700nm 400nm
Catatan Kuliah Fisika Terapan

Elektro-Optik

Dari Optika Geometris hingga Fotonika Semikonduktor — Perjalanan Lengkap Memahami Cahaya dalam Teknologi Modern

Bab 1: Cahaya sebagai Sinar • Bab 2: Cahaya sebagai Gelombang
Bab 3: Gelombang Elektromagnetik • Bab 4: Pandu Gelombang & Serat Optik
Bab 5: Cahaya sebagai Foton & Perangkat Optoelektronik
Ikhtisar

Daftar Isi & Deskripsi Bab

Peta perjalanan materi dari prinsip Fermat hingga prinsip kerja laser semikonduktor.

E B γ Optika Geometris Bab 1 — Sinar, Snellius, lensa, cermin, matriks ABCD Berlaku ketika dimensi sistem D ≫ λ Optika Gelombang Bab 2 — Eksperimen Young, interferensi, pemukulan, difraksi, Cauchy & Sellmeier Fenomena superposisi: interferensi, difraksi, dan dispersi saat D ∼ λ Teori Elektromagnetik Bab 3–4 — Polarisasi, Fresnel, RTI, pandu gelombang, serat optik Sifat vektor penuh medan EM; semua skala makroskopik Optika Kuantum Bab 5 — Foton, koefisien Einstein, LED, fotodioda, laser Interaksi radiasi–materi di skala atomik D ≫ λ atomik ← Lingkaran luar semakin umum & komprehensif →
Diagram cakupan model cahaya. Lingkaran paling dalam (Optika Geometris) memiliki domain validitas paling terbatas — hanya ketika dimensi struktur jauh lebih besar dari panjang gelombang ($D \gg \lambda$). Setiap model di lingkaran luar mencakup semua kemampuan prediktif model di dalamnya, ditambah fenomena baru yang hanya dapat dijelaskan pada level deskripsi yang lebih fundamental.
1

Cahaya sebagai Sinar

Konsep indeks bias material dan ketergantungannya pada panjang gelombang, prinsip Fermat sebagai landasan optika geometris, hukum Snellius dan pembuktian dari prinsip variasi, serta pembentukan bayangan oleh lensa tipis dan cermin lengkung termasuk analisis matriks ABCD.

2

Cahaya sebagai Gelombang

Keterbatasan optika geometris dan bukti historis eksperimen Young, representasi gelombang bidang dan notasi fasor, interferensi dua celah dan syarat koherensi, fenomena pelayangan gelombang sebagai asal mula konsep kecepatan grup, serta model kuantitatif dispersi melalui persamaan Cauchy dan Sellmeier, difraksi celah tunggal dan prinsip Huygens-Fresnel dan Kisi Difraksi (Diffraction Grating).


3

Gelombang Elektromagnetik

Keempat persamaan Maxwell dalam bentuk diferensial dan integral, derivasi persamaan gelombang EM dan kecepatan cahaya, polarisasi gelombang bidang (linear, sirkular, elips) dan vektor Jones, hukum Fresnel untuk koefisien refleksi dan transmisi, refleksi total internal dan sudut kritis, hukum Brewster, pergeseran Goos-Hänchen, desain lapisan antirefleksi, serta Etalon Fabry-Pérot.

4

Pandu Gelombang dan Serat Optik

Pandu gelombang planar dua dimensi: geometri lapisan tipis, kondisi fase untuk mode terpandu menggunakan interferensi dan pergeseran Goos-Hänchen, persamaan mode, bilangan mode dan pemotongan monomode, ekstensi ke kasus tiga dimensi (serat optik silindris), bilangan $V$ dan bukaan numerik, mode LP$_{lm}$, atenuasi dan dispersi dalam serat optik komunikasi.


5

Cahaya sebagai Foton dan Perangkat Optoelektronik

Hipotesis Einstein untuk foton ($E = h\nu$, $p = h/\lambda$), interaksi radiasi-materi: serapan, emisi spontan, dan emisi terstimulasi beserta koefisien Einstein, struktur band elektronik (langsung dan tak langsung), junction PN sebagai fotodioda, prinsip kerja LED, sel fotovoltaik (kurva I-V, fill factor, efisiensi), serta prinsip dasar laser: inversi populasi, rongga resonansi, dan kondisi ambang.


Cara Menggunakan

Gunakan sidebar di sisi kiri untuk menavigasi antar bab dan sub-bab. Setiap bab berdiri sendiri sebagai halaman terpisah sehingga memuat lebih cepat. Tombol Cetak PDF di pojok kanan bawah dapat digunakan untuk mengekspor halaman yang sedang aktif ke format PDF melalui fungsi cetak browser. Semua rumus ditampilkan menggunakan MathJax dan akan tercetak dengan benar pada PDF.

© 2026 Elektronika Optik
Yoga Divayana, PhD