SEJARAH FISIKA OPTIKA (OPTIK)

BAB I

PENDAHULUAN

Optika adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa Latin ὀπτική, yang berarti tampilan.

Bidang optika biasanya menggambarkan sifat cahaya tampak, inframerah dan ultraviolet; tetapi karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, gejala yang sama juga terjadi di sinar-X, gelombang mikro, gelombang radio, dan bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan juga gejala serupa seperti pada sorotan partikel muatan (charged beam). Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. Dalam prakteknya, kebanyakan dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell.

Bidang optika memiliki identitas, masyarakat, dan konferensinya sendiri. Aspek keilmuannya sering disebut ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut rekayasa optik. Aplikasi dari rekayasa optik yang terkait khusus dengan sistem iluminasi (iluminasi) disebut rekayasa pencahayaan. Setiap disiplin cenderung sedikit berbeda dalam aplikasi, keterampilan teknis, fokus, dan afiliasi profesionalnya. Inovasi lebih baru dalam rekayasa optik sering dikategorikan sebagai fotonika atau optoelektronika. Batas-batas antara bidang ini dan "optik" sering tidak jelas, dan istilah yang digunakan berbeda di berbagai belahan dunia dan dalam berbagai bidang industri.

Karena aplikasi yang luas dari ilmu "cahaya" untuk aplikasi dunia nyata, bidang ilmu optika dan rekayasa optik cenderung sangat lintas disiplin. Ilmu optika merupakan bagian dari berbagai disiplin terkait termasuk elektro, fisika, psikologi, kedokteran (khususnya optalmologi dan optometri), dan lain-lain. Selain itu, penjelasan yang paling lengkap tentang perilaku optis, seperti dijelaskan dalam fisika, tidak selalu rumit untuk kebanyakan masalah, jadi model sederhana dapat digunakan. Model sederhana ini cukup untuk menjelaskan sebagian gejala optis serta mengabaikan perilaku yang tidak relevan dan / atau tidak terdeteksi pada suatu sistem.

Di ruang bebas suatu gelombang berjalan pada kecepatan c = 3×10⁸ meter/detik. Ketika memasuki medium tertentu (dielectric atau nonconducting) gelombang berjalan dengan suatu kecepatan v, yang mana adalah karakteristik dari bahan dan kurang dari besarnya kecepatan cahaya itu sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium adalah indeks bias n bahan sebagai berikut : n = ^c⁄_v

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Optika Masa Lampau : IBNU AL-HAITHAM (Pakar Fisika Optik)

Abu Ali Muhammad al-Hassan ibnu al-Haitham atau Ibnu Haitham (Basra,965 - Kairo 1039), dikenal dalam kalangan cerdik pandai di Barat, dengan nama Alhazen, adalah seorang ilmuwan Islam yang ahli dalam bidang sains, falak, matematika, geometri, pengobatan, dan filsafat. Ia banyak pula melakukan penyelidikan mengenai cahaya, dan telah memberikan ilham kepada ahli sains barat seperti Boger, Bacon, dan Kepler dalam menciptakan mikroskop serta teleskop.

Sejarah mencatat salah satu peletak dasar ilmu fisika optik adalah sarjana islam Ibnu Al-Haitham atau yang dikenal dibarat dengan sebutan Alhazen, Avennathan, atau Avenetan. Beliau mengecap pendidikan di Basroh dan baghdad, penguasaan matematikanya oleh Max Mayerhof, seorang sejarahwan dianggap mengungguli Euclides dan Ptolemeus.

Setelah selesai di kedua kota itu, Ibnu Al-haitham meneruskan pendidikannya di mesir dan bekerja di bawah pemerintahan kholifah Al-Hakim (996-1020 M) dari daulah fatimiyah. Dia pun mengunjungi Spanyol untuk melengkapi beberapa karya ilmiahnya. Seperti sarjana islam lainnya, Ibnu Al-Haitham atau Alhazen tidak hanya menguasai fisika ilmu optik, tetapi juga filsafat, matematika, dan obat-obatan atau farmakologi. Tidak kurang 200 karya ilmiah mengenai berbagai bidang itu dihasilkan Ibnu Al-Haitham sepanjang hidupnya.

Karya utamanya tentang optik naskah aslinya dalam bahasa Arab hilang, tetapi terjemahnya dalam bahasa latin masih ditemukan. Ibnu Haitham mengoreksi konsep Ptolemeus dan Euclides tentang penglihatan. Menurut kedua ilmuwan Yunani itu mata mengirimkan berkas-berkas cahaya visual ke objek penglihatan sehingga sebuah benda dapat terlihat. Sebaliknya, menurut Ibnu Haitham, retinalah pusat penglihatan dan benda bisa terlihat karena memantulkan sinar atau cahaya ke mata. Kesan yang ditimbulkan cahaya pada retina dibawa ke otak melalui saraf-saraf optik.

Kepandaian matematis Ibnu Haitham terbukti ketika dia dengan sangat akurat menghitung ketinggian atmosfir bumi yaitu 58,5 mil. Dalam karyanya Mizcmul Hikmah, Ibnu Haitham banyak menguraikan tentang masalah atmosfir ini, terutama berkait dengan ketinggian atmosfir dengan meningkatkan kepadatan udara. Secara eksperimental, ia berhasil menguji berat benda meningkat dalam proposinya pada kepadatan atmosfir yang bertambah.

Ia juga membicarakan masalah yang berhubungan dengan pusat daya tarik bumi. Jauh sebelum Newton membahas gravitasi, Ibnu Haitham telah membahasnya dan menjadikan pengetahuan tentang gravitasi itu untuk penyelidikan tentang keseimbangan dan alat-alat timbangan. Dalam kaitan itu pula, Ibnu haitham menguraikan dengan jelas hubungan antara daya tarik bumi dan pusat suspensi. Penjelasannya mengenai hubungan antara kecepatan, ruang dan saat jatuhnya benda-benda diyakini menjadi ilham bagi Newton untuk mengembangkan teori gravitasi.

Selain masalah cahaya dan atmosfer, Ibnu Haitham juga banyak melakukan eksperimen mengenai camera obscura atau metode kamar gelap, gerak rektilinear cahaya, sifat bayangan, penggunaan lensa, dan beberapa fenomena optikal lainnya. Metode kamar gelap atau camera obscura dilakukan Ibnu Haitham saat gerhana bulan terjadi. Kala itu, ia mengintip citra matahari yang setengah bulat pada sebuah dinding yang berhadapan dengan sebuah lubang kecil yang dibuat pada tirai penutup jendela.

Untuk semua eksperimen lensa, Ibnu Haitham membuat sendiri lensa dan cermin cekung melalui mesin bubut yang ia miliki. Eksperimennya yang tergolong berhasil saat itu menemukan titik fokus sebagai tempat pembakaran terbaik, saat itu, ia berhasil mengawinkan cermin-cermin bulat dan parabola. Semua sinar yang masuk dikonsentrasikan pada sebuah titik fokus sehingga menjadi titik bakar.

Bukunya tentang optik, Kitab Al-Manazir, diterjemahkan kedalam bahasa latin oleh F. Risner dan diterbitkan oleh Basle pada tahun 1572 M. karyanya ini, bersama karya-karya optik lainnya, sangat mempengaruhi ilmuwan abad pertengahan, seperti Roger Bacon, Johannes Keppler, dan Pol Witello. Diyakini , banyak karya-karya monumental dari mereka diilhami oleh hasil eksperimen yang dilakukan Alhazen atau Ibnu Haitham.

Menurut Philip K. Hitti, tulisan-tulisannya mengenai berbagai persoalan optik membuka jalan bagi para peneliti optik barat pada kemudian hari dalam mengembangkan disiplin ilmu ini secara lebih luas. Semua karya itu diterjemahkan ke dalam beberapa bahasa Eropa, termasuk Rusia dan Ibrani. Sejarahwan terkemuka Amerika George Sarton mengumpulkan karya-karya Ibnu Haitham dalam bukunya Introduction to the Study of Science yang menjadi bacaan wajib bagi mereka yang mencintai ilmu.

2.2 Optika Pada Abad ke-17

2.2.1 Tycho Brahe

Tycho Brahe (1546 M - 1601 M) adalah seorang bangsawan Denmark yang terkenal sebagai astronom/astrolog dan alkimiawan. Ia memiliki sebuah observatorium yang dinamai Uraniborg, di Pulau Hven. Tycho adalah astronom pengamat paling menonjol di zaman pra-teleskop. Akurasi pengamatannya pada posisi bintang dan planet tak tertandingi pada zaman itu. Untuk penerbitan karyanya, Tycho memiliki mesin cetak dan pabrik kertas. Asistennya yang paling terkenal adalah Johannes Kepler.

2.2.2 Johannes Kepler (1571 M - 1630 M)

Johannes Kepler (1571 M - 1630 M), seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah, ia adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog. Ia paling dikenal melalui hukum gerakan planetnya. Kepler sangat dihargai bukan hanya dalam bidang matematika, tetapi juga di bidang optik dan astronomi. Penjelasan Kepler tentang pembiasan cahaya tertuang dalam buku Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy (Suplemen untuk Witelo, Menjabarkan Bagian Optik dari Astronomi). Buku Kepler itu adalah tonggak sejarah di bidang optik. Ia adalah orang pertama yang menjelaskan cara kerja mata. Karya Kepler yang lain berupa buku Mysterium cosmographicum (Misteri Kosmmografis), Astronomiae Pars Optica (Bagian Optik dari Astronomi), De Stella nova in pede Serpentarii (Tentang Bintang Baru di Kaki Ophiuchus), Astronomia nova (Astronomi Baru), Dioptrice (Dioptre), Epitome astronomiae Copernicanae (diterbitkan dalam tiga bagian dari 1618-1621), Harmonice Mundi (Keharmonisan Dunia), Tabulae Rudolphinae (Tabel-Tabel Rudolphine), dan Somnium (Mimpi).

2.2.3 Galileo Galilei

Galileo Galilei (1564 M - 1642 M) adalah seorang astronom, filsuf, dan fisikawan Italia yang memiliki peran besar dalam revolusi ilmiah. Sumbangannya dalam keilmuan antara lain adalah penyempurnaan teleskop (dengan 32x pembesaran) dan berbagai observasi astronomi seperti menemukan satelit alami Jupiter -Io, Europa, Ganymede, dan Callisto- pada 7 Januari 1610. Buku karangannya adalah Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo yang kemudian diterbitkan di Florence pada 1632, dan Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada 1638.

2.3 Optika Pada Abad ke-18

2.3.1 Sir Isaac Newton

Isaac Newton (1643 M - 1727 M), ia adalah seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiwan, dan teolog. Bahkan ia dikatakan sebagai bapak ilmu fisika klasik. Dalam bidang optika, ia berhasil membangun teleskop refleksi yang pertama dan mengembangkan teori warna berdasarkan pengamatan bahwa sebuah kaca prisma akan membagi cahaya putih menjadi warna-warna lainnya. Buku-buku karyanya adalah Method of Fluxions (1671), De Motu Corporum 1684), Opticks (1704), Reports as Master of the Mint (1701-1725), Arithmetica Universalis (1707), dan An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture(1754).

Ketika muda Newton sudah mengasah lensa. Pada umur 23 tahun ia membeli prisma dan meneliti cahaya warna-warni yang dihasilkannya. Cahaya putih menurutnya bukan murni melainkan campuran berbagai warna. Jika berbagai warna itu gabungkan akan didapat cahaya putih. Hal ini dibeberkan kesidang Royal Society. Pengamatan Newton dikecam habis-habisan oleh Robert Hooke.

Pada tahun 1704 Newton menerbitkan Opticks, pada bagian akhir opticks edisi pertama yang terbit setahun setelah Hooke meninggal Newton kembali mengajukan beberapa spekulasi secara lebih hati-hati tentang sifat cahaya. Ia menguraikan secara terperinci teori tentang cahaya. Dia menganggap cahaya terbuat partikel-partikel (corpuscles) yang sangat halus, bahwa materi biasa terdiri dari partikel yang lebih kasar, dan berspekulasi bahwa melalui sejenis transmutasi alkimia "mungkinkah benda kasar dan cahaya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, ... dan mungkinkah benda-benda menerima aktivitasnya dari partikel cahaya yang memasuki komposisinya?" Spekulasi tentang cahaya ia tuangkan dalam bentuk sejumlah pertanyaan. Satu diantaranya mengungkapkan keyakinannya bahwa cahaya bersifat seperti partikel,

“ Bukankah cahaya merupakan butiran teramat kecil yang dipancarkan oleh benda yang mengkilap ? Butiran seperti itu akan melewati medium yang seragam mengikuti garis lurus, tanpa dibelokkan dan masuk kedalam bayangan dan demikianlah juga sifat cahaya.”

Butir-butir ini melaju bak berondongan peluru menaati hukum dinamika, gejala pemantulan barangkali mudah dijelaskan dengan pengertian peluru ini. Newton menjelaskan cahaya bagaikan peluru yang melaju mengikuti lintasan lurus. Anehnya dilain tempat Newton malah mengusulkan teori getaran eter untuk menjelaskan sifat cahaya. Ini memperlihatkan ketidakkonsistenan Newton. Tapi Newton percaya bahwa eter terdiri dari partikel yang sangat halus yang membuatnya bersifat sangat renggang dan lenting. Alam tanpa eter tidak mungkin menghantar gelombang.

Newton bersikukuh menolak ide Huygens bahwa cahaya bersifat gelombang. Menurut Newton gelombang akan melebar dan mengisi seluruh ruang seperti gelombang air mengisi ceruk kolam, padahal dalam praktik cahaya mengikuti garis lurus dan tidak mengisi ruang bayangan. Pada kesempatan lain Newton menyatakan lebih suka langit tetap kosong daripada diisi eter. Bagaimanapun juga sekiranya ruang angkasa diisi eter maka perjalanan benda langit terhambat. Implikasi ini tidak teramati, ia tetap lebih suka alam tanpa eter, persis seperti ajaran atonomi yunani. Dari sini dapat disimpulkan bahwa Newton masih bimbang perihal cahaya, ia tidak dapat memilih antara model peluru dan getaran eter meski condong pada yang pertama. Dalam edisi kedua Principia (1713) Newton kembali menutup segala spekulasi dan menulis “saya tidak mengakali hipotesa”.

Walaupun Newton sendiri jelas-jelas kurang yakin tentang sifat cahaya, orang-orang yang mendewakannya tidak perduli dengan keraguan itu. Bagi mereka Newton mengajar sifat “peluru” cahaya secara lugas. Bagian opticks yang membahas getaran yang dirangsang dalam eter tidak dihiraukan murid-murid newton. Ada buku teks terbitan 1738 menegaskan bahwa sulit membayangkan cahaya selain partikel materi yang sangat kecil tapi jelas. Anggapan bahwa cahaya adalah materi menjadi unsur kepercayaan para ahli optika yang dipegang erat-erat. Topik cahaya untuk pertama kalinya juga menjadi bagian mekanika, atau tepatnya dinamika yang berkaitan pada newton.

Sampai pertengahan abad ke 18 kepercayaan menggebu-gebu pada cahaya sebagai peluru belum teruji lewat percobaan. Misalnya, argumen tentang sebutir partikel eter yang meliputi sekurangnya lima lapis: tiga lapis menarik dan dua lapis menolak. Lintasan yang ditempus oleh sebutir peluru cahaya yang dipantulkan, dan satu lagi yang masuk dan terbias.

2.4 Optika Pada Abad ke-19

2.4.1 Michael Faraday

Pada tahun 1845, Faraday mulai meneliti tali-temali cahaya dengan gejala elektromagnetik. Penelitian ini diusulkan oleh William Thomson ( belakangan terkenal sebagai Lord Kelvin ). Seberkas cahaya yang terpolarisasi oleh bidang ia lewatkan sejenis kaca berat yang terletak di antara kedua kutub magnet. Bidang polarisasi cahaya itu ternyata berputar. Faraday girang sekali. Kelihatannya bukan saja listrik yang tekait dengan kemagnetan, tapi keduanya berhubungan dengan cahaya. Ia menyimpulkan bahwa gaya magnetik dan gaya cahaya berhubungan satu sama lain. Hal ini, menurut Faraday, kemungkinan besar sangat penting pada penelitian susulan terhadap kedua jenis gaya alamiah ini. Prediksinya tidak meleset. Kelak di kemudian hari, maxwell merumuskan hubungan ini secara matematis.

2.4.2 James Clerk Maxwell

Pengaruh Faraday bagi Maxwell cukup besar. Khususnya dalam merumuskan pengertian medan dalam persamaan – persamaannya, Maxwell banyak mendapat ilham dari Faraday. Pada mulanya Maxwell ( bersama rekannya Thomson, dua-duanya di Cambridge, London ) masih membayangkan medan sebagai eter yang berpusar. Namun, lama kelamaan ia menolak menafsirkan medan dari mekanika fluida dan cenderung hanya membayangkan medan sebagai suatu pengertian matematis untuk menyatakan apa yang terjadi antara dua muatan, dua arus, atau antara arus dengan magnet. Bahkan dalam teori maxwell kita dapat membayangkan medan elektromagnetik yang sama sekali lepas dari sumbernya. Lambag E dan B mempunyai arti tersendiri. Sedemikian jauh bayangannya, sehingga telah meninggalkan pengertian “ Tindakan Jarak Jauh ”

Tapi Maxwell tidak menerima gagasan Faraday mentah-mentah. Jika Faraday menolak materi samasekali dan membayangkan segalanya sebagai “ gaya ” semata, Maxwelll malah tetap berpegang pada keberadaan materi. Faraday bahkan menolak “ ruang ” Newtonian. Tapi Maxwell tidak berani melangkah sedemikian radikalnya.

Kita tahu bahwa persamaan-persamaan Maxwell sangat dikagumi. Saking kagumya, Ludwig Boltzmann ( 1844-1906 ), mengutip Johann Wolfgang von Guethe ( 1749-1832 ), berkata : Apakah simbol-simbol ini ditulis oleh dewa ?

2.4.3 Heinrich Rudolf Hertz dan Hendrik Antoon Lorentz

Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz ( 1857-1894 ) dan Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 ). Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan listrik harus merambat secepat cahaya. Tapi gelombang elektromagnetik seperti itu belum pernah teramati.

Pada tahun 1887, Heartz menguji prediksi itu sampai dengan memercikkan bunga api listrik di antara dua kutub. Ia mengamati bahwa di antara dua kutub di tempat lain di dalam laboratoriumnya terjadi juga percikan bunga api yang sama.Tak pelak lagi, pengaruh bunga api yang petama harus dibawa sebagai gelombang melalui udara sehingga menimbulkan bunga api yang kedua. Ia membuktikan secara experimental bahwa gelombang mirip seperti gelombang cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi. Berkat penemuan ini, Hertz membawa kita menuju jaman telekomunikasi.

2.4.4 J.J. Thomson

Pada tahun 1899, Joseph John Thomson meneliti cahaya ultraungu dalam tabung sinar katoda. Dipengaruhi oleh kerja James Clerk Maxwell, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif, yang dia sebut corpuscles (belakangan disebut "elektron"). Dalam penelitian tersebut, Thomson menempatkan pelat logam (yaitu, katoda) dalam tabung hampa, dan menyinarinya dengan radiasi frekuensi tinggi.

2.5 Optika Pada Abad ke-20

2.5.1 Albert Einstein dan Max Planck

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang. Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama.

Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.

Hukum emisi fotolistrik:

1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.
2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan.
3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.
4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10^-9 detik.

Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, dan sinar laser pada tahun 1960. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

2.6 Optika Masa Kini : Serat Optik

Serat 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 laser atau LED. 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 serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.

Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

2.6.1 Kronologi Perkembangan Serat Optik

• 1917 Albert Einstein memperkenalkan teori pancaran terstimulasi dimana jika ada atom dalam tingkatan energi tinggi
• 1954 Charles Townes, James Gordon, dan Herbert Zeiger dari Universitas Columbia USA, mengembangkan maser yaitu penguat gelombang mikro dengan pancaran terstimulasi, dimana molekul dari gasamonia memperkuat dan menghasilkan gelombang elektromagnetik. Pekerjaan ini menghabiskan waktu tiga tahun sejak ide Townes pada tahun 1951 untuk mengambil manfaat dari osilasi frekuensi tinggi molekular untuk membangkitkan gelombang dengan panjang gelombang pendek pada gelombang radio.
• 1958 Charles Townes dan ahli fisika Arthur Schawlow mempublikasikan penelitiannya yang menunjukan bahwa maser dapat dibuat untuk dioperasikan pada daerah infra merah dan spektrum tampak, dan menjelaskan tentang konsep laser.
• 1960 Laboratorium Riset Bell dan Ali Javan serta koleganya William Bennett, Jr., dan Donald Herriott menemukan sebuah pengoperasian secara berkesinambungan dari laser helium-neon.
• 1960 Theodore Maiman, seorang fisikawan dan insinyur elektro dari Hughes Research Laboratories, menemukan sumber laser dengan menggunakan sebuah kristal batu rubi sintesis sebagai medium.
• 1961 Peneliti industri Elias Snitzer dan Will Hicks mendemontrasikan sinar laser yang diarahkan melalui serat gelas yang tipis(serat optik). Inti serat gelas tersebut cukup kecil yang membuat cahaya hanya dapat melewati satu bagian saja tetapi banyak ilmuwan menyatakan bahwa serat tidak cocok untuk komunikasi karena rugi rugi cahaya yang terjadi karena melewati jarak yang sangat jauh.
• 1961 Penggunaan laser yang dihasilkan dari batu Rubi untuk keperluan medis di Charles Campbell of the Institute of Ophthalmology at Columbia-Presbyterian Medical Center dan Charles Koester of the American Optical Corporation menggunakan prototipe ruby laser photocoagulator untuk menghancurkan tumor pada retina pasien.
• 1962 Tiga group riset terkenal yaitu General Electric, IBM, dan MIT’s Lincoln Laboratory secara simultan mengembangkan gallium arsenide laser yang mengkonversikan energi listrk secara langsung ke dalam cahaya infra merah dan perkembangan selanjutnya digunakan untuk pengembangan CD dan DVD player serta penggunaan pencetak laser.
• 1963 Ahli fisika Herbert Kroemer mengajukan ide yaitu heterostructures, kombinasi dari lebih dari satu semikonduktor dalam layer-layer untuk mengurangi kebutuhan energi untuk laser dan membantu untuk dapat bekerja lebih efisien. Heterostructures ini nantinya akan digunakan pada telepon seluler dan peralatan elektronik lainnya.
• 1966 Charles Kao dan George Hockham yang melakukan penelitian di Standard Telecommunications Laboratories Inggris mempublikasikan penelitiannya tentang kemampuan serat optik dalam mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit rugi-ruginya dengan menggunakan serat kaca yang sangat murni. Dari penemuan ini, kemudian para peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca tersebut.
• 1970 Ilmuwan Corning Glass Works yaitu Donald Keck, Peter Schultz, dan Robert Maurer melaporkan penemuan serat optik yang memenuhi standar yang telah ditentukan oleh Kao dan Hockham. Gelas yang paling murni yang dibuat terdiri atas gabungan silika dalam tahap uap dan mampu mengurangi rugi-rugi cahaya kurang dari 20 decibels per kilometer, yang selanjutnya pada 1972, tim ini menemukan gelas dengan rugi-rugi cahaya hanya 4 decibels per kilometer. Dan juga pada tahun 1970, Morton Panish dan Izuo Hayashi dari Bell Laboratories dengan tim Ioffe Physical Institute dari Leningrad, mendemontrasikan laser semikonduktor yang dapat dioperasikan pada temperatur ruang. Kedua penemuan tersebut merupakan terobosan dalam komersialisasi penggunaan fiber optik.
• 1973 John MacChesney dan Paul O. Connor pada Bell Laboratories mengembangkan proses pengendapan uap kimia ke bentuk ultratransparent glass yang kemudian menghasilkan serat optik yang mempunyai rugi-rugi sangat kecil dan diproduksi secara masal.
• 1975 Insinyur pada Laser Diode Labs mengembangkan Laser Semikonduktor, laser komersial pertama yang dapat dioperasikan pada suhu kamar.
• 1977 Perusahaan telepon memulai penggunaan serat optik yang membawa lalu lintas telepon. GTE membuka jalur antara Long Beach dan Artesia, California, yang menggunakan transmisi LED. Bell Labs mendirikan sambungan yang sama pada sistem telepon di Chicago dengan jarak 1,5 mil di bawah tanah yang menghubungkan 2 switching station.
• 1980 Industri serat optik benar-benar sudah berkibar, sambungan serat optik telah ada di kota kota besar di Amerika, AT&T mengumumkan akan menginstal jaringan serat optik yang menghubungkan kota kota antara Boston dan Washington D.C., kemudian dua tahun kemudian MCI mengumumkan untuk melakukan hal yang sama. Raksasa-raksasa elektronik macam ITT atau STL mulai memainkan peranan dalam mendalami riset-riset serat optik.
• 1987 David Payne dari Universitas Southampton memperkenalkan optical amplifiers yang dikotori (dopped) oleh elemen erbium, yang mampu menaikan sinyal cahaya tanpa harus mengkonversikan terlebih dahulu ke dalam energi listrik.
• 1988 Kabel Translantic yang pertama menggunakan serat kaca yang sangat transparan, dan hanya memerlukan repeater untuk setiap 40 mil.
• 1991 Emmanuel Desurvire dari Bell Laboratories serta David Payne dan P. J. Mears dari Universitas Southampton mendemontrasikan optical amplifiers yang terintegrasi dengan kabel serat optik tersebut. Dengan keuntungannya adalah dapat membawa informasi 100 kali lebih cepat dari pada kabel dengan penguat elektronik (electronic amplifier).
• 1996 TPC-5 merupakan jenis kabel serat optik yang pertama menggunakan penguat optik. Kabel ini melewati samudera pasifik mulai dari San Luis Obispo, California, ke Guam, Hawaii, dan Miyazaki, Jepang, dan kembali ke Oregon coast dan mampu untuk menangani 320,000 panggilan telepon.
• 1997 Serat optik menghubungkan seluruh dunia, Link Around the Globe (FLAG) menjadi jaringan kabel terpanjang di seluruh dunia yang menyediakan infrastruktur untuk generasi internet terbaru.

BAB III

KESIMPULAN

Dalam perkembangannya ilmu fisika dalam bidang optik ini mengalami penyempurnaan-penyempurnaan. Optika mulai dikenalkan oleh Abu Ali Muhammad al-Hassan ibnu al-Haitham atau Ibnu Haitham (Basra,965 - Kairo 1039). Ia banyak melakukan penyelidikan mengenai cahaya, dan telah memberikan ilham kepada ahli sains barat seperti Boger, Bacon, dan Kepler dalam menciptakan mikroskop serta teleskop.

Pada abad ke-17 terkenal beberapa ilmuwan yang melakukan penelitian dalam bidang optik diantaranya : Tycho Brahe (1546 M - 1601 M) adalah astronom pengamat paling menonjol di zaman pra-teleskop, dilanjutkan Johannes Kepler (1571 M - 1630 M) adalah orang pertama yang menjelaskan cara kerja mata, hingga Galileo Galilei (1564 M - 1642 M) yang sumbangannya dalam keilmuan antara lain adalah penyempurnaan teleskop (dengan 32x pembesaran) dan berbagai observasi astronomi.

Pada abad ke-18 juga terdapat seorang ilmuwan yang melakukan penelitian pada salah satu rumpun fisika ini, yaitu : Isaac Newton (1643 M - 1727 M) dengan berhasil membangun teleskop refleksi yang pertama dan mengembangkan teori warna berdasarkan pengamatan bahwa sebuah kaca prisma akan membagi cahaya putih menjadi warna-warna lainnya.

Pada Abad berikutnya yakni abad ke-19 banyak ilmuwan yang mengembangkan ilmu fisika dalam bagian optik ini. Ilmuwan-ilmuwan ini diantaranya : Michael Faraday yang mulai meneliti tali-temali cahaya dengan gejala elektromagnetik. Penelitian ini diusulkan oleh William Thomson ( belakangan terkenal sebagai Lord Kelvin ). Seberkas cahaya yang terpolarisasi oleh bidang ia lewatkan sejenis kaca berat yang terletak di antara kedua kutub magnet. Bidang polarisasi cahaya itu ternyata berputar, James Clerk Maxwell yang membuktikan secara experimental bahwa gelombang mirip seperti gelombang cahaya, karena menunjukkan gejala pemantulan, pembiasan, difraksi, dan polarisasi. Dua prediksi Maxwell diuji secara terpisah oleh Heinrich Rudolf Hertz ( 1857-1894 ) dan Hendrik Antoon Lorentz ( 1853-1928 ). Maxwell meramalkan bahwa gangguan di dalam medan magnetik dan listrik harus merambat secepat cahaya. Dan pada tahun 1899, Joseph John Thomson meneliti cahaya ultraungu dalam tabung sinar katoda. Dipengaruhi oleh kerja James Clerk Maxwell, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif, yang dia sebut corpuscles (belakangan disebut "elektron").

Sedangkan pada abad ke-20 merupakan termasuk dalam optika modern. Pada abad ini terdapat ilmuwan terkenal yakni Albert Einstein dan Max Planck. Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck. Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

Dan yang terakhir pada Ilmu Fisika tentang Optik dititikberatkan pada pengembangan serat optik. Serat 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 laser atau LED.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimus. 2011. Albert Einstein. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.albert_einstein. Diakses pada 06 Januari 2012.

Anonimus. 2011. Cahaya.(On-Line).http//:id.wikipedia.wiki.org.cahaya. Diakses pada 12 Desember 2011.

Anonimus. 2011. Efek Fotolistrik. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.efek_fotolistrik. Diakses pada 06 Januari 2012.

Anonimus. 2011. Optika. (On-Line). http//:id.wikipedia.wiki.org.optika. Diakses pada 12 Desember 2011.

Anonimus. 2011. Serat Optik. (On-Line).nhttp//:id.wikipedia.wiki.org.serat_optik. Diakses pada 06 Januari 2012.

Van klinken, Gerry. 2004. Revolusi Fisika Dari Alam Gaib Ke Alam Nyata. Jakarta: KPG