Pages

Banner 468 x 60px

 

Sabtu, 02 Februari 2013

Hologram, Tanda Kedahsyatan Sains

0 komentar

  Pada hakikatnya cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan. Panjang gelombang dan frekuensi akan menentukan warna cahaya.Sebagai gelombang, cahaya juga dapat melentur (berdifraksi), serta peristiwa interfrensi merupakan hasil dari cahaya yang berdifraksi. Difraksi adalah penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombangini melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Gelombang terdifraksi selanjutnya berinterferensi satu sama lain sehingga menghasilkan daerah penguatan dan pelemahan. Difraksi juga berlangsung pada aliran partikel. Dengan
kata lain, Difraksi adalah peristiwa dimana berkas cahaya akan dilenturkan pada saat melewati celah sempit. Difraksi juga menggambarkan suatu deviasi dari cahaya dengan pola lurus ketika melewati lubang lensa atau disekeliling benda. Konsep difraksi cahaya ini sangat bermanfaat pada kemajuan teknologi. Banyak ilmuwan yang berhasil menciptakan teknologi berdasarkan konsep difraksi cahaya Ada banyak aplikasi dikehidupan sehari-hari dari difraksi cahaya. Anatara lain misalnya penerapan pada Analisa Struktur Kristal ‘Spektroskopi difraksi sinar-X(X-ray difraction/XRD), GLV (Gratting Light Valve), Holografi, Resolusi pada sistem pencitraan, dll. Penemuan-penemuan tersebut sangat berguna di zaman yang serba modern seperti saat ini. Berdasarkan hal tersebut maka Pada makalah ini akan dibahas dengan lebih jelas salah satu aplikasi difraksi cahaya di kehidupan sehari-hari yaitu Holografi.
Pengertian Holografi
Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari suatu benda yang tersebar direkam dan kemudian direkonstruksi sehingga objek seolah-olah berada pada posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang direkam. Gambar berubah sesuai dengan posisi dan orientasi dari perubahan sistem pandangan dalam cara yang sama seperti saat objek itu masih ada, sehingga gambar yang direkam akan muncul secara tiga dimensi (3D) yang biasa disebut dengan hologram. Teknologi perekaman citra tiga dimensi ini menggunakan sinar murni (seperti laser)
Pada tahun 1940-an, Dr. Dennis Gabor, seorang fisikawan Hongaria, menemukan teknik holografi. Berkat penemuannya tersebut, ia dianugerahi penghargaan Nobel pada tahun 1971. Hasil temuaannya menjadikan ia sebagai perintis, bapak, dan sekaligus pencipta holografi. Sayangnya, perkembangan bidang ini berjalan lambat hingga tahun 1960-an. Akhirnya, perkembangan holografi mulai bergerak lagi dengan adanya perkembangan dari teknologi laser.
Hologram
Hologram adalah produk dari teknologi holografi. Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam bentuk mikroskopik. Hologram bertindak sebagai gudang informasi optik. Informasi-informasi optik itu kemudian akan membentuk suatu gambar, pemandangan, atau adegan. Hologram merupakan jelmaan dari gudang informasi (information storage) yang mutakhir. Kelebihan hologram ialah ia mampu menyimpan informasi, yang di dalamnya memuat objek-objek 3 dimensi (3D). Tidak hanya objek-objek yang biasa terdapat di foto atau gambar pada umumnya. Hal itu disebabkan prinsip kerja hologram tidak sesederhana lensa fotografi. Hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi, yang merupakan bagian dari fenomena gelombang.
Karakteristik hologram
Hologram, memiliki karakteristik yang unik. Beberapa diantaranya yaitu: Cahaya, yang sampai ke mata pengamat, yang berasal dari gambar yang direkonstruksi dari sebuah hologram adalah sama dengan yang apabila berasal dari objek aslinya. Seseorang, dalam melihat gambar hologram, dapat melihat kedalaman, paralaks, dan berbagai perspektif berbeda seperti yang ada pada skema pemandangan yang sebenarnya. Hologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi dari bagian kecil hologram. jika sebuah hologram pecah berkeping-keping, masing-masing bagian dapat digunakan untuk mereproduksi lagi keseluruhan gambar. Walau bagaimanapun, penyusutan dari ukuran hologram, dapat menyebabkan penurunan perspektif dari gambar, resolusi, dan tingkat kecerahan dari gambar. Dari sebuah hologram dapat direkonstruksi dua jenis gambar, biasanya gambar nyata (pseudoscopic) dan gambar maya (orthoscopic) Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan 360 derajat dari objek Lebih dari satu gambar independen yang dapat disimpan dalam satu pelat fotografi yang sama yang dapat dilihat dari satu per satu dalam satu kesempatan.
Penyimpangan hologram
Hologram dapat menderita penyimpangan yang disebabkan oleh konstruksi satu ke rekonstruksi berikutnya serta oleh ketidaksesuaian referensi dan rekonstruksi sinar. Penyimpangan pada hologram kromatik dan nonkromatik, keduanya sama-sama merupakan penyimpangan yang serius walaupun hanya sebuah penyimpangan dari geometri perekaman yang ada pada rekonstruksi geometri.
Gambar orthoscopic dan pseudoscopic
Sebuah hologram dapat merekonstruksi dua gambar, yang nyata dan maya (replika dari objek). Namun, dua gambar tersebut terbedakan dalam tampilannya di mata pengamat. Gambar maya diproduksi dengan posisi yang sama dengan objek dan memiliki tampilan yang sama pada kedalaman dan paralaks dengan objek tiga dimensi yang sebenarnya. Gambar maya terlihat seolah-olah pengamat melihat objek asli melalui jendela yang ditentukan oleh ukuran dari hologram. Gambartersebut dikenal sebagai gambar orthoscopic gambar nyata, juga terbentuk dengan jarak yang sama dari hologram, tapi berada didepannya serta kedalaman gambarnya terbalik. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa titik-titik yang bersesuaian pada kedua gambar (nyata dan maya) terletak pada jarak yang sama dari hologram. Gambar nyata ini dikenal sebagai pseudoscopic. Gambar ini sangat tidak nyaman untuk dilihat karena memang kita tidak terbiasa melihat gambar terbalik dalam kehidupan normal. Gambar tersebut tidak dapat diubah dengan tekni-teknik optika sampai baru-baru ini. Kini, sudah memungkinkan untuk mengkonjugasikan gelombang muka (inggris: wavefront) dengan menggunakan teknik konjugasi fase optik. Gelombang muka ini memiliki aplikasi yang potensial dalam mengoreksi efek dari penyimpangan media pada pencitraan optik. Sebuah hologram yang terekam oleh lensa atau sebuah cermin cekung, dapat menghasilkan sebuah bayangan nyata orthoscopic dari objek. Bayangan nyata orthoscopic dari objek ini juga dapat diciptakan dengan cara merekam dua hologram secara berturut-turut. Tahap pertama, hologram utama direkam dengan menggunakan sinar acuan. Hologram ini, saat direkonstruksi oleh sinar, menghasilkan sebuah gambar maya dan gambar nyata dengan pembesaran unit. Kemudian, hologram ini direkam dengan menggunakan gambar nyata dari hologram utama sebagai sinar objek. Pada saat hologram ini sudah terekonstruksi, akan menghasilkan bayangan maya pseudoscopic dan bayangan nyata orthoscopic.
Klasifikasi hologram
Hologram, dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara tergantung pada ketebalan, metode perekaman, metode rekonstruksi dan lain sebagainya. Klasifikasi berdasarkan amplitudo dan fase hologram Sebuah hologram, tipe penyerapannya ada yang menghasilkan perubahan pada amplitudo dari sinar rekonstruksinya. Jenis fase dari hologram ini menghasilkan fase perubahan pada  sinar rekonstruksi dikarenakan variasi dari indeks bias atau ketebalan dari medium. Fase hologram, memiliki keuntungan lebih daripada amplitudo hologram dalam hal pemborosan energi di dalam medium hologram serta efisiensi penguraian yang lebih tinggi. Hologram yang direkam dalam emulsi fotografik merubah baik amplitudo dan fase dari menerangi gelombang. Bentuk dari rencana kerangka perekaman ini tergantung dari fase relatif dari pencampuran sinar. Akibatnya, gelombang yang terekonstruksi terefleksi ke hologram yang sesuai dengan kepadatan perak yang tersimpan dengan variasi amplitudonya sebanding dengan amlpitudo dari objek. Demikian pula dengan fase gelombang rekonstruksi, yang dimodulasikan sebanding dengan fase dari gelombang objek. Jadi, baik amplitudo dan fase dari gelombang objek merupakan reproduksi. Klasifikasi berdasarkan ketebalan hologram Hologram bisa berbentuk tipis (bidang) atau tebal (isi). Sebuah parameter Q dapat digunakan untuk membedakan antara hologram tipis dan tebal. Sebuah hologram dapat dikatakan tipis apabila Q < 1. Hal ini telah dibuktikan bahwa hologram tipis yang ditambah dengan teori gelombang berlaku untuk nilai Q urutan 1. Jadi, kriteria dari Q tidak selalu cukup. Sebuah hologram mungkin juga disebut tipis jika emulsi ketebalannya lebih rendah dari jarak tepi. Hologram seperti ini menghasilkan beberapa ketentuan (i) ketentuan 0 jika sinar acuan ditransmisikan secara langsung, (ii) ketentuan 1 jika penyebaran menghasilkan bayangan maya, (iii) ketentuan -1 jika penyebaran sama dengan intensitas untuk ketentuan 1 menghasilkan gambar konjugasi dan (iv) lebih besar dari 1 jika ada penurunan intensitas. Sebuah hologram yang bervolume (tebal) dapat dikatakan sebagai superposisi dari tiga dimensi rekaman terukur pada kedalaman dari emulsi menurut hukum Bragg. Rencana pengukuran pada volume hologram menghasilkan perubahan maksimal pada indeks bias dan atau indeks penyerapan. Kesimpulan dari hukum Bragg adalah volume hologram merekonstruksi bayangan maya pada posisi asli dari objek jika sinar rekonstruksi bertepatan dengan sinar acuan. Namun, bagaimanapun juga gambar konjugasi dan ketentuan penyebaran yang lebih tinggi tidak termasuk disini.
Aplikasi Teknik Holografi Yang Telah Ada
Holografi, sering disalah konsepsikan sebagai 3D fotografi. Analogi yang lebih baik adalah rekaman suara di mana bidang bunyi dikodekan sedemikian rupa agar di kemudian hari dapat direproduksikan. Dalam holografi, sebagian dari sinar yang tersebar dari objek atau sekumpulan objek jatuh di atas media perekam. Sinar kedua, yang dikenal sebagai sinar acuan, juga menerangi media perekam sehingga terjadi gangguan antara kedua sinar tersebut. Hasil dari bidang cahaya tersebut adalah sebuah pola acak dengan intensitas yang bervariasi yang disebut hologram. Dapat ditunjukkan bahwa jika hologram diterangi oleh sinar acuan asli, sebuah bidang cahaya terdifraksi oleh sinar acuan yang mana identik dengan bidang cahaya yang disebarkan oleh objek atau objek-objek. Dengan demikian, seseorang yang memandang ke hologram tetap dapat ‘melihat’ objek walaupun objek tersebut mungkin sudah tidak ada lagi. Berbagai variasi bahan rekaman yang juga dapat digunakan, termasuk Variasi Film fotografis. Keunggulan hologram Seperti yang telah dikatakan sebelumnya, kapabilitas hologram melebihi kapabilitas media penyimpanan lainnya. Salah satunya ialah, hologram dapat merekam intensitas cahaya. Dengan kata lain, hologram memiliki informasi tambahan baru dibandingkan media lain. Secara otomatis dengan adanya rekaman intensitas cahaya, hologram pun mampu untuk memperlihatkan kedalaman (depth). Ketika seseorang melihat ke arah sebuah pohon, ia menggunakan matanya untuk menangkap cahaya dari objek itu. Setelah itu, informasi diolah untuk memperoleh makna mengenai objek tadi. Prinsip ini hampir sama dengan hologram. Hologram menjadi cara yang nyaman untuk menciptakan kembali gelombang cahaya yang sama, yang berasal dari objek yang sebenarnya. Kemampuan ini sangat menakjubkan. Objek terasa nyata dan hidup dan ia akan terlihat seolah-olah akan ”melompat” dari gambar (scene). Jika pada sebuah foto standar, pemandangan diambil dari satu perspektif saja, maka hologram mematahkan batasan itu. Hologram mampu untuk melihat suatu objek dari berbagai perspektif.
Aplikasi holografi
Aplikasi teknik holografi telah tersebar ke berbagai aspek kehidupan. Holografi memudahkan manusia dalam mengabadikan karya-karya seni dan benda-benda peninggalan sejarah, pembuatan iklan dan film, dan lain sebagainya. Selain itu, aplikasi holografi lain ialah holographic interferometry, holographic optical element (HOE), dan holographic memory.
Holographic interferometry
Holographic interferometry adalah aplikasi dari teknologi holografi yang memungkinkan kita untuk membuat replika atau tiruan visual suatu benda, beserta efeknya. Dengan teknik ini, objek akan mengalami dua kali pencahayaan. Sehingga visualisasi suatu benda dapat bervariasi. Pada proses pencahayaan yang pertama, objek harus dalam keadaan diam, tidak boleh bergerak. Pada proses pencahayaan yang kedua, objek tadi menjadi subjek untuk memberikan bentuk-betuk fisik sesuai dengan wujud asli objek tersebut. Kemudian sepanjang proses tadi, hologram akan melukiskan sejumlah garis, baik garis tepi maupun garis diagonal yang melewati objek. Garis-garis itu kemudian akan menjelma menjadi garis-garis kontur serupa pada sebuah peta. Peta visual ini sangat bergantung pada garis tepi, sebab garis tepilah yang memberi bentuk-bentuk fisik. Bila terjadi kesalahan pada proses yang pertama, maka hal itu akan mempengaruhi pembuatan peta visualnya. Holographic interferometry terdiri atas tiga tipe, yaitu :
ü  Frozen fringe
ü  Life Fringe
ü  Time averaged
Holographic interferometry sudah banyak digunakan di industri manufaktur. Kegunaannya ialah untuk menginpeksi kerusakan atau kegagalan pada produk. Subjeknya ialah logam dan bahan nonlogam. Material ini digunakan untuk menguji adanya kemungkinan-kemungkinan kerusakan. Holographic optical element (HOE) Holographic optical element ialah salah satu jenis dari elemen optis difraktif. HOE dapat mengganti suatu sistem optik dengan komponen optik ganda, seperti lensa, kaca, [beam splitters], dan prisma. HOE sangat bermanfaat bila terjadi ketidaksesuaian dan ketidakseimbangan komponen optik suatu benda. Kini hadir teknologi DOE (Diffractive Optical Element) sebagai kelanjutan dari HOE. Pada DOE, gelombang cahaya yang datang tidak lagi dibengkokan, melainkan dipecah menjadi puluhan, ratusan, atau bahkan ribuan gelombang. Gelombang-gelombang tadi nantinya akan meyatu kembali dan membentuk sebuah gelombang lengkap yang baru. Aplikasi HOE dan DOE antara lain sebagai berikut : Sistem komunikasi dengan media optik CD (compact disk) (cakram kompak) Aplikasi-aplikasi arsitektural (seni bangunan) Finger print sensor (sensor sidik jari)
Proses pengolahan informasi Holographic memory
Perkembangan teknologi holografi turut merambah ke sistem penyimpanan data. Hal ini dimaksudkan untuk menciptakan media penyimpanan data dengan kapasitas yang lebih besar. Media-media penyimpanan yang mengadopsi prinsip-prinsip holografis disebut dengan holographic memory. Pada dasarnya, teknologi holographic memory memanfaatkan cahaya untuk menyimpan dan membaca kembali data atau informasi. Sinar Laser (singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) yang bersifat monokromatik dan koheren dilewatkan pada sebuah alat yang disebut ‘beam splitter’. Splitter ini ‘memecah’ sinar LASER menjadi dua, yang pertama disebut sinar sinyal atau sinar tujuan, yang kedua disebut sinar acuan. Disebut sinar tujuan karena sinar ini membawa kode informasi atau obyek yang akan disimpan. Disebut sinar acuan karena merupakan sinar yang dirancang sedemikian rupa, sehingga mudah dan sederhana untuk direproduksi karena digunakan sebagai referensi. Salah satu contoh dari holographic memory ialah kepingan holografis. Para peneliti tengah berusaha mengembangkan kepingan (CD) yang memiliki muatan penyimpanan holografis, sehingga dapat menyimpan informasi dengan ukuran terabit. Hal ini dikarenakan pengepakan data menjadi lebih mapat dibandingkan teknologi optis konvensional seperti yang digunakan pada DVD dan Blu-Ray. Bayangkan satu keping cakram optis, dengan ketebalan cakram 1,5mm, mampu menyimpan data sebesar 200 GB. Holographic memory memiliki beberapa keunggulan dibandingkan media penyimpanan lain, antara lain sebagai berikut : Holographic memory dapat menyimpan data 2 dimensi, 3 dimensi, dan juga data digital. Kapasitas penyimpanan data lebih besar, dapat mencapai 27 kali lebih besar dari kapasitas DVD yang kita pakai saat ini. Proses pembacaan data lebih cepat, yakni 25 kali lebih cepat daripada DVD.
Rencana Penggunaan Holografi Dimasa Depan
Untuk membuat sebuah hologram, sinar laser (Gambar 1) diarahkan pada sebuah pembagi (beam splitter) yang membaginya menjadi dua bagian, sinar 1 dan sinar 2. Sinar 1 merupakan referensi atau acuan (reference beam), sedangkan sinar 2 merupakan sinar yang nantinya diarahkan ke obyek yang akan dibuat hologramnya (disebut object beam). Sinar 1 memantul pada cermin yang berfungsi untuk mengarahkan sinar pada film. Sinar 2 juga dipantulkan pada cermin yang berfungsi untuk mengarahkannya pada obyek. Saat mengenai obyek, sejumlah sinar (yang berasal dari sinar 2 tadi) dipantulkan oleh obyek sehingga pantulannya itu berinterferensi dengan sinar 1 saat mencapai film. Interferensi gelombang cahaya inilah yang dicatat informasinya dalam film tersebut.
 

Informasi ini merupakan informasi atau data lengkap mengenai pola interferensi  yang sangat bergantung pada bentuk permukaan obyek yang memantulkan sinar tadi. Jika film tersebut disinari lagi dengan sinar 1 (reference), informasi pola interferensi cahaya tadi dapat ditampilkan dalam bentuk tiga dimensi yang selama ini kita kenal sebagai hologram. Holografi atau proses pembuatan hologram ini terus dikembangkan supaya tampilan tiga dimensinya semakin sempurna dan semakin persis dengan obyek aslinya. Salah satu teknologi yang menjadi kunci utama perkembangan teknik holografi adalah teknologi sinar lasernya. Sinar laser yang 100% koheren sangat mahal dan susah didapatkan. Inilah inti penelitian yang sedang gencar dijalankan oleh para peneliti dunia saat ini.
Rencana penggunaan teknik holografi pada perkantoran di masa depan
Untuk mewujudkan wacana ini, teknologi holografi harus didukung lagi oleh kamera-kamera berkualitas, komputer canggih yang super cepat, serta jaringan internet yang dapat diandalkan. Dunia yang dipenuhi hologram (holographic environment) ini menggunakan konsep tele-emersi. Sejumlah kamera digunakan untuk merekam obyek-obyek yang akan dibuat hologramnya. Kamera yang digunakan harus banyak karena harus bisa merekam semua sudut pandang yang ada supaya hologram yang dihasilkan benar-benar tampak jelas dalam tiga dimensi. Berbagai sensor elektronik digunakan untuk mendeteksi adanya pergerakan (perubahan posisi) obyek. Data-data ini diolah oleh komputer dan kemudian disebarkan melalui internet supaya dapat diproyeksikan di berbagai tempat. Suasana perkantoran di masa depan akan banyak melibatkan teknologi tele-emersi ini. Seorang arsitek yang akan mempresentasikan rancangannya (Gambar 2) dapat tampil lebih meyakinkan dengan bantuan hologram yang dapat ditampilkan dalam ruangan presentasi. Rancangannya dapat dilihat dalam bentuk tiga dimensi yang sangat jelas dan indah. Kreativitas sang arsitek dapat dimaksimalkan dan semua yang melihat hologram itu dapat langsung mengerti ide yang akan disampaikan. Asyiknya lagi, jika kita punya klien yang berada di lokasi yang berjauhan, misalnya di kota atau negara yang berbeda, kita dapat tetap melakukan presentasi atau mengadakan berbagai rapat penting tanpa perlu melangkah keluar dari kantor masing-masing. Kita hanya perlu menghubungi kantor-kantor klien dan memanfaatkan tele-emersi yang seketika itu pula dapat menampilkan ruangan kantor mereka di dalam ruangan kantor kita. Ruangan kantor kita pun langsung muncul seketika dalam kantor-kantor mereka. Kita tidak perlu lagi direpotkan masalah jarak dan transportasi. Semua jadi lebih mudah dan praktis. Kita bahkan bisa tetap mengerjakan pekerjaan kita di kantor tanpa perlu meninggalkan rumah sama sekali. Kita bisa melakukan semuanya dari rumah!
Rencana penggunaan teknik holografi dibidang kesehatan
Potensi yang lebih besar lagi terdapat di dunia kedokteran. Dokter-dokter bedah ahli yang mungkin hanya ada di kota-kota besar kini dapat membantu berbagai operasi penting di lokasi-lokasi yang selama ini susah dijangkau. Pasien dapat dibantu dengan lebih cepat sehingga dapat meningkatkan kemungkinan kesembuhannya. Mahasiswa kedokteran pun dapat berlatih tanpa perlu pasien yang sebenarnya. Hanya dengan hologram mereka bisa mengerjakan semuanya. Kita bahkan tidak hanya dapat melihat dan menyentuh hologram, tetapi kita juga dapat mencium aromanya dengan bantuan sensor-sensor canggih yang saat ini masih dalam tahap pengembangan. Kita tidak perlu lagi berpisah dengan keluarga walaupun kita sedang berada di lokasi yang berjauhan. Dunia futuristik ini merupakan bukti kehebatan teknologi.

0 komentar:

Posting Komentar