Interferometer_fabry-perot.pdf

Interferometer Fabry-Perot Interferometer Fabry-Perot merupakan instrumen yang menggunakan prinsip interferensi dengan banyak sinar.Dalam bahasa Perancis ,interferometer ini dikenal dengan nama “etalon”.Interferometer Fabry-Perot terbuat dari plat transparan dengan dua permukaan yang dapat memantulkan cahaya,atau dua plat parallel dengan cermin memiliki kekuatan refleksi besar. Spektrum transmisinya sebagai fungsi dari panjang gelombang memperlihatkan dengan puncak transmisi yang besar yang sesuai dengan resonansi etalon dalam bahasa prancis,yang artinya standar.Efek resonansi dari Interferometer Fabry – Perot identik dengan resonansi pada filter dichroic. Sehingga filter ini merupakan contoh susunan yang sangat tipis dari Interferometer Fabry-Perot. Karena itu karakteristik dan desainnya dinyatakan dengan persamaan matematika yang sama. Lihat pada gambar dibawah ini:

Gambar Interferometer Fabry-Perot Konsep Interferometer Fabry-Perot Saat sinar datang memasuki 2 cermin transparan tersebut ,sebagian sinar ada yang keluar dari cermin(terarbsorbsi sebagian) dan sebagian lainnya mengalami pemantulan yang berulang yang terjadi didalam 2 cermin transparan itu.Pada sisi atas gambar ,sinar yang keluar dari cermin itu merupakan sinar yang bocor keluar( tidak mengalami pemantulan).Pada bagian sisi bawah gambar, sinar yang keluar tersebut merupakan sinar refleksi yang tidak mengalami pemantulan). Besar antara sudut fase dari sinar datang pertama dan kedua mempengaruhi interferensi dalam 2 cermin transparan itu.Apabila sudut fase antar 2 sinar itu berjauhan ,maka akan terjadi interferensi destruktif.Apabila sudut fase antara 2 sinar itu berdekatan bahakan berimpit maka akan terjadi interferensi konstruktif.Interferensi Konstruktif menyebabkan terjadi pola terang sedangkan Interferensi Destruktif menyebabkan pola gelap Variasi fungsi transmisi dari Interferometer Fabry-Perot disebabkan oleh interferensi antara pemantulan cahaya banyak yang terletak di tengah permukaan pantulan.Interferensi konstruksi terjadi ketika sinar yang ditransmisikan sefase dan ini berhubungan dengan puncak transmisi tinggi dari etalon.Jika sinar hasil transmisi memiliki beda fase setengah,maka terjadi interferensi destruktif dan berhubungan dengan transmisi minimum . Dimana sinar yang dipantulkan berulang-ulang sefase atau tergantung pada panjang

gelombang(⋋),sudut dating yang menuju etalon(𝜃),ketebalan etalon(I),dan indeks bias material diantara permukaan pantul(n).Beda fase diantara pemantulan yang terjadi ,disimbolkan dengan (𝛿). 𝛿=

2𝜋 2𝑛𝑙𝑐𝑜𝑠𝜃 ⋋

Jika kedua permukaan memiliki faktor refleksi R,fungsi transfer etalon ditunjukkan dengan persamaan: 𝑇𝑒 =

1−𝑅 2 1 𝛿 2 − 2𝑅𝑐𝑜𝑠 𝛿 = + 𝐹𝑠𝑖𝑛 ( ) 1 + 𝑅2 1 2

4𝑅

Dimana 𝐹 = (1−𝑅)2 , adalah “koefisien mulus”. Transmisi maksimum (Te=1) terjadi etika 2𝑛𝑙𝑐𝑜𝑠𝜃 antar tiap sinar yang ditransmisikan merupakan bilangan kelipatan dari panjang gelombang. Dengan adanya adsorbs ,pemantulan interferometer Fabry-Perot (Re) merupakan komplemen dari transmisi Te+Re=1. Pemantulan maksimum dinyatakan dengan 1−1 4𝑅 𝑅𝑚𝑎𝑥 = = 1 + 𝐹 (1 + 𝑅)2 Dan terjadi ketika beda perbedaan panjang sama dengan setengah dari kelipatan panjang gelombang ganjil.Pemisahan panjang gelombang antara puncak transmisi yang berdekatan disebut free spectral range (TSR) dari etalon,,yaitu 2 2 ⋋0 ⋋0 ∆ ⋋= +⋋0 ≈ 2𝑛𝑙𝑐𝑜𝑠𝜃 2𝑛𝑙𝑐𝑜𝑠𝜃 ⋋0 adalah panjang gelombang pusat dari transmisi puncak terdekat. FSR berhubungan dengan 𝛿 ⋋ dari tiap pita transmisi dengan jumlah yang dikenal dengan finesse(kehalusan). 𝐼 𝐹 = ∆ ⋋/𝛿 ⋋= 𝜋/2arcsin⁡ ( ) 𝐹 Dan umumnya dilakukan pendekatan nilai finesse (untuk R>0.5): 𝜋 𝐹 𝜋𝑅1/2 𝐹≈ = 2 1−𝑅 Etalon dengan finesse tinggi memperlihatkan puncak transmisi yang lebih tajam dengan koefisien transmisi minimum yang lebih rendah. Interferensi dalam selaput tipis Macam-macam cahaya dapat dilihat ketika cahaya dipantulkan dari buih sabun atau dari layar tipis dari minyak yang mengambang dalam air dihasilkan oleh pengaruh interferensi antara dua gelombang cahaya yang dipantulkan pada permukaan yang berlawanan dari lapisan tipis larutan sabun atau minyak.

Tinjau suatu berkas cahaya monokromatik dengan panjang gelombang ⋋ yang sampai pada permukaan selaput tipis yang tebalnya t,seperti pada gambar.Indeks bias selaput lebih besar dari indeks bias udara .

Gambar interferensi dalam selaput tipis Interferensi ini terjadi pada sinar yang dipantulkan setelah dibiaskan. Syarat terjadinya interferensi memenuhi persamaan berikut. Interferensi Maksimum =2𝑛𝑑 = (𝑚 + 1) ⋋ Interferensi Minimum=2𝑛𝑑 = 𝑚 ⋋ Keterangan: n=indeks bias lapisan d=tebal lapisan (m) ⋋=panjang gelombang cahaya (m) m=0,1,2,3,4,…… Aplikasi Interferometer Fabry-Perot 1. Sebagai detector,

Detektor adalah alat untuk mengubah besaran fisik - dalam hal ini fluks intensitas cahaya - menjadi besaran listrik. Pemilihan detektor didasarkan pada akurasi, presisi, linieritas dan kestabilan temperatur. Detektor yang sering digunakan dalam interferometer adalah foto detektor. Jika detektor ini ditembus oleh sinar laser maka akan terjadi ionisasi. Hal ini menyebabkan timbulnya arus listrik. Karena arus listrik yang ditimbulkan oleh detektor sangat kecil, maka perlu diperkuat dan diubah menjadi tegangan oleh sistem pengkondisi sinyal. Selain memperkuat, sistem pengkondisi sinyal juga melakukan filtering yaitu mereduksi noise dan sinyalsinyal yang tidak dikehendaki. Sinyal tersebut lalu diubah menjadi sinyal digital oleh ADC dan dimasukkan ke komputer melalui interface input. Untuk mengatasi kesulitan analisa kuantitatif dari pola interferensi, maka digunakan komputer. Komputer

2. 3. 4.

5. 6. 7.

mampu mengolah data dan menyimpannya dalam kecepatan yang sangat tinggi. Dengan demikian, maka informasi mengenai obyek yang diukur dapat segera diperoleh. oleh sebuah foto detektor, yang mengubah fluks intensitas cahaya menjadi arus listrik. Arus ini diterima oleh sebuah penguat dan sekaligus bekerja untuk mengubah arus tersebut menjadi tegangan. Sinyal tersebut lalu dilewatkan ke sebuah filter untuk menghilangkan komponen DC dan menghilangkan noise, dan dilewatkan ke limiter agar tegangan sinyal tidak melampaui ADC pada komputer. Data yang didapat dimasukkan ke komputer melalui interface input. Di dalam komputer, data itu diolah dan disimpan. Untuk memantau bentuk sinyal, maka digunakan osiloskop. Pada loudspeaker dipasang accelerometer yang dihubungkan dengan vibration meter dan frekuensi counter sebagai pengukur pembanding. Berdasarkan kumpulan data yang di dapat, maka amplitudo dan frekuensi getaran dapat dihitung. Resolusi tinggi streptoskopi optik, Resonator Laser Jaringan Telekomunikasi Menggunakan panjang gelombang dengan tepi miniature leburan silica atau berlian etalon. Yaitu kubus warna-warni kecil sekitar 2mm disisi . Bahan yang digunakan untuk menjaga kestabilan cermin ke cermin ,menjaga frekuensi tetap stabil bahkan dalam suhu variasi apapun.Berlian merupakan bahan yang memiliki konduksi panas yang ebih besar dan koefisien ekspansi yang rendah. Pada tahun 2005,beberapa perusahaan telekomunikasi mulai menggunakan etalon. Hal ini menghilangkan kesulitan daam pendinginan. Dalam astronomi etalon digunakan untuk memilih satu transisi atom untuk pencitraan . Sebagai optik wavemeter Memperpanjang panjang interaksi dalam teknik penyerapan spektrometri laser.

Daftar Pustaka 1. Oxford Inggris Kamus 2. Lipson,SG;Lipson,H;Tannhauser,DS(1995) Optik Fisika(3rd ed).London :Cambridge UP.hal 248 ISBN 0-521-06926-2 3. Hernandez,G.(1986).Interferometer Fabry-Perot.Cmbridge:Cambridge Press University ISBN 0-521-32238-3