MAKALAH FISIKA PRINSIP DAN PENGGUNAAN LASER (2023)

MAKALAH FISIKA

“PRINSIP DAN PENGGUNAAN LASER”

Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika

yang Diampu oleh Dr. Parno. M.Si

Disusun Oleh:

PUAN MAHARANI

(210343606425)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI

NOVEMBER 2021

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmupengetahuan yang sangat pesat telah melahirkan banyak teknologi baru yangmembuat kehidupan manusia dapat dijalankan dengan lebih efektif dan efisien.Salah satu teknologi yang tengah berkembang saat ini adalah laser. Lasermerupakan partikel cahaya atau foton yang tereksitasi dengan arus pancarkanenergi berbentuk cahaya. Cahaya tersebut kemudian bergabung menjadi sebuahsinar yang kemudian dikenal dengan sinar laser. Saat ini laser banyakdikembangkan ke dalam berbagai bidang seperti kesehatan, lingkungan, industri,bahkan seni.

Beberapa keunggulan darilaser adalah kecepatan pengerjaan yang tinggi dan pengerjaan dapat dilakukandengan lebih presisi. Adapula kekurangan dari laser yaitu harga produksi yanglebih mahal dan potensi adanya radiasi berlebihan akibat kesalahan perhitungan.Namun terlepas dari kekurangannya, laser merupakan salah satu teknologi yangsangat berpotensi untuk dikembangkan terlebih dalam dunia modern yang serbacepat saat ini. Dengan mempelajari dasar prinsip kerja laser dan mengeksplorasihal-hal yang dapat dilakukan dengan laser, bukan tidak mungkin kita dapatmengurangi kelemahan dari teknologi ini atau membuat inovasi baru yangbermanfaat berdasarkan penerapan prinsip yang telah dipelajari.

1.2 RumusanMasalah

1.Apa yang dimaksud dengan laser?

2.Apa saja sifat-sifat laser?

3. Bagaimanaprinsip kerja laser?

4.Apa saja kegunaan dari laser?

5.Apa penerapan teknologi laser dalam bidangbioteknologi?

1.3 Tujuan

1.Mengetahuipengertianlaser

2.Mengetahui prinsip kerja danpenggunaan laser

3.Memahami aplikasi laser dalambidang bioteknologi

BAB II
URAIAN MATERI

2.1 Pengertian Laser

Laser adalah singkatandari Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation yang dapat diartikan sebagai pembesaran cahaya karenaemisi dari radiasi yang terus menerus. Laser akan menghasilkan berkas cahayadengan panjang setiap gelombang yang sangat mirip dan memiliki ketinggianpuncak gelombang yang sama. Karena itu sinar yang dihasilkan akan terlihatsempit/kecil, sangat terang dan sangat fokus. Karena sinar yang fokus dan tidakberpendar, sinar laser dapat menempuh jarak yang sangat jauh dan dapatmengonsentrasikan energi yang besar ke area yang sangat kecil. Laser tidak dapatterjadi secara alamiah di alam, perlu dilakukan suatu teknologi untukmenciptakan cahaya laser secara artifisial. Teknologi yang dapat mengendalikanemisi cahaya pada laser adalah dengan bantuan cermin.

2.2 Prinsip Kerja Laser

Lasermemiliki sebuah tabung yang disebut dengan media laser, ini adalah tempatdimana atom akan tereksitasi dan sinar laser akan terbentuk. Kita perlumengingat bahwa atom memiliki elektron yang bergerak disekitar nukleus.Elektron dapat tereksitasi atau naik ke tingkat energi yang lebih tinggi karenabeberapa cara. Dalam kaitannya dengan cara kerja laser, eksitasi elektronterjadi adalah karena adanya energi listrik dan adanya foton.

Didalam laser, energi listrik yang dihasilkan oleh baterai akan memicu elektrondi dalam media laser untuk bereksitasi. Atom yang telah tereksitasi akankembali ke kesetimbangan energi semula dan menghasilkan foton. Foton yangdihasilkan dari eksitasi akan memicu atom lain untuk bereksitasi danseterusnya. Atom-atom dalam media laser diperangkap diantara dua cermin,sehingga foton yang dihasilkan akan memantul disekitar media laser dan memicueksitasi atom terus menerus. Salah satu cermin memiliki transparansi yang lebihrendah sehingga memungkinkan beberapa foton untuk keluar, foton inilah yangkita lihat sebagai sinar laser.

2.3 Sifat-Sifat Laser

Laser memiliki beberapasifat yang tidak dimiliki oleh sumber lain, yaitu:

a.Monokromatis

Artinya adalah memiliki satuwarna. Hal ini disebabkan karena gelombang cahaya yang dihasilkan lasermemiliki panjang gelombang yang sama. Panjang gelombang yang dihasilkan sendiritergantung dari jumlah energi yang dilepaskan ketika atom tereksitasi turun kekeadaan setimbang. Panjang gelombang yang berbeda akan menghasilkan warna yangberbeda pula.

b.Koherensi

Artinya gelombang yangdihasilkan selalu sama baik dalam fase maupun arah penjalarannya. Koherensisendiri memiliki dua konsep yaitu konsep ruang dan konsep waktu.

·Konsep ruang adalah sifat yang dimiliki duabuah gelombang dari sumber yang sama yang menempuh lintasan berbeda namun akantiba di dua titik yang sama jauhnya dari sumber dengan fase dan frekuensi yangsama.

·Konsep koherensi waktu adalah sifat dimanadua gelombang dengan sumber yang sama tiba dititik yang sama dengan fase yangtetap setelah melewati lintasan yang berbeda.Laser memiliki koherensi terhadap ruang dan waktu yang lebih besardibanding sumber cahaya lainnya

c.Intensitas

Laser memiliki gelombangcahaya dengan fase yang sama sehingga gelombang tersebut saling memperkuat yangmenyebabkan laser memiliki pancaran yang kuat dan terlihat sangat terang

d.Kesearahan

Pada laser, cahaya tidakmembias namun memancar dalam satu arah yang sama sehingga cahaya yangdihasilkan akan sangat fokus

2.4 Penggunaan Laser

Saat ini teknologi laserdigunakan dalam bidang dalam kehidupan manusia, beberapa diantaranya adalah:

Bidang kesehatan

·Menghilangkan bekas tanda lahir yangabnormal

·Pengangkatan tumor jinak

·Prosedur lasik untuk menhilangkan gangguanpengelihatan

·Pemecahan batu ginjal

·Prosedur kemoterapi

·Prosedur perawatan kecantikan sepertimenghilangkan flek hitam dan IPL

Bidang industri

·Alat pengukuran yang presisi

·Alat pengecek barcode

·Pemotongan lempeng baja dan besi

·Pengelasan

Bidang teknologikomputasi

·Printer laser

·Pembuatan komponen alat elektronik

Bidang pengembangan ilmupengetahuan

·Digunakan dalam alat spektrometer yangdapat membantu ilmuwan menemukan bahan penyusun suatu benda

·Membuat pemetaan planet, bumi dan asteroid

·Mengukur jarak bumi dan bulan

2.5 Contoh Soal BerkaitanDengan Laser

1. Seberkas sinar laser jatuh pada permukaankaca plan paralel dapat membentuk sudut datang sebesar 45°. Jika tebal kacaplan paralel 5 cm dan sudut bias yang dihasilkan adalah 20°. Tentukan besarpergeseran yang dialami oleh sinar laser tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

i₁= 45°

d = 5 cm

r₁= 20°

Ditanyakan: t

Jawab:

Jadi, ketika melewati kaca plan paralel, sinarlaser mengalami pergeseran sejauh 2,2 cm dari arah semula.

2. Sebuah laser diarahkan ke salah satu sisikaca plan paralel yang mempunyai ketebalan 4 cm. Jika sudut datang sinartersebut 30° dan indeks bias kaca 2, tentukanlah pergeseran sinar pada kaca!

Penyelesaian:

Diketahui:

d = 4 cm

n_kaca= 2

i₁= 30°

Ditanyakan: t

Jawab:

Untuk mencari t, terlebih dahulu kita mencarisudut bias (r₁). Sesuai dengan Hukum Pembiasan, kita mendapatkan:

n_udarasin i₁=n_kacasin r₁

(1) sin i₁= n_kacasinr₁

sin i₁= n_kacasinr₁

r₁= sin^-1(1/4)

r₁= 14,48°

Kemudian besar pergeseran sinar dapat kita caridengan persamaan berikut:

Jadi, pergeseran sinar tersebut adalah 1,11 cm.

BAB III

3.1 Fenomena Dalam Bidang Bioteknologi

Baru-baru ini ditemukansel yang mempu memancarkan sinar laser. Dalam membuat laser dibutuhkansetidaknya dua hal yaitu bahan yang dapat memendar cahaya dan cermin sebagaipengonsentrasi cahaya dan pengarah lintasan. Sinar laser dari sel ini didapatdengan memanfaat bahan bernama green fluorescent protein(GFP) sebagaipembangkit.. Peneliti ini melakukan rekayasa genetikaterhadap sel ginjal dari embrio manusia untuk menghasilkan protein pemendar. Proteinpemendar tersebut di tempatkan di satu sel diantara dua kaca berjarak sepertigatebal rambut manusia. Kemudian seberkas cahaya ditembakan ke protein tersebutdan berhasil menghasilkan laser. Bentuk sel yang berupa bola juga memilikifungsi tambahan sebagai lensa yang dapat memfokuskan cahaya.

3.2 Teknologi Pada Bidang Bioteknologi

Mesin penghilang tatto merupakan salahsatu penerapan teknologi laser yang banyak digunakan. Jenis laser yangdigunakan adalah Ultra Short Pulse Laser, laser ini daat menembakan cahaya hinggakecepatan picosecond (1^-11second). Laser yang ditembakan akan diatur denganfrekuensi sebesar 775 nanometer. Panjang gelombang yang rendah memungkinkansinar laser masuk dan menemus ke dalam kulit.

Tinta tato terbentuk dari komponen yangsebagian besarnya mengandung logam berat. Secara mikroskopik, dapat dilihat bahwalogam berat tersebut terdiri dari logam berbentuk butiran sangat halus danbutiran yang agak besar. Dalam proses pembuatan tato, jarum akan ditusukankedalam kulit untuk memasukan partikel-partikel logam di dalam tinta tadi kedalam lapisan dermis. Ketika partikel logam tersebut memasuki tubuh, sel darahputih akan bereaksi untuk membuang benda asing tersebut. Sel darah putihsendiri merupakan sel yang berukuran sangat kecil, sedangkan tinta mengandungpartikel berukuran kecil dan besar. Karena itu sel darah putih hanya dapatmenelan partikel logam berukuran kecil yang nantinya akan dibawa ke liver untukdibuang dari tubuh. Sedangkan partikel yang lebih besar akan tertinggal dilapisan dermis dan membuat warna tinta tato menjadi permanen. Seiring berjalannyawaktu, partikel logam tersebut akan terurai sedikit demi sedikit sehinggamemungkinkan sel darah putih untuk membawanya, karena itu meskipun permanentinta tato akan memudar setelah beberapa waktu.

Permasalahan dalam penghilangan tatosecara alami adalah perbedaan antara ukuran sel darah putih dan partikel logamdalam tinta. Maka teknologi dalam mesin penghilang tato hadir untuk menjawabpermasalahan tersebut. Ketika laser ditembakan ke dalam kulit, sinar dari lasermemancarkan energi radiasi ke partikel logam, sehingga partikel logam tersebutmengalami kenaikan suhu dan memanas. Panas yang dihasilkan akan memecah partikeltersebut menjadi pecahan-pecahan kecil. Dengan begitu sel darah putih akanlebih mudah menelan dan membawa partikel logam tersebut untuk dibuang.

3.3 Permasalahan Kontekstual pada BidangBioteknologi, Solusi Penyelesaiannya, dan Disain Miniatur TeknologiPenyelesaiannya

Saat ini penulis belummenemukan permasalahan kontekstual dan penyelesaiannnya. Kedepannya tulisan iniakan disunting kembali untuk penambahan materi pada sub pembahasan ini.

BAB IV
PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Perkembangan pengetahuanmemungkinkan kita untuk menikmati manfaat penggunaan laser dalam berbagaibidang. Laser sendiri merupakan pembesaran cahaya karena emisi dari radiasiyang terus menerus. Laser memiliki ciri khas dibandingkan dengan sumber cahayalain yaitu sifat koherensi, monokromatik dan kesearahan. Prinsip kerja laseradalah memanfaatkan eksitasi dari atom untuk menghasilkan foton yangdiperangkap dalam sebuah tabung dengan cermin sehingga eksitasi dapat berjalanterus menerus dan menghasilkan cahaya dengan intensitas yang tinggi. Saat inipenggunaan laser sangat banyak digunakan dalam berbagai bidang dan memungkinkanadanya perkembangan teknologi kedepannya.

4.2 Saran

Kita dapat mempelajaricara kerja laser sehingga dapat tercipta inovasi-inovasi baru yang memudahkankehidupan kita. Penulis mengetahuibahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Maka dari itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun agar makalahini dapat diperbaiki menjadi lebih baik.

Daftar Pustaka

https://lasers.llnl.gov/education/how_lasers_work

http://www.planet-science.com/categories/over-11s/technology/2012/01/what-is-a-laser.aspx

https://spaceplace.nasa.gov/laser/en/

https://core.ac.uk/download/pdf/11703678.pdf

Sadimin,Mengenal Laser dan Hologram, 2020

Sri Jumini,FISIKA KEDOKTERAN, 2018