Percobaan ini mengukur pengaruh polarisasi dan kekasaran permukaan terhadap citra speckle yang dihasilkan laser. Laser ditembakkan pada permukaan dengan kekasaran berbeda pada sudut polarisasi 0°, 30°, 60°, dan 90°. Citra speckle diukur nilai kontras dan deviasinya. Hasilnya, kontras tertinggi dihasilkan pada sudut polarisasi 30° karena intensitas sinar paling besar pada sudut itu. Semakin kasar permukaan, kontras citra

1. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 1
Abstrak— Percobaan Pengukuran Standard Deviasi dan
Analisis pengaruh Polarisasi dengan Citra Spekel yang
bertujuan untuk mengetahui beberapa dampak terkait
fenomena pola hamburan speckle dilakukan dengan
menggunakan Alat dan bahan berupa seperangkat
pemancar LASER He Ne, Amplas dengan mesh (nilai
kekasaran) sebesar 120, 360, 500, 1500 dan 2000, beam
combiner, USB kamera, polarisator dan software
processing imageJ. Percobaan ini dilangsungkan dengan
mengukur nilai pantulan laser yang dipancarkan lurus
melalui polarisator hingga mengenai bahan (amplas) yang
telah disiapkan. Sebuah USB kamera dipasang menhadap
titik jatuh sinar pada bahan untuk mengambil gambar.
Pada percobaan ini digunakan variasi sudut polarisator
sebesar 0o
, 30o
, 60o
dan 90o
untuk setiap mesh. Data berupa
foto hamburan speckle pada masing masing bahan
selanjutnya dianalisa menggunakan software ImageJ
untuk mendapatkan nilai standar deviasi dan kontrasnya.
Percobaan ini sukses membuktikan bahwa pada saat
sudut polarisasi 30o, intensitas sinar laser yang
terpantulkan adalah intensitas terbesar bila dibandingkan
dengan intensitas yang dipantulkan pada sudut polarisasi
yang lain, sehingga nilai kontras pada sudut 30o adalah
nilai kontras terbesar.
Kata Kunci—Speckle, Laser, Hamburan, Standar
Deviasi, Kontras
I. PENDAHULUAN
Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation atau yang dikenal dengan sebutan LASER
telah lama menjadi sebuah pencapaian teknologi yang
memungkinkan dikembangkannya berbagai teknologi
dan metode baru di berbagai bidang ilmiah tak terkecuali
bidang optika dan fisika. Sifat LASER yang memiliki
cahaya koheren dan intensitas serta focus yang tinggi
menjadikannya pilihan berbagai eksperimen optic yang
tidak mungkin dilakukan menggunakan sumber cahaya
inkoheren seperti pada cahaya lampu biasa.
Salah satu penggunaan laser yang cukup
memperoleh banyak perhatian adalah penggunaanya
sebagai pemicu fenomena ‘Speckle Pattern’ atau yang
juga dikenal sebagai citra speckle. Speckle pattern
sendiri merupakan sebuah fenomena hamburan cahaya
yang muncul saat sebuah cahaya koheren jatuh diatas
sebuah permukaan yang tidak homogen atau tidak rata
dan kasar. Hamburan cahaya tersebut akan membentuk
bercak bercak cahaya yang terhambur secara acak
tergantung pada sifat permukaan yang dikenainya.
Gambar 1. Berkas speckle yang muncul pada permukaan tidak
homogeny dan kasar
Meski berbagai teknologi berbasis hamburan
speckle seperti interferometer dan hologram masih
tergolong baru, kenyataannya fenomena speckle sendiri
telah diketahui sejak zaman Newton, dan perkembangan
dari laser sendiri telah dipahami dengan baik dan banyak
aplikasi-aplikasi baru mengenai hal tersebut.
Seperti gambar 1 misalnya. Pola hamburan yang
demikian dapat terbentuk sewtelah sinar koheren (laser
hijau) yang ditembakan terhadap permukaan terhambur
oleh kondisi permukaan benda yang tidak homogen. Ini
disebabkan oleh pola intensitas acak yang dihasilkan
oleh interferensi dari muka gelombang. Efek Speckle
adalah hasil interferensi dari banyak gelombang dengan
frekuensi yang sama, tetapi memiliki fase dan amplitudo
yang berbeda, dimana bila disatukan akan menghasilkan
gelombang resultan dari amplitudo, oleh karena itu
variasi intensitasnya menjadi acak.
Jika setiap gelombang di ibaratkan sebagai sebuah
vektor, maka akan terlihat jika angka dari vektor dengan
sudut yang acak disatukan, panjang dari vektor resultan
dapat memiliki nilai beragam mulai dari nol sampai
jumlah panjang vektor itu sendiri (jalan acak 2 dimensi).
Pengukuran Standard Deviasi dan Analisis Pengaruh Polarisasi
dengan Citra Speckle
Bogiva Mirdyanto, Irmayatul Hikmah
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: bogiva12@mhs.physics.its.ac.id

2. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 2
Dilain pihak, berkat sifatnya yang koheren dan
memiliki fase gelombang yang hampir stabil, cahay laser
juga dapat dikenakan efek polarisasi yang menyebabkan
munculnya sifat cahaya terpolarisasi dari berkas laser
yang dipancarkan. Polarisasi ini sendiri paling mudah
diamati secara alami pada sinar matahari yang sampai ke
bumi.
Secara alami, proses polarisasi pada sinar matahari
akan menyebabkan cahaya matahari menjadi
terpolarisasi parsial linier (partially linearly polarized
light) setelah bertabrakan dan terhambur oleh molekul
atmosfir bumi. Fenomena ini dapat dimanfaatkan
sebagai aplikasi untuk memahami suatu citra oleh
komputer yang merupakan suatu perluasan dari
kemampuan mengindera cahaya. Hal ini juga
menjelaskan bahwa warna cahaya terpolarisasi dan
warna di langit diciptakan oleh cahaya yang terhambur
(scattering), yaitu istilah teknis untuk cahaya yang yang
"dipantulkan” ke segala arah dengan acak oleh sebuah
medium tertentu.
Gambar 2. Polarisasi sinar matahari oleh molekul molekul zat
yang terkandung di atmosfer.
Dalam prosesnya, hampuran pola speckle dari
berkas cahaya koheren yang terpolarisasi akan memiliki
nilai kontras dan nilai standar deviasi yang dapat
dianalisa lewat sebaran hasil pancaran yang teramati.
Dalam statistika dan probabilitas, simpangan baku atau
deviasi standar adalah ukuran sebaran statistik yang
paling lazim. Singkatnya, ia mengukur bagaimana nilai-
nilai data tersebar. Bisa juga didefinisikan sebagai, rata-
rata jarak penyimpangan titik-titik data diukur dari nilai
rata-rata data tersebut. Nilai simpangan baku sering
didefinisikan sebagi fungsi berikut.
√ ∑ ( ̅) (1)
II. METODE
A. Metodologi percobaan
Percobaan yang dilakukan kali ini menggunakan alat
dan bahan berupa seperangkat Laser Blaster (penembak
laser), sebuah lensa polarisator, dan lima buah mesh atau
amplas yang memiliki kekasaran bervariasi (120, 360,
500, 1500, dan 2000) sebagai permukaan uji. Selain alat
diatas, untuk mendapatkan hasil pengamatan digunakan
sebuah kamera USB yang terhubung ke program imageJ
yang digunakan untuk memproses citra speckle yang
tertangkap kamera.
Percobaan dilakukan dengan mengambil foto citra
speckle yang muncul pada setiap permukaan amplas di
sudut berbeda. Kelima amplas ditembak menggunakan
sinar laser merah dengan 4 macam sudut polarisasi yaitu
0o
, 30o
, 60o
dan 90o
. Setiap hasil foto citra speckle yang
didapat selanjutnya diproses menggunakan software
ImageJ.
B. Metodologi Pengolahan Data.
Setelah data di import kedalam software ImageJ,
proses cropping dilakukan pada foto berkas speckle
hingga didapatkan daerah hamburan paling kuat dan titik
pusat tempat cahaya jatuh. Proses selanjutnya adalah
menganalisa hasil foto tersebut menggunakan fitur
histogram pada software ImageJ. Melalui histogram yag
dihasilkan, didapatkan kuantitatif berupa nilai mean dan
sudut deviasi. Berdasarkan data ini, nilai kontras dari
masing masing pola speckle dapat diketahui dengan
menerapkan persamaan
̅
(2)
Dengan : C = Kontras
s = standar deviasi
̅ = nilai mean terekam.
Dengan menggunakan nilai kontras yang
didapatkan, analisa terhadapa hasil pengamatan dibuat
dalam bentuk grafik hubungan antara Kekasaran/mesh
dan kontras. Analisis yang dapat dikembangkan adalah
rapat kontras per satuan mesh serta regresi linear yang
didapatkan.

3. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 3
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan data yang diperoleh, pengelompokan
data berdasarkan parameter pengujian dilakukan. berikut
disajikan table seluruh hasil pengambilan data pada
semua sample beserta variasinya. (pada masing masing
table disertakan satu contoh gambar pola speckle beserta
histogram)
Tabel 1. Hasil percobaan pada sudut polarisator 0o
(Contoh gambar pada mesh 120)
Mesh Kontras Standar
deviasi
Mean
120 0.208172 35.643 171.219
360 0.199426 35.235 176.682
500 0.188681 34.698 183.898
1500 0.099847 21.362 213.947
2000 0.119677 24.746 206.774
Tabel 2. Hasil percobaan pada sudut polarisator 30o
(Contoh gambar pada mesh 120)
Mesh Kontras Standard
deviasi
Mean
120 0.217244 36.882 169.772
360 0.22053 37.708 170.988
500 0.219949 37.628 171.076
1500 0.117648 24.353 206.999
2000 0.125405 25.641 204.465
Tabel 3. Hasil percobaan pada sudut polarisator 60o
(Contoh gambar pada mesh 120)
Mesh Kontras Standard
deviasi
Mean
120 0.213409 37.489 175.667
360 0.250693 39.596 157.946
500 0.234475 39.12 166.841
1500 0.114849 24.112 209.946
2000 0.118956 24.565 206.505
Tabel 4. Hasil percobaan pada sudut polarisator 90o
(Contoh gambar pada mesh 120)
Mesh Kontras Standard
deviasi
Mean
120 0.202116 35.955 177.893
360 0.210875 37.261 176.697
500 0.177293 33.207 187.3
1500 0.109074 23.214 212.828
2000 0.128916 25.968 201.434
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada table
diatas, dapat diamati bahwa nilai mean semakin
meningkat pada setiap kenaikan nilai kekasaran amplas
(mesh). Naiknya nilai median ini menunjukan
persebaran hamburan speckle yang semakin besar
seiring dengan semakin tingginya tingkat kekasaran
bahan mesh.
Naiknya nilai mean tersembut berimbas pada
berkurangnya nilai kontras yang dihasilkan oleh masing
masing berkas sinar yang jatuh di permukaan mesh. Hal
tersebut dipahami sebagai akibat dari pemantulan dan
persebaran sinar yang semakin tak teratur sehingga
mengurangi jumlah sinar yang terpantul kembali ke
kamera. Hal inilah yang menyebabkan nilai kontras yang
semakin rendah tercatat pada histogram dan data yang
dihasilkan.

4. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 4
Kontras sendiri merupakan tingkat perbedaan terang
gelap yang muncul pada fenomena citra speckle ini.
Dimana kontras tinggi menyatakan semakin fokusnya
pantulan cahaya kembali setelah menabrak sebuah
permukaan. Dengan pengertian tersebut maka jelas
bahwa semakin homogen suatu permukaan akn
mempengaruhi tingkat kontras suatu pancaran sinar yang
jatuh.
Pengamatan juga dilakukan pada nilai standar
deviasi yang berbanding terbalik dengan nilai kekasaran
mesh. Pada table diatas, nilai deviasi tercata semakin
mengecil seiring dengan meningkatnya nilai kekasaran
mesh. Hal ini berarti semakin sedikit nilai simpangan
rata rata terukur pada nilai mesh yang semakin besar
(kasar.)
Pengamatan lanjutan juga dapat diamati pada
perubahan nilai kontras antar sudut polarisasi yang
berbeda. Dalam percobaan kali ini, nilai kontras rata rata
pada setiap mesh tercatat paling tinggi pada nilai sudut
30 derajat. Mengingat polarisator hanya akan
melewatkan gelombang cahaya yang bersesuaian dengan
sudut nya maka cukup bisa diamati bahwa laser yang
digunakan memiliki kecenderungan intensitas paling
tinggi pada sudut polarisasi 30o
.
Data yang telah diproses dalam table tersebut
selanjutnya dapat juga dibuat dalam sebuah bentuk
representasi grafik hubungan antar mesh dengan kontras
yang terukur sebagai berikut :
Grafik 1. Hubungan kekasaran mesh dengan kontras yang
dihasilkan pada sudut 0o
Grafik 2. Hubungan kekasaran mesh dengan kontras yang
dihasilkan pada sudut 30o
Grafik 3. Hubungan kekasaran mesh dengan kontras yang
dihasilkan pada sudut 60o
Grafik 4. Hubungan kekasaran mesh dengan kontras yang
dihasilkan pada sudut 90o
Pada grafik diatas, dapat diketaui bahwa nilai regresi
terbesar ada pada sudut polarisator 30o
yaitu sebesar
0.8939. Nilai regresi ini menunjukkan bahwa data yang
di dapat lebih mendekati linear daripada data pada sudut
lain. Dengan demikian, validitas nilai regresi paling
tinggi ada pada sudut 30o
dengan nilai rapat kontras
persatuan kekasaran sebesar -6x10-5.
IV KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan Pengukuran Standard
Deviasi dan Analisis pengaruh Polarisasi dengan Citra
Spekel adalah sebagai berikut:
1. Semakin tinggi nilai mesh maka semakin teliti
persebaran data yang terukur.
2. pada saat sudut polarisasi 30o, intensitas sinar laser
yang terpantulkan adalah intensitas terbesar bila
dibandingkan dengan intensitas yang dipantulkan
pada sudut polarisasi yang lain, sehingga nilai
kontras pada sudut 30o adalah nilai kontras
terbesar.

5. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 5
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium, Irmayatul Hikmah yang telah
membimbing dalam percobaan Pengukuran standar
deviasi dan analisis pengaruh polarisasi dengan citra
speckle. Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman
satu team atas kerja samanya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dainty, J. C., (1975), ”Laser Speckle and Related
Phenomena”, Dainty, J. C., Ed., Springer Verlag, Berlin.
[2] Goodman, J. W., (1976), ”Some fundamental
properties of speckle”, J. Opt. Soc. Am., 66, 1145.
[3] Coulson, K.L. (1988), Polarization and Intensity of
Light in the Atmosphere, Hampton, VA:A. Deepak
Publishing
[4] http://hyperphysics.edu (diakses tanggal 9 Oktober
2014)

6. LAPORAN RESMI LABORATORIUM OPTIK 6