OPTO: LASER: Light Amplification by Stimulation of Emission of Radiation

LASER

Encu Rusmana (SMAN 3 Kota Jambi)




Kata Laser adalah sebuah singkatan dari bahasa Inggris yaitu Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yang mempunyai arti pengerasan pancaran cahaya berdasarkan emisi terstimulasi .Yang pokok dari emisi terstimulasi ini adalah cahaya (foton) menjalar dengan arah, energi dan fase yang sama (koheren). Pada tahun 1958 laser telah diramalkan oleh Townes dan Schawlow,dan untuk hal tersebut Townes mendapat hadiah Nobel tahun 1981. Baru pada tahun 1960, dua tahun setelah diramalkan dapat direalisasikan oleh Th Maiman, dengan laser terbuat dari rubi.

Radiasi elektromagnet dapat berinteraksi dengan atom atau molekul yang mempunyai tingkat energi dalam keadaan dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi karena memperoleh energi. Atom atau molekul yang tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan dua cara yaitu emisi spontan dan emisi terstimulasi. Radiasi emisi spontan adalah Radiasi yang dipancarkan secara langsung oleh atom atau molekul yang tereksitasi ketika menuju posisi level energi yang lebih rendah.

Atom tereksitasi = atom keadaan dasar + foton

Radiasi emisi stimulasi adalah radiasi yang dipancarkan ketika foton lain menumbuk atom atau molekul tereksitasi. Energi foton harus sama dengan selisih level energi transisi atom atau molekul tereksitasi. Foton yang dihasilkan sama dengan foton yang datang dan dapat mestimulasi emisi pada atom tereksitasi yang lain.

Atom tereksitasi + foton = atom keadaan dasar + 2 foton

Probabilitas foton baru untuk menginduksi atom tereksitasi lain adalah sama dengan probabilitas foton untuk diserap oleh atom dalam keadaan dasar. Reaksi rantai dapat terjadi bila jumlah atom dalam keadaan tereksitasi lebih banyak daripada atom berkeadaan dasar. Untuk itu diperlukan paling sedikit tiga level energi. Atom mula-mula dalam keadaan dasar E1, lalu tereksitasi ke keadaan tereksitasi E3 karena energi dari luar. Dari E3 secara spontan jatuh ke keadaan metastabil E2 dalam waktu kira-kira 1ns (10-9s) , keadaan E2 membutuhkan waktu kira-kira 1ms (10-3s) probabilitas untuk ke keadaan dasar rendah. Oleh karena itu secara cepat atom terakumulasi pada keadaan metastabil yang jumlahnya lebih banyak dari pada atom keadaan dasar. Setelah populasi berkebalikan reaksi rantai radiasi emisi stimulus akan terjadi. Untuk memperbesar intensitas foton, cermin dipasang pada kedua ujung, cermin penuh dan pada ujung yang lain cermin sebagian. Foton yang dihasilkan akan dipantulkan bolak-balik sepanjang alat dan menginduksi atom-atom tereksitasi lain agar menghasilkan foton yang lebih banyak. Sebagian foton akan keluar sebagai sinar laser pada ujung yang diberi cermin sebagian.

Prinsip pengerasan cahaya dengan cara emisi terstimulasi tidak begitu saja dapat direlisasikan.Karena atom atau molekul dalam keadaan dasar jika diberi foton akan diabsorbsi bukan digandakan.Banyaknya foton yang diabsorbsi sebanding dengan kerapatannya.Karena absorbsi ini sebagian akan mengemisi secara spontan.Emisi spontan tidak tergantung banyaknya foton, tetapi bergantung populasi. Emisi terstimulasi terjadi jika kerapatan pada tingkat energi yang lebih tinggi lebih besar dari keadaan dasar hal ini disebut keadaan inverse. Keadaan inverse ini dapat diperoleh dengan cara memompa populasi secara optis atau listrik.

Ada beberapa macam laser misalnya : laser rubi dibuat oleh Mainman di tahun 1960, menggunakan silinder rubi (kristal alumunium oksida dicampur 0,1 persen kromium). Atom kromium mempunyai tiga level sistem energi.Juga ada laser Helium-Neon terdiri dari campuran helium (85 persen) dan neon (15 persen) pada tekanan rendah. Dan juga ada laser ion argon serta laser karbondioksida.

Aplikasi laser diterapkan dalam berbagai bidang. Antara lain di kedokteran : pisau bedah yang steril, pemotong pembuluh darah, pemasangan retina,penyembuhan sakit kulit. Untuk aplikasi teknologi : memotong dan mengelas logam,persenjataan untuk peluru kendali, ,telekomunikasi,sumber cahaya yang bisa berinterferensi sehingga terjadi laser disc. Dan pada bidang sains: Mengukur pergerakan benda yang jauh, misal bulan, mengukur laju aliran gas dan zat cair, pemetaan, penentuan jarak yang tepat dan banyak aplikasi yang lainnya.


Sumber gambar : http://cahbaguzz.wordpress.com

http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1269671886&1