Peran Ilmu Fisika Dalam Pembentukan Karakter ... - HFI DIY-Jateng

Bambang Widiyatmoko/ Peran Ilmu Fisika Dalam Pembentukan Karakter Bangsa

7

Peran Ilmu Fisika Dalam Pembentukan Karakter Bangsa Bambang Widiyatmoko Grup Tera Hertz Photonics-Bidang Instrumentasi Fisis dan Optoelektronika Pusat Penelitian Fisika-LIPI Kompleks Puspiptek Serpong-Tangerang Selatan 15310 Email: [email protected]

Abstrak – Ilmu dasar pada dasarnya merupakan ilmu yang sangat diperlukan untuk memberi landasan pengetahuan dan landasan pemikiran ilmiah. Dari ilmu dasar berkembang teknologi yaitu suatu bentuk gabungan antara ilmu ( Science) dan Rekayasa ( Enggineering). Peran ilmu fisika sangat penting dalam pertumbuhan teknologi dan diabat moderen dimana penguasaan teknologi merupakan ukuran kemajuan bangsa. Pemahaman ilmiah dan penguasaan ilmu dasar dapat dijadikan kunci dalam membentuk karakter bangsa untuk menjadi bangsa yang inovatif. Diberikan beberapa contoh aplikasi sederhana ilmu fisika dapat merubah teknologi dunia dan dapat merubah kehidupan manusia. Kata kunci: Inovasi, Basic science, Laser.

I. PENDAHULUAN Menjadi pengetahuan umum dan kesadaran umum bahwa penguasaan ilmu adalah kebutuhan fundamental yang ingin diraih, terbukti tidak satupun keluarga yang tidak ingin menyekolahkan anaknya untuk mendapat ilmu. Banyak bukti yang memperlihatkan bahwa dengan ilmu dapat sukses. Namun demikian, ketika dikaitkan dengan ilmu fisika atau ilmu dasar pada umumnya maka kebanyakan masyarakat melihat dari kesusahannya karena sulit untuk membayangkan kegunaan langsung yang dirasakan. Hal ini bisa dimaklumi karena pada prinsipnya Ilmu dasar khususnya Fisika berperan tidak langsung atau sebagai pendukung untuk kemajuan teknologi. Beberapa negara maju sangat mendorong penguasaan ilmu dasar fisika karena kesadarannya bahwa tidak ada teknologi atau inovasi teknologi yang dihasilkan tanpa berhubungan dengan prinsip prinsip ilmu dasar. Kemajuan teknologi saat ini telah dirasakan hampir ke seluruh pelosok tanah air seperti Televisi, CD player maupun handphone. Namun sering tidak kita sadari bahwa tanpa penguatan inovasi nasional maka bangsa ini akan selalu menjadi bangsa “pengguna teknologi” dan bukan bangsa “penghasil teknologi”. Studi terbaru dari lembaga lembaga internasional memaparkan bahwa dimasa mendatang, keunggulan suatu bangsa bukan lagi ditentukan oleh seberapa besar sumber daya alam yang dipunyai suatu negara, namun ditentukan oleh seberapa inovatif nya bangsa tersebut. Tabel 1 menunjukan hasil kajian tersebut, dimana sumber daya alam akan menentukan 10% kemajuan, teknologi 20%, networking 25% dan Inovasi menetukan 45 % keberhasilan bangsa. Bangsa Indonesia telah dikaruniai sumber daya alam yang melimpah sehingga apabila dibarengi dengan inovasi teknologi maka akan menjadikan bangsa ini unggul disegala bidang. Inovasi pada dasarnya adalah kreasi untuk meringankan problem baik itu problem teknologi maupun problem sehari hari. Inovasi akan muncul dan berkembang bila didasarkan pemikiran

ilmiah, dimana fakta ilmiah menjadi hal utama dalam pengambilan keputusan. Tabel 1. Faktor faktor penentu kemajuan suatu bangsa dimasa mendatang.

Faktor 1. Natural Resources 2. Technology 3.Networking 4. Innovation & Creation

Peranan (%) 10 20 25 45

Sejak lama ilmu Fisika mendidik untuk berfikir ilmiah dengan segala gejala riil dan dapat dipelajari. Ilmu Fisika juga telah menjadi pilar utama untuk kemajuan teknologi saat ini, dimana berbagai hasil penelitian dari para fisikawan telah berkonstribusi besar dalam teknologi saat ini. II. PERAN PENELITIAN FISIKA DALAM PENINGKATAN INOVASI Ketika mengetahui atau memakai suatu teknologi, tidak banyak yang mengetahui atau ingin tahu bagaimana produk tersebut dihasilkan. Produk biasanya dihasilkan dari runtutan penelitian dasar sampai produksi. Gambar 1 adalah suatu gambaran atau runtutan panjang dari ide menjadi produk. Tahap awal didahului oleh ide untuk membuat penelitian, dimana biasanya pada tahap ini tidak banyak peneliti membayangkan kelak akan menjadi produk. Penelitian pada dasrnya ditujukan untuk pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam tahap inilah peran ilmu dasar khususnya fisika sangat diperlukan. Dari suatu penelitian penelitian yang menghasilkan suatu protype protype yang selanjutnya diujicobakan untuk diproduksi. Walaupun proses ini tidak kita sadari namun kenyataannya semua produk diawali dari hasil penelitian dan menunjukkan peran ilmu fisika maupun ilmu dasar lainnya. Dari gambaran

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng & DIY, Purworejo 14 April 2012 ISSN : 0853-0823

8

Bambang Widiyatmoko/ Peran P Ilmu Fisik ka Dalam Pembeentukan Karaktter Bangsa

ini dapat dimenggerti bahwa penelitian p dappat diibaratkann sebbagai menebar benih, semakin banyyak menebarr sem makin besar pula p prosentase keberhasilann. Benih yangg baiik (penelitiann yang baik)) harus dilanndasi dengann pem mahaman dassar yang baik pula terutam ma pemahamann tenntang ilmu ilm mu dasar.

G Gambar 1. Runntunan perjalannan dari ide mennjadi produk.

A. Hukum sedeerhana dengaan pemakaian berdampakk luaar biasa. D Dalam ilmu fisika banyyak hukum hukum yangg meenjelaskan phenomena alam m dimana daalam rumusann bannyak yang mudah m dipahhami dan adda yang sulit diffahami. Contooh hukum huukum fisika yang y memberi dappak besar daalam perkembbangan teknollogi misalnyaa hukkum Snelius yang menjaadi dasar pennemuan fiberr opttic, rumus rumus r elektrromagnetik sebagai s dasarr pennemuan teknoologi komunikkasi (handphonne), dsb. H Hukum Snellius sangat kita fahami berrsama dengann muudah karena memang m rumuusannya sangaat mudah dann muudah dimengeerti. Hukum Snellius [1] (disadur darri Weekipedia, httpp://id.wikipeddia.org/wiki/H Hukum_Snelliuus) adalahh rum mus matematiika yang mem mberikan hubbungan antaraa suddut datang dann sudut bias pada cahaya attau gelombangg lainnnya yang meelalui batas anntara dua meddium isotropikk berrbeda, seperrti udara dan d gelas. Hukum ini meenyebutkan bahwa “nisbahh sinus suduut datang dann suddut bias adalahh konstan, yanng tergantung pada medium m (indek bias meedium). Perum musan lain yang y ekivalenn adaalah nisbah suudut datang dan d sudut biass sama dengann nissbah kecepataan cahaya paada kedua medium, m yangg sam ma dengan kebbalikan nisbahh indeks bias. Perrumusan mateematis hukum Snellius adalah

atau (3) Lamban ng θ1,θ2 merrujuk pada suudut datang dan d sudut bias, v1 dan v2 padaa kecepatan caahaya sinar daatang dan sinar bias. b Lambanng n1 merujuk pada ind deks bias medium m yang dilaluui sinar datangg, sedangkan n2 adalah indeks bias medium yang dilalui ssinar bias. Pada pemaham p biaasa untuk perccobaan maka kita k hanya terpaku u pada perhituungan sudut datang dan sudut s bias Namun untuk mengetahui indeks biass medium. pemikirran INOVA ATIF mengeenai rumus tersebut membeeri kesimpulann bahwa apabbila beda anttara indek bias sattu (n1) dan inddek bias dua (n2) tidak terllalu besar, maka akan a ada suduut datang makksimum diman na cahaya yang daatang tidak laagi di biaskan melainkan dipantulkan dengan n sempurna. Sudut S ini disebbut sudut krittis, seperti tergamb bar pada gam mbar 2. Prinsip inilah yan ng dipakai dalam pembuatan serat optik [2]. Di sun nting dari (http://een.wikipedia.oorg/wiki/Optical_fiber#Tottal_intern al_refleection)

(a)

(b)

Gambar 2. Gambaraan Total reflecction (a) dan gambaran Percobaaan (b).

Adan nya sudut krritis inilah yyang menjadi inspirasi dalam pembuatan p Fibber Optik seteengah abat yan ng lalu. Saat ini Fiber optic adalah mediaa komunikasi data yang berkonstribusi besaar dalam peerkembangan internet n komunikasi lain. Banyaak diantara kita k tidak maupun menyad dari bahwa dibalik kemudahaan kita berkom munikasi denngan handpphone, sesungguhnya komuniikasi fiber optiklah o yangg memegang g peranan penting g khususnya komunikasi k jarrak jauh. Dari gambaran diatas d maka dapat disadaari bahwa betapa ilmu fisika baik dari pem mahaman yan ng sangat sederhaana dapat merrubah teknologgi dunia. Masih banyak lagi co ontoh yang memperkuat m ppendapat bah hwa tanpa penguaasaan ilmu dassar maka teknnologi tidak ak kan maju, demikiaan juga di neggara Indonesiaa.

(1)) ataau (2))

B. Peneemuan Laser dioda d Laseer dioda meruupakan salah satu jenis laaser padat yang tersusun t atas bahan semiikonduktor tiipe-p dan tipe-p semiko onduktor t tipe-n. Sem mikonduktor mengan ndung sejumlaah besar hole yang bermuattan positif dengan n sedikit elektrron sedangkann semikonduk ktor tipe-n

Prosiiding Pertemuan n Ilmiah XXVI HFI H Jateng & DIIY, Purworejo 14 1 April 2012 ISSN N : 0853-0823


9

mengandung banyak elektron dalam keadaan bebas dengan sedikit muatan positif. Proses terbentuknya pnjunction seperti ilustrasi berikut [3]. Konstruksi seperti ini sama dengan konstruksi LED (Light Emiting Diode) yang merupakan sumber cahaya laser dalam bentuk emisi spontan (spontaneous emission). Hanya saja pada laser diode terdapat penambahan konstruksi LED berupa umpan balik optik (optical feedback) [3].

Gambar 4.

Gambar 3. Rongga laser dengan reflektivitas R1 dan R2, gain optik (g), loss optik (α), dan indeks bias (n) [3].

Umpan balik optik (optical feedback) dapat dilustrasikan seperti gambar 3, dimana di dalam laser diode terdapat rongga optik (optical cavity) sepanjang material semikonduktor (L) dan pada rongga optik ini ter-dapat reflektor cahaya. Reflektor cahaya ini akan memantulkan cahaya dalam laser dioda secara terusmenerus selama arus listrik mengalir dalam laser. Karena diperlukannya energi umpan balik dalam proses laser, maka salah satu efek yang sangat mendasar dari proses laser diode adalah adanya arus ambang (current threshold) yang harus terpenuhi sehingga penguatan optik dapat terjadi. Arus ambang ini merupakan arus yang membatasi dua keadaan karakteristik pancaran laser dioda, yakni antara keadaan pancaran spontan dan emisi terangsang [3]. Pada keadaan di atas arus ambang, laser dioda memancarkan cahaya dalam bentuk pancaran terangsang (stimulated emission). Keadaan di atas arus ambang ini, daya keluaran (Pout) meningkat secara linier terhadap arus yang diinjeksikan berdasarkan :

Pout = β s (i − ith )

(4)

dimana ith adalah arus batas, βs adalah kemiringan kurva yang berhubungan dengan kenaikan daya keluaran (∆Pout) dan kenaikan arus injeksi (∆i) yakni βs= ∆Pout/∆i [3]. Spektrum cahaya laser dioda yang berupa emisi terstimulasi terjadi ketika arus injeksi yang mengalir dalam laser di atas arus ambang (threshold current). Besar-kecilnya arus ambang suatu laser dioda dapat dipengaruhi oleh temperatur sambungan laser dioda. Gambaran pengaruh suhu terhadap intensitas laser dan arus ambangnya diperlihatkan pada gambar 4, dimana dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu mengakibatkan arus ambang bergeser makin ke kanan (semakin besar).

Pergeseran arus ambang laser dioda akibat perubahan suhu laser[3].

Besar-kecilnya pengaruh temperatur terhadap perubahan arus batas ini dapat dituliskan sebagai berikut : ⎛T I th (T ) = I o exp⎜⎜ ⎝ To

⎞ ⎟⎟ ⎠

(5)

Dengan Io adalah arus awal, Ith adalah arus ambang, To suhu awal, dan T adalah suhu akhir. Pergeseran arus ambang ini berdampak pada performa spektrum cahaya laser yang dihasilkan, dimana terjadi pergeseran panjang gelombang cahaya untuk daya yang sama [3]. Teknologi terbaru telah berhasil menurunkan arus ambang sampai dibawah 10 mA. Dari hal diatas dapat disimpukan bahwa perubahan arus atau suhu dapat menimbulkan perubahan intensitas, sehingga diperlukan stabilisasi luaran bila laser dipakai sebagai sumber cahaya pada sensor maupun instrument. Perlu suatu inovasi bagaimana menstabilkan laser agar dapat dipakai dalam bentuk bentuk yang aplikatif. B.1 Teknik Stabilisasi laser Pemakaian laser diode dalam sebuah sensor maupun instrumen dapat dilihat dari dua sisi yaitu laser dilihat dar daya luarannya dimana dipakai untuk sumber cahaya pada sensor yang berbasis perubahan intensitas dan laser dilihat dari frekuensinya dimana biasanya dipakai untuk sensor yang menggunakan frekuensi laser seperti interferometer. Untuk kedua pemakaian ini diperlukan sistem stabilisasi yang berbeda. B.1.1 Stabilisasi suhu operasi. Telah dijelaskan di muka bahwa perubahan suhu operasi sangat mempengaruhi daya luaran laser maupun frekuensi laser, untuk itu bila ingin dipakai sebagai sumber cahaya maka suhu operasi laser perlu dikontrol pada suhu tertentu. Gambar 5 menunjukan perubahan daya terhadap perubahan suhu (a) dan perubahan frekuensi laser terhadap perubahan suhu (b). Dari gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk semua


10


pemakaian laser sebagai pengontrolan suhu operasi .

sumber

cahaya

perlu

Intensitas Laser (dBm)

-4.00 -5.00 -6.00

y = 0.1307x - 8.9733 2

R = 0.8381 -7.00 -8.00 -9.00

B.1.2 Kontrol arus Sistem pengontrol arus pada driver controller berfungsi untuk menjaga agar daya daya dan frekuensi yang dihasilkan laser dioda tetap stabil. Kontrol arus dilakukan dengan mengumpanbalikan arus yang dibaca ke rangkaian penghasil arus. Secara umum rangkaian pengontrol arus ditunjukan dalam gambar 7 dibawah, dimana pada prinsipnya rangkaian sederhana ini terdiri dari tergangan referensi, modulator, penjumlah dan penguat arus. Rangkaian ini dapt menghasilkan arus dengan range 0-500 mA dengan ketelitian 0,01 mA.

-10.00 9.0

13.0

17.0

21.0 25.0 29.0 Suhu Laser (0 C)

33.0

37.0

(a) 193450.00 193400.00

Frekuensi (GHz)

dilengkapi dengan komponen ini secara terintegrasi didalam pakage nya. Komponen kedua yang diperlukan adalah sensor suhu yang biasanya dipakai PT 1000 , thermistor maupun NTC (Negative Temperature Coefficient) yang melekat pada laser. Dengan memanfaatkan dua komponen ini dapat didesain temperature kontrol yang sangat presisi. Temperature kontrol ini telah banyak dijual dengan harga terjangkau. Sistem kontrol suhu mampu mengontrol suhu laser dengan range 0.01OC yang berarti dapat menstabilkan fekuensi dalam orde ratusam MHz.

193350.00 193300.00

y = 11.893x + 193011

193250.00

2

R = 0.9667 193200.00 193150.00 193100.00 193050.00 8.0

12.0

16.0

20.0

24.0

28.0

32.0

36.0

40.0

Suhu (0 C)

(b) Gambar 5. Grafik perubahan intensitas laser terhadap suhu (a) dan perubahan frekuensi akibat perubahan suhu operasi laser(b).

Secara umum rangkaian pengontrol suhu laser diode sangat sederhana seperti ditunjukan dalam gambar 6 dibawah.

Gambar 6. Rangkaian kontrol suhu laser diode.

Gambar 7. Skematik sistem pengontrol arus laser diode.

B.1.3 Outomatic Power Control ( APC) Pemakaian laser diode sebagai sumber cahaya dala sensor optik berbasis perubahan intensitas memerukan sumber cahaya yang stabil daya luarannya. Untuk memenuhi hal ini biasanya digunakan Outomatic Power control ( APC) yang bekerja dengan prinsip umpan balik elektronis, dimana dalam APC sebagai sinyal umpan balik merupakan sinyal yang berasal dari deteksi cahaya luaran dari laser diode. Dalam sistem APC diperlukan photodetektor beserta penguatnya dan rangkaian feedback. Apabila dikehendaki laser dengan daya luaran tertentu maka dilakukan perubahan setting luaran dan photodetektor akan membaca luaran laser untuk kemudian dke rangkaian laser driver melalui sistem negative feedbak. Dengan sistem ini maka akan diperoleh cahaya yang stabil daya luarannya.

Pengontrolan suhu laser diperlukan komponen thermoelectrik yang bisanya digunakan Pealtier elemen yaitu suatu komponen yang dapan memanaskan dan mendinginkan laser diode bila dikenakan tegangan positif atau negatif. Beberapa laser diode telah


Bambangg Widiyatmoko/ Peran Ilmu Fissika Dalam Pembentukan Karak kter Bangsa

11

dikontrol daya nya ddengan APC Cmaka teganngan luarannya staabil dengan nilai statistik knya (640,1455 ± 0,780) mV. Dar hasil ini dapat dilihaat pengaruh yang y sangat signifiikan terhadap kestabilan day ya laser.

Gambar 8. 8 Blok diagram m dari APC ( diisadur dari Thorrlabs).

Untuk karakterisaasinya (penggamatan keestabilan intensitass cahaya sebaagai fungsi waaktu) digunakkan data logger berbasis b penngubah sinyal analog kee dijital (analog to t digital convverter) 12 bit

(a)

NERAPAN ILMU FIS SIKA DALA AM III. PEN PEMECAHA AN INOVATIF UN NTK INS PENGEMBA ANGAN STRUMENTA ASI KEBENCAN NAAN Tanah longgsor merupakkan kejadian alam a dimana satu s blok (masa) tergelincir kkebawah terhaadap masa yang y lain. Hal ini banyak b disebaabkan oleh tid dak kuatnya gaya g lekat (resistiing force) anntar lapisan tanah menaahan perubahan masa m (Drivingg force) dalam m struktur taanah tersebut. Driiving force tersebut dapat berupa berat gumpalan tannah itu sendirii atau tambahan dari air akkibat hujan, sedanng melemahhnya resistin ng force daapat disebabkan oleh hilangnnya akar tum mbuhan mauupun melembeknyaa tanah akhibat penambahaan air hujan. Bila B driving forcee melebihi reesisting forcee, maka longgsor akan terjadi. Dari hasil ssimulasi yang g dilakukan oleh o Andreas dkk [4], diketahuii bahwa bila terjadi t pergeseeran salah satu baagian/lapisan tanah terhad dap yang lainnnya maka menim mbulkan gayaa berat yang berubah seccara exponensial, sehingga bilaa tekanan itu u dimonitor akan a didapatkan kurva k tersebuut dari perubaahan strain nya. n Gambar 10 menunjukkan m beberapa jen nis longsor yang y sering terjadii dimana biassanya tanah longsor didahuului oleh pergeserran pergeserann lapisan tanaah di dalam buukit secara group (bongkahan) [4]. Untuk ittu pokok masaalah dalam detekssi longsor addalah perlu seensor pergeseeran permukaan, sensor s strain ddan inklonomeeter yang bekkerja secara relativve dan termoonitor secaraa terus meneerus. Dalam kaitannya dengann sistem mon nitoring terseebut masalah yanng harus disselesaikan ad dalah pembuaatan ketiga sensoor beserta sisstem bacanyaa dan kemuddian melakukan ujicoba pemasangan lapangan l unntuk u kerjanyaa. mengetahui unjuk

(b) Gambar 9. 9 Karakteristikk luaran dayya laser yanng dikontrol ( a) a dan dengan dikontrol (b).

tidak

Pengukurran dilakukann untuk laser diode d tanpa dikontrol d dayanya dan dengan dikontrol daayanya. Karakkteristik luaran terhadap waaktu untuk laser tanpaa APC ditunjukkkan pada gam mbar 9a, sedanng karakteristikk luaran laser denngan APC dittunjukan padaa gambar 9b, dimana masing masing m diukuur dalam rangge waktu selaama 360 menit. Dari data tersebbut dapat diam mati bahwa biila tanpa APC fluuktuasi cahayya yang dikoonversi ke teegangan mencapaai tegangan luaran l detekktor cahayanyaa adalah (724,045 ± 24,526) mV). Untukk luaran laseer yang

G Gambar 10. Jennis jenis longso or [5].

http://merapi..vsi.esdm.go.iid/mod/vsi/staatic/gerakantannah /pic2.gif)

Prosiding Peertemuan Ilmiah h XXVI HFI Jatteng & DIY, Purrworejo 14 Aprill 2012 ISSN : 0853 3-0823

122

Bambang Widiyatmoko/ Peran P Ilmu Fisik ka Dalam Pembeentukan Karaktter Bangsa

P Prediksi tanaah longsor akan dilakuukan dengann meengukur 4 vaariabel pentinng yaitu kaddar air (curahh Huujan), pergesseran permuukaan tanah,, kemiringann lem mpeng dan strrain tanah [6]. Ilmu fisika dapat d berperann dallam pengukuran tersebut kaarena gejala fisinya nyata. C. Sensor pergeeseran tanah berbasis b seratt optik P Pada bagian terdahulu diijelaskan baggaimana serat opttik dapat mennjadi pendoroong teknologii komunikasii. Dissisilain fiber optik juga daapat dipakai sebagai s sensorr fisiis karena bebberapa prinsipp dasar penjaalaran cahayaa diddalam serat. Salah S saunyaa adalah sensor pergeserann tannah atau extennsometer. Serat optik (optiical fibre/fiberr opttic) merupakkan pandu gelombang g (ccahaya) yangg bekkerja didasarkkan adanya effek pantulan sempurna s olehh karrena adanya perbedaan inndek bias maaterial. Dalam m perrambatannya cahaya mengalami penguurangan dayaa (losss ) akibat adanya a penyeerapan oleh material m fiberr ham mburan dann adanya lengkungann (bending); sebbagaimana dituunjukkan padda Gambar 11.. Bending losss (ataau rugi rugi pembengkokkan) merupakkan salah satuu darri beberapa sumber s loss serat optik. Rugi R rugi ini dissebabkan olehh pembengkookan serat opptik melebihi diaameter tertenntu. Rugi ruugi semacam m ini dalam m kom munikasi seraat optik sangaat merugikan. Namun darri sisii lain fenomenna ini dapat dimanfaatkan sebagai s sensorr perrgeseran dan dapat d digunakkan sebagai exxtensometer. B Bila P(0) adalah dayya optis seebelum serat dileengkungkan maka besarnyya daya yang keluar darri serrat optik yang dilengkungkaan sepanjang L adalah [7]:

P ( L ) = P ( 0 ) e − γL

(6))

dengan n: ρ: jari-jjari inti serat RC: jarii-jari lengkunggan serat ∆: paraameter beda inndeks bias inti dan selubungg serat K1(W):: fungsi Besseel orde pertam ma untuk nilaii W; yang mana W, W U, dan V merupakan m parrameter-param meter serat optik raagam tunggal.. Persaamaan (7) dapat d disederrhanakan pen nulisannya menjad di:

γ = C1e − C R

(8) n C1 dan C2 merupakan kkonstanta yan ng terkait dengan dengan n parameter-pparameter serrat optik dan n nilainya merupaakan fungsi panjang-gelom p mbang (besarrnya rugi akibat lengkungan untuk cahhaya pada panjanggelomb bang 1500 nm m lebih besaar daripada yang y pada panjang g-gelombang 1300 nm beerdasarkan peersamaanpersam maan di atas). Umu umnya besarnnya nilai ruugi dinyatakaan dalam satuan desibel (dB), maka dalam hhal ini: 2 C

= 4.34 4 γL [dB] (9) Sebaagai illustrassi, hasil perrhitungan MS M Excel menggu unakan perrsamaan-persaamaan tadii untuk menghiitung besarnya rugi lengkuungan serat op ptik ragam tunggall dengan param meter-parameeter: ∆ = 0,003 3, nco = 1, 47, ρ = 3.63 µm, V = 2, U = 1.5228, dan K1(W W) = 0.378 yang dililitkan d (a) 100 1 kali lilitann dengan RC = 10 cm akan menghasilkan m rugi rugi 2,332E-20 dan (b) ( 1 kali lilitan dengan d RC = 1 cm akan m menghasilkan rugi rugi 9,55E+ +00, untuk cahhaya dengan ppanjang-gelom mbang λ = 1300 nm m. Dari co ontoh perhitunngan terlihat bahwa bila serat optik tersebu ut digulung 100 kali denggan jari-jari lilitan l 10 cm mak ka ruginya daapat diabaikann (orde pangk kat minus dua pu uluh desibel). Namun, bilaa dililitkan seekali saja dengan n jari-jari 1 cm m maka rugi akibat lengk kungannya adalah hampir 10 dB B. Dari hal tersebut diatas maka m muncul sebuaah inovasi baru yaitu y extensom meter berbassis serat optiik seperti ditunjukan dalam blok b diagram m gambar 8 dibawah. Sistem ini telah diussulkan patennnya ke DEPKU UMHAM dengan n nomer pendaftaran p P002009006 665. 16 Desember 2009. Rugi = - 10 log P(L))/P(0) = - 10 llog e-

L

Gaambar 11. Bebberapa penyebaab adanya losss dalam fiber [6].

denngan γ menyaatakan koefissien rugi untuuk serat optikk raggam tunggal jenis step inndex yang nilainya n dapat diddekati oleh perrsamaan berikkut [8]

γ =

π 2ρ

ρ

⎧ 4 RC W 3 ∆ ⎫ (7) U2 exp ⎨− 2 ⎬ RC V 2W 3 / 2 K1 (W ) 2 ⎩ 3 ρ V ⎭

Gam mbar 12. Blokk diagram sistem m ekstensometer optis.

Prosiiding Pertemuan n Ilmiah XXVI HFI H Jateng & DIIY, Purworejo 14 1 April 2012 ISSN N : 0853-0823


13

(a) (a)

(b) Gambar 14. Gambaran kerusakan jalan yang dapat di telaah secara fisis.

(b) Gambar 13. Sensor pergeseran berbasis serat optic (a) prototype dan (b) uji lapangan.

System ini telah dibuat dan diujicobakan dilapangan, dimana menunjukan hasil yang cukup baik. Ini berarti dengan prinsip sederhana dapat dipakai sebagai landasan untuk menciptakan inovasi teknologi. IV. PENGETAHUAN FISIKA SEBAGAI LANDASAN PEMIKIRAN ILMIAH Hal hal yang dikemukankan diatas merupakan gambaran bagaimana ilmu fisika dapat menjadi dorongan bagi kemajuan bangsa melalui pemikiran yang inovatif. Ilmu dasar yang dikembangkan melalui penelitian dapat memberikan dorngan untuk pemecahan permasalahan secara ilmiah. Pemikiran ilmiah adalah pemikiran yang jujur yang didasari dengan hasil hasil pengamatan dalam percobaan dan penelaahan, sehingga dapat mendorong perubahan bangsa kearah yang rasionalis. Adalah suatu contoh phenomena kerusakan jalan. Dua photo dibawah menunjukan satu jalan yang sama atau jalur yang sama dmana photo a diambil disisi kiri dan gambar b disisi kanan pengambil gambar.

Terlihat adanya perbedaan yang mencolok yaitu adanya kerusakan jalan dan tidak rusaknya jalan. Secara logis jalanini dilalui kendaraan yang sama karena memang satu jalur. Dari sisi lain kualitas jalan seharusnya sama karena tidak dalam rentang yang jauh yang tidak mungkin dilakukan pembuatannya dalam waktu yang berbeda. Lalu apa yang menjadi penyebab utama adalah adanya pembuangan air dan tidak adanya pembuangan air hujan. Apabila dalam pengelolaan jalan memakai pemikiranilmiah maka hanya dari gambaran diatas maka pembuatan slokan adalah hal yang harus didahulukan sebelum pembuatan jalan agar jalan dapat bertahan lama. Inilah perlunya pemikiranilmiah sebagai dasar pembentukan karakter bangsa kedepan. Perubahan sedikit dapat menjadi bahan pemikiran dan pengambil keputusan. V. KESIMPULAN Dari hasil yang dikemukan dalam tulisan ini dapat di ambil kesimpulan bahwa: a. Ilmu Fiska menjadi motor utama dalam kemajuan teknologi, untuk itu penguasaan ilmu ilmu dasar dapat menjadi modal utama dalam meningkatkan inovasi nasional b. Inovasi teknologi tidak harus memakai ilmu ilmu yang sangat tinggi tingkat kesulitannya, namun harus disertai pemahaman dan analisa


14


[6]

PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5]

http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snellius. (http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber#Total_internal_reflect ion). Keiser ,Gerd. Optical Fiber Communication,Mc Grow Hill. 1989. Andreas Terzis, I-Jeng Wang, et.al., “Slip surface Localization in Wireless Sensor Network for Landslide Prediction”, Proceeding of IPSN2006, Nashvile, Tennesse, USA, April 191, 2006. http://merapi.vsi.esdm.go.id/mod/vsi/static/gerakantanah/pic2. gif)

[7] [8]

B. Widiyatmoko, Wildan P.Tresna, Dwi Hanto dan Prabowo Puranto. Pengembangan Sensor Strain Tanah Berbasis Fiber Bragg Grating untuk Deteksi Longsor. Prosiding Seminar Astechnova Vol 1 pp III 41-48. Edward Mutafungwa, Lecture I, Introduction of Fiber Optics Communications, Helsinki University of Technology. Harry J. R. Dutton, Understanding Optical Communications, 1st ed., IBM Corp., International Technical Support Organization, September 1998.
