1

BAB 1

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Anda mendengar tentang kabel serat optik setiap kali orang berbicara tentang sistem

telepon, sistem TV kabel atau Internet. Garis Fiber-optik helai kaca optik murni setipis

rambut manusia yang membawa informasi digital melalui jarak jauh. Kabel ini juga

digunakan dalam pencitraan medis dan inspeksi teknik mesin. Saat ini terutama di negara

maju, infrastruktur komunikasi yang dibangun sebagian besar sudah menggunakan media

fiber optik. Infrastruktur komunikasi sangatlah penting, maka dari itu fiber optik yang

memang benar-benar andal banyak sekali digunakan. Meskipun tidak semurah kabel

tembaga, namun media ini jauh lebih powerful daripada media kabel tembaga.

Di samping itu Penelitian-penelitian di bidang kimia, fisika, material, metalurgi,

lingkungan, farmasi, kedokteran bahkan teknik sipil dan teknik mesin hampir semuanya

didasari atas pemanfaatan karakteristik suatu partikel. Misalnya gear pada mesin sepeda

motor atau mobil. Pembuatan gear sendiri sudah memanfaatkan teknik metalurgi serbuk.

Teknik ini tidak bisa terlepas dari karakteristik serbuk itu sendiri. Misalnya particle size and

size distribution, particle shape, particle density, specific surface area, alloy phase and

phase distribution hingga ke quality of mixing. Bagaimanakah caranya untuk mengetahui

ukuran suatu partikel?

Kedua hal yang melatarbelakangi di atas akan dikupas dalam makalah ini nantinya

pada Bab Pembahasan

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apa yang dimaksud dengan fiber optik, beserta prinsip kerja dan kegunaannya

2. Apa yang dimaksud dengan light scattering beserta prinsip kerja dan kegunaannya

C. TUJUAN PENULISAN

1. Dapat menjelaskan apa yang dimaksud dengan fiber optik, beserta prinsip kerja dan

kegunaannya

2. Dapat menjelaskan apa yang dimaksud dengan light scattering, beserta prinsip kerja

dan kegunaannya

2

Gambar 2.1 Serat optic atau fiber optik

BAB 2

PEMBAHASAN

A. FIBER OPTIK

1. Pengertian Fiber Optik

Fiber optik secara harafiah memiliki arti serat optik atau bisa juga disebut serat kaca.

Fiber optik memang berupa sebuah serat yang terbuat dari kaca. Serat kaca ini merupakan

serat yang dibuat secara khusus dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat

digunakan untuk melewati data yang ingin Anda kirim atau terima.

Pada 1983 Corning memperkenalkan Optical Fiber atau serat optik yaitu helai kaca

yang dapat mengirimkan sinyal telekomunikasi dengan sempurna pada kecepatan cahaya.

Saat ini, Corning merupakan satu-satunya produsen serat optik di Amerika Serikat.

Fiber Optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau

plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk

mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang

digunakan biasanya adalah dari sinar laser atau LED.

Ketika serat optik menggantikan tembaga (copper) sebagai long distance calls

maupun internet traffic yang secara tidak langsung berdampak pada penurunan biaya

produksi. Untuk memahami bagaimana sebuah kabel serat optik bekerja, sebagai contoh coba

bayangkan sebuah sedotan plastik atau pipa plastik panjang fleksible berukuran besar.

Bayangkan pipa tersebut mempunyai panjang seratus meter dan anda melihat kedalam dari

salah satu sisi pipa. Seratus meter di sebelah sana seorang teman menghidupkan lampu senter

dan diarahkan kedalam pipa. dikarenakan bagian dalam pipa terbuat dari bahan kaca

sempurna, maka cahaya senter akan di refleksikan pada sisi yang lain meskipun bentuk pipa

bengkok atau terpilin masih dapat terlihatpantulan cahaya tersebut pada sisi ujungnya. Jika

misalnya seorang teman anda menyalakan cahaya senter hidup dan mati seperti kode morse,

3

Gambar 2.2 Struktur serat optik

maka anda dan teman anda dapat berkomunikasi melalui pipa tersebut. Seperti itulah prinsip

dasar dari serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic cable.

Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat

optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara,

karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi fiber optik sangat

tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Serat Optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam

pencahayaan, sensor, dan Optik pencitraan. Efisiensi dari Serat Optik ditentukan oleh

kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya

yang diserap oleh Serat Optik.

Struktur Serat Optik pada umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu:

a. Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti

(core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan

akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih

besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca

(glassm, dalam hal ini tergantung dari jenis Serat

optiknya.125 ) yang berdiameter antara 2

b. Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut

(Cladding), dimana bagian ini mengelilingi bagian

inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan dengan bagian inti. Cladding

adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core

akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam

core lagi.

c. Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini merupakan

pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik yang elastis.

Perkembangan teknologi fiber optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan

(attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar,

maka mampu dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan

dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian fiber optik sangat cocok

digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi.

4

Gambar 2.3 Single-mode dan multi-mode fibers

Sekitar 20 tahun yang lalu, kabel fiber optik telah memngambil alih dan mengubah

wajah teknologi industri telepon jarak jauh maupun industri automasi dengan pengontrolan

jarak jauh. Serat optik juga memberikan peranan besar membuat Internet dapat digunakan di

seluruh dunia.

2. Jenis Fiber Optik

a. Single-mode fibers

Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi

mengirimkan sinar laser

inframerah (panjang gelombang

1300-1550 nanometer)

b. Multi-mode fibers

Mempunyai inti yang lebih

besar(berdiameter 0.0025 inch

atau 62.5 micron) dan berfungsi

mengirimkan sinar laser

inframerah (panjang gelombang

850-1300 nanometer).

3. Komponen dalam Fiber Optik

Sebuah sistem komunikasi tentu tidak hanya didukung oleh satu dua komponen atau

perangkat saja. Di dalamnya pasti terdapat banyak sekali paduan komponen yang saling

bekerja sama satu dengan yang lainnya. Perpaduan dan kerja sama tersebut akan

menghasilkan banyak sekali manfaat bagi berlangsungnya transfer informasi. Dengan

demikian, jadilah sebuah sistem komunikasi.

Di dalamnya terdapat proses modulasi agar sinyal-sinyal informasi yang sebenarnya

dapat dimungkinkan dibawa melalui udara. Dan setibanya di lokasi tujuan, proses demodulasi

akan terjadi untuk membuka informasi aslinya kembali. Jika berjalan dalam jarak yang jauh

maka penguat sinyal pasti dibutuhkan.

5

Proses komunikasi pada sistem fiber optik juga mengalami hal yang sama seperti

sistem komunikasi yang lainnya. Lima komponen utama dalam sistem komunikasi fiber optik

adalah sebagai berikut:

a. Cahaya pembawa informasi

Inilah sumber asal-muasal terjadinya sistem komunikasi fiber optik. Cahaya,

komponen alam yang memiliki banyak kelebihan ini dimanfaatkan dengan begitu pintarnya

untuk membawa data dengan kecepatan dan bandwidth yang sangat tinggi. Semua kelebihan

dari cahaya seakan-akan dimanfaatkan di sini. Cahaya yang berkecepatan tinggi, cahaya yang

kebal terhadap gangguan-gangguan, cahaya yang mampu berjalan jauh, semuanya akan Anda

rasakan dengan menggunakan media fiber optik ini.

b. Optical Transmitter (Pemancar)

Optical transmitter merupakan sebuah komponen yang bertugas untuk mengirimkan

sinyal-sinyal cahaya ke dalam media pembawanya. Di dalam komponen ini terjadi proses

mengubah sinyal-sinyal elektronik analog maupun digital menjadi sebuah bentuk sinyal-

sinyal cahaya. Sinyal inilah yang kemudian bertugas sebagai sinyal korespondensi untuk data

Anda. Optical transmitter secara fisik sangat dekat dengan media fiber optic pada

penggunaannya. Dan bahkan optical transmitter dilengkapi dengan sebuah lensa yang akan

memfokuskan cahaya ke dalam media fiber optik tersebut. Sumber cahaya dari komponen ini

bisa bermacam-macam.

Sumber cahaya yang biasanya digunakan adalah Light Emitting Dioda (LED) atau

solid state laser dioda. Sumber cahaya yang menggunakan LED lebih sedikit mengonsumsi

daya daripada laser. Namun sebagai konsekuensinya, sinar yang dipancarkan oleh LED tidak

dapat menempuh jarak sejauh laser.

c. Kabel Fiber optik

Komponen inilah yang merupakan pemeran utama dalam sistem ini. Kabel fiber

optik biasanya terdiri dari satu atau lebih fiber optik yang akan bertugas untuk memandu

cahaya-cahaya tadi dari lokasi asalnya hingga sampai ke tujuan. Kabel fiber optic secara

konstruksi hampir menyerupai kabel listrik, hanya saja ada sedikit tambahan proteksi untuk

melindungi transmisi cahaya. Biasanya kabel fiber optic juga bisa disambung, namun dengan

proses yang sangat rumit. Proses penyambungan kabel ini sering disebut dengan istilah

splicing.

6

d. Optical regenerator / amplifier / repeater

Optical regenerator atau dalam bahasa Indonesianya penguat sinyal cahaya,

sebenarnya merupakan komponen yang tidak perlu ada ketika Anda menggunakan media

fiber optik dalam jarak dekat saja.

Sinyal cahaya yang Anda kirimkan baru akan mengalami degradasi dalam jarak

kurang lebih 1 km. Maka dari itu, jika Anda memang bermain dalam jarak jauh, komponen

ini menjadi komponen utama juga. Biasanya optical generator disambungkan di tengah-

tengah media fiber optik untuk lebih menguatkan sinyal-sinyal yang lemah.

Optical generator terdiri dari serat optic yang dilapisi dengan bahan khusus yang

dapat menguatkan cahaya laser. Ketika sinyal yang lemah datang menghampiri bagian yang

dilapisi khusus tersebut, energi dari laser lemah tersebut akan membuat molekul dari bahan

tadi berubah menjadi sinar-sinar juga. Molekul tambahan tadi kemudian akan memancarkan

sinar-sinar yang baru, yang lebih kuat dengan karakteristik yang hampir sama dengan sinar

lemah yang sebelumnya datang. Secara garis besar, regenerator ini merupakan penguat dari

sinyal yang diumpankan ke dalamnya.

e. Optical receiver (Penerima)

Optical receiver memiliki tugas untuk menangkap semua cahaya yang dikirimkan

oleh optical transmitter. Setelah cahaya ditangkap dari media fiber optic, maka sinyal ini akan

didecode menjadi sinyal-sinyal digital yang tidak lain adalah informasi yang dikirimkan.

Setelah di-decode, sinyal listrik digital tadi dikirimkan ke sistem pemrosesnya seperti

misalnya ke televisi, ke perangkat komputer, ke telepon, dan banyak lagi perangkat digital

lainnya. Biasanya optical receiver ini adalah berupa sensor cahaya seperti photocell atau

photodiode yang sangat peka dan sensitif terhadap perubahan cahaya.

4. Prinsip Kerja Fiber Optik

Pada prinsipnya fiber optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang

merambat di dalamnya. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan

penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh

fiber optik.

Untuk mengirimkan percakapan-percakapan telepon atau internet melalui fiber

optik, sinyal analog diubah menjadi sinyal digital. Sebuah laser transmitter pada salah satu

7

Gambar 2.4 Bagian-bagian serat optik

ujung kabel melakukan on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal. System fiber optik

modern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second. Atau bisa dikatakan laser

transmitter on dan off jutaan kali /second.

Sebuah kabel fiber optics terbuat dari serat kaca murni, sehingga meski panjangnya

berkilo-kilo meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat

kaca tersebut didesain sangat halus,ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut

manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan

melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat

kaca. Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat

kaca).

Sama halnya ketika kita berada pada ruangan gelap dengan sebuah jendela kaca,

kemudian kita mengarahkan cahaya senter 90 derajat tegak lurus dengan kaca, maka cahaya

senter akan tembus ke luar ruangan. Akan tetapi jika cahaya senter tersebut diarahkan ke kaca

jendela dengan sudut yang rendah (hampir paralel dengan cahaya aslinya), maka kaca

tersebut akan berfungsi menjadi cermin yg akan memantulkan cahaya senter ke dalam

8

Gambar 2.5 Cahaya dalam serat optik

Gambar 2.6 Pemantulan dan pembiasan cahaya dalam serat optik optik

ruangan. Demikian pula pada fiber optics, cahaya berjalan melalui serat kaca pada sudut yang

rendah.

Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate).

Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data

itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km,

maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan

BER. Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan

panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.

5. Kelebihan dan Kekurangan Fiber Optik

a. Kelebihan dari Fiber Optik

9

Media fiber optik memang telah lama ada dalam dunia komunikasi. Aplikasinya

pun sudah cukup banyak meskipun belum seberkembang dan seluas kabel UTP atau kabel

tembaga. Mengapa demikian? Karena media ini cukup mahal untuk dimiliki. Tidak

semua orang mampu menggunakan media ini karena harganya yang tidak murah. Namun

di balik semua itu, sebenarnya media fiber optik memiliki segudang kelebihan dibanding

media lain. Kelebihan tersebut bahkan bisa membuat tonggak sejarah baru dalam

kehidupan manusia. Media ini tidaklah menjadi mahal jika Anda bisa memanfaatkan

semua kelebihannyaBerikut ini adalah kelebihan-kelebihan media fiber optik

dibandingkan dengan media lain:

1) Bandwidth sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai gigabit-per detik dan

menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan

2) Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih

tinggi

3) Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang

4) Kebal terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio

5) Tidak ada tenaga listrik dan percikan api

6) Tidak berkarat

b. Kekurangan Fiber Optik

1) Beberapa faktor membatasi efektivitas kabel FO. Selain instalasinya yang mahal,

sistem ini mungkin sinyalnya kurang kuat, hal ini disebabkan karena faktor fisik

ataupun material.

2) Dispersi dapat mempengaruhi volume informasi yang dapat diakomodasi.

3) Tidak seperti halnya dengan kawat atau plastik, fiber juga lebih sulit untuk

disambung.

4) Sambungan akhir dari kabel fiber harus benar-benar akurat untuk menghindari

transmisi yang tidak jelas.

5) Komponen FO mahal dan membutuhkan biaya ekstra dalam pengaplikasian yang

lebih spesifik.

B. LIGHT SCATTERING

1. Pengertian Light Scattering

Penelitian-penelitian di bidang kimia, fisika, material, metalurgi, lingkungan,

farmasi, kedokteran bahkan teknik sipil dan teknik mesin hampir semuanya didasari atas

10

pemanfaatan karakteristik suatu partikel. Misalnya gear pada mesin sepeda motor atau mobil.

Pembuatan gear sendiri sudah memanfaatkan teknik metalurgi serbuk. Teknik ini tidak bisa

terlepas dari karakteristik serbuk itu sendiri. Misalnya particle size and size distribution,

particle shape, particle density, specific surface area, alloy phase and phase distribution

hingga ke quality of mixing. Ada beberapa cara yang bisa digunakan untuk mengetahui

ukuran suatu partikel di antara salah satunya adalah metode light scattering.

Light scattering adalah bentuk hamburan cahaya yang mana bentuk memperbanyak

energi yang terhambur. Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai defleksi dari sinar dari

jalan yang lurus, misalnya dengan penyimpangan oleh propagasi media, partikel, atau pada

antarmuka antara dua media. Penyimpangan dari hukum refleksi karena penyimpangan pada

permukaan juga biasanya dianggap sebagai bentuk hamburan.

Kebanyakan suatu objek terlihat karena adanya hamburan cahaya pada permukaan

objek tersebut. Memang, ini adalah mekanisme utama pada pengamatan fisika. Hamburan

cahaya tergantung pada panjang gelombang atau frekuensi dari cahaya yang tersebar. Karena

cahaya memiliki panjang gelombang pada urutan sebuah mikrometer, benda jauh lebih kecil

dari ini tidak dapat dilihat, bahkan dengan bantuan mikroskop (Partikel koloid sekecil 1 m

dapat diamati langsung dalam suspensi yang encer).

Gambar 2.7 Mekanisme light scattering yang meliputi

hamburan permukaan karena kekasarannya dan

hamburan permukaan bawah karena penyimpangan

internal seperti butir batas dalam polikristalin padatan.

Light scattering sebagai alat pengukuran partikel berskala nano (1-100 nm). Ukuran

partikel ini dapat dinyatakan dengan berbagai cara: ukuran diameter rata-rata, ukuran luas

permukaan rata-rata, volume rata-rata dan sebagainya. Pada umumnya pengertian ukuran

partikel adalah ukuran diameter rata-rata.

11

Interaksi cahaya dengan materi dapat menjelaskan informasi penting tentang struktur

dan dinamika dari bahan yang diperiksa. Jika pusat hamburan bergerak, maka radiasi sebaran

adalah pergeseran Doppler. Analisis spektrum cahaya tersebar sehingga dapat menghasilkan

informasi mengenai gerak pusat hamburan. Periodisitas atau pengulangan struktural dalam

media hamburan akan menyebabkan gangguan dalam spektrum cahaya yang tersebar.

Dengan demikian, sebuah studi dari intensitas cahaya tersebar sebagai fungsi dari sudut

hamburan memberikan informasi tentang struktur, konfigurasi spasial, atau morfologi dari

media hamburan. Dalam proses hamburan cahaya, faktor yang paling penting adalah skala

panjang dari setiap atau semua fitur struktural relatif terhadap panjang gelombang cahaya

yang tersebar.

2. Jenis Hamburan

a. Hamburan Rayleigh adalah hamburan elastis cahaya oleh molekul dan partikel yang

jauh lebih kecil dari panjang gelombang cahaya insiden. Hal ini terjadi ketika cahaya

menembus gas, cair, atau padat fase materi. Intensitas hamburan Rayleigh memiliki

ketergantungan yang sangat kuat pada ukuran partikel (itu adalah proporsional

kekuatan keenam diameter mereka). Hal ini berbanding terbalik dengan kekuatan

keempat panjang gelombang cahaya, yang berarti bahwa panjang gelombang lebih

pendek cahaya putih tampak (ungu dan biru) yang tersebar kuat daripada panjang

gelombang ke arah ujung merah dari spektrum yang terlihat. Jenis hamburan karena

itu bertanggung jawab untuk warna biru langit siang hari, dan warna oranye saat

sunrise dan sunset. Hamburan Rayleigh adalah penyebab utama hilangnya sinyal

dalam serat optic.

b. Hamburan mie adalah hamburan cahaya oleh partikel berbentuk bola dengan

diameter apapun. Intensitas hamburan umumnya tidak tergantung pada panjang

gelombang, tetapi sensitif terhadap ukuran partikel. Hamburan mie bertepatan dengan

hamburan Rayleigh dalam kasus khusus di mana diameter partikel jauh lebih kecil

dari panjang gelombang cahaya, dalam batas ini, bagaimanapun, bentuk partikel tidak

masalah lagi. Hamburan intensitas mie untuk partikel besar sebanding dengan kuadrat

diameter partikel.

c. Hamburan Tyndall mirip dengan hamburan Mie tanpa pembatasan geometri bulat

dari partikel. Hal ini terutama berlaku untuk koloid campuran dan suspensi.

12

d. Brillouin hamburan terjadi dari interaksi foton dengan akustik fonon dalam padatan,

yang kuanta getaran getaran kisi, atau dengan gelombang elastis dalam cairan.

Hamburan adalah inelastis, yang berarti itu bergeser energi dari frekuensi garis

Rayleigh dengan jumlah yang sesuai dengan energi gelombang elastis atau phonon,

dan itu terjadi pada tinggi dan rendah energi sisi dari garis Rayleigh, yang mungkin

berhubungan dengan penciptaan dan pemusnahan Fonon. [13]

Gelombang cahaya

dianggap tersebar oleh kepadatan maksimum atau amplitudo dari fonon akustik,

dengan cara yang sama bahwa sinar-X yang tersebar oleh bidang kristal dalam solid. [

14] Dalam padatan, peran bidang kristal dalam proses ini adalah analog dengan

pesawat dari gelombang suara atau fluktuasi kepadatan. Pengukuran hamburan

Brillouin memerlukan penggunaan kontras tinggi interferometer Fabry-Perot untuk

menyelesaikan garis Brillouin dari hamburan elastis, karena pergeseran energi sangat

kecil (<100 cm -1)

dan sangat lemah dalam intensitas. Pengukuran hamburan Brillouin

menghasilkan kecepatan suara dalam suatu material, yang dapat digunakan untuk

menghitung konstanta elastis sampel.

e. Hamburan Raman adalah bentuk lain dari hamburan cahaya inelastis, tapi bukannya

hamburan fonon dari akustik, seperti di Brillouin hamburan, cahaya berinteraksi

dengan fonon optik, yang sebagian besar adalah getaran intra-molekul dan rotasi

dengan energi lebih besar dari fonon akustik. Hamburan Raman demikian dapat

digunakan untuk menentukan komposisi kimia dan struktur molekul. Karena sebagian

besar garis Raman lebih kuat dari garis Brillouin, dan memiliki energi yang lebih

tinggi, spektrometer standar menggunakan scanning monochromators dapat

digunakan untuk mengukur mereka. Spektrometer Raman adalah peralatan standar di

banyak laboratorium kimia.

3. Cabang dari Light Scattering

Cabang umum dalam istilah hamburan cahaya adalah hamburan cahaya statis (Static

Light Scattering atau SLS) dan hamburan cahaya dinamis (Dynamic Light Scattering atau

DLS).

a. Static Light Scattering (SLS)

SLS adalah teknik optik yang mengukur intensitas cahaya yang tersebar dalam

ketergantungan dari sudut hamburan untuk memperoleh informasi tentang sumber

hamburan. Sebuah aplikasi khas adalah penentuan berat rata-rata berat molekul Mw dari

13

makromolekul seperti polimer atau protein. Pengukuran intensitas hamburan pada sudut

yang berbeda memungkinkan perhitungan root mean radius persegi, juga disebut jari-

jari rotasi Rg. Dengan mengukur intensitas hamburan untuk satu makromolekul pada

berbagai konsentrasi, yang virial kedua koefisien A2, dapat dihitung.

Gambar 2.8 Skema proses SLS

Untuk percobaan SLS, sebuah laser digunakan untuk menerangi kuvet berisi

sampel yang akan dianalisis. Satu atau banyak detektor yang digunakan untuk mengukur

intensitas hamburan yang tergantung pada sudut hamburan θ. Ini disebut hamburan kurva

Is(θ) berisi informasi tentang ukuran hamburan partikel, bentuk dan massa molar. Dalam

rangka untuk mengukur rata-rata berat molekul Instrumen SLS yang dikalibrasi

menggunakan referensi yang terkenal seperti toluena. The Rasio Rayleigh toluena dapat

diperiksa dalam tabel yang ada.

Hamburan cahaya statis adalah teknik in-situ di mana, sebagai lawan teknik

pencitraan langsung seperti SEM atau TEM, sampel dapat diukur dalam keadaan alami

selama konsentrasi partikel cukup kecil untuk menghindari beberapa efek hamburan.

Kesalahan pengukuran dapat disebabkan oleh beberapa kesalahan hasil hamburan yang

signifikan dalam kedua pengukuran SLS dan DLS, yang sering tidak diperhatikan oleh

pengguna. Hal ini hanya dapat dihindari jika teknik khusus seperti korelasi silang

digunakan untuk menekan beberapa hamburan.

14

Gambar 2.9 Contoh instrumen SLS

b. Dynamic Light Scattering (DLS)

DLS - juga dikenal sebagai Photon Correlation Spektroskopi atau Quasi-

Elastic Light Scattering QELS) adalah salah satu teknik hamburan cahaya yang paling

populer karena memungkinkan pengukuran diameter partikel 1 nm. Aplikasi yang umum

adalah emulsi, misel, polimer, protein, nanopartikel atau koloid. Prinsip dasarnya adalah

sederhana: Sampel disinari oleh sinar laser dan fluktuasi cahaya yang tersebar terdeteksi

pada sudut hamburan yang disebut θ oleh detektor foton cepat. Instrumen DLS sederhana

yang mengukur pada sudut tetap dapat menentukan rata-rata ukuran partikel dalam

rentang ukuran terbatas. selebihnya penguraian instrumen multi-sudut dapat menentukan

distribusi penuh ukuran partikel.

Gambar 2.10 Skema

proses DLS

15

Gambar 2.11

Skema DLS

Kualitas pengukuran DLS tergantung pada beberapa faktor. Seperti kualitas

komponen (laser, detektor, correlator ...), faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi

pengukuran secara signifikan adalah beberapa poin penting sebagai berikut.

1) Sudut hamburan; Tingkat kerusakan tergantung pada vektor gelombang dan dengan

demikian sudut hamburan. Partikel yang berbeda ukuran pencar dengan intensitas

yang berbeda dalam ketergantungan dari sudut hamburan. Dengan demikian, ada

sudut optimal deteksi untuk setiap ukuran partikel. Sebuah analisis berkualitas tinggi

harus selalu dilakukan di beberapa sudut hamburan (multiangle DLS). Hal ini menjadi

lebih penting dalam sampel polydisperse dengan distribusi ukuran partikel unknow.

Pada sudut tertentu intensitas hamburan dari beberapa partikel benar-benar akan

membanjiri sinyal hamburan lemah partikel lainnya, sehingga membuat mereka tidak

terlihat oleh analisis data pada sudut ini. Instrumen DLS yang hanya bekerja di sudut

tetap hanya dapat memberikan hasil yang baik untuk beberapa partikel. Perhatikan

ketika ketepatan instrumen DLS diiklankan. Untuk instrumen sudut tetap indiactions

tersebut hanya pernah berlaku untuk partikel tertentu.

2) Hamburan Jamak; Teori DLS hanya berlaku untuk cahaya tersebar tunggal. Seperti

semua metode hamburan interpretasi menjadi sangat sulit untuk sistem dengan non

kontribusi diabaikan dari beberapa hamburan. Sudah kontribusi kecil beberapa

hamburan dapat mengakibatkan kesalahan analisis besar. Terutama untuk partikel

yang lebih besar dengan kontras hamburan tinggi, ini membatasi teknik untuk

konsentrasi partikel yang sangat rendah. Berbagai besar sistem karena itu dikeluarkan

dari penyelidikan dengan hamburan cahaya dinamis konvensional. Namun, adalah

mungkin untuk menekan beberapa hamburan di DLS melalui pendekatan cross-

korelasi. Ide umum adalah untuk mengisolasi cahaya tunggal tersebar dan menekan

kontribusi yang tidak diinginkan dari beberapa hamburan dalam percobaan DLS.

16

Implementasi yang berbeda dari hamburan cahaya korelasi silang telah dikembangkan

dan diterapkan. Saat ini skema yang paling sukses digunakan adalah yang disebut

metode korelasi silang 3D . Metode yang sama juga dapat digunakan untuk

memperbaiki Hamburan Cahaya statis (SLS) data untuk beberapa kontribusi

hamburan. Atau, Dalam batas beberapa hamburan yang kuat, sebuah varian dari

hamburan cahaya dinamis disebut Diffusing Gelombang Spektroskopi (DWS) dapat

diterapkan.

Gambar 2.12 Contoh instrumen DLS

17

BAB 3

PENUTUP

KESIMPULAN

Hal-hal yang dapat disimpulkan dari pembahasan makalah ini antara lain adalah

sebagai berikut:

1. Fiber Optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau

plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan

untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber

cahaya yang digunakan biasanya adalah dari sinar laser atau LED. Pada

prinsipnya fiber optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat

di dalamnya. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun

gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh

fiber optik.

2. Light scattering adalah bentuk hamburan cahaya yang mana bentuk memperbanyak

energi yang terhambur. Hamburan cahaya dapat dianggap sebagai defleksi dari sinar

dari jalan yang lurus, misalnya dengan penyimpangan oleh propagasi media, partikel,

atau pada antarmuka antara dua media. Penyimpangan dari hukum refleksi karena

penyimpangan pada permukaan juga biasanya dianggap sebagai bentuk hamburan.

Cabang umum dalam istilah hamburan cahaya adalah hamburan cahaya statis (Static

Light Scattering atau SLS) dan hamburan cahaya dinamis (Dynamic Light Scattering

atau DLS).

18

DAFTAR PUSTAKA

Efendi, Phen. 2012. Apa itu Fiber Optik dan Bagaimana Cara Kerjanya?. Diakses di

http://efendybloger.blogspot.com/2012/11/Apa-itu-Fiber-Optik-dan-Bagaimana-Cara-

Kerjanya.html pada tanggal 20 Maret 2013.

Reynaldi, Aldy. 2011. Cara Kerja Fiber Optic (Serat Optik). Diakses di

http://aldebian.blogspot.com/2011/04/cara-kerja-fiber-optic-serat-optik.html pada

tanggal 20 Maret 2013

Wijayantie, Ayu. . Persentasi: Serat Optik. Diakses di

http://ayuewiejayantie.wordpress.com/persentasiserat-optik/ pada tanggal 1 April

2013. (tahun tidak diketahui)

. 2009. Dynamic Light Scattering. Diakses di

http://www.lsinstruments.ch/technology/dynamic_light_scattering_dls/ pada tanggal

15 April 2013. (pengarang tidak diketahui)

. 2009. Static Light Scattering. Diakses di

http://www.lsinstruments.ch/technology/static_light_scattering_sls/ pada tanggal 15

April 2013. (pengarang tidak diketahui)

. 2012. Mengenal Teknologi Fiber Optik (Serat Optik). Diakses di

http://klikhost.com/mengenal-teknologi-fiber-optik-serat-optik/ pada tanggal 1 April

2013. (pengarang tidak diketahui)

. 2013. Dynamic Light Scattering (DLS). Diakses di

http://www.malvern.com/labeng/technology/dynamic_light_scattering/dynamic_light

_scattering.htm pada tanggal 20 April 2013. (pengarang tidak diketahui)

. 2013. Light Scattering. Diakses di http://en.wikipedia.org/wiki/Light_scattering pada

tanggal 10 April 2013. (pengarang tidak diketahui)

. 2013. Static Light Scattering. Diakses di

http://en.wikipedia.org/wiki/Static_light_scattering pada tanggal 5 Maret 2013.

(pengarang tidak diketahui)