laporan difraksi laser oleh CD

DIFRAKSI LASER OLEH CD

Siti Murtopingah, Aceng sambas, Hesti Fatimah, maolana syahyanto, Nina Yunia Hasanah, Rani Puspitai, Yuni Karlina

1209703037, 1209703001, 1209703016, 12097030, 1209703027, 1209703032,  1209703046

Program Studi Fisika, Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung, Indonesia

E-mail : Sitimurtopingah@yahoo.com

Asisten : Sumbono (10207034)

Tanggal Praktikum : 27-11-2010

Abstrak

Apabila ada suatu sinar yang memiliki panjang gelombang tertentu melewati sebuah celah sempit atau lebih dengan lebar yang ekivalen dengan panjang gelombang sinar yang datang,  maka akan terjadi suatu pembelokan atau penyebaran sinar, peristiwa ini dinamakan dengan difraksi .[1] Dalam Eksperimen ini mempelajari tentang bagaimana pola difraksi yang dihasilkan oleh kepingan CD dan DVD. Untuk mengamati peristiwa difraksi, laser ditembakkan pada permukaan CD atau DVD dengan kemiringan bervariasi. Dengan mengamati hamburan cahaya laser dari CD dan DVD, kapasitas CD maupun DVD dapat diketahui.

Kata kunci : Difraksi, sinar laser, CD, DVD, panjang gelombang, hamburan laser, kapasits, ekivalen.

I.Pendahuluan

CD atau DVD merupaka sebuah media yang dapat digunakan untuk menyimpan data dalam jumlah cukup besar dan dapat di baca menggunakan detektor cahaya atau alat elektronik yang lainnya. Data yang tersimpan dalam CD biasanya mencapai 650-700 MB sedangkan DVD single leyer mencapai 4300-4500 MB. Pada CD (dan juga DVD), data tersimpan pada sejumlah lapisan (multi-layered disks) terbuat dari bahan plastik. Lapisan data ini dilapisi dengan lapisan tipis aluminium atau perak sehingga terlihat mengkilat dan reflektif.

Lapisan yang mengandung data terdiri dari sejumlah bintik “pit” kecil, tersusun secara spiral dari pusat cakram ke ujungnya (bagian sisi luar). Diameter tiap pit sebesar 500 nm dan hal ini ternyata berada dalam daerah panjang gelombang cahaya tampak, yakni sekitar 400-700 nm. Jarak antar pit ini sekitar beberapa kali diameter pit sehingga susunan ini (pada daerah recording) dapat mendifrasikan gelombang cahaya tampak. Itulah sebabnya kita melihat warna pelangi jika CD terkena cahaya.

            Gambar 1 Pit-pit pada CD.

Jarak antar pit dapat diukur melaluipengamatan difraksi oleh celah pit pada CD pada cahaya monokromatik dengan panjang gelombang yang diketahui. Jumlah pit (biasa disebut bit) dapat diperkirakan dengan asumsi satu bit bersesuaian dengan area bujursangkar dengan sisi sama dengan jarak antar pit. Dengan demikian jumlah data yang dapat disimpan dalam CD dapat diperkirakan. Gunakan satuan byte, di mana 1 byte = 8 bit, dan satuan MB, di mana 1 MB = 1 megabyte = 10⁶ byte.

Difraksi dapat terjadi bila suatu sinar yang memiliki panjang gelombang tertentu melewati sebuah celah atau lebih dengan lebar yang ekivalen dengan panjang gelombang sinar yang datang. Hal ini bersesuaian dengan persamaan berikut :

ml = d sin q

Pada kasus ini, diameter pit pada CD atau DVD ekivalen dengan panjang gelombang cahaya tampak, sehingga peristiwa difraksi akan terjadi. Untuk mengukur data track spacing pada CD atau DVD dapat digunakan prinsip difraksi. Pola difraksi dari sumber cahaya monokromatik terang, dalam kasus ini menggunakan laser point yang berinteraksi dengan struktur pit. Jarak antar pit dapat diukur melalui pengamatan difraksi oleh celah pit pada CD atau DVD pada cahaya monokromatik dngan panjang gelombang yang diketahui.

ml = d (sin q_m – sin q­_i) 

Dengan d adalah spacing pada struktur (dalam hal ini merupakan trek data), q_m  adalah sudut cahaya terdifraksi pada orde m, dan q_I adalah sudut cahaya datang.

acak karena kita tidak dapat menentukan inti yang mana yang akan meluruh, karena tidak setiap inti meluruh pada saat yang sama.

Alat untuk mendeteksi partikel radiasi yang dipancarkan oleh radioaktif yaitu detektor radiasi. Detektor radiasi ada beberapa macam diantaranya yaitu detektor ruang ionisasi, detektor proporsional dan detektor Geiger-Muller dll. Detektor yang biasa digunakan untuk mendeteksi partikel hasil radiasi adalah Detektor Geiger-Muller yang memiliki tegangan keluaran tinggi sehingga mudah dilakukan pencacahan.

I.      Metode Percobaan

Tahap persiapan

Pada tahap ini, CD atau DVD disiapkan di meja praktikum, selanjutnya laser pointer disiapkan dan dipastikan tidak ada  penghalang pada jalur sinar laser menuju CD atau DVD. Setelah selesai persiapan baru dimulailah praktikum ini.

Tahap pengamatan

Ketika laser ditembakan pada keping CD dan DVD, akan terjadi beberapa pantulan sinar yang diamati sebagai proses difraksi. Berkas sinar yang diamati diukur besar sudutnya terhadap bidang normal dari keping CD dan DVD melalui busur derajat. Metode penembakan laser dibagi menjadi dua bagian, pertama laser ditembakkan dengan arah tegak lurus dari permukaan keping CD dan DVD, yang kedua laser ditembakkan dengan sudut kemiringan tertentu. Masing masing metode ini dilakukan 5 kali pada bagian yang berbeda dari permukaan keping CD dan DVD.

Metode I

Letakan CD atau DVD dibawah laser, dimana keeping CD atau DVD bagian bawah menghadap ke atas. Kemudian nyalakan laser dan tembakan kepermukaan CD atau DVD tersebut. sehingga sinar laser tepat jatuh pada permukaan CD atau DVD tersebut pada sudut kemiringan tertentu. Selanjutnya tinjau sinar laser yang jatuh pada permukaan CD atau DVD, letakkan busur derajat pada sinar tersebut. Sehingga kita dapat melihat sinar difraksi yang tersebar di busur.

Metode II

Sinar datang dari laser harus sama dengan sinar pantulan dari CD atau DVD, jadi disini posisi lasernya tegak lurus tidak ada kemiringan. Setelah menemukan titik yang tepat, tentukan tinggi h yakni jarak dari CD atau DVD ke layar. Ketika sinar ditembakan  melalui lubang kecil dan sinar tersebut didifraksikan oleh CD atau DVD pada layar tampak pola difraksi yaitu pola terang. Kemudian ukur jarak terang ke-1 dan ke 2 dari titik pusat yang terlihat dilayar.

III.Data dan Pengolahan

Metode I

Diketahui : λ = 633 nm = 6.33 x 10^-7 m = 6.33 x 10^-5 cm

Diameter luar CD                       = 11.8 cm

Diameter dalam CD                   = 4.4 cm

Diameter luar DVD                    = 12 cm

Diameter dalam DVD               = 4.4 cm  

Untuk mencari luas CD dan DVD = π (R_luar² – R_dalam²)

Luas CD = 94.11 cm²

Luas DVD = 97.84 cm²

M (orde)	qi (⁰)	qm (⁰)	Sin qi (⁰)	Sin qm (⁰)	(Sin qm- Sin qi) (⁰)	d (nm)
-1	27	-60	0.45	-0.87	-1.32	697
0		25	0.45	0.42	-0.03	697
1		60	0.45	0.87	0.42	697
-1	30	-50	0.5	-0.77	-1.27	697
0		20	0.5	0.34	-0.16	697
1		70	0.5	0.94	0.44	697

Gambar  percobaan 1 pada CD

Metode II

Menggunakan CD

M	h (cm)	s (cm)	qm (⁰)	Sin qm (⁰)	d (nm)
1	3	1.5	0.45	0.0079	0.0085
2		4.8	0.85	0.0148	0.0085
1	4.5	2.1	0.42	0.0073	0.0085
2		7	0.84	0.0146	0.0085

Gambar  pada percobaan 2

Menggunakan DVD

M	h (cm)	s (cm)	qm (⁰)	Sin qm (⁰)	d (nm)
1	3	4.4	0.83	0.014	4.52x10-3
1	4.5	8.4	0.88	0.015	4.22x10-3

Kapasitas Cd dan DVD berdasarkan hasil percobaan dan referensi

	Kapasitas CD		Kapasitas DVD
	Hasil percobaan	Referensia	Hasil percobaan	Referensia
Metode 1	760.49	650-700		4300-4500
Metode 2	511.35		4051

IV. Pembahasan

Dapat dilihat dari hasil pengolahan data mendapatkan jumlah pit pada CD yaitu 2.46774659 x 10¹⁰. Dengan mengetahui jumlah pit pada Cd dan DVD kita dapat mencarikapasitas dari CD dan DVD tersebut. pertama kita menentukan besarnya nilai d menggunakan rumus, kemudian bandingkan luas Cd atau DVD menggunakan jumlah pit yang sudah kita hitung. Dari data etrsebut kita akan mendapatkan kapasitas CD dan DVD tersebut.

Dari percobaan pertama kita mendapatkan kapasitas CD yaitu sebesar 760.49 MB. Dan dari metode II secara teori didapat kapasitas CD sebesar 511.35 MB, sedangkan kapasitas DVD sebesar 4051 MB.

Adapun  yang dapat mempengaruhi dalam menghitung besarnya kapasitas data yang dapat di simpan adalah keadaan fisis dari CD atau DVD tersebut, pada CD atau DVD yang masih bagus atau belum terjadi goresan memungkinkan mendapatkan hasil yang mendekati nilai yang diinginkan. Sedangkan pada CD atau DVD yang sudah tergores, banyak kemungkinan lubang-lubang pit yang ada pada permukaannya sudah tergeser, dan akan jauh nilainya dari yang kita inginkan.

V.Kesimpulan

Dengan praktikum ini prinsip difraksi pada CD dan DVD dapat dipahami. Selain itu dapat juga memperkirakan kapasitas data yang dapat disimpan dalam CD menggunakan difraksi Laser.

Pada lapisan permukaan CD yang dapat dibaca, terdapat pit dengan celah yang dapat dimasuki oleh gelombang tampak. Jarak antar pit dan lebar pit memungkinkan gelombang cahaya terdifraksi selayaknya difraksi pada kisi. Dengan memanfaatkan gejala difraksi, jarak antar pit pada keping CD dapat diukur. Jarak antar pit merepresentasikan sebanyak apa data yang dapat dituliskan pada cd, dengan demikian kapasitas data yang bias disimpan dalam CD bisa diketahui.

Daftar pustaka

1.       A. Tippler, Paul. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. (Terjemahan).

2.       Modul Praktikum Eksperimen Fisika I. Semester I tahun Akademik 2010-1011. Laboratorium Fisika Lanjut. Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam. Istitut Teknologi Bandung. 2010