TEKNIK PEMBUATAN HOLOGRAM REFLEKSI

DENGAN MENGGUNAKAN FOTON PANJANG GELOMBANG 6328 ~A

Sigit Hariyanto

Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta

ABSTRAK

Telah berhasil dibuat pelat hologram refleksi dengan

menginterferensikan berkas acuan dan berkas obyek pada media

perekam dari arah yang saling berlawanan. Dengan

menggunakan media perekam pelat film spektroskopi tipe 694 F

yang mempunyai tebal emulsi 17 um dan daya pisah .» 2000

garis/mm dapat dibuat pola frinji yang merupakan hasil

interferensi. Perbandingan intensitas berkas acuan dengan

berkas obyek adalah 1 : 5. Waktu penyinaran 0,5; 0,75; dan

1 detik, sudut perekaman 150~ dan 175~. Proses perekaman

dilakukan pada ruang gelap dan susunan peralatan optik harus

stabil serta tidak terganggu pengaruh getaran dari luar.

Untuk melihat kembali bayangan yang terjadi pada hologram

digunakan cahaya putih.

ABSTRACT

The reflection hologram plate have been made by

interferen~e between reference beam and object beam of

opposite direction on the recording medium of spectroscopic

film Rlate of type 649 F whi~h have emulsion thickness of 17

um and resolving power » 2000 lines/mm fringes mode as

interference result could be formes. The ratio between

reference beam intensity to object beam are 1: 3.5, the

exposure time 0.5, 0.75, and 1 second, recording angle 150~•and 175~. Recording process was performed in the dark room

and each optical instrument had to be stable, undisturbed by

external vibration effect. The hologram image is

reconstructed by using white light.

118

119

I• PENDAHULUAN

Holografi adalah suatu proses perekaman gelombang dari

suatu obyek dan gelombang acuan (reference) kemudian dapat

ditampilkan kembali gelombang yang direkam ituC1>. Bila

benda yang direkam berdimensi tiga maka bayangan yang

dihasilkan kembali juga berdimensi tiga. Plat film yang

dipakai untuk merekam dan dapat menghasilkan ci~ra bayangan"

tiga dimensi ini disebut hologram.

Pembentukan citra bayangan pada holografi mengalami

tiga tahap yaitu proses perekaman, proses pencucian dan

proses rekonstruksi. Pada proses perekaman, gelombang

hamburan dari obyek yang biasanya disebut berkas obyek dan

berkas acuan akan berinterferensi yang menghasilkan pola

frinji pada media perekam. Pada proses rekonstruksi~

hologram disinari kembali dengan suatu gelombang cahaya,

sehingga obyek yang telah direkam pada media perekam akan

muncul kembali bayangannya sesuai bentuk aslinya.

Konfigurasi untuk membuat macam macam hologram berbeda

beda tergantung dari posisi media perekam itu diletakkan

pada waktu proses perekamanC2>. Apabila berkas acuan dan

berkas obyek terdiri dari gelombang sferi~, konfigurasi

hologram dalam proses perekaman dapat ditunjukkan pada

gambar 1.

Gambar 1. Konfigurasi pelat film dalam proses perekaman

120

Titik 0 menunjukkan titik obyek dan R menunjukkan titik

a~uan. Tipe pe~tama posisi pelat film G pada saat pe~ekaman

diletakkan segaris dengan be~kas a~uan maupun be~kas obyek,

obyek yang digunakan bentuknya t~anspa~an, holog~am sema~am

ini disebut holog~am Gabo~ atau in line holog~am. Tipe ke

dua Leith and Upatnieks holog~am atau off axis holog~am di

mana pelat film LU saat pe~ekaman obyek dan be~kas a~uan

tidak te~letak pada satu ga~is lu~us yang tegak lu~us bidang

film. Tipe ke tiga adalah Fou~ie~ holog~am di mana saat

pe~ekaman obyek dan berkas a~uan ja~aknya sama da~i pelat

film. Tipe ke empat adalah Lipmann-Denisyak hologram atau

holog~am ~efleksi, saat pe~ekaman menunjukkan be~kas obyek

dan be~kas a~uan masuknya pada media perekam a~ahnya saling

be~lawanan. Inte~fe~ensi yang dihasilkan membentuk pola

pola f~inji yang a~ahnya hampir sejajar dengan pe~mukaan

emulsi media pe~ekam(2).

Pada makalah ini penulis akan membahas tentang

hologram refleksi. Salah satu keuntungannya yaitu pada saat

rekonstruksi dapat digunakan ~ahaya putih untuk melihat

kembali bayangan aslinya. Be~kas rekonstruksi ditentukan

ol~h syarat Bragg, dengan demikian arah dan panjang

gelombang rekonstruksi menjadi sangat selektif. Jika pada

saa~ rekonstruksi digunakan cahaya putih maka hanya panjang

gelombang yang memenuhi syarat bragg akan menghasilkan

bayangan yang tajam. Disebut hologram refleksi karena pada

saat rekonstruksi gelombang difraksi yang dihasilkan

merupakan refleksi dari gelombang rekonstruksi.

II. TATAKERJA DAN PERCOBAAN

A. Dasar Teo~i

Holog~am ~efleksi dapat dibuat dengan jalan menjadikan

interfe~ensi anta~a berkas a~uan dan berkas obyek pada pelat

film. Obyek disinari dengan laser yang hamburannya

dikenakan tepat pada media pe~ekam, be~kas ~ahaya ini

disebut berkas ~ahaya obyek Uo

(1)

121

Selain menerima berkas dari obyek, media perekam disinari

juga dengan berkas ~ahaya acuan Ur(3).

(2)

Jumlah total medan gelombang pada media perekam adalah

U."= Ue>+ Ur

U."= Ae>Exp i ~e>(Y,z) + Ar Exp i ~r(Y,Z)

Besarnya intensitas dari ke dua gelombang tersebut adalah

(3)

I."= U.,,2 = U."U.,,-

I."= Ie>+ Ir + 2 Ae>Ar Cos( Y'e>(y,z) )or (y, z ) ) (4)

intensitas

terbentuknya

dimana ~c>s(y,z) - ~r(Y,Z) adalah beda fase dari

yang mengenai media perekam yang menentukan

frinji.

Berkas cahaya a~uan dan ~ahaya obyek yang

media perekam arahnya berlawanan, jalannya arah

perekam ditunjukkan pada gambar 2.

mengenai

media

Gambar 2. Jalannya berkas ~ahaya pada media perekam

122

Beda fase ~c(y,z) - ~r(Y,Z) dapat dituliskan

'fo(y,Z) - )o•.. (y,Z) = 21[, ( '7.0 - '7. •..)y + 2 ( r,o - ~•..)z (5)

dimana "20 = sin 9'01")..

1j•.. = sin fi ...l?/fo =(1 _;;\2 £02)1/2/')-

~•.. =(1 _')-2 '1...2)1/2/")...

Untuk '70 = /, r-, dan yo = - ~r- maka persamaan (5) menjadi :

2 rc (2 ~c) z = konstan (6)

Persamaan merupakan persamaan frinji bidang sejajar dengan

bidang x,y yang mempunyai jarak frinji :

(7)

B. Susunan Per~obaan

Pada pembuatan hologram refleKsi digunakan sumber

cahaya dari laser He Ne yang mempunyai panjang gelombang

6328 cA, adapun susunan peralatan ditunjukkan pada gambar 3.

21

l'"

C >-.- o

Gambar 3. Susunan peralatan pembuatan hologram refleksi

123

C = Cermin o = obyek(mobilmobilan>

S

= Shutter A = atennuator

BS = cermin setengah pemantul

H = pel at film

MO = mikroskop obyektif P

= pinhole

Berkas sinar laser dilewatkan pada cermin setengah pemantul

(beam splitter>, sehingga berkas laser sebagian diteruskan

merupakan berkas acuan dan sebagian dipantulkan sebagai

berkas obyek setelah dikenakan pada obyek. Berkas keluaran

laser tidak homogen, supaya menjadi homogen dilewatkan pada

spatial filter yang terdiri dari mikroskop obyektif dan

pinhole yang diameternya 25 urn. Mikroskop obyektif dengan

titik api lensa 14,8 mm dan 10 kali perbesaran digunakan

memperbesar diameter berkas. Plat film H dengan dasar kaca

tipe 694 F buatan pabrik Kodak yang mempunyai daya pisah

» 2000 garis/mm digunakan sebagai media perekam intensitas

hasil interferensi berkas acuan dan berkas obyek. Untuk

mengatur lamanya waktu penyinaran yang mengenai .pelat film

digunakan shutter S yang dapat diatur waktunya mulai 0.01

sampai 1 detik.

Dengan menggunakan meja buatan Newport Research

Corporation yang dapat mengatasi pengaruh getaran dari luar.

Sistem kerja meja berdasar penumatik, pada percobaan ini

tekanan udara yang diberikan 13 PSi4 Untuk memantapkan

peralatan optik yang lain seperti temp at cermin, temp at

mikroskop obyektif, tempat obyek digunakan magnetic base

yang dapat melekat kuat pada permukaan meja. Pada percobaan

ini digunakan laser He Ne tipe 164 buatan Spectra Physics

panjang gelombang 6328 °A, dengan daya keluaran 15 mW.

Untuk memperoleh hasil hologram yang baik dan dapat

dilihat kembali bayangannya pada waktu rekonstruksi

diperlukan berkas cahaya yang koheren, system stabil dan

tahan terhadap pengaruh getaran dari luar. Selain itu pelat

film harus mempunyai daya pisah terjangkau dan waktu

penyinaran sesuai.

Setelah proses perekaman, pelat film yang sudah

merekam pola pola frinji segera dilakukan proses pencucian

'i 24

untuk memperoleh hasil hologram, adapun urutan

pencucian sebagai berikut(4)

proses

1. Pengembangan (developing)

Pada proses ini pelat film yang sudah merekam pola

frinji direndam dalam larutan developer selama 6 - 8 menit

dan digoyang terus menerus. Proses ini dilakukan dengan

menjaga suhu antara 18,5 - 21 DC, kemudian pelat film

dimasukkan dalam air yang mengalir selama 30 detik.

2. Fixing

Pada proses ini pelat film direndam dalam larutan

fixer F-5 selama 5 menit dan digoyang terus menerus, setelah

itu pelat film dimasukkan selama 1 menit dalam air mengalir.

3. Pembersihan fixer

Pelat film direndam dalam larutan hypo selama 1,5

menit, kemudian untuk menghilangkan larutan hypo yang

menempel pada pelat film dimasukkan kembali dalam air

mengalir selama 5 menit. Sisa emulsi dapat dihilangkan

dengan merendam pelat film dalam metanol selam 5 menit

kemudian dibersihkan dengan air mengalir selama 1 menit dan

dibiarkan kering pada suhu kamar atau dihembus dengan udara

kering. Selama proses perekaman ma~pun proses pencucian

dilakukan pada temp at gelap.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk memperoleh pola frinji yang dapat, dilihat

kembali .bayangannya pada waktu rekonstruksi, diperlukan

pelat film yang mampu merekamnya, pada hologram refleksi

diperlukan film yang mempunyai daya pisah yang tinggi. Daya

pisah adalah jumlah garis sejajar per milimeter yang masih

dapat dipisahkan media perekam atau dapat dituliskan,

v = lId (8)

125

Dengan mensubstitusikan "l menjadi sin Y /;.. dan '7t­disubstitusi-kan dengan ?-_/n, dan dengan menggunakan hukum

Snellius sin ~/n = sin ~/no, maka persamaan (7) dapatditurunkan menjadi :

(9)

dimana ~ = panjang gelombang pada media perekam

n = indeks bias media perekam

no = indeks bias udara

Pada pereobaan yang dilakukan pada makalah ini = 6328°Adan

n =1,5 untuk-rl. =7t/2,maka..

d =0,2830um

V =2533 garis/mm

Untuk ~= 0, diperoleh d = 0,2109 um

V = 4740 garis/mm.

Jadi jangkauan daya pisah pelat film yang digunakan untuk

membuat hologram refleksi adalah 3530 < V < 4740 garis/mm.

Waktu penyinaran yang dikenakan pada pelat film

mempengaruhi hasil hologramnya. Kalau waktu penyinaran

terlalu lama hologram yang dihasilkan nampak gelap, karena

intensitas yang diterima film terlalu besar. Waktu

penyinaran pendek hasil hologramnya tampak pueat disebabkan

intensitas yang diterima keeil. Hubungan waktu penyinaran

t, intensitas gabungan berkas obyek dan berkas aeuan _~,

dan tenaga optimum film yang dipakai U adalah

t = U/I (10)

Setelah mengukur intensitas berkas, dan dari persamaan di

atas diperoleh patokan untuk menentukan lamanya waktu

penyinaran. Data pereobaan pembuatan hologram refleksi

ditunjukkan pada tabel 1.

126

Data 1. Data hasil percobaan pembuatan hologram refleksi

----------------------------------------------------------

Jarak Sudut t

P•.... = daya

Pc>

= daya

t

= waktu

tp

= waktu

Prosescahaya

putih

----------------------------------------------------------

49 150°,1660,5821·3,5 10,85·49

1500, 1650,5821·3,5 0,50,85·49

1500,1660,5821:3,5 0,750,85

74

1750,4141,2451·3 0,751,07·74

1750,4141,4251·3 11,07·----------------------------------------------------------

sudut = sudut antara berkas acuan dan obyek

berkas acuan (mW)

berkas obyek (mW)

penyinaran (detik)

penyinaran dari hasil perhitungan (detik)

rekostruksi dilakukan dengan merefleksikan

dari lampu senter yang datang dari arah depan

(sama seperti posisi pengamat) seperti ditunjukkan pada

gambar 4a. Hasil pengamatan dengan jalan memfoto bayang­

annya pada saat rekonstruksi dlt~nj~~~~~ __e~da 9_a_m_b_a_r__·_4__b.

Su.rr;.ber

Kolog.:-am

Pe!lgamat

a) b)

ro •.. - .. --

Gambar 5. a. Susunan rekonstruksi hologram refleksi

b. Foto bayangan hasil rekonstruk~i

127

Pada perekaman cahaya yang digunakan berwarna merah dari

laser He Ne, tetapi pada waktu rekonstruksi bayangan yang

dihasilkan warnanya hijau. Hal ini disebabkan pada waktu

proses pencucian terjadi pengkerutan pada media perekam,

sehinggaterjadi perubahan jarak frinji yang mempengaruhi

panjang gelombang saat rekonstruksi.

v. KESIMPULAN

Dari hasil pembuatan hologram refleksi dapat

disimpulkan bahwa :

Pada proses rekonstruksi dapat digunakan cahaya putih

untuk melihat bayangan yang terjadi dari pelat hologram.

Media perekam yang digunakan untuk hologram refleksi

dengan memakai berkas cahaya panjang gelombang 6328 A

adalah antara 3530 sampai dengan 6740 garis/mm.

Pada waktu rekonstruksi ada perbedaan warna bayangan pada

hologram kalau dibandingkan pada saat perekaman disebabkan

karena adanya perubahan jarak frinji pada saat proses

pencucian.

UCAPAN TERIMAKASIH

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih

kepada saudara Agus Nurochim, para teknisi Fisika Atom

yang telah membantu hingga terselesaikannya penulisan

makalah ini.

ACUAN

1. Lehmann Matt, "Holography (technique and practice>, the

focal press", London and New York, 1970.

2. AbramsonNils,"The making and evaluation ofhologram",

Academic: Press,

New York,1971.

3.

Collier RobertJ •.,BurkhartChristophB.,"Optic:al

Holography",

Academic: Press,New York,1977.

4. Kallard T., "Exploring Laser Light", Optosonic: Press, New

York, 1~77.

128

Pertanyaan-pertanyaan dan Jawabannya

1. Budiono

a. Apakah teknik hologram ini dapat digunakan untuk

melihat kecacatan dari suatu obyek?

b. Tadi dikatakan teknik hologram, sistem yang dibuat

harus fix tidak boleh ada getaran, sedangkan negara­

negara yang maju pemotretan daerah-daerah yang ber­

bahaya untuk negara lain dapat dilaksanakan dengan

teknik hologram memakai satelit. Apakah dengan teknik

hologram yang dicoba dapat dilakukan juga?

Sigit Hariyanto

a. Dengan metode holografi dapat digunakan untuk melihat

kecacatan suatu obyek yaitu dengan interferometer

holografi, caranya dengan membandingkan obyek standar

dan obyek yang cacat dan keduanya direkam pada

hologram. Pada saat rekonstrukksi bayangan yang

terjadi dapat dianalisa.

b. Tidak dapat, karena percobaan yang dilakukan di sini

selain sistemnya harus betul-betul tahan getaran, juga

percobaan ini dilakukan dalam ruang yang betul-betul

gelap.

2. Rony D.

a. Aplikasi dari pembuatan hologram di mana?

b. Apakah ada nilai komersialnya?

Sigit Hariyanto

a. Untuk interferometer holografi yaitu untuk analisa

kerusakansuatu bahan dalam orde mikro.

b. Sampai saat ini belum dipikirkan dalam segi komer­

sii~nya, tetapi di luar negeri hologram ini banyak

diperjual-belikan yang merupakan barang souvenir.

129

3. t:uaminiirtQ.

- Bisa dijelaskan mengapa pada holografi Refleksi

rekonstruksi dapat dilakukan dengan cahaya yang

perlu koheren (tidak harus dengan laser).

Jawaban

ini,

tidak

Rekonstruksi pada hologram tidak perlu menggunakan cahaya

koheren. Tetapi jika dipakai cahaya putih untuk

rekonstruksi hologram tranmisi, tiap panjang gelombang

cahaya tersebut menghasilkan citra obyek yang bergeser

satu sama lain, sehingga secara keseluruhan akan

terbentuk citra yang kabur dari berbagai warna sekaligus.

Hal ini tidak terjadi pada hologram refleksi karena

permukaan hologram akan menginterferensikan cahaya cukup

banyak dengan efisiensi refleksi yang tinggi untuk

panjang gelombang yang memenuhi kondisi Bragg,.