Interferensi cahaya Fisika

Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Jika kedua gelombang yang terpadu sefase, maka terjadi interferensi konstruktif (saling menguatkan). Gelombang resultan memiliki amplitudo maksimum. Jika kedua gelombang yang terpadu berlawanan fase, maka terjadi interferensi destruktif (saling melemahkan). Gelombang resultan memiliki amplitudo nol. Setiap orang dengan menggunakan sebuah baskom air dapat melihat bagaimana interferensi antara dua gelombang permukaan air dapat menghasilkan pola-pola bervariasi yang dapat dilihat dengan jelas. Dua orang yang bersenandung dengan nada-nada dasar yang frekuensinya berbeda sedikit akan mendengar layangan (penguatan dan pelemahan bunyi) sebagai hasi interferensi.

Warna-warni pelangi menunjukkan bahwa sinar matahari adalah gabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Di lain fihak, warna pada gelombang sabun, lapisan minyak, warna bulu burung merah, dan burung kalibri bukan disebabkan oleh pembiasan. Hal ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar, maka interferensinya sulit diamati. Interferensi cahaya sulit diamati karena dua alasan:

1.     Panjang gelombang cahaya sangat pendek, kira-kira 1% dari lebar rambut.

2.     Setiap sumber alamiah cahaya memancarkan gelombang cahaya yang fasenya sembarang (random) sehingga interferensi yang terjadi hanya dalam waktu sangat singkat.

Jadi, interferensi cahaya tidaklah senyata seperti interferensi pada gelombang air atau gelombang bunyi. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua syarat berikut ini:

1.     Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama.

2.     Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir sama.

Terjadi dan tidak terjadinya interferensi dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.3.

        (a) tidak terjadi interferensi,                   (b) terjadi interferensi

Untuk menghasilkan pasangan sumber cahaya kohern sehingga dapat menghasilkan pola interferensi adalah :

1.     sinari dua (atau lebih) celah sempit dengan cahaya yang berasal dari celah tunggal (satu celah). Hal ini dilakukan oleh Thomas Young.

2.     dapatkan sumber-sumber kohern maya dari sebuah sumber cahaya dengan pemantulan saja. Hal ini dilakukian oleh Fresnel. Hal ini juga terjadi pada pemantulan dan pembiasan (pada interferensi lapisan tipis).

3.     Gunakan sinar laser sebagai penghasil sinar laser sebagai penghasil cahaya kohern.

http:\\Optika\interference\index.php.htm

Interferensi merupakan sifat cahaya yang dapat diamati ketika perbedaan gelombang cahaya dicampur bersamaan. Contoh interferensi adalah pelangi yang kamu lihat dalam gelembung sabun, spektrum warna oval, dan kilauan warna dari beberapa bulu burung. Di sebagian area pola interferensi, gelombang cahaya berada dalam fase, dengan bukit dan lembah saling menguatkan, membentuk daerah yang berkilau. Di daeah lain, di luar fase, dengan bukit dan lembah yang berlawanan, membentuk daerah yang suram. Terdapat berbagai variasi cara untuk memperagakan interferensi, pada bagian daerah yang terang maupun daerah suram, dan perbedaan warna menggambarkan perbedaan panjang gelombang cahaya. 

Interferensi menghasilkan gelombang yang berhimpit. Ketika dua bukit (titik tertinggi) gelombang bertemu, mereka bergabung menjadi gelombang yang lebih besar. Ketika bukit sebuah gelombang dan lembah (titik terendah) gelombang bertemu, gelombang saling mengapuskan satu sama lain. Posisi bukit dan lembah disebut fase.

http:\\fisika interferensi gelombang.htm

Agar mendapatkan pola interferensi cahaya pada layar maka harus digunakan dua sumber cahaya yang koheren (cahaya dengan beda fase tetap).

Percobaan Young menggunakan satu sumber cahaya tetapi dipisahkan menjadi dua bagian yang koheren, sedangkan percobaan Fresnel menggunakan dua sumber koheren, sehingga pada layar terjadi pola-pola terang (interferensi koostruktif = maksimum) dan gelap (interferensi destruktif = minimum).

Rumus percobaan Young dan Fresnel untuk celah ganda (dua celah) adalah sama, yaitu:

                   terang (maks)

                           gelap (min)

p  = jarak terang/gelap ke pusat
d  = jarak dua celah terdekat
l   = jarak sumber-layar
m = orde = 1,2,3, .........
l   = panjang gelombang cahaya

Jarak antara 2 garis yang berdekatan (terang ke terang atau gelap ke gelap) adalah l, sehingga

 

Untuk difraksi dan interferensi pada celah tunggal (satu celah) rumusnya menjadi:

                   terang (maks)

                           gelap (min)

http:\\Optika\interference\0331 Fis-3-2d.htm

Interferensi cahaya adalah perpaduan antara dua gelombang cahaya. Agar interferensi cahaya dapat teramati dengan jelas, maka kedua gelombang cahaya itu harus bersifat koheren. Dua gelombang cahaya dikatakan koheren apabila kedua gelombang cahaya tersebut mempunyai amplitudo, frekuensi yang sama dan pada fasenya tetap.  

Ada dua hasil interferensi cahaya yang dapat teramati dengan jelas jika kedua gelombang tersebut berinterferensi. Apabila kedua gelombang cahaya berinteferensi saling memperkuat (bersifat konstruktif), maka akan menghasilkan garis terang yang teramati pada layar.  

Apabila kedua gelombang cahaya berinterferensi saling memperlemah (bersifat destruktif), maka akan menghasilkan garis gelap yang teramati pada layar. Marilah sekarang kita mempelajari peristiwa interferensi cahaya yang telah dilakukan percobaan/eksperimen oleh para ilmuwan terdahulu, seperti halnya Thomas Young dan Fresnell.  

1. Interferensi Cahaya pada Celah Ganda 

Percobaan yang dilakukan oleh Thomas Young dan Fresnel pada dasarnya adalah sama, yang membedakan adalah dalam hal mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren. Thomas Young mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan menjatuhkan cahaya dari sumber cahaya pada dua buah celah sempit yang saling berdekatan, sehingga sinar cahaya yang keluar dari celah tersebut merupakan cahaya yang koheren.  

Sebaliknya Fresnel mendapatkan dua gelombang cahaya yang koheren dengan memantulkan cahaya dari suatu sumber ke arah dua buah cermin datar yang disusun hampir membentuk sudut 180o, sehingga akan diperoleh dua bayangan sumber cahaya. 

Sinar yang dipantulkan oleh cermin I dan II dapat dianggap sebagai dua gelombang cahaya yang koheren.  Untuk menunjukkan hasil interferensi cahaya, di depan celah tersebut diletakkan layar pada jarak L maka akan terlihat pada layar berupa garis gelap dan terang. 

Garis terang merupakan hasil interferensi yang saling memperkuat dan garis gelap adalah hasil interferensi yang saling memperlemah. Hasil interferensi bergantung pada selisih jarak tempuh/ lintasan cahaya dari celah ke layar.  

2. Interferensi pada Selaput Tipis 

Dalam kehidupan sehari-hari sering kita melihat adanya warna-warna pelangi yang terjadi pada gelembung air sabun atau adanya lapisan minyak di permukaan air jika terkena cahaya matahari. Hal ini menunjukkan adanya interferensi cahaya matahari pada selaput tipis air sabun atau selaput tipis minyak di atas permukaan air.

http:\www.wikipedia\Optika\interference\interferensi-cahaya 2.htm

Interferensi cahaya merupakan interaksi dua atau lebih gelombang cahaya yang menghasilkan suatu intensitas radiasi yang menyimpang dari jumlah masing-masing komponen radiasi gelombangnya. Interferensi menghasilkan suatu pola interferensi terang-gelap-terang-gelap. Secara prinsip interferensi merupakan proses superposisi gelombang / cahaya. Intensitas medan di suatu titik merupakan jumlah medan-medan yang bersuperposisi.

Interferensi cahaya merupakan perpaduan atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap (interferensi minimum).syarat terjadinya interferensi cahaya adalah cahaya yang koheren.

Ketika kedua gelombang yang berpadu sefase (beda fase= 0, 2?, 4?,… atau beda lintasan = 0, ?, 2?, 3?, …) terjadi interferensi konstruktif (saling menguatkan).gelombang resultan memiliki amplitude maksimum.ketika kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase (beda fase = ?, 3?, 5?, … atau beda lintasan = 1/2?, 3/2?, 5/2?,….) terjadi inetrferensi destruktif (saling melemahkan).gelombang resultan memiliki amplitude napatkan garis nol. Interferensi yang menguatkan akan menghasilkan pola terang dan interferensi saling melemahkan akan menghasilkan pola gelap. Pada interferensi maksimum pada layar didapatkan garis terang apabila beda jalan cahaya antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang gelombang, sedangakan interferensi minimum pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang.

Interferensi dari Amplitudo

Interferensi ini terjadi karena gelombang cahaya atau sinar terefleksi dan terefraksi pada batas antara 2 media yang berbeda indeks biasnya. Sinar datang terefleksi dan terrefraksi komponennya dari pemisahan gelombang dan melalui perbedaan lintasan optik. Gelombang-gelombang tersebut berinterferensi ketika berkombinasi (superposisi).

Pertama kita mempertimbangkan efek interferensi yang dihasilkan dari pembagian amplitudo. Pada gambar 2.4 sebuah sinar monokromatik dengan panjang gelombang ? di udara datang dengan sudut i pada bidang paralel lempengan suatu material dengan tebal t dan indeks bias n > 1. sinar tersebut mengalami pantulan parsial dan pembiasan pada bagian atas permukaan. Sebagian pembiasan cahaya dipantulkan dari bagian permukaan bawah dan muncul paralel ke pemantulan pertama dengan beda fase ditemukan dari perbedaan panjang lintasan optis yang dilalui pada material. Sinar paralel ini bertemu dan berinterferensi pada keadaan tak terbatas tetapi mereka mungkin dibawa menuju fokus dengan lensa.

Interferensi merupakan gejala superposisi gelombang.

Interferensi konstruktif terjadi jika kedua gelombang mempunyai fasa yang sama sedangkan interferensi destruktif terjadi jika kedua gelombang mempunyai beda fasa sebesar π.

Beda fasa dua gelombang yang bersuperposisi di suatu tempat dapat terjadi karena perbedaan jarak tempuhnya meskipun pada sumbernya keduanya sefasa.

Bila beda fasa dua gelombang di suatu tempat terjadi karena perbedaan panjang lintasan yang ditempuh oleh masing-masing gelombang, maka 

Agar interferensi konstruktif/destruktif dapat terjadi terus menerus di suatu tempat, maka sumber-sumber. gelombangnya harus menghasilkan gelombang yang koheren. Dua gelombang dikatakan koheren jika beda fasanya tetap.

Cahaya juga merupakan gelombang (yaitu gelombang EM) sehingga prinsip superposisi linear juga berlaku pada cahaya.  Fenomena interferensi konstruktif dan destruktif) juga dapat ditemui pada gelombang cahaya.

Interferensi celah ganda (percobaan Young)

Untuk menghasilkan dua gelombang yang sefasa (koheren), digunakan satu sumber cahaya monokromatik yang dilewatkan pada dua celah sempit. 

Kedua celah S1 dan S2 masing-masing bertindak sebagai sumber yang koheren.  Pola interferensi konstruktif-destruktif yang bergantian dapat diamati pada layar.

Adanya pola interferensi disebabkan karena superposisi dua gelombang yang menempuh jarak berbeda untuk mencapai suatu titik pada layar. Penentuan posisi terang-gelap pada layar dapat dilakukan dengan menganggap jarak layar dari celah sangat besar (dibandingkan jarak antara kedua celah). Dengan anggapan ini, maka kedua berkas dapat dianggap sejajar. 

Jika kedua berkas dianggap sejajar, maka beda panjang lintasan keduanya adalah

 

Interferensi maksimum (interferensi konstruktif) yang menghasilkan pola terang di layar terjadi jika beda panjang lintasan antara kedua gelombang merupakan

kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang

Sedangkan interferensi minimum (interferensi destruktif) yang menghasilkan pola gelap terjadi jika beda panjang lintasan antara kedua gelombang adalah

Misalkan bentuk gelombang dari sumber 1 di suatu posisi pada layar adalah E1=Acos(ωt) sedangkan akibat gelombang dari sumber 2 adalah E2=Acos(ωt + ϕ).

Plot intensitas pola interferensi dua celah

Interferensi lapisan tipis

Cahaya monokromatik yang dikenakan pada suatu permukaan lapisan tipis

dapat menunjukkan fenomena interferensi.  Hal ini terjadi karena ada beda

fasa antara berkas cahaya yang langsung dipantulkan (berkas 1) dengan cahaya yang mengalami pembiasan lebih dulu (berkas 2).

Perbedaan fasa antara berkas 1 dan 2 disebabkan adanya beda panjang lintasan dan juga karena pembalikan fasa saat gelombang dipantulkan oleh

medium yang lebih rapat. Analoginya seperti gelombang tali

Gelombang yang menjalar dari suatu medium menuju medium yang lebih rapat akan mengalami pemantulan oleh medium yang lebih rapat dan mengalami perubahan fasa sebesar π. Sedangkan gelombang yang menjalar dari suatu medium menuju medium yang kurang rapat tidak mengalami perubahan fasa.

Misalkan fasa berkas gelombang datang adalah ϕ, maka berkas gelombang 1

mempunyai fasa  yang berubah karena adanya pemantulan dari medium yang kurang rapat (n1) ke medium yang lebih rapat (n2). 

Fasa gelombang 1 adalah  ϕ1 = π + ϕ

Sedangkan berkas gelombang 2 fasanya berubah karena adanya perbedaan lintasan tempuh.  Jika  θ  ≈ 0, maka beda panjang lintasan yang ditempuh

berkas gelombang 2 dibandingkan berkas gelombang 1 adalah  2t.  Beda panjang lintasan ini menimbulkan beda fasa sebesar  

Interferensi maksimum (konstruktif) terjadi jika beda fasa total tersebut sama dengan bilangan bulat dikalikan dengan 2π.

Interferensi minimum (destruktif) terjadi jika beda fasa total sama dengan setengah bilangan bulat dikalikan dengan 2π.

Interferensi merupakan perpaduan/interaksi dua atau lebih gelombang cahaya dapat menghasilkan suatu pola yang teratur terang-gelap. Intererensi adalah hasil kerja sama dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik di dalam ruang dan menimbulkan fenomena fisikyang dapat diamati.

Ketika dua gelombang yang koheren menyinari/melalui dua celah sempit, maka akan teramati pola interferensi terang dan gelap pada layar. Jarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan (beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi.

Interferensi Maksimum (Konstruktif):
Interferensi maksimum terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang sama (sefase), yaitu jika selisih lintasannya sama dengan nol atau bilangan bulat kali panjang gelombang λ
d sin θ = m λ; m = 0, 1, 2 ……….
Bilangan m disebut orde terang . Untuk m = 0 disebut terang pusat, m = 1 disebut terang ke-1 dst.
Karena jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari jarak kedua celah d (l >> d), maka sudut θ sangat kecil, sehingga sin θ = tan θ = p/l, dengan demikian :
pd/l = m λ
dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang.

Interferensi Minimum (Destruktif):
Interferensi minimum terjadi jika beda fase kedua gelombang 180 derajad, yaitu jika selisih lintasannya sama dengan bilangan bulat kali setengah panjang gelombang λ
d sin θ = (m – ½ )λ; m = 1, 2, 3 …………
Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke 0. Untuk m = 1 disebut gelap ke-1 dst.
Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka:
pd/l = (m – ½ )λ
dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang.
Jarak antara dua garis terang yang berurutan sama dengan jarak dua garis gelap berurutan. Jika jarak itu disebut Δp, maka :
Δp d = λ l

Interferensi Dua Berkas (Film Dielektrik)
Efek interferensi juga dapat diamati pada lembaran tipis material dielektrik dengan ketebalan dalam rentang nanometer – centimeter. Contoh : lapisan film di kacamata, kaca helm, dan lain-lain.
Karena (AB) = (BC) = d/cos θ, maka :
Δ = 2 nf d cos θt
Interferensi maksimum terjadi jika beda fasenya = 2mπ, maka :
d cos θt = (2m + 1) λf/4 ; λf = λ0/nf
Interferensi minimun terjadi jika beda fasenya = (2m + 1)π, maka :
d cos θt = 2m λf/4 ; λf = λ0/nf

Interferensi pada Lapisan Sabun (Wedge Shaped Film)
Ketika cahaya dipantulkan dari buih sabun atau dari layar tipis dari minyak yang mengambang dalam air terlihat bermacam-macam warna. Hal ini akibat pengaruh inteferensi antara dua gelombang cahaya yang dipantulkan pada permukaan yang berlawanan dari lapisan tipis larutan sabun atau minyak.

 [ edit ] Experiments[ edit ] Interference patterns

Two-Point Source Interference Patterns

cara kerja laser dan manfaat laser bagi kehidupan

1.     Laser

Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emissionof Radiation, yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang. Kata kuncinya adalah “perbesaran” dan “pancaran terangsang” yang akan menjadi jelas kemudian. Laser merupakan sumber cahaya koheren yang monokromatik dan amat lurus. Cara kerjanya mencakup optika dan elektronika. Para ilmuwan biasa menggolongkannya dalam bidang elektronika kuantum. Sebetulnya laser merupakan perkembangan dari MASER, huruf M disini singkatan dari Microwave, artinya gelombang mikro. Cara kerja maser dan laser adalah sama, hanya saja mereka bekerja pada panjang gelombang yang berbeda. Laser bekerja pada spektrum infra merah sampai ultra ungu, sedangkan maser memancarkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang jauh lebih panjang, sekitar 5 cm, lebih pendek sedikit dibandingkan dengan sinyal TV - UHF. Laser yang memancarkan sinar tampak disebut laser - optik.

2.      Prinsip Kerja Laser

Terjadinya laser sudah diramalkan jauh hari sebelum dikembangkannya mekanika kuantum. Pada tahun 1917, Albert Einstein mempostulatkan pancaran imbas pada peristiwa radiasi agar dapat menjelaskan kesetimbangan termal suatu gas yang sedang menyerap dan memancarkan radiasi. Menurut dia ada 3 proses yang terlibat dalam kesetimbangan itu, yaitu : serapan, pancarn spontan (disebut fluorensi) dan pancaran terangsang ( atau lasing dalam bahasa Inggrisnya, artinya memancarkan laser). Proses yang terakhir biasanya diabaikan terhadap yang lain karena pada keadaan normal serapan dan pancaran spontan sangat dominan. Sebuah atom pada keadaan dasar dapat dieksitasi ke keadaan tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara menumbukinya dengan elektron atau foton. Setelah beberapa saat berada di tingkat tereksitasi ia secara acak akan segera kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, tidak harus ke keadaan dasar semula. Proses acak ini dikenal sebagai fluoresensi terjadi dalam selang waktu rerata yang disebut umur rerata, lamanya tergantung pada keadaan dan jenis atom tersebut. Kebalikan dari umur ini dapat dipakai sebagai ukuran kebolehjadian atom tersebut terdeeksitasi sambil memancarkan foton yang energinya sama dengan selisih tingkat energi asal dan tujuan. Foton ini dapat saja diserap kembali oleh atom yang lain sehingga mengalami eksitasi tetapi dapat pula lolos keluar sistem sebagai cahaya. Sebetulnya atom atom yang tereksitasi tidak perlu

Gambar prinsip kerja laser

menunggu terlalu lama untuk memancar secara spontan, asalkan terdapat foton yang merangsangnya. Syaratnya foton itu harus memiliki energi yang sama dengan selisih tingkat energi asal dan tujuan.

Tinjauan dua tingkat energi dalam sebuah atom E1 dan E2, dengan E1 < E2. Cacah atom yang berada di masing-masing tingkat energi adalah N1 dan N2. Untuk menggambarkan distribusi energi pada atom-atom itu dalam kesetimbangan termal berlakulah statistik Maxwell - Boltzmann :

N1 / N2 = exp ( E2 - E1 ) / kT ........................................(1)

Persamaan ini menunjukkan bahwa dalam keadaan stimbang N1 selalu lebih besar daripada N2, tingkat energi rendah selalu lebih padat populasinya dibandingkan dengan tingkat yang lebih tinggi. Dalam keadaan tak setmbang terjadilah perpindahan populasi melalui ketiga proses serapan dan pancaran tersebut di atas.

Atom-atom di E₂ dapat saja melompat ke E₁ secara spontan dengan kebolehjadian transisinya A₂₁ per satuan waktu. Apabila terdapat radiasi dengan frekuensi n dan rapat energi e ( n ), terjadilah transisi akibat serapan dari E₁ ke E₂, dengan kebolehjadian sebut saja B₁ 2.e ( n ) karena terlihat jelas kebolehjadian ini sebanding pula dengan rapat energi fotonnya. Pancaran spontan ini dapat pula merangsang transisi dari E₂ ke E₁ akibat interaksinya dengan atom-atom yang berada dalam keadaan tereksitasi E₂, kebolehjadiannya B₂₁. e ( n ). Sudah tentu semua transisi yang terjadi di sini berbanding lurus dengan populasi atom di tingkat energi asalnya masing-masing. Perubahan N₂ secara lengkap :

dN2/dt = B12.e (). N1 - [A21 + B21.e () ]. N2 ................................................(2)

Perubahan populasi ini disebabkan oleh pertambahan akibat serapan dan pengurangan

akibat pancaran. Setelah tercapai kesetimbangan antara atom-atom itu dengan radiasinya,

pengaruh serapan dan pancaran akan saling meniadakan dN2/dt = 0.

B12.e () . N1 = [A21 + B21.e ()] . N2 ................................................................(3)

Setelah digabungkan dengan persamaan (1), substitusi E2 - E1 = h.  (energi foton yang

dilepaskan pada saat deeksitasi) dan manipulasi aljabar biasa didapatlah persamaan :

                     (4)

Jika persamaan (4) ini dibandingkan dengan distribusi statistik Bose Einstein, tampak

bahwa foton adalah boson, dan persamaan radiasi Planck dengan harga-harga :      

A21/B12 = 8  h.  /..........................................................(5)

B21/B12 = 1 ...................................................(6)

Persamaan (6) menunjukkan bahwa kebolehjadian atom-atom tersebut melakukan transisi serapan adalah sama dengan kebolehjadiannya melakukan transisi akibat pancaran terangsang. Tetapi pada keadaan normal pengaruh serapanlah yang lebih terasa karena populasi atom lebih besar di tingkat energi yang lebih rendah. Dari penjelasan di atas tampaknya ketiga proses : serapan, pancaran spontan dan terangsang, terjadi melalui suatu persaingan. Laser yang dihasilkan oleh pancaran terangsang dengan demikian hanya bisa terjadi jika pancaran terangsang dapat dibuat mengungguli dua proses yang lain. Nisbah laju pancaran terangsang terhadap serapan dapat dihitung sebagai berikut.

 =

Dari persamaan ini terbukti tidaklah mungkin pancaran terangsang dapat mengungguli serapan pada kesetimbangan termal, karena N1 yang selalu lebih besar daripada N2. Laser bisa dibuat hanya jika N2 > N1 yang tentu saja tidak alamiah, keadaan terbalik seperti ini disebut inversi populasi. Inversi populasi ini harus dipertahankan selama laser bekerja, dan cara-caranya akan dijelaskan di bagian berikut Cara-cara untuk mencapai keadaan inversi populasi ini antara lain adalah pemompaan optis dan pemompaan elektris. Pemompaan optis adalah penembakan foton sedangkan pemompaan elektris adalah penembakan elektron melalui lucutan listrik. Untuk menuju keadaan inversi populasi pemompaan ini harus melakukan pemindahan atom ke tingkat eksitasi dengan laju yang lebih cepat dibandingkan dengan laju pancaran spontannya. Hal ini dapat dilakukan jika dipergunakan medium laser yang atom-atomnya memiliki tingkat energi yang metastabil. Sebuah tastabil memerlukan waktu yang relatif lebih lama sebelum terdeeksitasi dibandingkan dengan umurnya di tingkat eksitasinya yang lain. Dengan demikian pada saat pemompaan terus berlangsung, terjadilah kemacetan

lalu lintas di tingkat metastabil ini, populasinya akan lebih padat dibandingkan dengan

populasi tingkat energi di bawahnya. Populasi tingkat energi dasar kini sudah terlampaui populasi tingkat metastabil. Bila suatu saat secara spontan dipancarkan satu foton saja yang berenergi sama dengan selisih energi antara tingkat metastabil dengan tingkat dasar, ia akan memicu dan mengajak atom-atom lain di tingkat metastabil untuk kembali ke tingkat dasar.

Akibatnya atom-atom itu melepaskan foton-foton yang energi dan fasenya persis sama dengan foton yang mengajaknya tadi, terjadilah laser. Proses demikian inilah yang terjadi pada banyak jenis laser seperti pada laser ruby dan laser-laser gas. Pada laser uap tembaga yang terjadi adalah efek radiasi resonansi, inversi populasi dicapai dengan cara memperpanjang umur atom tereksitasi terhadap tingkat energi dasar, sedangkan umurnya terhadap tingkat metastabil tidak berubah. Dengan demikian inversi populasi terjadi antara tingkat energi tinggi dengan tingkat metastabil. Setelah laser dihasilkan, atom-atom akan banyak terdapat di tingkat metastabil. Koherensi keluaran laser bersifat spasial maupun temporal, semua foton memiliki fase yang sama. Mereka saling mendukung satu sama lain, yang secara gelombang dikatakan berinterferensi konstruktif, sehingga intensitasnya berbanding langsung kepada N2, dengan N adalah cacah foton. Jelaslah intensitasnya ini jauh lebih besar dibandingkan dengan intensitas radiasi tak - koheren yang hanya sebanding dengan N saja. Syarat penting lainnya untuk menghasilkan laser adalah meningkatkan nisbah laju pancaran terangsang terhadap laju pancaran spontannya. Nisbah tersebut mudah sekali

Didapat

 = ^-1

Persamaan (8a) menunjukkan bahwa rapat energi e () harus cukup besar agar laser dapat dihasilkan. Rapat energi foton ini dapat ditingkatkan dengan cara memberikan suatu rongga resonansi optik. Di rongga itulah rapat energi foton tumbuh menjadi besar sekali melalui pantulan yang berulang-ulang pada kedua ujung rongga, dan terjadilah perbesaran intensitas seperti yang ditunjukkan oleh nama laser. Pembuatan rongga resonansi ini merupakan masalah yang memerlukan penanganan yang paling teliti pada saat membangun suatu sistem laser. Persamaan (8b) diperoleh dari gabungan (8a) dan (4). Kedua jenis pancaran itu akan sama pentingnya apabila selisih tingkat energi h.   memiliki orde yang sama malahan jauh lebih kecil dibandingkan dengan energi termal k.T. misalnya saja pada gelombang mikro pada suhu kamar. Oleh sebab itulah laser berenergi tinggi dengan frekuensi yang tinggi pula amat sulit dibuat, karena pancaran spontan akan lebih terbolehjadi.

Pada teknologi laser, cahaya yang dihasilkan mempunyai karakteristik tersendiri: monokromatik (satu panjang gelombang yang spesifik), koheren (pada frekuensi yang sama), dan menuju satu arah yang sama sehingga cahayanya menjadi sangat kuat, terkonsentrasi, dan terkoordinir dengan baik. Bagaimana cara mengontrol emisi cahaya ini? Dengan menggunakan bantuan cermin! Pada Gambar 5 kita melihat dua buah cermin yang diletakkan di kedua ujung batu ruby. Salah satu cermin dibuat half-silvered (hanya memantulkan sebagian cahaya; sementara cahaya yang tidak dipantulkan dapat menerobos keluar). Ruby diberi stimulasi energi (disinari dengan cahaya) sehingga beberapa elektronnya tereksitasi. Kemudian elektron yang tereksitasi ini berusaha kembali ke tingkat energi awal dengan melepaskan cahaya (foton). Cahaya ini memantul-mantul pada permukaan cermin dan menyinari elektronelektron

‘tetangga’nya sehingga menyebabkan tereksitasinya para elektron ‘tetangga’ tersebut. Elektron-elektron ini kemudian juga mengemisikan cahaya untuk kembali ke keadaan normalnya. Begitu seterusnya! Seperti reaksi berantai! Sebagian cahaya berhasil menerobos keluar dari half-silvered mirror. Sinar ini merupakan sinar yang monokromatik, koheren, dan berfasa tunggal (single phase). Sinar inilah yang kita kenal sebagai sinar laser.

Gambar 5 Teknologi Laser

Ada bermacam media yang dapat digunakan untuk menghasilkan sinar laser, misalnya solid state laser (menggunakan bahan padat sebagai medianya; contoh: batu ruby), dan gas laser (misalnya gas helium, neon, CO2). Kekuatan laser sangat bervariasi, bergantung pada panjang gelombang yang dihasilkannya. Sebagai perbandingan, panjang gelombang yang dihasilkan ruby laser adalah 694 nm (6,94x10-7 m), sedangkan panjang gelombang yang dihasilkan gas CO2 adalah 10.600 nm (1,06x10-5 m). Batu ruby (CrAlO3) menghasilkan sinar laser berwarna merah, sedangkan gas CO2 menghasilkan sinar pada daerah inframerah dan gelombang mikro (microwave). Radiasi inframerah berbentuk panas sehingga laser yang dihasilkan mampu melelehkan benda apa pun yang terkena sinarnya, bahkan bisa digunakan untuk memotong baja! Sinar laser yang berwarna-warni dihasilkan dari medium yang memiliki panjang gelombang berbeda-beda. Biasanya laser yang berwarna-warni ini relatif tidak berbahaya karena berada pada panjang gelombang yang relatif kecil.

3.      Cara kerja Printer Laser

Cara Kerja printer laser adalah dengan prinsip elektrik statis. Awalnya Photoreceptor Drum (OPC Drum) diberi muatan positif oleh Primary Charging Roller (PCR), dengan memberikan arus listrik padanya. (Bagian ini ada di dalam Toner Catrid).

Kemudian printer menyorotkan sinar laser yang sangat kecil melewati permukaan photoreceptor drum untuk membentuk image tulisan atau gambar sesuai dengan data yang dikirim oleh komputer, berupa satu garis horizontal pada satu waktu.

Sinar laser menyorotkan cahaya pada Photoreceptor Drum untuk membentuk titik dan mematikan cahaya untuk tempat kosong per halaman. Sinar laser tidak bergerak dengan sendirinya namun sinar laser itu dipantulkan melalui cermin yang bisa bergerak sendiri. Sinar laser ini pasti berhenti pada titik di photoreceptor drum dan membentuk image electrostatic. Bagian permukaan drum yg terkena sinar laser yang berubah menjadi bermuatan negatif.

Setelah pola image lengkap, serbuk toner yang tersimpan di Toner hopper (di dalam cartridge) diambil oleh Unit Developer (Magnetic Sleeve) . Toner yang bermuatan positif melekat pada area Photoreceptor Drum yang telah membentuk image electrostastik, yaitu bagian Photoreceptor Drum yg terkena sinar laser (muatan negative) (hukum alam positf akan mendekat pada negatif)

Lembar kertas (dengan muatan negatif yang lebih kuat dari Photoreceptor Drum) bergerak sepanjang sabuk dan roll diatas drum yang telah dibubuhi serbuk toner yang berpola. Kertas mendorong bubuk toner dari drum untuk berpindah melekat pada kertas sehingga pola image berserbuk toner berpindah pada kertas dan siap untuk difinishing pada Fuser.

Toner yang tidak menempel pada kertas dan masih melekat pada OPC Drum akan dihapus oleh Wiper Blade dan kemudian masuk ke dalam Waste Bin (Pembuangan)

Fuser (Pemanas)

Fuser mengeringkan serbuk toner yang telah berbentuk image pada kertas agar kuat melekat pada kertas. Kemudian kertas yang telah tercetak dikeluarkan menuju tray pengeluaran kertas pada printer.

Sedangkan bagian yang memancarkan sinar laser yg kita bahas di bagian atas adalah :

Laser Scanner Assembly
Laser Scanner biasanya terdiri dari 3 unit bagian :
1. Laser
2. Cermin berputar
3. Lensa
Unit laser menerima data gambar maupun text dari komputer, lalu data tersebut dipancarkan ke drum berupa titik-titik yang membentuk text atau gambar, bertahap secara horizontal pada drum.

4.      Prinsip Kerja Printer Laser

Printer laser adalah Jenis printer yang menggunakan sinar laser untuk menghasilkan sebuah gambar pada drum. Cahaya laser mengubah muatan listrik pada drum . Drum kemudian digulung melalui reservoir toner, yang dijemput oleh bagian bermuatan dari drum. Akhirnya, toner ditransfer ke kertas melalui kombinasi dari panas dan tekanan. Ini juga merupakan cara kerja mesin fotokopi.

Karena seluruh halaman ditransmisikan ke drum sebelum toner diterapkan, printer laser kadang-kadang disebut printer halaman. Ada dua jenis lain dari printer halaman yang termasuk dalam kategori printer laser meskipun mereka tidak menggunakan laser sama sekali. Satu menggunakan sebuah array LED untuk mengekspos drum, dan lainnya menggunakan LCD., Bagaimanapun, mereka berdua beroperasi seperti printer laser nyata.

Salah satu karakteristik utama dari printer laser adalah resolusi mereka  yang dinyatakan dengan berapa banyak titik per inci (dpi). Resolusi-resolusi yang tersedia mulai dari 300 dpi pada akhir rendah untuk 1.200 dpi pada akhir yang tinggi. Sebagai perbandingan, cetak offset biasanya mencetak di 1.200 atau 2.400 dpi. Beberapa printer laser mencapai resolusi yang lebih tinggi dengan teknik khusus yang dikenal umum sebagai peningkatan resolusi.

Di samping printer laser monokrom standar, yang menggunakan toner tunggal, ada juga ada printer laser warna yang menggunakan empat toner untuk mencetak warna. laser printer warna cenderung sekitar lima sampai sepuluh kali lebih mahal dibanding printer laser monokrom.

Laser printer menghasilkan hasil cetak berkualitas tingga dan mampu mencetak berbagai font yang hampir tidak terbatas. Kebanyakan laser printer datang dengan satu set dasar font, yang disebut font internal, tetapi Anda dapat menambahkan font tambahan dalam salah satu dari dua cara:

cartridge font #: printer Laser memiliki slot di mana Anda dapat memasukkan cartridge font, ROM font papan yang telah dicatat. Keuntungan dari cartridge font yang mereka gunakan tidak ada memori printer.

soft font: printer laser yang datang dengan sejumlah memori RAM, dan Anda biasanya dapat meningkatkan jumlah memori dengan menambahkan papan memori dalam slot ekspansi printer. Anda kemudian dapat menyalin font dari sebuah disk ke RAM printer.  Sebuah font yang telah didownload sering disebut sebagai soft font, untuk membedakannya dari hard font tersedia pada cartridge font. Semakin banyak RAM printer, semakin banyak font yang dapat didownload pada satu waktu.

Selain mencetak teks, printer laser juga digunakan untuk mencetak grafis karena hasilnya yg bagus. Namun, Anda memerlukan sejumlah besar memori dalam printer untuk mencetak grafis resolusi tinggi. Untuk mencetak satu halaman penuh grafis di 300 dpi, misalnya, Anda memerlukan setidaknya 1 MB (megabyte) RAM printer. Untuk grafis 600-dpi, Anda memerlukan setidaknya 4 MB RAM.

Karena printer laser printer nonimpact, mereka menjadi tidak berisik dibandingkan printer dot matrix.. Mereka juga relatif cepat, meskipun tidak secepat beberapa printer dot-matrix. Kecepatan printer laser berkisar dari sekitar 4 sampai 20 halaman teks per menit (ppm). Tingkat khas dari 6 ppm adalah setara dengan sekitar 40 karakter per detik (cps).