DIFRAKSI LASER OLEH CD

Arief Rachman Pribadi, Leni Indah Sri Fitriani , Nabila Khrisna Dewi , Pribadi Mumpuni Adhi

10208029, 10208109, 10208041, 10208069

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

E-mail: Rubahlicik@gmail.com

Asisten: Abdurrahman Ali/ 10207027

Tanggal praktikum: 22-09-2010

Abstrak

Pada praktikum ini dipelajari bagaimana lapisan data CD dapat membuat Laser terdifraksi dan

memanfaatkan difraksi Laser untuk mengetahui kapasitas dari CD. Untuk mengamati peristiwa difraksi,

laser ditembakkan pada permukaan CD dengan kemiringan bervariasi. Dengan mengamati hamburan

cahaya laser dari CD, kapasitas CD dapat diketahui.

Kata kunci: Burning , Difraksi, Laser , Pit

I. Pendahuluan

• Tujuan

a) Memahami prinsip difraksi pada CD dan

DVD

b) Memperkirakan kapasitas data yang dapat

disimpan dalam CD menggunakan difraksi

LASER

• Dasar Teori

Jika sebuah penghalang diletakkan

diantara sumber titik dan sebuah layar, akan

terbentuk pola pada layar yang terdiri dari

daerah gelap terang, penyimpangan ini disebut

difraksi. Inteferensi muka gelombang yang

melewati penghalang menghasilkan suatu

distribusi intensitas yang disebut pola difraksi.

Pada keping CD, lapisan data yang

terdiri dari sekumpulan bintik kecil yang

disebut pit. Lebar dari pit dan jarak antar

bekerja serupa dengan layar kecil bercelah

sempit yang mendifraksikan sebuah

gelombang.

Persamaan difraksi pada gelombang dapat

ditulis sebagai berikut:

�� � ���� � ��� � ..........(1)

Dari persamaan diatas terlihat bahwa

untuk mengukur jarak antar pit, dapat

dilakukan dengan mengamati sudut sinar

datang dan sudut sinar yang dipantulkan

beserta ordenya.

II. Metode percobaan

Percobaan pada praktikum ini secara

garis besar dapat dibagi menjadi dua tahap,

yaitu:

• Tahap persiapan

Pada tahap ini, CD/DVD disiapkan di

meja kerja, lalu busur derajat direkatkan

dengan papan penyangga sehingga mudah

untuk digerakkan. Selanjutnya laser pointer

disiapkan dipastikan tidak penghalang pada

jalur sinar laser menuju CD. Setelah selesai baru

mulai dilakukan pengukuran .

• Tahap pengamatan pengukuran

Ketika laser ditembakan pada keping

CD, akan terjadi beberapa pantulan sinar yang

diamati sebagai proses Difraksi. Berkas sinar

sinar yang diamati diukur besar sudutnya

terhadap bidang normal dari keping CD.

Metode penembakan laser dibagi menjadi dua

bagian, pertama laser ditembakkan dengan

arah tegak lurus dari permukaan keping CD,

yang kedua laser ditembakkan dengan sudut

kemiringan tertentu. Masing masing metode ini

dilakukan beberapa kali pada bagian bagian

yang berbeda dari permukaan keping CD.

III. Data dan pengolahan

• Data:

� laser=633 nm

R dalam cd/dvd=4.4cm

R luar cd/dvd =5.9cm

Metode I (DVD)

� � ��� � ��� �� ���

���

� ��� �

51 0 50 0.7771 0.766 0 -0.0111

-1 22 0.374 -633 -0.40253

58 0 57 0.848 0.838 0 -0.0094

-1 14 0.242 -633 -0.60612 Tabel1: data1 DVD metode1

Metode I (CD)

� � ��� � ��� ��(nm)

��� �

� ���

58 0 58 0.848 0.848 0 0

-1 2 0.0348 -633 -0.81314

-2 25 0.4226 -1266 -0.42542

-3 28 0.4695 -1899 -0.37857

54 0 54 0.809 0.809 0 0

-1 2 0.0348 -633 -0.77411

-2 25 0.4226 -1266 -0.38639

-3 34 0.5591 -1899 -0.24982 Tabel2:data1 CD metode1

Metode II (dvd)

y1(h) 2.4cm

x1 (�) 3.6cm

x2 ( � � 0) 0.3cm

x3 ( � � �1) 3.5cm Tabel3: data1 DVD metode2

y1(h) 2.4cm

x1 (�) 3.8cm

x2 ( � � 0) 0.3cm

x3

( � � �1) 4cm Tabel4: data2 DVD metode2

Metode II (cd)

y1(h) 2.4 cm

x1 (�) 3.8 cm

x2 (� � 0) 3.4 cm

x3 (� � �1) 0.7 cm

x4 (� � �2) 1.4 cm Tabel5: data1 CD metode2

y2 (h) 3.4cm

x1 (�) 1.3cm

x2 (� � 0) 1.6cm

x3 (� � �1) 5.4cm Tabel6: data2 CD metode2

• Pengolahan

Lebar pit (d) dapat diketahui dengan

menggunakan rumus 1:

�� � � ��� � � ��� �

Dengan memplot ��� � � ��� � terhadap

�� dapat diperoleh grafik yang menunjukan

lebar d.

Grafik1:grafik nilai d DVD dengan metode1

Nilai rata rata d= (1060+1617)/2=1338.5nm

Grafik2: grafik nilai d CD dengan metode1

Nilai rata rata d= (364.9+713.6)/2=539.25

Grafik3: grafik nilai d DVD dengan metode2

Nilai rata rata d= (903.3+863)/2=883.15

y = 1060.x + 9.947

y = 1617.x + 17.95

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

-1 -0.5 0 0.5

sinθm-sinθi

mλ(nm)

data2

metode1 dvd

metode1

data1

y = 364.9x - 820.8

y = 713.6x - 660.9

-2000

-1800

-1600

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

-1 -0.5 0 0.5

sinθm-sinθi

mλ(nm

metode1

data2

metode1

data1

y = 903.3x + 6.614

y = 863.0x - 10.36

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

-1 -0.5 0 0.5

sinθm-sinθi

mλ(nm)

metode2

dvd

metode2

data2

Grafik4: grafik nilai d CD dengan metode2

Nilai rata rata d= (1362+1505)/2=1433.5

Perhitungan jumlah pit dan Kapasitas data

Dari refferensi diketahui kapasitas

cd= 700MB dan dvd=4.7GB

Luas CD/DVD= � � �����-� �������

=0.485376 10��m

Luas pit cd=�

����

Jumlah pit=���� � / "

���� #$% &'

Jumlah pit dvd

a) Metode1

Pit=(.�*+,-. �(/012

34 �,,*.+51�0

=3.44946 :10;

1 pit =1bit =1/8 byte

Kapasitas=,.��;�. <�(=

*=431.183MB

Galat=<�<>

<:100%=90.8%

b) Metode 2

Pit=(.�*+,-. �(/012

34 **,.�+51�0

=7.92354: 10;

Kapasitas=-.;�,+�< �(=

*=990.433MB

Galat=<�<>

<:100%=78.92%

Jumlah pit cd

a) Metode1

Pit=(.�*+,-. �(/012

34 +,;.�+51�0

=2.12524 :10�(

Kapasitas=�.��+�� <�(2@

*=265.655 GB

Galat=<�<>

<:100%=99.7%

b) Metode2

Pit=(.�*+,-. �(/012

34 ��,,.+51�0

=3.00741 :10;

Kapasitas=,.((-�� <�(=

*=375.926MB

Galat=<�<>

<:100%=46.29%

IV. Pembahasan

1. Kapasitas CD dan DVD

Dengan mengetahui jumlah pit yang ada pada

keping CD/DVD, kapasitas data bisa diketahui.

Dari perhitungan nilai galat yang telah

dilakukan, diketahui bahwa metode 2 lebih

mendekati kapasitas yang sebenarnya. Hal ini

disebabkan karena pada metode1 jika

diperhatikan baik baik, posisi titik 0 dan 180

derajat tidak sama rata dengan tinggi

permukaan CD. Sehingga nilai sudut yang

teramati tidak bisa dikatakan akurat.

2. Proses Burning dan pembacaan

pada CD dan DVD

Burning

Proses buning pada CD dilakukan

dengan menembakkan laser pada permukaan

CD. Jika Cd kosong, permukaannya disebut

y = 1362.x - 208.1

y = 1505.x - 103.3

-1500

-1000

-500

0

500

1000

-1 -0.5 0 0.5 1

sinθm-sinθi

mλ(nm)

metode2

data1 cd

metode2

data2 cd

translucent yaitu cahaya dapat masuk ke dalam

lapisan metal sedangkan jika sudah terisi

disebut Opaque yaitu permukaannya lebih

gelap dan cahaya tidak bisa masuk ke dalam

lapisan metal. Lapisan CD yang sensitive

terhdap cahaya dapat terbakar atau berubah

dari translucent menjadi Opaque jika ditembak

oleh laser dari alat CD burner. Sinar laser dapat

ditembakkan secara selektif sehingga

membentuk sebuah pola. Dengan membuat

pola digital yang dinyatakan oleh keadaan

translucent (kode 1)dan Opaque (kode 0), data

digital 0 dan1 dapat dibaca oleh CD reader.

Reading

Sama hal nya dengan proses burning,

proses reading pun menggunakan laser hanya

saja laser yang digunakan tidak mampu

membakar lapisan data pada CD. Bagian

reflektif pada CD, akan memantulkan cahaya

laser yang dipancarkan dan pemantulannya

akan bergantung pada pola dari bagian

translucent dan bagian Opaque. Pola tersebut

akan dibaca sebagai sinyal digital sehingga data

yang tertulis dapat dibaca oleh Reader.

Sebenarnya, proses burning dan reading

pada CD sama dengan pada DVD hanya saja

lapisan data pada DVD berbeda dengan lapisan

data pada CD.

Specification CD DVD

Track Pitch 1600

nanometers

740

nanometers

Minimum Pit

Length

830

nanometers

400

nanometers

(single-layer

DVD)

Minimum Pit

Length

830

nanometers

440

nanometers

Tabel7: tabel spesifikasi lapisan data CD dan DVD

Dari spesifikasi tersebut terlihat jelas bahwa

DVD memiliki tempat yang lebih luas untuk

menyimpan data.

3. Perbedaan CD dan CD-RW

Meskipun bisa menyimpan cukup

banyak data, jika keping CD dibakar atau ditulisi

data, data tersebut tidak bisa dihapus lagi.

Bagian Opaque yang sudah tidak bisa

meneruskan cahaya tidak bisa dikembalikan lagi

menjadi translucent. Hal inilah yang

membedakannya dengan CD-RW. CD-RW

menggunakan teknologi ‘phase change’.

campuran kimia dari lapisan CD-RW bisa

diubah ubah dengan cara pemanasan. Singkat

kata, bagian Opaque yang sudah ditulisi dapat

diubah kembali menjadi translucent dengan

pemanasan pada temperature tertentu.

Teknologi ini memungkinkan CD-RW untuk bisa

ditulis berulang ulang. Namun lapisan

permukaan pada CD –RW tidak memantulkan

cahaya sebanyak CD biasa sehingga tidak dapat

dibaca oleh beberapa pemutar CD.

V. Simpulan

1. 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.

2. 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 bisa

disimpan dalamCD bisa diketahui

Pustaka

a) Fisika Dasar IIA, Listrik Dan Gelombang.

Penerbit ITB:Bandung. Hal:293

b) http://www.sciencebuddies.org

c) http://www.howstuffworks.com