laporan praktikum teknik optik.pdf

30
LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK OPTIKP3 DESAIN OPTIK PRAKTIKAN: Karina Anggraeni (2414105021) Nufiqurakhmah (2414105026) Angkik Pandu Rizky (2414105052) Devic Oktora (2413106007) Sirojulaili (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

Upload: karina-anggraeni

Post on 20-Nov-2015

250 views

Category:

Documents


15 download

TRANSCRIPT

  • i

    LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK OPTIKP3 DESAIN OPTIK PRAKTIKAN: Karina Anggraeni (2414105021) Nufiqurakhmah (2414105026) Angkik Pandu Rizky (2414105052) Devic Oktora (2413106007) Sirojulaili (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

  • ii

    LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK OPTIKP3

    DESAIN OPTIK

    PRAKTIKAN:

    Karina Anggraeni (2414105021)

    Nufiqurakhmah (2414105026) Angkik Pandu Rizky (2414105052)

    Devic Oktora (2413106007)

    Sirojulaili (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

  • i

    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

  • ii

    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.

  • iii

    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

  • iv

    DAFTAR ISI

    ABSTRAK i

    ABSTRACT ii

    KATA PENGANTAR iii

    DAFTAR ISI iv

    DAFTAR GAMBAR v

    DAFTAR TABEL vi

    BAB I PENDAHULUAN 1

    1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 1 1.3 Tujuan Masalah 1 1.4 Sistematika Laporan 2

    BAB II DASAR TEORI 3 2.1 Desain optik 3

    2.2 Beam expander 3

    2.3 Aberasi 6

    BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 8

    3.1 Alat-alat Percobaan 8 3.2 Prosedur Percobaan 8

    BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 10

    4.1 Analisa Data 10 4.2 Pembahasan 13

    BAB V PENUTUP 20 5.1 Kesimpulan 20

    5.2 Saran 20

    DAFTAR PUSTAKA 21

    LAMPIRAN 22

  • v

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 Galilean Beam Expander 3 Gambar 2.2 Keplerian Beam Expander 4

    Gambar 2.3 Jarak input beam dengan output beam 4

    Gambar 2.4 Galilean Beam Expander 5

    Gambar 2.5 Keplerian Beam Expander 5 Gambar 2.6 Lensa cekung 6

    Gambar 2.7 Lensa cembung 6

    Gambar 4.1 Perancangan Beam Expander dengan Mengatur Bentuk Lensa 10

    Gambar 4.2 Tampilan Perubahan Lensa 11

    Gambar 4.3 Ray Interccept Curvers Analysis 11

    Gambar 4.4 Analysis Data pada OSLO 12

  • vi

    DAFTAR TABEL

    Tabel 4.1 Hasil Pengamatan OSLO dengan Eksperimen 12

  • 1

    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 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?

    Analisis hasil simulasi dan eksperimen penyusunan system 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

  • 2

    1.4 Sistematika Laporan 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.

  • 2

    BAB II

    DASAR TEORI

    2.1 Desain Optik

    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 negative dan lensa positif.

    Gambar 2.1 Galilean Beam Expander

    2. Keplerian Beam Expander

    Keplerian beam expander terdiri dari 2 lensa positif.

  • 4

    Gambar 2.2 Keplerian Beam Expander

    Beam divergence tergantung pada diameter beam seperti pada

    persamaan berikut :

    Perbesaran dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :

    Mp =

    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 bukan

    .

    Dari persamaan di atas maka

  • 5

    Persamaan di atas bisa digunakan jika besar 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 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.

  • 6

    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

    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.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Pendekatan_paraksialhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pendekatan_paraksialhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pendekatan_paraksialhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mata

  • 7

    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 hukum-hukum 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 Aberasi monokromatik sering juga disebut aberasi

    tingkat ketiga adalah aberasi yang terjadi walaupun sistem

    optik mempunyai lensa dengan bidang speris yang telah

    sempurna dan tidak terjadi dispersi cahaya. 4. Koma

    Koma adalah gejala dimana bayangan sebuah titik

    sinar yang terletak dilusr 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.

  • 8

    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 3. Laser He-Ne 4. Lensa dengan focus 105 mm 5. Lensa dengan focus 330 mm 6. 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).

  • 9

    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

    e. Aperture Radius (surface 2) : 25 mm 7. Selanjutnya menentukan bahan lensa kedua dengan

    memasukkan data BK7 di kolom GLASSS pada surface 3.

    8. 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 9. Untuk melihat hasil lensa yang didesain, pilih Draw on 10. Untuk melihat hasil sinar yang melalui divais optik yang

    didesain, maka ditambahkan surface setelah surface 4 dan

    menambahkan nilai thickness pada surface 4.

    11. Jarak antar dua lensa pada beam expander dirubah sehingga sinar hasil beam expander sejajar

    12. Setelah selesai dengan mendesain divais, sekarang dilakukan percobaan dengan menggunkan laser dan lensa secara nyata.

    13. Lensa disiapkan dan diposisikan sesuai dengan perhitungan pada simulasi.

    14. Hidupkan laser lalu mengukur dan mencatat diameter beam yang keluar langsung dari laser.

    15. Setelah itu mengukur dan mencatat diameter beam yang keluar dari lensa kedua.

  • 10

    BAB IV

    ANALISA DAN PEMBAHASAN

    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 dibangdingkan dengan percobaan beam expander secara langsung.

    4.1 Analisa

    Analisa data etrsebut dapat dilakukan setelah dilakukan adanya perancangan beam expander pada software oslo yang

    memmiliki beberapa tahapan yang harus diselesaikan yaitu :

    Tahap pertama didapatkan sebuah perancangan bentuk

    lensa yang digunakan untuk mengetahui beam expander, yang tedapat pada Gambar 4.1.

    Gambar 4.1 Perancangan Beam Expander dengan Mengatur

    Bentuk Lensa Tahap kedua didapatkan hasil dari sebuah perancangan

    bentuk lensa yang digunakan untuk mengetahui beam expander,

    dimana hasil tersebut akan mendapatkan sebuah hasil tampilan perubahan lensa yang terdapat pada Gambar 4.2.

  • 11

    Gambar 4.2 Tampilan Perubahan Lensa

    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.

    Gambar 4.3 Ray Interccept Curvers Analysis

  • 12

    Gambar 4.4 Analysis Data pada Olso

    Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Oslo dengan Eksperimen

    Desain Divais Optik Radius Aperture

    Radius

    Ukuran

    Beam

    Software OSLO 5mm 17.025mm 3.4 X

    Aplikasi/Eksperimen 2mm 5mm 2.5 X

    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 . Sementara hasil experiment diperoleh hasil pembesaran sebesar

    2.5 X.

  • 13

    4.2 Pembahasan

    Nufiqurakhmah (2414105026)

    Tampilan UW1-Ray Intercept Curves Analysis 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 m)

    Setiap perubahan panjang gelombang 0.01nm terjadi

    pergeseran fokus sejauh 0.25mm. Namun, analisis ini diragukan

    karena perubahan yang sangat signifikan. Aplikasi desain beam expander dengan dua buah lensa

    dan sebuah laser memberikan hasil yang berbeda dengan desain

    pada software OSLO. Eksperimen ini hanya menghasilkan perbesaran sinar 2.5 X. 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.

  • 14

    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 ). 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).

    5. Lensa yang digunakan bersifat low power sehingga difraksi

    terbatas. 6. Toleransi manufaktur lensa. Namun, hal ini tidak berpengaruh

    secara signifikan karena aperture sangat kecil.

    4.2 Pembahasan

    Angkik Pandu Rizky(2414105052)

    Percobaan dalam perancangan desain optik pada olso dengan eksperimen yang digunakan untuk mengetahui besaran

    beam expander antara keduanya terdapat pada Tabel 1.1. Hasil

    perbesaran beam expander antara oslo dengan eksperiment

    memiliki nilai perbesaran yang berbeda dimana hasil dengan menggunakan software memiliki perbesaran sebesar 3,4 kalinya,

    sedangkan hasil dari eksperimen didapatkan perbesaran hanya 2,5

    kali yang memiliki selisih perbesarannya sebesar 1,36 kali dari software.

  • 15

    Hasil pembacaan antara software dengan experiment

    didapat perbedaan yang jelas yang disebabkan karena kurang

    fokusnya laser pada titik fokus lensa yang, sehingga

    menyebabkan nilai pada hasil experimen ditemukan tidak sesuai dengan software.

    4.2 Pembahasan

    Sirojulaili (2413106009)

    Pada praktikum tehnik optik p3 yang membahas tentang desain

    optik. Untuk praktikum kali ini pertama-tama yaitu mendesain suatu divasi optik mengunakan software OSLO. Software OSLO

    adalah suatu software yang di gunakan untuk divasi optik. Pada

    praktikum ini dengan mengunakan software OSLO kita akan

    mendesain suatu divasi optik dengan metode beam expander. Langkah-langkah untuk melakukan eksperiment sudah di ketahui

    di dalam modul. Di dalam modul di isikan data-data 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 ekperiment 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 focus. Pertama-tama kita olah laser tersebut

    sedemikian sehinggan mengenai titik focus pada lensa tersebut. Setelah mendapatkan nilai titik focus kita ukur cahaya laser

    tersebut seberapa besar cahaya tersebut mengalami divasi. Untuk

    hasil dari percobaan yang kedua ini tidak mengalami perubahan yang berarti pada cahaya laser.

  • 16

    Dari hasil data mengunakan software OSLO terlihat ada

    perbedaan mengunakan manual. Ini banyak factor yang

    mempengaruinya salah satunya adalah tidak tepatnya pemasangan

    lensa dsb.

    4.2 Pembahasan

    Karina Anggraeni (2414105021) Dalam pembuatan software OSLO sesuai dengan perintah

    pada modul namun belum dilakukan optimasi desain divais optik

    sehingga hal inilah yang menyebabkan masih terjadi aberasi. 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.

    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 :

    (4.1)

    Jika dihitung dengan

    maka hasilnya 3.4 X, sedangkan jika

    dihitung dengan

    maka -

    hasilnya 3.24 X. Sementara

    hasil eksperimen diperoleh hasil pembesaran sebesar 2.5 X.

    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

    2.5X. 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.

    Laser beam divergence menggunakan sudut penuh sehingga

    yang digunakan bukan

    .

    (4.2) jika disesuaikan dengan persamaan 4.1 maka

    , sehingga rumus perbesaran beam menjadi

    (4.3)

    Perhitungan perbesaran beam pada eksperimen hanya

    tidak memperhatikan sudut pada berkas cahaya yang dihasilkan. Hal ini merupakan faktor yang mempengaruhi perbesaran beam

    yang berbeda dengan desain.

    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.

    2. Aberasi monokromatik adalah aberasi yang terjadi walaupun

    sistem optik mempunyai lensa dengan bidang sferis yang telah sempurna dan tidak terjadi dispersi cahaya.

    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.

  • 18

    Kurva untuk pergeseran fokus kromatik mewakili beam

    aksialdan paraksial variasi titik fokus dengan panjang gelombang

    di atas berkisar 0,4-0,65 m. Jika dilakukan evaluate pada chromatic focal shift maka hasilnya seperti ini :

    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 m maka fokusnya adalah -

    1000 mm. Panjang gelombang primer diset pada 0.58 m maka

    pergeseran fokusnya sekitar -100 mm.

  • 19

    4.2 Pembahasan

    Devic Oktora(2413106007)

    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 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.

  • 20

    BAB V

    PENUTUP

    5.1 Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, maka dapat

    disimpulkan bahwa:

    1. Dalam perancanagan beam expander dan desain optik lain di gunakan software OSLO pada praktikum ini.

    2. Dalam pengukuran manual dilakukan pencarian nilai titik focus pada kedua cermin kemudian dilakukan pengambilan data dari sinar laser yang menembus dua

    lensa.

    3. Manfaat atau kegunaan dari ekperimen ini adalah untuk

    menurunkan aberasi pada optimasi.

    5.2 Saran Saran yang dapat diberikan untuk percobaan desain optik

    ini adalah:

    1. Sebaiknya alat-alat yang digunakan di persiapkan dengan matang dahulu sebelum praktikum.

    2. Sebaiknya dalam praktikum alat-alat di jelaskan dahulu supaya praktikan dapat memahami cara kerja alat.

  • 21

    DAFTAR PUSTAKA

    1. Modul Praktikum Teknik Optik 2014 2. ModulBennett, C.A.,2008. Principles of Physical Optiks.

    USA: John Wiley & Sons.

    3. http://optikafisika.blogspot.com/2013/03/teori-aberasi.html

    4. http://www.edmundoptics.com/technical-resources-center/lasers/beam-expanders

    5. http://spie.org/x34432.xml

    6. http://share.its.ac.id/pluginfile.php/2002/mod_resource/

    content/1/OPTIKA_GEOMETRI.pdf

    http://optikafisika.blogspot.com/2013/03/teori-aberasi.htmlhttp://optikafisika.blogspot.com/2013/03/teori-aberasi.htmlhttp://www.edmundoptics.com/technical-resources-center/lasers/beam-expandershttp://www.edmundoptics.com/technical-resources-center/lasers/beam-expandershttp://spie.org/x34432.xmlhttp://share.its.ac.id/pluginfile.php/2002/mod_resource/%20content/1/OPTIKA_GEOMETRI.pdfhttp://share.its.ac.id/pluginfile.php/2002/mod_resource/%20content/1/OPTIKA_GEOMETRI.pdf

  • 22

    LAMPIRAN A

    KONTRIBUSI ANGGOTA KELOMPOK

    No Nama NRP Kontribusi

    1 Karina Anggraeni 2414105021 Kata Pengantar, Bab

    2,Editing

    2 Nufiqurakhmah 2414105026 Paper

    3 Angkik Pandu Rizky 2414105052 Bab 4

    4 Devic Oktora 2413105007 Bab 1, Bab 3

    5 Sirojulaili 2413105009 Abstrak, Abstract,

    Bab 5