetapkan 5tur khususuntuk k"mp"nen kimia yang spesi5k . Multi+ariat beberapa +ariabel / teknikkalibrasi misalnya , analisis k"mp"nen utama , kuadrat terkecil parsial , atau

!aringan syaraf tiruan / sering digunakan untuk mengekstrak inf"rmasi kimia yangdiinginkan . Pengembangan 3ati-hati dari satu set sampel kalibrasi dan penerapanteknik kalibrasi multi+ariat sangat penting untuk met"de analisis inframerah - dekat

.


26/29

ambar .% spektrum inframerah dekat - etan"l cair .

.1. Se!arah

Penemuan energi inframerah - dekat yang berasal ;illiam 3erschel pada abad ke-1& , tetapi aplikasi industri pertama kali dimulai pada tahun 1&B(-an . alamaplikasi pertama , @7GS digunakan hanya sebagai add -"n unit ke perangkat "ptiklainnya yang digunakan pan!ang gel"mbang lain seperti ultra+i"let 0U / , terlihat Uis / , atau pertengahan inframerah M7G / spektr"meter . Pada 1&)(-an , satuunit , berdiri sendiri sistem @7GS dibuat tersedia , tapi penerapan @7GS lebih banyakdiarahkan pada analisis kimia . engan diperkenalkannya cahaya serat "ptik dipertengahan 1&)(-an dan perkembangan m"n"kr"mat"r - detekt"r pada aal1&&(-an , @7GS men!adi alat yang lebih kuat untuk penelitian ilmiah .

Met"de "ptik ini dapat digunakan dalam se!umlah bidang ilmu termasuk 5sika ,5si"l"gi , atau "bat-"batan . 3anya dalam beberapa dekade terakhir yang @7GS

mulai digunakan sebagai alat medis untuk memantau pasien .

.% 7nstrumentasi

7nstrumentasi untuk dekat- 7G @7G / spectr"sc"py mirip dengan instrumen untuk -0U terlihat dan mid - 7G berkisar . Ada sumber , detekt"r , dan elemen dispersif seperti prisma , atau , lebih umum, sebuah kisi difraksi / untuk memungkinkanintensitas pada pan!ang gel"mbang yang berbeda untuk direkam . 8ransf"rmasiF"urier instrumen @7G menggunakan aninterfer"meter !uga umum , terutama untukpan!ang gel"mbang di atas \ 1((( nm . 8ergantung pada sampel , spektrum dapatdiukur baik dalam re4eksi atau transmisi .

6"la lampu pi!ar biasa atau hal"gen kuarsa yang paling sering digunakan sebagaisumber br"adband radiasi inframerah-dekat untuk aplikasi analitis . >ight- emittingdi"de >= / !uga digunakan < mereka menaarkan seumur hidup yang lebih besardan stabilitas spektral dan mengurangi kebutuhan daya .

Jenis detekt"r digunakan terutama tergantung pada kisaran pan!ang gel"mbangyang akan diukur . CC Silic"n berbasis c"c"k untuk akhir yang lebih pendek darirentang @7G , tetapi tidak cukup sensitif atas sebagian dari rentang lebih dari 1(((nm/ . Perangkat 7naAs dan PbS lebih c"c"k meskipun kurang sensitif dibandingkanCC . alam di"de array A / instrumen @7GS tertentu , kedua detekt"r berbasissilik"n dan 7naAs beker!a di instrumen yang sama . 7nstrumen tersebut dapatmerekam baik 0U - terlihat dan @7G spektrum T bersamaan T .

7nstrumen dimaksudkan untuk pencitraan kimia dalam @7G dapat menggunakandetekt"r array % dengan 5lter merdu ac"ust" - "ptik . 6eberapa gambar dapatdirekam secara berurutan pada pita pan!ang gel"mbang yang sempit berbeda .

6anyak instrumen k"mersial untuk 0U * +is spektr"sk"pi mampu merekam spektrumdalam rentang @7G untuk mungkin \ &(( nm/ . engan cara yang sama , kisaranbeberapa instrumen mid - 7G dapat memperpan!ang ke @7G . i instrumen ini ,


27/29

detekt"r digunakan untuk pan!ang gel"mbang @7G sering detekt"r yang samadigunakan untuk instrumen K utama K berbagai kepentingan.

. Aplikasi

#has aplikasi spektr"sk"pi @7G meliputi analisis bahan makanan , "bat-"batan ,

pr"duk pembakaran , dan cabang utama spektr"sk"pi astr"n"mi ...1 spektr"sk"pi astr"n"mi

Spektr"sk"pi inframerah - dekat yang digunakan dalam astr"n"mi untukmempela!ari atm"sfer dari bintang keren mana m"lekul dapat terbentuk . 8andatangan getaran dan r"tasi m"lekul seperti titanium "ksida , sianida , dan karb"nm"n"ksida dapat dilihat dalam rentang pan!ang gel"mbang ini dan dapatmemberikan petun!uk ke arah bintang tipe spektral . 3al ini !uga digunakan untukmempela!ari m"lekul dalam k"nteks astr"n"mi lainnya, seperti dalam aan m"lekuldi mana bintang-bintang baru terbentuk . Fen"mena astr"n"mi asreddeningdiketahui berarti baha pan!ang gel"mbang inframerah - dekat yang kurang

terpengaruh "leh debu di medium antarbintang , sehingga daerah tidak dapatdiakses dengan spektr"sk"pi "ptik dapat dipela!ari dalam aktu dekat inframerah .#arena debu dan gas yang sangat terkait , ini daerah berdebu persis yang manaspektr"sk"pi inframerah yang paling berguna . Spektrum inframerah dekat daribintang yang sangat muda memberikan inf"rmasi penting tentang usia mereka danmassa , yang penting untuk pembentukan bintang pemahaman secara umum .

..% Pertanian

Spektr"sk"pi inframerah - dekat diterapkan secara luas di bidang pertanian untukmenentukan kualitas hi!auan , bi!i-bi!ian , dan pr"duk bi!i-bi!ian , minyak sayur ,k"pi, teh , rempah-rempah , buah-buahan , sayuran , tebu , minuman , lemak , danminyak , pr"duk susu , telur , daging , dan pr"duk pertanian lainnya . 3al ini banyakdigunakan untuk mengukur k"mp"sisi pr"duk pertanian karena memenuhi kriteriayang akurat , dapat diandalkan , cepat , n"n - destruktif , dan murah .

.. Gem"te m"nit"ring

8eknik telah dikembangkan untuk @7G spektr"sk"pi pencitraan . Pencitraan itt telahditerapkan untuk berbagai keperluan , termasuk penyelidikan terpencil tanah dantanaman. ata dapat dikumpulkan dari instrumen di pesaat atau satelit untukmenilai penutup tanah dan kimia tanah .

.. Materials Science


28/29

8eknik telah dikembangkan untuk spektr"sk"pi @7G ilayah sampel mikr"sk"pisuntuk pengukuran ketebalan 5lm , penelitian karakteristik "ptik nan"partikel danc"ating "ptik untuk industri telek"munikasi .

..B menggunakan Medis

Aplikasi utama @7GS ke tubuh manusia menggunakan fakta baha transmisi danpenyerapan @7G cahaya dalam !aringan tubuh manusia berisi inf"rmasi tentangperubahan k"nsentrasi hem"gl"bin . #etika area spesi5k di "tak diaktifkan , +"lumedarah l"kal di daerah yang berubah dengan cepat . Pencitraan "ptik dapatmengukur l"kasi dan akti+itas daerah tertentu dari "tak dengan terus memantaukadar hem"gl"bin darah melalui penentuan k"e5sien penyerapan "ptik .

@7GS dapat digunakan untuk penilaian n"n - in+asif fungsi "tak melalui tengk"rakutuh dalam subyek manusia dengan mendeteksi perubahan k"nsentrasi hem"gl"bindarah yang berhubungan dengan akti+itas saraf , misalnya, dalam cabang psik"l"gik"gnitif sebagai pengganti sebagian untuk teknik fMG7 . @7GS dapat digunakan padabayi , dan @7GS !auh lebih p"rtabel daripada mesin fMG7 , bahkan instrumentasi

nirkabel tersedia , yang memungkinkan penyelidikan dalam bebas bergerak matapela!aran . @amun, @7GS tidak dapat sepenuhnya menggantikan fMG7 karena hanyadapat digunakan untuk memindai !aringan k"rtikal , dimana fMG7 dapat digunakanuntuk mengukur akti+asi seluruh "tak . "main publik t""lb"Oes statistik khususuntuk analisis berdiri sendiri dan dik"mbinasikan pengukuran @7GS * MG7 telahdikembangkan @7GS - SPM / .

Aplikasi pemetaan fungsi"nal dari k"rteks manusia disebut t"m"gra5 "ptik difus Z8 / , dekat-inframerah imaging @iri / atau @7GS fungsi"nal f@7G / . 7stilaht"m"gra5 "ptik difus digunakan untuk tiga - dimensi @7GS . 7stilah @7GS , @iri , danZ8 sering digunakan secara bergantian , tetapi mereka memiliki beberapa

perbedaan . Perbedaan yang paling penting antara @7GS dan Z8 * @iri adalahbaha Z8 * @iri digunakan terutama untuk mendeteksi perubahan sifat "ptik

!aringan secara bersamaan dari beberapa titik pengukuran dan menampilkan hasildalam bentuk peta atau gambar di daerah tertentu, sedangkan @7GS menyediakandata kuantitatif secara abs"lut pada sampai titik-titik tertentu sa!a. Hang terakhir ini

!uga digunakan untuk menyelidiki !aringan lain seperti , misalnya , "t"t , payudaradan tum"r . @7GS dapat digunakan untuk mengukur aliran darah , +"lume darah ,k"nsumsi "ksigen , tingkat re"Oygenati"n dan aktu pemulihan "t"t pada "t"t .

engan menggunakan beberapa pan!ang gel"mbang dan aktu diselesaikan frekuensi atau d"main aktu / dan * atau spasial diselesaikan aliran met"dedarah , +"lume dan saturasi !aringan mutlak StZ% / atau Jaringan Saturati"n 7ndeO

8S7 / / dapat diukur . Aplikasi dari "ksimetri dengan met"de @7GS termasukneur"science , erg"n"mi , rehabilitasi , antarmuka k"mputer "tak , ur"l"gi , deteksipenyakit yang mempengaruhi sirkulasi darah misalnya , penyakit pembuluh darahperifer / , deteksi dan penilaian dari tum"r payudara , dan "ptimalisasi pelatihanked"kteran "lahraga.

Penggunaan @7GS dalam hubungannya dengan suntikan b"lus hi!au ind"cyanine 7C / telah digunakan untuk mengukur aliran darah "tak dan tingkat metab"lisme


29/29

"tak k"nsumsi "ksigen . 3al ini !uga telah menun!ukkan baha CMGZ% dapatdihitung dengan gabungan pengukuran @7GS * MG7 .

@7GS mulai digunakan dalam peraatan kritis anak , untuk membantu menangani"perasi !antung pasca - "p . Memang , @7GS mampu mengukur saturasi "ksigen+ena S+Z% / , yang ditentukan "leh curah !antung , serta parameter lainnya

FiZ% , hem"gl"bin , pengambilan "ksigen / . Zleh karena itu, setelah @7GS d"ktermemberikan peraatan kritis gagasan dari "utput !antung . @7GS disukai "lehpasien , karena itu adalah n"n- in+asif , tidak menimbulkan rasa sakit , danmenggunakan radiasi n"n- pengi"n .

Zptical C"herence 8"m"graphy ZC8 / adalah teknik lain @7G pencitraan medis yangmampu imaging dengan res"lusi tinggi setara dengan mikr"sk"p daya rendah .Menggunakan k"herensi "ptik untuk mengukur f"t"n pathlength memungkinkanZkt"ber untuk membangun gambar dari !aringan hidup dan pemeriksaan yang !elasm"rf"l"gi !aringan . #arena perbedaan teknik Zkt"ber terbatas untuk pencitraan 1-%mm di baah permukaan !aringan , tetapi meskipun keterbatasan ini Zkt"ber telah

men!adi teknik pencitraan medis yang didirikan khusus untuk pencitraan retina dananteri"r segmen mata .

Perkembangan instrumental @7GS * @iri * Z8 * Zkt"ber telah ber!alan pesat selamatahun terakhir dan , khususnya , dalam hal kuanti5kasi , pencitraan danminiaturisasi .

.. Pengukuran Partikel

@7G sering digunakan dalam ukuran partikel dalam berbagai bidang yang berbeda ,termasuk mempela!ari farmasi dan bubuk pertanian .

.. 7ndustri menggunakan

6erbeda dengan @7GS digunakan dalam t"p"gra5 "ptik , @7GS umum yangdigunakan dalam tes kimia tidak memberikan pencitraan dengan pemetaan .Misalnya, di"OideanalyLer karb"n klinis memerlukan teknik referensi dan rutinitaskalibrasi untuk bisa mendapatkan akurat perubahan k"nten CZ% . alam hal ini ,kalibrasi dilakukan dengan menyesuaikan n"l k"ntr"l sampel yang diu!i setelahsenga!a memas"k ( CZ% atau !umlah lain yang dikenal dari CZ% dalam sampel .ik"mpresi gas yang n"rmal dari distribut"r mengandung sekitar &B Z% dan BCZ% , yang !uga dapat digunakan untuk mengatur CZ% pembacaan meter untukmen!adi persis B pada kalibrasi aal

Dasar Fisika Optik Annisa

Documents

Transcript of Dasar Fisika Optik Annisa