UJI ABSORPSI DAN INTERFEROMETRI HOLOGRAFI PADA BAHAN SETELAH DIKENAKAN MEDAN MAGNET LUAR

Abstract

Karakteristik beberapa bahan transparan telah diukur menggunakan uji absorpsi/transmisi dan interferometri. Bahan-bahan tersebut adalah air mineral, dan beberapa larutan garam yang hendak diketahui sifat-sifat optis takliniernya dalam medan magnet luar, B. Dengan uji absorpsi, diukur cahaya yang tertransmisi setelah melalui bahan, serta perubahan arah getar (sudut polarisasi, /3) dari cahaya laser terhadap B. Melalui uji interferometri, hendak diukur perubahan indek bias bahan, An terhadap B. Bahan transparan adalah air mineral, larutan cuka, larutan NaCI (konsentrasi 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5%), larutan MgSO4 (konsentrasi 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5%), dan larutan gula (konsentrasi 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5%). Wadah untuk sampel larutan terbuat dari kaca preparat ukuran 4,1 x 1,2 x 1,2 cm. Untuk pengukuran /3 sebagai fungsi B, telah dilakukan koreksi terhadap wadah. Namun untuk koreksi wadah pada uji interferometer, belum dapat dilakukan mengingat sifat pengoreksi yang tidak tinier. Penghasil medan magnet luar adalah kumparan dengan jumlah lilitan sebanyak lebih kurang 6000, dialiri anus AC maksimum 2 A, tegangan 220 V, frekuensi 50-60 Hz. Dari kumparan sanggup dihasilkan kuat medan maksimum sebesar 49 mT. Sumber cahaya yang digunakan adalah Laser He-Ne panjang gelombang 633 nm daya maksimum 5 mW. Pada kondisi ini, arah perambatan cahaya searah dengan medan magnet luar. Pengukuran /3 sebagai fungsi B, digunakan dua polarisator dan detelctor fotodioda. Sedangkan pada uji interferometri digunakan beam splitter sehingga berkas terbagi dua. Sampel diletakkan pada salah satu lengan interferometer. Perubahan indek bias diamati dengan mengukur jumlah frinji pada layar yang berubah bila B dinaikkan. Hasil-hasil penelitian, baik /3 maupun An sebagai fungsi B, menunjukkan kecenderungan yang tinier pada interval B yang dihasilkan. Pada air mineral, gradien /3 terhadap B relatif lebih kecil daripada larutan garam. Hal ini dapat dipahami mengingat pada larutan garam lebih mudah terkutubkan sedemikian rupa sehingga dipol-dipol listrik yang terbentuk secara keseluruhan akan lebih mudah. Secara umum, kenapa timbul perubahan arah getar cahaya terhadap medan luar dapat dijelaskan sebagai berikut. Bahan yang mempunyai struktur molekul tidak simetri akan mengakibatkan setiap sel satuan berperan sebagai dwikutub listrik kecil dengan ujung positif dan negatif. Ketika medan listrik atau medan magnet dikenakan pada bahan tersebut, dimensi molekulnya akan mengalami perubahan. Hal ini disebabkan muatan positif akan tertarik ke elektroda negatif, dan muatan negatif akan tertarik ke elektroda positif Ketika medan listrik atau medan magnet diperbesar, perubahan polarisasi bahan pun juga akan mengalami perubahan yang semakin besar. Kejadian ini akan mengakibatkan arah getar dari cahaya laser yang melewati bahan tersebut akan mengalami gangguan (perubahan arah getar cahaya). Perubahan indek bias bahan dalam medan magnet menunjukkan kecenderungan linier, yakni indek berkurang dengan bertambahnya 13. Hal ini diketahui dengan berlcurangnya kedalaman frinji pada layar bila B diperbesar. Untuk larutan elektrolit, dengan konsentrasi yang semakin tinggi akan mengakibatkan jumlah ion-ion terlarut semakin banyak, sehingga nilai konduktivitas molar bahan semakin berkurang Untuk nilai konduktivitas molar yang semakin berkurang maka atenuasi yang terjadi semakin besar. Atenuasi yang terjadi di dalam bahan transparan mengakibatkan sinar yang berinterferensi intensitasnya mengalami pelemahan sehingga kondisi ini akan menggeser posisi dari kerapatan frinji. Selain itu, adanya pelemahan intensitas akan berkaitan energi. Sehingga energi dari foton yang menjalar di medium berkonduktivitas kecil juga akan mengalami pengurangan, pengurangan energi akan berkaitan dengan pengurangan frekuensi. Kondisi ini di sebabkan karena suatu medium isotropis yang berada di dalam medan magnet dengan 0 merupakan medium dispersif Adanya nilai konduktivitas bahan tentu saja akan mempengaruhi penurunan kerapatan karena nilai juga sangat tergantung pada jenis bahan yang dimaksud salah satunya adalah nilai konduktivitas molar dari bahan. Secara keseluruhan masih ada hal-hal yang perlu diperbaiki, missal penggunaan medan magnet yang lebih besar lagi sehingga diperoleh hasil yang lebih teliti. Properties of some transparency media have been measured using absorption or transmission and interferometer. In this experiment, mineral water and some salt solution are to identify the properties of their nonlinear optics in an external magnetic field, B. By absorption test, the direction changefl of electric field of transmission light has been measured as a function of B after the light passed the material. By interferometer examination, the change of refraction index of material An against B has been investigated. The samples used here are mineral water, acid solution, NaCI solution (concentration at 1%, 2%, 3%, 4%, and 5%), MgSO4 solution (concentration at 1%, 2%, 3%, 4%, and 5%), and sugar solution (concentration at 1%, 2%, 3%, 4%, and 5%). The samples tested are placed at cuvette from cover glass with the dimension 4,1 x 1,2 x 1,2 cm. For fi measurement against B, first the correction of /9 from the cuvette has been done. Somehow this correction is very difficult to be done using interferometer test. To produce an external magnetic field, a 6000 coil of wire is connected to a 220 V AC potential, an current maximum of 2 A, and frequency 50-60 Hz. The device can produce a maximum external field of 49 mT. The light source used here is He-Ne Laser 633 nm wavelength, 5 mW power. In this experimental condition, the direction of propagation of light is parallel to the external magnetic field. For fi measurement against B, it is used two polar meters and photodiode detector. For in interferometer testing, it is used a beam splitter two divide the beam of laser in order to get two coherence lights. The sample is then placed in one of the interferometer arms. The change of refraction index is observed by counting of fringes depth on the screen when B is increased. The experimental result shows that both of /3 and An as a function of B is linear within the range of the interval of B. For mineral water, the gradient of graphs of fl against B is relatively smaller than for salt solution, This case can be understood because in salt solution, it is easy to form more electric dipoles in order to get the same orientation with external field. Generally, the change of polarization orientation of light as a respon to external field can be explained as follow. The materials which have no symmetry in their molecule structure cause every cell acts like small electric dipoles. When an external filed applied to the material, the molecule dimension changes, while positive charges are attracted forward to negative electrode and negative charges to positive electrode. If the field is increased, the change of polarization is also increased. This causes the direction of electric field of light is disturbed when passed through the material. The change of refraction index of material in magnetic field shows also linear tendency. The index decreases when B increases. This information can be obtained by the decreased fringes on the screen as increasing of B. Especially for electrolyte solution, the higher concentration is, more ionic molecules formed is, therefore the conductivity of the material decreased. The decreased conductivity causes the absorption increases. The light passed through the material therefore reduces which leads to change in the number of fringes.