Bab 11: Penyesuaian Kecepatan Cahaya

Fokus pada jenis pertandingan, kemenangan, pintu terbuka.

He Xin berkata, "Sungguh tidak mudah. Dalam pertandingan jenis fokus, untuk kedua kalinya skor imbang, baru bisa menang tipis dengan selisih 3 banding 2."

Xiang Yu berkata, "Untung saja pengaturan kecepatan cahaya di sini belum terlalu cepat, kalau tidak, kita pasti kalah."

Shun Pin berkata, "Jika kecepatan cahaya diatur terlalu cepat, kita tidak akan sempat bereaksi."

"Jika diatur terlalu lambat, dalam kondisi yang sama, kecepatan pengenalan dan perhitungan robot jauh lebih cepat."

He Xin berkata, "Dalam hal gerakan, manusia memang tidak secepat robot. Namun dalam lingkungan yang kompleks, pada pengenalan gambar, manusia masih sedikit lebih unggul dari robot."

Xiang Yu berkata, "Selain itu, dalam gerakan halus yang tidak berulang, robot justru lebih lambat dari manusia."

Mereka memasuki ruangan besar berikutnya. Di dalam ruangan besar itu terdapat beberapa ruangan kecil.

Ruangan pertama warnanya lebih terang, dinding putih kebiruan. Dinding penghalang melengkung, cermin diputar untuk memantulkan sumber laser ke permukaan cermin. Berdasarkan hukum sudut datang sama dengan sudut pantul, cahaya dipantulkan ke arah lain. Mereka harus mencari cermin lain untuk menangkap cahaya itu dan memantulkannya lagi. Jika cahaya berjalan lurus dan langsung mengenai dinding, akan terhalang dan hanya meninggalkan bercak cahaya di dinding. Setelah beberapa kali dipantulkan oleh cermin, cahaya diarahkan ke tengah. Akhirnya, cahaya harus dipandu ke penerima cahaya pada kotak persegi panjang agar pintu keluar terbuka dan mereka bisa keluar.

He Xin berkata, "Bisakah kita memakai lampu merkuri kita untuk membuka saklar?"

Shun Pin menjawab, "Sepertinya tidak bisa. Yang dipakai di sini memang laser." Ia mencoba, namun lampu merkuri tetap tidak berhasil.

Dalam interaksi antara cahaya dan sistem atom, emisi spontan, emisi terstimulasi, dan penyerapan terstimulasi terjadi secara bersamaan. Untuk memperoleh cahaya yang semakin kuat dan menghasilkan lebih banyak foton, emisi terstimulasi harus menghasilkan lebih banyak foton daripada yang diserap melalui penyerapan terstimulasi. Pada prinsipnya, peluang atom berenergi tinggi memancarkan cahaya melalui emisi terstimulasi dan atom berenergi rendah menyerap foton adalah sama. Apakah cahaya bisa diperkuat atau tidak, sepenuhnya bergantung pada rasio jumlah atom di tingkat energi tinggi dan rendah.

Jika jumlah atom pada keadaan energi tinggi jauh lebih banyak daripada pada keadaan energi rendah, maka cahaya yang dihasilkan akan sangat diperkuat. Namun, pada kondisi kesetimbangan termal, distribusi jumlah atom pada tiap tingkat energi mengikuti hukum distribusi Boltzmann. Jumlah atom di tingkat energi tinggi selalu lebih sedikit daripada di tingkat energi rendah; hampir semua atom berada pada tingkat energi terendah. Untuk memperoleh penguatan cahaya, harus dicari sistem yang tidak berada dalam kesetimbangan termal.

Hanya jika jumlah atom di tingkat energi tinggi melebihi yang di tingkat energi rendah, emisi terstimulasi baru bisa melebihi penyerapan terstimulasi dan menjadi dominan. Dari sini bisa dipahami bahwa kunci supaya sumber cahaya memancarkan laser, bukan cahaya biasa, adalah bahwa jumlah atom pemancar cahaya di tingkat energi tinggi harus lebih banyak daripada yang di tingkat rendah. Keadaan ini disebut inversi populasi.

Inversi populasi membutuhkan media pengaktif, yaitu bahan yang bisa membuat dua tingkat energi tertentu mengalami inversi populasi. Media ini bisa berupa gas, padatan, atau cairan. Untuk memperoleh inversi populasi, harus digunakan sistem multi-tingkat energi.

Laser terdiri dari tiga bagian utama:

Media kerja laser: Untuk menghasilkan laser, harus dipilih medium kerja yang sesuai, bisa berupa gas, cairan, padatan, atau semikonduktor. Kuncinya adalah harus dapat mencapai inversi populasi dalam media tersebut untuk mendapatkan kondisi yang diperlukan untuk menghasilkan laser. Jelas, adanya tingkat energi metastabil sangat menguntungkan untuk tercapainya inversi populasi.

Sumber penggugah: Untuk menciptakan inversi populasi dalam media kerja, diperlukan cara tertentu untuk menggugah sistem atom sehingga jumlah partikel pada tingkat energi atas bertambah. Ada penggugahan listrik, optik, panas, kimia, dan sebagainya. Berbagai cara penggugahan ini secara ilustratif sering disebut sebagai pemompaan. Agar laser terus-menerus dapat dihasilkan, pemompaan harus dilakukan secara terus-menerus untuk mempertahankan jumlah partikel di tingkat atas lebih banyak daripada di tingkat bawah.

Setelah memiliki media dan sumber penggugah yang sesuai, inversi populasi bisa dicapai, namun intensitas emisi terstimulasi yang dihasilkan masih lemah. Oleh karena itu, cahaya perlu diperkuat.

Resonator: Pada kedua ujung laser dipasang dua cermin dengan reflektansi sangat tinggi secara sejajar, satu cermin reflektif penuh, satu lagi reflektif sebagian dan sedikit tembus cahaya. Fungsi cermin reflektif penuh adalah memantulkan semua cahaya yang masuk kembali ke jalurnya, sedangkan cermin reflektif sebagian memantulkan sebagian cahaya kembali jika energinya belum cukup, dan akan meneruskan cahaya jika energinya telah mencapai batas tertentu. Cahaya yang keluar inilah yang menjadi laser yang sudah diperkuat; sedangkan yang dipantulkan kembali ke media kerja akan terus menimbulkan emisi terstimulasi berulang, sehingga cahaya semakin diperkuat. Karena itu, cahaya berosilasi bolak-balik dalam resonator, menimbulkan reaksi berantai dan memperkuat efek hingga terbentuk laser sangat kuat, sampai energinya cukup lalu keluar melalui cermin reflektif sebagian.

Mereka berjalan lagi ke tengah, di sana ada kotak saklar di tengah ruangan, dindingnya melingkar seperti cangkang siput. Dengan memutar cermin di tengah, mereka dapat mengarahkan cahaya ke kotak saklar. Setelah disesuaikan ke posisi yang tepat, akhirnya cahaya juga berputar-putar hingga mencapai kotak saklar. Pintu ruangan pun terbuka.

Ruangan kedua. Ada sumber cahaya panas yang memancar. Beberapa dinding penghalang dipasang secara horizontal, cermin diputar agar cahaya mengenai permukaannya dan diarahkan ke arah lain. Mereka mencari cermin lain untuk menangkap cahaya itu dan memantulkannya lagi. Jika cahaya berjalan lurus dan langsung mengenai dinding di kiri atau kanan, akan terhalang dan hanya meninggalkan bercak cahaya di dinding samping. Setelah beberapa kali dipantulkan oleh cermin, cahaya diarahkan ke arah keluar. Akhirnya, cahaya harus dipandu ke penerima cahaya pada kotak persegi panjang agar pintu keluar terbuka dan mereka bisa keluar.

Ciri-ciri sumber cahaya panas adalah distribusi spektrum, tingkat pancaran, dan kecerahan dapat diperkirakan dengan rumus Planck. Memancarkan spektrum kontinu, lebar spektrumnya sangat luas dan sangat adaptif. Sebagian besar berupa tipe pemanas listrik, sifat cahayanya dapat dikontrol melalui pengaturan daya listrik yang masuk. Sumber cahaya panas biasanya digunakan sebagai sumber cahaya untuk deteksi fotoelektrik, interferensi cahaya putih, sumber cahaya standar, atau sumber radiasi standar untuk transfer standar pengukuran.

Kotak saklar terletak di balik dua dinding, dengan memutar cermin di keempat sudut, cahaya dapat diarahkan ke kotak saklar. Cahaya perlu dipantulkan bolak-balik di cermin kedua dinding, baru akhirnya mencapai kotak.

Mereka melewati pintu berikutnya, di sana terlihat beberapa mesin. Inilah alat elektromagnetik yang terdeteksi sebelumnya. Fungsinya untuk mengatur kecepatan cahaya, memperlambat laju cahaya, dan menghasilkan gas medium. Gas-gas ini memenuhi ruangan-ruangan di luar.

Di sini, perlambatan cahaya menggunakan teknologi induksi elektromagnetik. Teknologi ini memanfaatkan perubahan besar indeks bias pada frekuensi resonansi medium, sehingga secara efektif memperlambat kecepatan rambat cahaya.

Sinar laser deteksi digunakan sebagai sinyal dan diarahkan pada beberapa medium optik yang tidak tembus cahaya, sehingga sinar sinyal tidak bisa menembus. Dengan sinar laser kopling berfrekuensi berbeda sebagai sinar kontrol yang juga diarahkan ke medium tersebut, karena pengaruh sinar kontrol, sinar sinyal dapat merambat tanpa pelemahan di dalam medium, atau transmisinya meningkat drastis, sehingga medium yang tadinya tidak tembus cahaya bagi sinar sinyal menjadi transparan. Perlambatan cahaya dapat dicapai di gas logam, material yang didoping tanah jarang, serat optik, dan pandu gelombang kristal foton.

Jika perbedaan frekuensi antara laser deteksi dan laser kopling diatur tepat sama dengan frekuensi resonansi transisi Raman, maka atom dan medan radiasi akan berinteraksi. Transparansi induksi elektromagnetik menyebabkan permitivitas dielektrik sangat mendekati resonansi transisi, sehingga kecepatan cahaya deteksi dalam medium menjadi lebih lambat.

He Xin berkata, "Tidak tahu siapa yang menaruh mesin-mesin ini di sini?"

Xiang Yu berkata, "Diletakkan di tanah salju seperti ini, ini pasti markas eksperimen rahasia."

He Xin berkata, "Alat ini bisa digunakan untuk apa?"

Shun Pin berkata, "Apakah ini untuk memperlambat cahaya, supaya pihak lawan tidak bisa memakai senjata laser? Kalau kecepatan cahaya diperlambat, kita bisa melihat arah laju laser, sehingga bisa memblokir atau menghindar."

Xiang Yu berkata, "Memperlambat kecepatan cahaya mungkin juga untuk menyimpan informasi tertentu."

He Xin berkata, "Mungkin untuk merekam informasi yang dikirim dari suatu tempat."

Shun Pin berkata, "Saya selalu mengira kecepatan cahaya tidak bisa diubah. Itu yang tercepat."

He Xin berkata, "Ternyata ada begitu banyak hal yang bisa diubah."

Xiang Yu berkata, "Saya rasa ini buatan orang dari Lembaga Penelitian Optik. Siapa lagi yang punya teknologi ini?"

He Xin berkata, "Sepertinya memang begitu. Tapi siapa sebenarnya?"

Shun Pin berkata, "Ya, orang-orang itu. Kita cari tahu satu per satu."

He Xin berkata, "Jangan sampai mereka curiga duluan. Tempat ini sangat tersembunyi. Kalau langsung ditanya, pasti tidak ada yang mau mengaku."

Duan Zhu dan yang lainnya pun tiba di Kota Es.

Duan Zhu berkata, "He Xin, kau juga di sini?"

He Xin menjawab, "Ya, aku sedang bekerja di sini."

Duan Zhu bertanya, "Apakah batu gravitasi itu sudah diteliti?"

He Xin menjawab, "Itu masih belum bisa diselidiki dalam waktu singkat."

Duan Zhu bertanya lagi, "Sekarang sedang sibuk apa?"

He Xin menjawab, "Melakukan deteksi, untuk observasi permukaan tanah memakai spektrum objek, untuk langit menggunakan jaringan pemetaan."

Duan Zhu bertanya, "Jaringan pemetaan itu untuk apa?"

He Xin menjawab, "Untuk memetakan dari satu ruang ke ruang lain, agar bisa mendeteksi."

Duan Zhu bertanya, "Butuh alat apa saja untuk itu?"

He Xin berkata, "Ada banyak jenis alat pemetaan, ada yang untuk deteksi jarak dekat, ada pula untuk deteksi jarak jauh."

Duan Zhu bertanya, "Bisa mendeteksi isi dalam batu gravitasi itu?"

He Xin berkata, "Apakah ini sangat mendesak?"

Duan Zhu berkata, "Tidak terlalu mendesak, hanya ingin tahu saja."

He Xin menjawab, "Karena membangun jaringan pemetaan juga butuh waktu lama."

Duan Zhu berkata, "Kalau begitu tidak perlu terburu-buru. Nanti saja kalau kau ada waktu. Kebetulan aku sedang liburan, jadi mampir ke sini."

He Xin berkata, "Di sini ada ukiran es, gunung salju yang bisa dilihat. Ada penginapan khas, bisa menginap sambil berwisata. Ada juga rumah kaca pertanian, bisa memetik sayur dan buah. Ada arena ski juga."

Duan Zhu berkata, "Banyak juga yang seru ya."

He Xin berkata, "Tapi jangan terlalu jauh masuk ke gunung salju. Kami pernah bertemu kera es dan harimau salju. Ada juga lapisan es tipis yang mudah runtuh."

Duan Zhu bertanya, "Apa itu? Aku belum pernah dengar."

He Xin menjawab, "Kera es tubuhnya besar, tingginya lebih dari 4 meter, makan kulit pohon dan sejenisnya, tapi kalau marah bisa membahayakan. Harimau salju lincah, bisa merayap di atas es, tapi dia pemakan daging. Es tipis berbentuk padat, bisa dibentuk macam-macam, untuk ukiran es juga bisa. Tidak tahu siapa yang menaruh di gunung, semuanya seperti jebakan, dari luar tampak seperti salju, begitu diinjak langsung amblas."