Laporan Praktikum Teknik Optik

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK OPTIK–P3 DESAIN OPTIK

PRAKTIKAN: Karina Anggraeni Nufiqurakhmah Angkik Pandu Rizky Devic Oktora Sirojulaili

(2414105021) (2414105026) (2414105052) (2413106007) (2413106009)

ASISTEN: Nur Ika Puji Ayu

(2411100017)

Program Studi S-1 Teknik Fisika Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2014

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK OPTIK–P3 DESAIN OPTIK

PRAKTIKAN: Karina Anggraeni Nufiqurakhmah Angkik Pandu Rizky Devic Oktora Sirojulaili

(2414105021) (2414105026) (2414105052) (2413106007) (2413106009)

ASISTEN: Nur Ika Puji Ayu

(2411100017)

Program Studi S-1 Teknik Fisika Jurusan Teknik Fisika

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

ABSTRAK Dewasa ini alat optik merupakan kemajuan bagi peradaban manusia. Alat optik dapat berupa teleskop, kamera, teropong, mikroskop dan lain – lain. dalam perancangan alat optik ini harus memperhatikan komponen – komponen yang terkandung dalam desain alat optik tersebut. Hal ini untuk menghindari adanya aberasi. Beam expander adalah komponen pada optik yang digunakan untuk memperbesar beam. Beam expander merupakan konsep dasar yang digunakan pada teleskop. Desain optik pada beam expander yang telah dirancang dengan menggunakan software OSLO, dimana hasil perancangan dari software tersebut akan dibandingkan dengan percobaan beam expander secara langsung. Analisa data dilakukan setelah diperoleh hasil desain beam expander menggunakan OSLO dan eksperimen langsung. Katakunci: desain optik, aberasi, beam expander, OSLO

i

ABSTRACT Nowadays, optical instrument is the progress of human civilization. Optical devices such as telescopes, cameras, binoculars, microscopes, etc. In the design of optical devices should pay attention to the contained in the optical instrument design. This is to avoid any aberration. Beam expander is on the optical components that are used to enlarge the beam. Beam expander is the basic concepts used in telescopes. The optical design of beam expander which has been designed using the software OSLO, where the results of the design of the software will be compared with experimental beam expander directly. Data analysis was done after the obtained results beam expander design using OSLO and direct experimentation. Keywords: optical design, aberration, beam expander, OSLO.

ii

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga laporan praktikum Teknik Optik yang berjudul “Desain Optik” dapat diselesaikan. Penyusunan laporan praktikum ini tidak terlepas dari bimbingan berbagai pihak. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Agus M. Hatta, Ph.D., selaku dosen mata kuliah Teknik Optik. 2. Detak Yan Pratama, S.T., M. Sc., selaku dosen mata kuliah Teknik Optik. 3. Nur Ika Puji Ayu, selaku asisten praktikum. 4. Seluruh civitas akademik Teknik Fisika ITS Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis menerima saran dan kritik sebagai perbaikan. Surabaya, November 2014 Penulis

iii

DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan Masalah 1 1.4 Sistematika Laporan BAB II DASAR TEORI 2.1 Desain optik 2.2 Beam expander 2.3 Aberasi BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat-alat Percobaan 3.2 Prosedur Percobaan BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data 10 4.2 Pembahasan 13 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

1v

i ii iii iv v vi 1 1 2 3 3 3 6 8 8 8 10 20 20 20 21 22

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Galilean Beam Expander Gambar 2.2 Keplerian Beam Expander Gambar 2.3 Jarak input beam dengan output beam Gambar 2.4 Galilean Beam Expander Gambar 2.5 Keplerian Beam Expander Gambar 2.6 Lensa cekung Gambar 2.7 Lensa cembung Gambar 4.1 Perancangan Beam Expander dengan Mengatur Bentuk Lensa Gambar 4.2 Tampilan Perubahan Lensa Gambar 4.3 Ray Interccept Curvers Analysi s Gambar 4.4 Analysis Data pada OSLO

v

3 4 4 5 5 6 6 10 11 11 12

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan OSLO dengan Eksperimen 12

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penglihatan merupakan indera yang penting bagi manusia. Dimana dengan penglihatan kita dapat mengenal dunia. Namun tidak semua dapat dilihat dengan mata vi

telanjang manusia. Terkadang ada objek-objek dengan jarak yang jauh ataupun benda kecil yang harus kita lihat untuk mendapatkan informasi darinya. Oleh karena itu manusia merancang divais optik, yang biasanya berupa lensa. Pemanfaatan lensa sendiri dewasa ini kita rasakan sangat besar, mulai dari hanya mengabadikan momen dengan kamera, melakukan percobaan dengan mikroskop, hingga penemuan bintang dan planet baru menggunakan teleskop, semua tidak lepas dari pemanfaatan lensa. Pada percobaan modul 3 ini praktikan mempelajari bagaimana cara mendesain divais optik yang nantinya dapat dimanfaatkan dalam kegiatan manusia. 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang mucul pada percobaan modul 3 mengenai desain optik, yaitu:  Apa dasar-dasar teori untuk dapat mendesain divais optik?  Bagaimana cara menggunakan perangkat lunak OSLO untuk mendesain divais optik beam expander?  Bagaimana nalisis hasil simulasi dan eksperimen penyusunan sistem beam expander? 1.3 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam percobaan modul 3 mengenai desain optik, yaitu :  Praktikan mampu mendesain divais optik berbasis optika geometri.  Mampu melakukan optimasi untuk menurunkan aberasi pada divais optik  1.4 Sistematika Laporan

vi

 Dalam laporan ini terdiri dari beberapa bab, sebagai berikut :  BAB I : Pendahuluan  Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan sistematika laporan.  BAB II : Dasar Teori  Bab ini menjelaskan tentang teori penunjang yang digunakan dalam percobaan ini.  BAB III : Metodologi  Bab ini menjelaskan secara detail mengenai langkah-langkah yang dilakukan untuk mencapai tujuan dan untuk mendapatkan data keluaran yang dibutuhkan.  BAB IV : Analisa Data dan Pembahasan  Pada bab ini merupakan tindak lanjut dari bab III, setelah melakukan percobaan dan mendapatkan data maka dilakukan analisa dan pembahasan.  BAB V : Kesimpulan dan Saran  Dalam bab ini berisi kesimpulan dan saran dalam percobaan ini.         BAB II  DASAR TEORI 

2.1 Desain Optik

vi

 Desain optik adalah membuat rancangan alat optik. Alat optik dapat berupa teleskop, kamera,teropong,mikroskop dan lain – lain. Dalam perancangan alat optik ini harus memperhatikan komponen – komponen yang terkandung dalam desain alat optik tersebut. Hal ini untuk menghindari adanya aberasi.   2.2 Beam Expander 

 

Beam expander adalah komponen pada optik yang digunakan untuk memperbesar beam. Beam expander merupakan konsep dasar yang digunakan pada teleskop. Jenis beam expander ada 2 yaitu : 1. Galilean Beam Expander Galilean beam expander terdiri dari lensa negatif dan lensa positif. 

 

Gambar 2.1 Galilean Beam Expander

2. Keplerian Beam Expander vi



Keplerian beam expander terdiri dari 2 lensa positif.

  

 

Gambar 2.2 Keplerian Beam Expander

Beam divergence tergantung pada diameter beam seperti pada persamaan berikut :



InputBeamDivergence ( θ 1) OutputBeamDivergence ( θ0 ) 

=

OutputBeamDiameter ( D0 ) InputBeamDiameter ( D1 )

Perbesaran dapat dihitung dengan cara berikut : vi

sebagai

 

 

Mp =

θ1 θ0

atau Mp =

Selain itu, untuk mengetahui output diameter beam dapat dihitung dari panjang sinar keluaran dari input diameter beam.

 Gambar 2.3 Jarak input beam dengan output beam Laser beam divergence menggunakan sudut penuh sehingga yang digunakan





D0 D1

θ1 bukan

θ1 2 .

θ1 L tan ¿ D 0=D 1 +¿

Dari persamaan di atas maka

 

vi

( Mpx θ0 ) L tan ¿ D0=D1 +¿

 besar

Persamaan di atas bisa digunakan jika

D0 tidak

pengaruhi

aberasi

sferis.

Jika

dipengaruhi aberasi sferis maka seperti ini hasilnya: 

 



Gambar 2.4 Galilean beam expander 



Gambar 2.5 Keplerian beam expander

 Dalam mendesain alat optik berdasarkan pada prinsip optika geometri. Prinsip optika geometri yang digunakan adalah optika geometri pada lensa cekung dan vi

cembung. Pembentukan bayangan pada lensa mematuhi aturan berikut :  1. Sinar datang pada lensa cembung sejajar dengan sumbu lensa akan dibiaskan menuju titik fokus lensa. Sebaliknya jika sinar datang melewati titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu lensa.  2. Sinar datang pada lensa cekung sejajar dengansumbu lensa akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus lensa.Sebaliknya jika sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu lensa.  3. Sinar yang datang melalui pusat lensa akan diteruskan.   Pembentukan bayangan pada lensa sebagai berikut :





Gambar 2.6 Lensa cekung

 

vi

  

 Gambar 2.7 Lensa cembung 2.3 Aberasi Aberasi disebut juga kesesatan atau kecacatan lensa. Aberasi adalah kelainan bentuk bayangan yang dihasilkan oleh lensa atau cermin. (Tippler, 2001). Aberasi optik adalah degradasi kinerja suatu sistem optik dari standar pendekatan paraksialoptika geometri. Degradasi yang terjadi dapat disebabkan sifat-sifat optik dari cahaya maupun dari sifat-sifat optik sebagai medium terakhir yang dilalui sinar sebelum mencapai mata pengamatnya.

 

1. Aberasi Sferis  Aberasi sferis adalah gejala kesalahan terbentuknya bayangan yang diakibatkan pengaruh kelengkungan lensa atau cermin. Aberasi semacam ini akan menghasilkan bayangan yang tidak memenuhi hukumhukum pemantulan atau pembiasan.  2. Aberasi Kromatik  Aberasi kromatik adalah pembiasan cahaya yang berbeda panjang gelombang pada titik fokus yang berbeda. Prinsip dasar terjadinya aberasi kromatis oleh karena fokus lensa berbeda-beda untuk tiap-tiap warna.  Ada dua macam aberasi kromatik :  3. Aberasi Monokromatik vi

 Aberasi monokromatik sering juga disebut aberasi tingkat ketiga adalah aberasi yang terjadi walaupun sistem optik mempunyai lensa dengan bidang sferis yang telah sempurna dan tidak terjadi dispersi cahaya.  4. Koma  Koma adalah gejala dimana bayangan sebuah titik sinar yang terletak diluar sumbu lensa tidak berbetuk titik pula. Dapat dihindari dengan diafragma.  5. Distorsi  Distorsi adalah gejala bayangan benda yang berbentuk bujur sangkar tidak berbentuk bujur sangkar lagi. Dapat dihindari dengan lensa ganda dengan difragma ditengahnya.  6. Astigmatisme  Astigmatisme adalah gejala dimana bayangan benda titik tidak berupa titik tapi berupa ellips atau lingkaran. Astigmatisme itu sama dengan koma namun koma terbentuk akibat penyebaran gambar dari suatu titik pada suatu bidang yang tegak lurus pada sumbu lensa sedangkan astigmatisme terbentuk sebagai penyebaran gambar dalam suatu arah sepanjang sumbu lensa.     BAB III  METODOLOGI PERCOBAAN   3.1. Alat-alat Percobaan  Adapun alat-alat yang digunakan dalam melakukan percobaan antara lain: 1. Laptop 2. Perangkat lunak OSLO vi

3. 4. 5. 6.

Laser He-Ne Lensa dengan focus 105 mm Lensa dengan focus 330 mm Layar   3.2. Prosedur Percobaan  Langkah-langkah percobaan modul 3 mengenai desain optik, yaitu : 1. Menentukan perbesaran beam, yaitu 3 kali perbesaran dengan lensa pertama memiliki panjang focus 100 mm dan lensa kedua memiliki panjang focus 330 mm, serta bahan kaca yang digunakan adalah BK7. 2. Membuka perangkat lunak OSLO, memilih “File” kemudian “New Lens” dari menu OSLO. 3. Memberikan nama pada kotak New File Name,memilih Custom lens pada File type dan mengisikan “4” pada Number of Surfaces untuk jumlah permukaan lensa. Tombol “OK” diklik. 4. Selanjutnya akan muncul sheet baru mengiisikan data sebagai berikut: a. Lens : Landscape b. Ent beam radius : 5 c. Field angle : 0 5. Selanjutnya menentukan bahan lensa pertama dengan memasukkan data “BK7” di kolom GLASSS pada surface 1 (baris kedua, setelah OBJ). 6. Mendesain lensa pertama dengan OSLO, yaitu lensa dengan panjang fokus 100 mm, dengan mengisikan data sebagai berikut: a. Radius (surface 1) : 105 mm b. Radius (surface 2) : -100 mm c. Thickness (surface 1) : 10 mm d. Aperture Radius (surface 1) : 25 mm vi

7. 8.

9. 10.

11. 12. 13. 14. 15.

e. Aperture Radius (surface 2) : 25 mm Selanjutnya menentukan bahan lensa kedua dengan memasukkan data “BK7” di kolom GLASSS pada surface 3. Mendesain lensa kedua dengan OSLO, yaitu lensa dengan panjang fokus 330 mm, dengan mengisikan data sebagai berikut: a. Radius (surface 3) : 340 mm b. Radius (surface 4) : -340 mm c. Thickness (surface 3) : 5 mm d. Aperture Radius (surface 3) : 25 mm e. Aperture Radius (surface 4) : 25 mm Untuk melihat hasil lensa yang didesain, pilih “Draw on”. Untuk melihat hasil sinar yang melalui divais optik yang didesain, maka ditambahkan surface setelah surface 4 dan menambahkan nilai thickness pada surface 4. Jarak antar dua lensa pada beam expander dirubah sehingga sinar hasil beam expander sejajar. Setelah selesai dengan mendesain divais, sekarang dilakukan percobaan dengan menggunkan laser dan lensa secara nyata. Lensa disiapkan dan diposisikan sesuai dengan perhitungan pada simulasi. Hidupkan laser lalu mengukur dan mencatat diameter beam yang keluar langsung dari laser. Setelah itu mengukur dan mencatat diameter beam yang keluar dari lensa kedua. 16. 17. 18. BAB IV 19. ANALISA DAN PEMBAHASAN 20. vi

21. Bab ini membahas tentang analisa data dan pembahasan tentang desain optik pada beam expander yang telah dirancang dengan menggunakan software OSLO, dimana hasil perancangan dari software tersebut akan dibandingkan dengan percobaan beam expander secara langsung. 22. 23. 4.1 Analisa 24. Analisa data tersebut dapat dilakukan setelah dilakukan adanya perancangan beam expander pada software OSLO yang memiliki beberapa tahapan yang harus diselesaikan yaitu : 25. Tahap pertama didapatkan sebuah perancangan bentuk lensa yang digunakan untuk mengetahui beam expander, yang terdapat pada Gambar 4.1. 26. 27.

28. Gambar 4.1 Perancangan Beam Expander dengan Mengatur Bentuk Lensa 29. 30. Tahap kedua didapatkan hasil dari sebuah perancangan bentuk lensa yang digunakan untuk vi

mengetahui beam expander, dimana hasil tersebut akan mendapatkan sebuah hasil tampilan perubahan lensa yang terdapat pada Gambar 4.2. 31.

32. Gambar 4.2 Tampilan Perubahan Lensa 33. 34. Setelah didapatkan tampilan perubahan lensa tersebut, maka akan dapat melihat ray interccept curvers analysis yang didalamnya menjelaskan grafik yang terjadi saat beam expander yang terdapat pada Gambar 4.3. 35.

vi

36.

37. Gambar 4.3 Ray Interccept Curvers Analysis 38.

39. Gambar 4.4 Analysis Data pada OSLO 40.

vi

41. Tabel 4.1 Hasil Pengamatan OSLO dengan Eksperimen 44. A p e r t u 43. r 42. Desain R e Divais Optik

46. Softwar e OSLO

47. 5

R a d i u s 48. 1 7 . 0 2 5 m m 52. 5 m m

50. Aplikas 51. i/Ekspe 2 rimen 54. 55. Dari percobaan yang dilakukan didapatkan hasil yang berbeda antara hasil desain beam expander vi

45. U

49. 3

53. 2

dengan menggunakan software OSLO dan eksperimen. Desain yang dilakukan menggunakan software OSLO diperoleh hasil pembesaran 3,4 kali. Sementara hasil eksperimen diperoleh hasil pembesaran sebesar 2,5 kali. 56. 57. 4.2 Pembahasan 58. Nufiqurakhmah (2414105026) 59. Tampilan UW1-Ray Intercept Curves Analysis 60. Analisis dari software OSLO menunjukkan bahwa hasil bayangan yang diperoleh dipengaruhi oleh faktor aberasi kromatis dimana titik fokus dipengaruhi panjang gelombang cahaya laser (0.58756 µm) 61.

62. 63. Setiap perubahan panjang gelombang 0.01nm terjadi pergeseran fokus sejauh 0.25mm. Namun, analisis ini diragukan karena perubahan yang sangat signifikan. 64. Aplikasi desain beam expander dengan dua buah lensa dan sebuah laser memberikan hasil yang berbeda dengan desain pada software OSLO. Eksperimen vi

ini hanya menghasilkan perbesaran sinar 2.5 kali. Bahkan perbesaran tidak berubah meskipun jarak antara kedua lensa diubah. Seharusnya semakin jauh jarak kedua lensa beam yang dihasilkan semakin besar. Pada eksperimen perubahan jarak (diperpanjang / diperpendek) hanya berpengaruh pada tingkat ketajaman bayangan. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya : 1 Pada aplikasi desain digunakan hanya satu buah laser, sehingga perbesaran sinar (beam expander) kurang dapat teramati. 65. 2 Material laser. Laser terbuat dari medium aktif dimana foton bergerak bebas sehingga mengeluarkan cahaya. Namun, umumnya cahaya sinar laser tidak benar-benar monokromatis (various λ). 3 Beam aberration. Dalam percobaan ini yang paling berpengaruh adalah aberasi kromatis. Panjang gelombang yang berbeda dari cahaya laser menjadi faktor terjadinya aberasi kromatis. 4 Laser yang dilewatkan pada lensa tidak membentuk fokus dengan conical sempurna sehingga berkas sinar yang dilewatkan di lensa kedua tidak maksimal dan berpengaruh pada hasil perbesaran (seperti pada gambar di bawah ini). 66.

5

67. Lensa yang digunakan bersifat low power sehingga difraksi terbatas. vi

6

Toleransi manufaktur lensa. Namun, hal ini tidak berpengaruh secara signifikan karena aperture sangat kecil. 68. 69. 4.2 Pembahasan 70. Angkik Pandu Rizky(2414105052) 71. Percobaan dalam perancangan desain optik pada OSLO dengan eksperimen yang digunakan untuk mengetahui besaran beam expander antara keduanya terdapat pada Tabel 1.1. Hasil perbesaran beam expander antara OSLO dengan eksperimen memiliki nilai perbesaran yang berbeda dimana hasil dengan menggunakan software memiliki perbesaran sebesar 3,4 kali, sedangkan hasil dari eksperimen didapatkan perbesaran hanya 2,5 kali yang memiliki selisih perbesarannya sebesar 1,36 kali dari software. 72. Hasil pembacaan antara software dengan experimen didapat perbedaan yang jelas yang disebabkan karena kurang fokusnya laser pada titik fokus lensa yang, sehingga menyebabkan nilai pada hasil eksperimen ditemukan tidak sesuai dengan software. 73. 74. 4.2 Pembahasan 75. Sirojulaili (2413106009) 76. Pada praktikum teknik optik P3 yang membahas tentang desain optik. Untuk praktikum kali ini pertama-tama yaitu mendesain suatu divais optik mengunakan software OSLO. Software OSLO adalah suatu software yang di gunakan untuk divais optik. Pada praktikum ini dengan mengunakan software OSLO kita akan mendesain suatu divais optik dengan metode beam expander. Langkah-langkah untuk vi

7

melakukan eksperimen sudah diketahui di dalam modul. Di dalam modul di isikan datadata yang telah tertera. Data tersebut seperti lens, radius, field angle dan sebagainya. Dari data yang di hasilkan oleh software OSLO ini nilai aperture radius dan ukuran beam. Untuk hasilnya datanya dapat dilihat di dalam hasil percobaan. Dan ekperimen yang kedua yaitu mengubah hasil data yang di peroleh dari software OSLO ke dalam manual. Untuk secara manual kita persiapkan dulu alat-alat yang akan di pergunakan dalam percobaan desain optik ini. Untuk alat-alat yang di butuhkan dalam percobaan kali ini yaitu dua buah lensa yang di pasang secara statif. Dan lensa di susun berdasarkan hasil software yang di dapat. Dari percobaan yang dilakukan di laboratorium terdapat kesulitan unuk menentukan titik focus yang di dapat dari kedua buah lensa ini. Ini di sebabkan karena kurang tepatnya cahaya atau laser yang di pancarkan ke titik fokus. Pertama-tama kita olah laser tersebut sedemikian sehingga mengenai titik fokus pada lensa tersebut. Setelah mendapatkan nilai titik fokus kita ukur cahaya laser tersebut seberapa besar cahaya tersebut mengalami divais. Untuk hasil dari percobaan yang kedua ini tidak mengalami perubahan yang berarti pada cahaya laser. Dari hasil data mengunakan software OSLO terlihat ada perbedaan mengunakan manual. Ini banyak faktor yang mempengaruhinya salah satunya adalah tidak tepatnya pemasangan lensa dsb. vi

8 9 4.2 Pembahasan 10 Karina Anggraeni (2414105021) 11 Dalam pembuatan software OSLO sesuai dengan perintah pada modul namun belum dilakukan optimasi desain divais optik sehingga hal inilah yang menyebabkan masih terjadi aberasi. 12 Cahaya yang digunakan pada eksperimen Galilean beam expander harus cahaya yang monokromatis artinya cahaya yang tidak bisa diuraikan lagi dan eksperimen sudah menggunakan cahaya monokromatik dari laser. Apabila menggunakan cahaya polikromatik maka akan terjadi dispersi cahaya atau penguraian cahaya. 13 Dari percobaan yang dilakukan didapatkan hasil yang berbeda antara hasil desain beam expander dengan menggunakan software OSLO dan experimen. Desain yang dilakukan menggunakan software OSLO diperoleh hasil pembesaran 3.4 X. Perbesaran pada Galilean beam expander dihitung dengan rumus :

−f b

D

14 m= f a = d

(4.1) 15 Jika dihitung dengan

D d

maka hasilnya

3.4 X, sedangkan jika dihitung dengan

maka -

340 105

−f b fa

hasilnya 3.24 X. Sementara hasil vi

eksperimen diperoleh hasil pembesaran sebesar 2.5 X. 16 Apabila fokus dari lensa pertama dan kedua diubah atau digeser maka menghasilkan perbesaran yang berbeda pula. Namun, saat dilakukan pergeseran pada titik fokus tidak terjadi perubahan perbesaran pada beamnya. Perbesaran pada beam tetap 2.5 X. Hal ini terjadi karena cahaya laser tidak jatuh tepat pada titik fokus, berkas cahaya yang dihasilkan menyebar (divergen) atau tegak lurus, sedangkan seharusnya berkas cahaya yang dihasilkan laser itu berkas sinar sejajar yaitu berkas cahaya yang satu dengan yang lain itu sejajar dan jatuh pada titik fokus 17 Hasil eksperimen dengan desain pada OSLO berbeda, hal ini terjadi karena eksperimen dipengaruhi oleh beberapa faktor.

18 19 Laser

beam

divergence

menggunakan

sudut penuh sehingga yang digunakan

θ1 2 .

vi

θ1 bukan

20

θ1 L tan ¿ D 0=D 1 +¿ (4.2) 21 jika disesuaikan dengan persamaan 4.1 maka

D0=D dan D1=d , sehingga rumus perbesaran

beam menjadi 22

d+( Ltan θ1 ) d

(4.3) 23 Perhitungan

perbesaran

D d

eksperimen hanya

beam

pada

tidak memperhatikan

sudut pada berkas cahaya yang dihasilkan. Hal ini merupakan faktor yang mempengaruhi perbesaran beam yang berbeda dengan desain. 24 Faktor lain yang mempengaruhi perbedaan perbesaran beam diantaranya: 1. Aberasi sferis adalah gejala kesalahan terbentuknya bayangan yang diakibatkan pengaruh kelengkungan lensa. Kelengkungan lensa cembung yang digunakan pada eksperimen menyebabkan ketidakpastian letak bayangan sepanjang arah sumbu optik. 25 2. Aberasi monokromatik adalah aberasi yang terjadi walaupun sistem optik mempunyai lensa dengan bidang sferis yang telah sempurna dan tidak terjadi dispersi cahaya. vi

26 3. Aberasi kromatis adalah pembiasan cahaya yang berbeda panjang gelombang pada titik fokus yang berbeda. Cahaya yang bersumber dari laser berwarna merah namun sebenarnya tidak semua cahaya dari laser tersebut merah. Ada batas tertentu cahaya berwarna lain dalam laser tersebut. Perbedaan warna ini menyebabkan perbedaan panjang gelombang yang akhirnya fokusnya menjadi berbeda pula. 27

28 29 Kurva untuk pergeseran fokus kromatik mewakili beam aksialdan paraksial variasi titik fokus dengan panjang gelombang di atas berkisar 0,4-0,65 µm. Jika dilakukan evaluate pada chromatic focal shift maka hasilnya seperti ini : 30 Sesuai dengan teorinya bahwa aberasi kromatis adalah pembiasan cahaya yang berbeda panjang gelombang pada titik fokus yang berbeda. Pada gambar di atas ditunjukkan bahwa pergeseran fokus linier terhadap panjang gelombang. Jika panjang gelombang berubah maka fokus yang dihasilkan juga berubah. Saat panjang gelombang 0.5 µm maka fokusnya adalah -1000 mm. Panjang gelombang primer diset pada 0.58 µm maka pergeseran fokusnya sekitar -100 mm. 31

vi

32 33 34 4.2 Pembahasan 35 Devic Oktora(2413106007) 36 Pada perangkat lunak OSLO kita diharapkan dapat mendesain suatu divais optik yang berfungsi sebagai beam expander dimana pada OSLO ini variabel yang digunakan untuk merancang adalah titik fokus dan bahan dari lensa. Digunakan lensa dengan bahan BK7 dan panjang fokus 105 mm dan 330 mm mengikuti ketersediaan lensa yang ada di laboratorium. Pada perangkat lunak ini didapatkan perbesaran diameter beam sebesar 3,4 kali. Setelah itu dilakukan percobaan dengan menggunakan laser dan dua lensa. Didapati bahwa perbesaran terjadi hanya 2,4 kali. Hal ini dikarenakan pada percobaan sebenarnya pengukuran diameter beam dilakukan dengan alat yang seadanya, yaitu dengan menggunakan kertas sebagai layar dan digambar dengan alat tulis baru diukur. Dari sini sudah banyak sekali perambatan kesalah yang terjadi. Selain itu juga posisi dari laser tidak tepat berada di sumbu utama dari lensa sehingga terjadi aberasi dari laser vi

sehingga membuat berkas cahaya yang ditangkap layar untuk diukur juga bias. Sudah dicoba untuk melakukan optimasi dengan menggeser dan merubah posisi lensa sehingga sesuai dengan apa yang disimulasikan namun berkas cahaya yang ditangkap di layar tetap terjadi aberasi. Hal ini mungkin terjadi karena salah satu lensa atau keduanya memiliki cacat sehingga aberasi terjadi. 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 BAB V 50 PENUTUP 51 5.1 Kesimpulan 52 Dari percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Dalam perancanagan beam expander dan desain optik lain di gunakan software OSLO. 2. Dalam eksperimen pembuatan beam expander menggunakan laser dan dua lensa didapatkan nilai perbesaran beam yang berbeda dengan desain menggunakan software OSLO.

vi

3. Manfaat atau kegunaan dari ekperimen ini adalah untuk mendesain optik dengan optimasi untuk menurunkan aberasi. 53 5.2 Saran 54 Saran yang dapat diberikan untuk percobaan desain optik ini adalah: 1. Sebaiknya dilakukan optimasi dalam mendesain divais optik dengan software OSLO sehingga menurunkan aberasi. 2. Sebaiknya diberikan penjelasan mengenai fungsi dan cara kerja alat-alat yang digunakan dalam praktikum sehingga praktikan dapat memperoleh hasil maksimal pada percobaan desain optik beam expander. 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 DAFTAR PUSTAKA 68 1. Modul Praktikum Teknik Optik 2014 2. Bennett, C.A.,2008. Principles of Physical Optiks. USA: John Wiley & Sons. 3. http://optikafisika.blogspot.com/2013/03/teoriaberasi.html vi

4. http://www.edmundoptics.com/technical-resourcescenter/lasers/beam-expanders 5. http://spie.org/x34432.xml 6. http://share.its.ac.id/pluginfile.php/2002/mod_resourc e/ content/1/OPTIKA_GEOMETRI.pdf 69 70 71 LAMPIRAN A 72 KONTRIBUSI ANGGOTA KELOMPOK 73 N

74 Nama

75 NRP

76 Kontribusi

77 1

78 Karina Anggraeni

79 2414 1050 21

80 Kata Pengantar, Bab Abstract 84 Paper

81 2

82 Nufiqurakhm ah

85 3

86 Angkik Pandu Rizky

89 4

90 Devic Oktora

93 5

94 Sirojulaili

83 2414 1050 26 87 2414 1050 52 91 2413 1050 07 95 2413 1050 09

97 98 99 vi

88 Bab 5 92 Bab 1, Bab 3 96 Abstrak, Editing

2,