DIFRAKSI LASER OLEH CDSiti Rofiqoh Fauziah

1211703034

JURUSAN FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG2013

2

Abstract

Diffraction is the spreading of waves due to the obstruction. CD / DVD can mendifraksikangelombangcahaya looks as it has pits with a diameter equivalent to the wavelength. Praktkumkaliaims to understand the principle of diffraction on a CD / DVD and calculate capacity data on CD /DVD.Metode used in this lab is to emit a laser beam with an angle on the bottom surface of the CD/ DVD. From the experiments conducted, the obtained capacity penyimpanandata on CD 945.50MB with 35.08 percent error value and the DVD 901.55 MB with 80.82 percent error value.Keyword:CD, Diffraction, DVD, Capacity, Laser

Abstrak

Difraksi adalah penyebaran gelombang karena adanya halangan. CD/DVD dapat mendifrak-sikan gelombangcahaya tampak karena memiliki pit-pit dengan diameter yang ekuivalen denganpanjang gelombang. Praktkumkali ini bertujuan untuk memahami prinsip difraksi pada CD/DVDdan menghitung kapasitas data pada CD/DVD.Metode yang digunakan pada praktikum ini yaitudengan memancarkan sinar laser dengan sudut tertentu pada permukaan bawah CD/DVD. Daripercobaan yang dilakukan, maka didapatkan kapasitas penyimpanandata pada CD 945.50MBdengan nilai error 35.08 persen dan pada DVD 901.55MB dengan nilai error 80.82 persen.Kata Kunci:CD, Difraksi, DVD, Kapasitas, Laser

3

1 Pendahuluan

1.1 Latar BelakangLatar belakang melakukan eksperimen tentang difraksi laser oleh CD/DVD yaitu memahami prin-sip difraksi pada CD dan DVD dan memperkirakan kapasitas data yang dapatdisimpan dalam CDmenggunakan difraksi laser.Seberkas cahaya laser dapat terdifraksikan bila melewati sebuah celah,cahaya laserakan terdifraksikan bila disorotkan ke sebuah CD/DVD karena mempunyai suatu celah(pit-pityang berada di CD/DVD.

1.2 Tujuan1. Memahami prinsip difraksi pada CD/DVD.

2. Memperkirakan kapasitas data yang dapat disimpan dalam CD/DVD menggunakan difraksiLASER.

1.3 Dasar TeoriDifraksi adalah penyebaran gelombang karena adanya halangan. Halangan yang dimaksud yaituberupa celah. Atau dengankata lain, difraksi dapat terjadi apabila gelombang atau dalam kasus ter-tentu berupa seberkas cahaya melewati sebuah celah atau lebih dengan lebar yang ekuivalen denganpanjang gelombang cahaya datang tersebut. Hal tersebut sesuai dengan persamaan umum difraksi,yaitu :

dsinθ = nλ (1)

Figure 1: Skema difraksi oleh permukaan CD

dengan d = lebar celah, n adalah orde difraksi, = sudut yang dibentuk antara terang pusat denganterang orde ke-n, dan λ = panjang gelombang laser. Apabila cahaya dilewatkan terhadap penyerak

4

yang tersusun secara periodik, interferensi konstruktif akan terjadi apabila persamaan kisi dipenuhi.Hal ini terjadi ketika beda lintasan optik dari cahaya yang terdifraksi merupakan kelipatan panjanggelombang cahaya. Maka interferensi konstruktif terjadi apabila :

nλ = d(sinθn − sinθi) (2)

Pada CD/DVD terdapat pit-pit yang sangatkecil dengan ukuran diameter yaitu 500 nm.Pit-pit tersebuttersusun secara spiral daripusat disk dan jarak antar pit tersebut yaitusekitar beberapa kali diameterpit. Diameterdari pit ini termasuk ke dalam daerahpanjang gelombang cahaya tampak. Olehkarenaitu, CD/DVD dapat mendifraksikangelombang cahaya tampak.

Figure 2: Pit pada DVD dan CD

2 Metode Eksperimen

2.1 Alat dan bahan yang digunakan antara lain:1. Laser pointer (λ = 633nm)

2. CD/DVD

3. Busur derajat

4. Kertas milimeter blok

5. Layar translusen (tempat merekatkan milimeter blok)

6. Statip

7. Kamera digital

5

2.2 Prosedur percobaan:Meletakan CD dengan bagian bawah menghadap keatas, kemudian memasang laser pada statip danmengarahkannya ke CD dengan kemiringan tertentu. Selanjutnya merekatkan millimeter blok padapapan, lalu mengarahkan laser pada pusat busur dan sejajar dengan millimeter blok. Menandai titiktempat cahaya hasil difraksi. Percobaan ini dilakukan sebanyak 5 kali dengan titik jatuhnya sinar laseryang berbeda-beda. Dan dilakukan hal sama pada DVD.

3 Diagram Alir

6

4 Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasilλ = 633× 10−9m r dalam =1.5 r luar =

Table 1: Eksperimen 1 pada CD-RNo Orde(n) Θi Θn sinΘi sinΘn sinΘn− sinΘi nλ1 -2 85 32 0.99 0.53 -0.46 -0.000001266

-1 65 0.91 -0.08 -0.0000006330 150 0.5 -0.49 01 123 0.84 -0.15 0.0000006332 162 0.31 -0.68 0.000001266

2 -2 89 28 0.99 0.47 -0.52 -0.000001266-1 64 0.9 -0.09 -0.0000006330 90 1 0.01 01 120 0.87 -0.12 0.000000633

3 -2 93 15 0.99 0.26 -0.73 -0.000001266-1 57 0.84 -0.15 -0.0000006330 85 0.99 0.00 01 115 0.91 -0.08 0.0000006332 149 0.56 -0.43 0.000001266

4 -2 97 0 0.99 0 -0.99 -0.000001266-1 50 0.77 -0.22 -0.0000006330 82 0.99 0.00 01 111 0.93 -0.06 0.0000006332 145 0.57 -0.42 0.000001266

5 -2 100 10 0.98 0.17 -0.81 -0.000001266-1 50 0.77 -0.21 -0.0000006330 80 0.98 0.00 01 110 0.94 -0.04 0.0000006332 142 0.61 -0.37 0.000001266

7

λ = 633× 10−9m

Table 2: Eksperimen 2 pada DVD-RWNo Orde(n) Θi Θn sinΘi sinΘn sinΘn− sinΘi nλ1 -1 80 108 0.98 0.95 -0.03 -0.00000633

0 108 0.95 -0.03 01 45 0.71 -0.27 0.00000633

2 -1 85 100 0.99 0.98 -0.01 -0.0000012660 100 0.98 -0.01 01 40 0.64 -0.035 0.0.00000633

3 -1 67 115 0.92 0.91 -0.01 -0.000006330 155 0.91 -0.01 01 57 0.84 -0.08 0.00000633

4 -2 84 172 0.99 0.14 -0.85 -0.000001266-1 98 0.99 0.00 -0.0000006330 35 0.57 -0.042 01 35 0.57 -0.42 0.00000633

5 -1 94 150 0.99 0.5 -0.49 -0.000006330 86 0.99 0.00 01 12 0.21 -0.78 0.00000633

4.2 PembahasanDengan mengetahui jumlah pit yangada pada keping CD/DVD, kapasitas data biasdiketahui. Pen-carian awal adalah menentukanbesarnya d dari data yang telah didapatdengan menggunakan per-samaan. Yangselanjutnya adalah membandingkan LuasCD/DVD dengan Luas dari pit untuk mencar-ibanyaknya pit yang ada dalam 1 kepingCD/DVD. Dengan menggunakan persamaan, kapasitas datasuatu CD/DVD dapatdiketahui.

Dari kelima grafik pada CD-R di dapatkan nilai gradien kemudian di rata-ratakan dan itulah nilaid yaitu 1.3359× 10−6 dengan luas CD 105.975× 10−4m dan luas pit CD 1.4009× 10−12 didapatkanjumlah pit 7564779784, dan dari semua perhitungan didapatkan kapasitas CDnya 945.50 MB. Dida-patkan nilai error juga yaitu 35.08 persen.

Dari kelima grafik pada DVD-RW di dapatkan nilai gradien kemudian di rata-ratakan dan itulahnilai d yaitu 4.3264 × 10−6 dengan luas CD 105.975 × 10−4m2 dan luas pit CD 14.6934 × 10−12

didapatkan jumlah pit 721242190, dan dari semua perhitungan didapatkan kapasitas CDnya 901.55MB.Didapatkan nilai error juga yaitu 80.82 persen.

Nilai error pada DVD-RW sangat besar, hal ini disebabkan beberapa factor diantaranya pemba-caan sudut yang kurang teliti sehingga data nilai perhitungannya kurang benar.

8

Burning, yaitu proses menyimpan data ke media/keeping disk. Disebut burning karena kita mem-bakar (menulis bit data) lapisan dalam disk dengan sinar laser.

Jenis-jenis CD diantaranya: DVD+R, DVD-R, DVD RW, CD+R, CD-R, CD RW. Perbedaannyasebagai berikut:

• R: tanda R merupakan singkatan dari Recordable. Disini disk dapat digunakan untuk menyim-pan data dan sebaliknya, jika tidak ada tanda R maka tidak bisa menyimpan.

• -R: Tanda minus baik CD/DVD merupakan single session disk. Artinya kita tidak dapatmenambahkan data lain jika sudah digunakan, meskipun masih ada sisa penyimpanan.

• +R: Tanda plus ditunjukan untuk Multisession, artinya kita dapat menggunakan space yangkosong yang masih tersedia di disk.

• RW: merupakan singkatan dari ReWritable, artinya disk ini menggunakan material khusussehingga datanya dapat dihapus kemudian digunakan untuk menyimpan data baru atau dapatjuga ditumpuk dengan data lain.

5 KesimpulanDengan praktikum ini prinsip difraksi pada VCD dan DVD dapahami. Selain itu dapat juga mem-perkirakan kapasitas data yang dapat disimpan dalam VCD menggunakan difraksi laser. Apabila adasuatu sinar yang memiliki panjang gelombang tertentu melewati sebuah celah sempit dengan panjangsinar gelombang sinar yang datang, maka akan terjadi suatu pembelokan atau penyebaran sinar.Pada lapisan permukaan VCD yang dapat dibaca, terdapat pit dengan celah yang dapat dimasukioleh glombang tampak. Jarak antar pit dan lebar pit memungkinkan gelombang cahaya terdifraksiselayaknya difraksi pada kisi.

9

References[1] Frankel dan Whitesides. ”‘ On the Surface of Things. I ”[2] P, Tipler. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Bandung: Erlangga.[3] Tim Eksperimen Fisika I. 2013. Modul Eksperimen Fisika I. Bandung: Universitas Islam Negeri

Sunan Gunung Djati Bandung.[4] www.scribd.com.(diakses 19 April 2013)

10

LAMPIRANJari-Jari lingkaran kecil CD dan DVD = 1,5 cm.Jari-jari lingkaran besar CD dan DVD = 3,9 cmMenghitung Luas CD dan DVD

Luas CD dan DVD = πr2

= π(r21 − r22)

= (3, 14)(6cm2 − 1, 5cm2)

= (3, 14)(36− 2, 25)cm2

= (3, 14)(33.75)cm2

= 105.975cm2

= 105.975x10−4m2

Menghitung Jumlah Bit dengan membandingkan luas daerah penyimpanan data dengan luasbit.Menghitung Luas Pit CD

Luas pit CD = 14πd2

= 14(3, 14)(1.3359x10−6)2

= 14(3, 14)(1.7846x10−12)

Luas Pit CD = 1, 4009x10−12

pit = LuasCDLuasP it

pit = 105.975x10−4

1,4009x10−12

pit = 7564779784

1bit = 18byte

= 75647797848

byte

= 945.59MB

11

Kesalahan =[| Literatur−percobaan

Literatur|]

=[| 700MB−945.59MB

700MB| x100

]=

[| 245.59MB

700MB| x100

]= [| 0, 3508 | x100]

= 35.08Persen

Luas pit DVD = 14πd2

= 14(3, 14)(4.3264x10−6)2

= 14(3, 14)(1.87177x10−12)

Luas Pit DVD = 14, 6934x10−12

pit = LuasDV DLuasP it

pit = 105,975x10−4

14,6934x10−12

pit = 721242190, 4

1bit = 18byte

= 721242190,48

byte

= 901, 55MB

Kesalahan =[| Literatur−percobaan

Literatur|]

=[| 4700MB−901,55MB

4700MB| x100

]=

[| 3798.45MB

4700MB| x100

]= [| 0.808180851 | x100]

= 80, 82Persen

12

• Gambar grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R dan DVD-RW

Figure 3: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R

Figure 4: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R

Figure 5: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R

13

Figure 6: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R

Figure 7: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada CD-R

Figure 8: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada DVD-RW

Figure 9: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada DVD-RW

14

Figure 10: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada DVD-RW

Figure 11: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada DVD-RW

Figure 12: grafik nλ terhadap sinΘn− sinΘi pada DVD-RW