Laser - Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation

Teman teman pasti masih ingat kejadian tidak mengenakkan yang terjadi saat pertandingan final Piala AFF yang berbuntut kekalahan Timnas Garuda Indonesia saat menghadapi Harimau Malaya, banyak yang bialng itu karena pengaruh sinar laser. Kali ini saya tidak akan membahas siapa yang harus disalahkan tetapi lebih ke menjelaskan sebenarnya apa pengertian dan manfaat sinar laser bagi kehidupan manusia.


 PENGERTIAN SINAR LASER 

LASER merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation ( penguatan cahaya dengan stimulasi emisi radiasi ). Selanjutnya kata LASER menjadi suatu kata yang baku, laser. Untuk mengetahui laser lebih lanjut, perhatikan persamaan berikut:

Hf = E2 – E1 

Jika elektron secara spontan meluruh, berubah dari suatu keadaan menjadi keadaan lain, elektron tersebut memancarkan foton dengan energi sebesar persamaan diatas. Proses ini disbut emisi spontan.

Transisi dari suatu keadaan ke keadaan lainnya bisa dihalangi, dalam hal ini adalah fotonnya. Dengan kata lain, energi foton h dapat menghalangi transfer elektron dari keadaan 1 ke keadaan 2 menghasilkan foton lainnya dengan energi hf = E1-E2. Ini disebut pemancaran terangsang (stimulated emmission ), yaitu proses yang menghasilkan dua foton berenergi hf. Lebih jauh, kedua foton ini akan terfase. Jadi, laser yang ideal terbentuk dari suatu kumpulan foton berfrekuensi tepat sama dan semua foton tersebut terfase.

Sifat yang terjadi akibat kesamaan frekuensi adalah monokromatisme dan sifat yang terjadi akibat kesamaan fase adalah koherensi. Jadi syarat terbentuknya laser adalah sumber cahaya yang monokromatis dan koheren. Namun kenyataannya laser tidaklah monokromatik murni ataupun koheren murni. Meskipun demikian, ketika mengarakterisasikan sistem laser yang sebenarnya, secara umum diasumsikan bahwa sinar laser pada awalnya adalah terfase, dan inkoherensi laser timbul karena sifat monokromatis yang jelek dari sumber. Jadi sebenarnya koherensi dan monokromatisme secara umum digunakan untuk mengukur parameter yang sama.

Kebanyakan laser dirancang dengan tiga elemen penting, media tambahan (gain media), sumber pemompa (pumping source), dan lubang resonansi (resonant cavity). Gain media adalah keadaan energi yang berperan dalam perangsangan pancaran, pumping source menyediakan energi untuk melengkapi keadaan-keadaan sehingga perangsangan keadaan dapat terjadi, dan resonant cavity menyediakan jalur untuk foton. Sebagai contoh adalah laser Helium Neon (HeNe). Laser HeNe ini adalah laser dengan biaya yang rendah, ukurannya kecil, usia penggunaannya panjang (sekitar 50.000 jam operasi), dan sinarnya berkualitas tinggi.

Laser ini menghasilkan beberapa miliwatt daya keluaran, dan lazim digunakan dalam panjang gelombang sekitar merah (633 nm). Laser HeNe adalah peralatan bertegangan tinggi berarus rendah dalam pijaran tak normal pada discharge region. Lecutan arus hanya beberapa miliampere, dan tegangan tabung discharge berkisar antara beberapa ratus volt sampai beberapa kiloVolt. Laser HeNe berbentuk gelas dengan katoda oksida-alumunium dingin sebagai emitter elektron. Citra yang terbatas pada usia operasionalnya adalah degenerasi pada katoda disebabkan oleh erosi pada oksida pelapis atas percikan alumunium. Usia tabung adalah fungsi dari diameter tabung. Diameter luas tabung secara tipikal memiliki waktu hidup 40.000 jam operasional, tabung dengan diameter lebih kecil secara tipikal berumur 10.000 jam

 SEJARAH LASER 

Pada tahun 1917 Albert Einstein mengembangkan teori tentang laser (pada teori quantum) berdasarkan turunan dari teory max planc tentang radiasi. Konsep awal berasal dari kemungkinan adanya koeffisien absorbsi, Emisi Spontan dan emisi yang di stimulasi (di picu) pada radiasi elektromagnetik. kemudian Rudolf W. Ladenburg (1928) mengumumkan bahwa fenomena ini memang benar ada. fenomena ini dan juga absorbsi negativ.

Kemudian pada tahun 1939 Valentin A. Fabrikant memperkirakan bahwa kemungkinan emisi "short" wave dapat dikuatkan (emisi spontan yang waktunya sangat pendek mungkin dalam orde nanosekon) pada 1947, Willis E. Lamb and R. C. Rutherford menemukan spektrum emisi dari atom hidrogen dan dapat di demonstrasikan ke khalayak.

1950, Alfred Kastler mengusulkan untuk di lakukan penelitian tentang “optical Pumping” atau memompa elektron ke daerah yang memiliki energi lag lebih tinggi sehinnga saat relaksasi elektron akan di keluarkan foton dan hasil eksperimenya di laporkan 2 tahun kemudian oleh Brossel, Kastler, and Winter.

16 May 1960, Theodore Maiman Laser pertama berhasil di fungsikan the Hughes Research Laboratories. Kemudian laser yang sekarang sudah kita rasakan banyak manfaatnya yaitu untuk pemutar CD, DVD dsb.

 PRINSIP KERJA LASER 

Laser dihasilkan dari proses relaksasi elektron. Pada saat proses ini maka sejumlah foton akan di lepaskan berbeda sengan cahaya senter emisi pada laser terjadi dengan teratur sedangkan pada lampu senter emisi terjadi secara acak. Pada laser emisi akan menghasilkan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. berbeda dengan lampu senter emisi akan mengasilkan cahaya dengan banyak panjang gelombang.

Proses yang terjadi adalah elektron pada keadaan ground state (pada pita valensi) mendapat energi kemudian statusnya naik menuju pita konduksi ( keadaan eksitasi) kemudian elektron tersebut kembali ke keadaan awal (ground state) diikuti dengan beberapa foton yang terlepas kemudian agar energi yang dibawa cukup besar maka dibutuhkan sebuah resonator resonator ini dapat berupa lensa atau cermin yang sering digunakan adalah lensa dan cermin.

Ketika di dalam resonator maka foton-foton tersebut akan saling memantul terhadap dinding resonator sehingga cukup kuat untuk meninggalkan resonator tersebut. Laser cukup kuat digunakan sebagai alat pemotong misalnya adalah laser CO2 laser yang kuat adalah tingkat pelebaranya rendah dan energi fotonya tinggi.

 APLIKASI LASER 

Banyak sekali aplikasi laser diantaranya sebagai laser pointer (untuk presentasi) laser untuk pelurus arah tembakan, Pemotong atau cutter yang sudah banyak digunakan di industri baja dan elektronik, laser hair Removal untuk menghilangkan rambut. Ada juga laser untuk penyembuhan luka, sedangkan aplikasi lain misalnya :

1. Spektroskopi
   adalah teknik untuk menganalisa bahan yang sering digunakan dalam aplikasi ini adalah FTIR ( Fourier Transform Infra Red) menggunakan laser infra merah untuk di ukur tingkat serapan suatu bahan. kemudian dicocokan dengan tabel sehingga dapat diketahui bahan apa saja yang terkandung di dalam sampe yang diuji.
   
   
2. Material prosessing
   Biasa digunakan untuk pemotong laser yang sering di gunakan adalah laser CO2.
   
   
3. Pengukur Jarak
   Untuk mengetahui jarak bulan terhadap bumi dilakukan dengan metode ini karena kecepatan cahaya sudah diketahui maka dengan mengukur jeda waktu akan diperoleh besar jaraknya.
   
   
4. Sistem telekomunikasi
   Sudah umum tentunya masih ingat internet beberapa tahun lalu yang lambatnya…. minta ampun…. sekarang agak mendingan karena digunakan fiber optik sebagai sistem transmisi data.

 MANFAAT LASER 

Berikut beberapa manfaat laser bagi anak-anak

1. Menghapus Kelainan Tanda Lahir
   Tanda lahir yang dimaksud antara lain hemangioma atau bercak merah pada kulit yang disebabkan pembesaran pembuluh darah. Hemangioma merupakan kelainan bawaan yang umumnya melebar dan tampak menimbul di permukaan kulit. Secara medis biasanya tidak terlalu berbahaya, tapi dari sisi kosmetik, hemangioma terutama yang terjadi di bagian tubuh yang terlihat, seperti wajah dan tangan, akan sangat mengganggu penampilan. Dikhawatirkan anak akan merasa rendah diri karena hemangioma ini.
   
   Namun, sebelum akhirnya dilakukan tindakan laser, akan ada observasi selama beberapa tahun. Alasannya, hemangioma bisa mengecil dengan sendirinya sehingga tidak perlu dilakukan tindakan medis apa pun, termasuk tindakan pelaseran. Namun ada pula yang menetap dan bahkan malah membesar. Nah, observasi diperlukan untuk memastikan perkembangan kelainan tanda lahir tersebut. Bila ternyata menetap atau membesar, tindakan laser akan dilakukan ketika usia anak 7 tahun. Angka ini bukan patokan yang pasti, tapi di usia ini umumnya hemangioma sudah bisa dilihat lebih jelas apakah tumbuh membesar, menetap, atau mengecil.
   
   
2. Khitan/Sirkumsisi
   Saat ini sirkumisi dapat dilakukan dengan sinar laser (tepatnya laser CO2). Kelebihan- nya, proses operasi lebih cepat, perdarahan tidak ada atau sangat sedikit, penyembuhan cepat, rasa sakit setelah operasi minimal, aman, dan hasil secara estetik lebih baik. Proses khitan dengan memanfaatkan sinar laser biasanya hanya membutuhkan waktu 10-15 menit.
   
   
3. Mata
   Sinar laser bisa digunakan untuk melakukan koreksi pada mata minus, salah satunya dengan cara operasi lasik. Namun sama dengan yang lainnya, tindakan laser untuk koreksi mata minus hanya dilakukan dalam keadaan mendesak. Bila koreksi masih dapat ditunda maka sebaiknya dilakukan saat anak sudah tumbuh remaja bahkan dewasa. Pertimbangannya, penambahan minus selama masa kanak-kanak masih akan terus berlangsung. Dengan begitu, koreksi yang terlalu dini tidak akan menyelesaikan masalah karena kemungkinan anak masih memerlukan penanganan kembali kelak.
   
   
4. Pembengkakan Jaringan Lunak
   Laser pun bisa digunakan untuk mengatasi pembengkakan atau meminimalkan jaringan lunak pada hidung atau telinga anak. Misalnya, pembengkakan pada hidung akibat sinusitis. Penggunaannya bisa sangat efektif karena kesembuhan setelah operasi bisa berlangsung lebih cepat.
   
   
5. Mengeringkan Tambalan Gigi
   Agar tambalan gigi lebih kuat dan awet maka tambalan harus cepat kering. Untuk mempercepatnya, dokter biasanya akan menggunakan sinar laser. Aplikasi ini baik bila dilakukan pada anak 8-12 tahun atau ketika gigi tetap harus ditambal. Gigi tetap akan digunakan hingga si anak dewasa. Oleh karena itu, bila berlubang harus ditambal dengan baik karena tidak ada gantinya.

 KELEBIHAN SINAR LASER 

Inilah beberapa kelebihan teknologi laser dalam dunia kedokteran:

1. Lebih Efektif
   Laser dapat mengobati kelainan-kelainan yang tidak mungkin dilakukan oleh tindakan operasi, misalnya mengatasi hemangioma yang cukup lebar. Operasi dengan pisau bedah akan merusak jaringan yang cukup luas sehingga menyulitkan dokter untuk menjahitnya kembali. Dengan tindakan laser, hal itu dapat dihindari karena jaringan pembuluh darah yang dirusak hanyalah bagian-bagian yang tidak diinginkan atau tanpa menciutkan dan merusak jaringan serta pembuluh darah lain. Jadi penanganannya lebih fokus karena hanya mengenai target yang diinginkan.
   
   
2. Lebih Cepat Normal
   Meski tindakan laser memungkinkan terjadinya kerusakan pada jaringan lain, tetapi kerusakan pascalaser atau bekas lukanya bisa diminimalkan. Sementara tindakan pembedahan umumnya akan mengakibatkan kerusakan lebih luas yang akan memperlambat proses penyembuhan.

 KEKURANGAN SINAR LASER 

Meskipun ada kelebihannya, laser pun memiliki kekurangan:

1. Penyinaran dengan laser biasanya tidak bisa dilakukan hanya sekali melainkan berulang kali. Padahal biaya untuk sekali penyinaran relatif mahal. Penentuan jumlah tindakan ini sifatnya sangat individual tergantung pada jenis penyakit dan tingkat keparahannya. Hal ini baru diketahui setelah dilakukan observasi.
   
   
2. Efek samping penggunaan laser yang sering dilaporkan adalah munculnya rasa panas setelah dilakukan penyinaran. Hal ini disebabkan karena paparan sinar laser yang terserap ke jaringan tubuh akan diubah menjadi energi panas sehingga timbul perasaan panas. Namun, hal ini bisa diatasi dengan keakuratan penyinaran. Untuk itulah penyinaran laser harus dilakukan oleh ahli terlatih. Misalnya oleh dokter yang memang sudah mendalami penggunaan teknologi laser. Penggunaan laser harus sesuai dengan jenis kelainan, kekuatan laser, dan lama pajanannya. Bila keliru maka efek samping bisa saja muncul.
   
   
3. Tindakan laser membutuhkan syarat tertentu. Misalnya, di ruang penyinaran sebaiknya tidak terdapat alkohol dan produk lain yang mengandung alkohol seperti hair spray, minyak wangi, antiseptik, atau lainnya. Untuk itu baik dokter, pasien, maupun orang tua pasien, sebaiknya bersih dari bahan-bahan tersebut. Bila sinar laser ini memantul, tak mustahil akan membakar benda atau bagian-bagian yang mengandung alkohol.

 *.:｡✿ Don't forget to come back again ✿.｡.:*

Visit Wahyudi Blog !