Upload
dhien-kusuma-wardani
View
81
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
karakteristik spektrum cahaya serta lebar dari spektrum,
Citation preview
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Cahaya merupakan suatu gelombang yang selalu berada di
sekitar manusia. Cahaya mampu membuat mata kita bisa
melihat di sekeliling kita karena cahaya tersebut memantul ke
benda disekitar kita lalu ditangkap oleh mata.
Gelombang cahaya memiliki banyak macamnya, dari
gelombang infrared, cahaya tampak hingga cahaya ultraviolet.
Dari setiap macam-macam gelombang cahaya tersebut masing-
masing memiliki spektum. Spektrum ini merupakan salah satu
karakteristik dari suatu gelombang cahaya.
Pada praktikum P-1 Teknik Optik ini, dilakukan percobaan
mengenai karakteristik spektrum cahaya serta lebar dari
spektrum tersebut. Sehingga, kedua hal tersebut nantinya
dapat diketahui dan dianalisis.
1.2PERMASALAHAN
Adapun permasalahan yang terjadi pada percobaan P-1
teknik optik ini adalah :
a. Apa sajakah karakteristisasi spektrum sumber cahaya ?
b. Bagaimana cara menentukan lebar spektrum cahaya ?
1.3TUJUAN
Adapun tujuan dari percobaan P-2 teknik optik ini adalah :
a. Memahami dan menganalisis karakteristik spektrum
sumber cahaya.
b. Mengetahui seberapa lebar spektrum cahaya.
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Spektrum Cahaya
Spektrum cahaya adalah besaran yang menunjukkan rentang
dari panjang gelombang atau frekuensi pada spectrum gelombang
2
elektromagnetik. Spektrum cahaya tampak terdiri dari warna,
merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu, dengan panjang
gelombang yang berbeda-beda untuk setiap warna. Cahaya tampak
merupakan cahaya yang dapat dilihat oleh mata telanjang.
Rentang panjang gelombang cahaya tampak adalah 380-700 nm.[1]
Gambar 2.1 Spektrum Cahaya[1]
2.2 Monokromator
Tugas dari monokromator adalah untuk menghasilkan garis
spektral tunggal dari beberapa panjang gelombang saja, bisa
disebut juga seperti menseleksi panjang gelombang. Ketika sumber
cahaya memasuki monokromator, hanya garis spektral yang
spesifik saja yang bisa melewatinya dengan menset monokromator
pada panjang gelombang tertentu.
Monokromator merupakan alat optik yang dapat mengubah
cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis. Monokromator
terdiri dari 3 bagian:
1. Celah masuk, berfungsi sebagai jalan masuk dari sumber
cahaya menuju ke elemen pendispersi. Lebar celah dapat
diatur sesusai dengan keinginan. Semakin lebar celah,
semakin kuat intensitas radiasi.
2. Elemen Pendispersi, berfungsi menguraikan sinar yang
masuk menjadi pita-pita panjang gelombang yang diinginkan
dengan sesuai dengan filter optic yang diinginkan. Contohdari
3
elemen pendispersi adalah gelas atau gelatin, filter
interferensi, prisma, dll.[2]
3. Celah Keluar, berfungsi meneruskan sinar menuju ke
detector. Semakin lebar celah, lebar pula panjang
gelombang.
Gambar 2.2. Monokromator
2.3 Laser Helium Neon
Laser He-Ne merupakan laser yang cara kerjanya dipompa
secara elektris. Sistem laser ini dipompa dengan lucutan listrik
yang ada pada dua buah elektroda. Atom He dan Ne bertumbukan
dengan electron lucutan sehingga memiliki tambahan energi untuk
beriksitasi. [3]
Gambar 2.3. Skema Kerja Laser He-Ne
Mekanisme populasi inverse pada laser He-Ne meliputi
kombinasi dari tumbukan electron He dengan taranfer electron dari
helium ke neon. Perbandingan campuran gas ini berkisar 90%
4
helium dan 10% neon. Senyawa gabungan gas helium dan neon
ditempatkan pada rongga tertutup, resonant cavity, yang diapit
oleh dua buah cermin. Salah satu cermin memantulkan berkas
foton secara sempurna dan yang lainya memantulkan sebagian.
Pemantulan dari cermin ini berfungsi untuk memperkuat cahaya
laser. Ketika terjadi proses penembakan gas, electron akan
terakslerasi turun dari tabung yang kemudian akan menumbuk
atom helium, sehingga atom tersebut akan tereksitasi ke tingkat
energi yang lebih tinggi.
5
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1PERALATAN
Adapun peralatan yang digunakan untuk melakukan
percoabaan ini adalah sebagai berikut :
a. Lampu halogen 1 buah
b. Lampu TL 1 buah
c. Laser He-Ne 1 buah
d. Monokromator 1 buah
e. Optical power meter Thorlabs PM100D dan sensor 1 buah
f. Laptop yang sudah terinstall program PM100D Utility
3.2PROSEDUR PERCOBAAN
Adapun sistematika percobaan dalam praktikum P-1 ini
adalah :
a. Sumber cahaya yang digunakan ditentukan terlebih
dahulu misalnya saja Laser HeNe
b. Pada Monokromator harus dipastikan bahwa slit telah
terbuka dan cahaya dapat masuk ke celah input pada
monokromator.
c. Sensor yang tersambung pada hardware thorlabs
dipastikan dapat menerima cahaya keluaran dari
monokromator.
d. Laptop yang telah terinstall thorlabs disambungkan
dengan hardware thorlabs supaya didapat data daya
dan panjang gelombang yang keluar dari
monokromator.
e. Pada monokromator, panjang spektrum cahaya diatur
dari 400 – 800 nm dengan interval 20 nm.
f. Pada laptop data yang terekam dicatat.
g. Data dianalisis.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
6
4.1 Hasil
Berikut ini merupakan data hasil praktikum karakteristik
spektrum sumber cahaya
Tabel 4.1 Daya optik sumber cahaya
Lamda (nm) Laser He-
Ne(W) HALOGEN(W) LAMPU TL(W)
400 1,16E-04 1,72E-04 1,36E-06
420 7,42E-05 1,17E-04 1,43E-06
440 5,38E-05 6,89E-05 8,47E-07
460 4,13E-05 9,58E-05 7,01E-07
480 3,60E-05 6,46E-05 8,59E-07
500 3,44E-05 5,37E-05 8,39E-07
520 2,79E-05 4,25E-05 7,66E-07
540 2,62E-05 3,36E-05 5,68E-07
560 2,43E-05 3,92E-05 5,44E-07
580 2,42E-05 3,92E-05 4,92E-07
600 2,26E-05 3,20E-05 7,95E-07
620 4,66E-05 3,35E-05 5,24E-07
640 2,68E-03 2,94E-05 4,80E-07
660 1,93E-05 2,36E-05 3,59E-07
680 9,95E-06 2,00E-05 2,35E-07
7
700 7,65E-06 1,57E-05 1,52E-07
720 5,81E-06 1,38E-05 1,45E-07
740 5,14E-06 1,46E-05 1,64E-07
760 4,84E-06 1,35E-05 1,00E-07
780 4,54E-06 1,27E-05 1,09E-07
800 4,23E-06 1,26E-05 1,80E-07
Gambar 4.1 laser He-Ne
Daya maksimum=2.69E-03
P1/2 = 1.35E-03
X1 = = X1 = 629.89
X2= = X2 = 649.99
Lebar spektral = X2-X1 = 649.99-629.89= 20.1 nm
8
Gambar 4.2 lampu halogen
Daya maksimum = 1,72E-04
P1/2 = 0.86E-04
X1 = = X1 = 200
X2= = X2 = 424.94
Lebar spektral = X2-X1 = 424.94-200 = 224.94 nm
Gambar 4.3 lampu TL
Daya maksimum=1,37E-06
P1/2 = 0.68E-06
X1 = = X1 = 200
X2= = X2 = 445.72
Lebar spektral = X2-X1 = 445.72-200 = 245.72 nm
4.2 Pembahasan
4.2.1. Dhien Kusuma W. 2411100072
Dalam praktikum teknik optik p1 ini digunakan metode FWHM
untuk menghitung lebar spektrum cahaya. Praktikum ini
menggunakan 3 sumber cahaya yaitu laser He-Ne, halogen dan
9
lampu TL. Untuk laser He-Ne didapatkan puncak nilai tertinggi pada
daya 2.69E-03. Dengan mencari nilai setengah daya yaitu 1.35E-03
maka didapatkan dua lamda yang bisa dicari interpolasinya,
sehingga di dapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm.
Selain itu untuk lampu halogen dan lampu TL masing-masing
lebar spektrumnya 224.94 nm dan 245.72 nm. Dari grafik di atas
untuk laser He-Ne berbentuk gausian akan tetapi grafik halogen
dan lampu TL berbentuk tidak beraturan tentu saja hal ini terjadi
karena adanya faktor eksternal yang berpangaruh saat praktikum.
Saat melaksanakan praktikum terjadi beberapa ketidaktelitian.
Salah satunya yaitu saat memutar tombol monokromator angka
yang ditunjukan tidak benar-benar tepat atau ada sedikit selisih
letak 3 digit angka. Apabila tombol diputar harus benar-benar
sejajar. Selain itu cahaya keluaran dari monokromator untuk
halogen dan lampu TL tidak tepat masuk pada bagian tengah torlab
sehingga hasil daya keluaran tidak teratur.
4.2.2. Zakia Puspa R 2412100052
Pada praktikum P2 ini didapat beberapa data daya optik
untuk masing-masing sumber cahaya yang digunakan untuk
menghitung lebar spektral. Metode yang digunakan adalah metode
FWHM(full width half maximum) yaitu dengan menentukan daya
maksimum yang dibagi dua. Untuk sumber cahaya Laser He-Ne
Daya maksimum=2.69E-03 sehingga P1/2 = 1.35E-03, dengan daya
optik sebesar 1.35E-03 terdapat dua panjang gelombang yang
didapat dengan cara interpolasi yaitu λ1 = 629.89, λ2 = 649.99
sehingga lebar spektral = λ2-λ1 = 649.99-629.89= 20.1 nm. Dengan
metode yang sama, digunakan untuk mencari lebar spektral
sumber cahaya yang lain. Untuk sumber dengan lampu halogen
lebar spektralnya yaitu sebesar 224.94 nm sedangkan lampu TL
sebesar 245.72 nm. Untuk sumber cahaya laser He-Ne yang
bersifat monokromatis, menghasilkan grafik berbentuk gaussian
sehingga hanya ada satu panjang gelombang yang memiliki daya
tertinggi, sedangkan untuk lampu halogen dan lampu TL bersifat
polykromatis menghasilkan grafik yang berbentuk tidak gaussian
sehingga panjang gelombangnya yang memiliki daya optik tinggi
tidak hanya satu.
10
4.2.3 Ryan Prapdito 2411100118
Pada praktikum p2 ini dilakukan percobaan untuk mengukur
lebar spektrum cahaya. Seperti yang kita tahu cahaya terdiri dari
beberapa spektrum. Cahaya tampak yang polikromatik ini akan
dilewati oleh alat monokromator, sehingga akan dipisah panjang
gelombangnya dan akan di ukur dayanya. Metode yang di gunakan
adalah metode FWHM (full width half maximum). Pada praktikum
dilakukan percobaan yaitu laser He-Ne, halogen dan lampu TL.
Untuk laser He-Ne didapatkan puncak nilai tertinggi pada daya
2.69E-03. Dengan mencari nilai setengah daya yaitu 1.35E-03
maka didapatkan dua lamda yang bisa dicari interpolasinya,
sehingga didapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm. Dengan cara
yang sama dihitung pula untuk lampu halogen lebar spektralnya
yaitu sebesar 224.94 nm sedangkan lampu TL sebesar 245.72 nm.
Untuk laser He-Ne didapat grafik yang berbentuk gaussian karena
merupakan cahaya monokromatis. Untuk lampu halogen dan lampu
TL, grafik nya tidak berbentuk gaussian karena merupakan cahaya
polikromatik. Kesalahan dalam praktikum dapat terjadi saat
mengubah tombol pengubah panjang gelombang pada
monokromator, sehingga data yang diambil tidak akurat.
4.2.4 Amir Hamzah 2411100110
Pada praktikum kedua mengenai karakterisasi spektrum
sumber cahaya, dimana sumber cahaya yang digunakan antara lain
lampu halogen, lampu TL, dan laser He-Ne. Dari hasil percobaan
didapatkan lebar spektrum berdasarkan daya untuk sumber cahaya
Laser He-Ne adalah 20.1 nm dan rentang spektrum untuk sumber
cahaya lampu halogen adalah 224.94 nm. Sedangkan rentang nilai
spektrum dari sumber cahaya lampu TL berdasarkan daya adalah
245.72 nm. Sesuai dengan teori seharusnya laser He-Ne memiliki
rentang nilai panjang gelombang yang lebih pendek jika
dibandingkan dengan lampu halogen maupun lampu TL karena
laser He-Ne tergolong sumber cahaya yang monokromatis yang
memiliki spektrum panjang gelombang yang lebih pendek,
sedangkan lampu halogen dan lampu TL memiliki spektrum
panjang gelombang yang lebih lebar jika dibandingkan dengan
sumber cahaya monokromatis karena termasuk sumber cahaya
11
polikromatis. Akan tetapi, pada praktikum yang telah dilakukan,
dapat diketahui bahwa pada laser He-Ne didapatkan rentang
panjang gelombang 20.1 nm. Nilai yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan lebar spektrum lampu TL dan Halogen. Hal ini
disebabkan pengaturan posisi sumber cahaya yang mungkin tidak
terfokus pada monokromator sehingga adanya penyebaran sumber
cahaya karena adanya celah pada bagian- bagian tertentu, tentu
saja membutuhkan ketelitian dalam menyusun sumber cahaya
yang masuk ke monokromator dan ditangkap oleh detektor untuk
mengurangi kesalahan pada data yang didapatkan.
4.2.5 Damas P 2411100098
Pada praktikum teknik optik p1 ini digunakan metode FWHM
(full width half maximum) dalam menghitung lebar spektrum
cahaya. Dalam praktikum yang dilakukan pada laser He-Ne
didapatkan puncak nilai tertinggi pada daya 2.69E-03. Nilai
setengah daya dari laser He-Ne yaitu 1.35E-03. Lalu didapat dua
panjang gelombang yang berasal analisis dengan cara interpolasi
yaitu λ1 = 629.89, λ2 = 649.99. lebar spektral berasal dari rumus λ2-
λ1 sehingga di dapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm. Setelah
mengetahui spektrum tersebut maka dilakukan cara yang sama
untuk lampu TL dan lampu halogen. Untuk lampu halogen didapat
lebar spektrumnya 224.94 nm dan untuk lampu TL didapat lebar
spektrumnya 245.72 nm.
Dari grafik, untuk laser He-Ne berbentuk gausian akan tetapi
grafik halogen dan lampu TL berbentuk tidak beraturan tentu saja
hal ini terjadi karena adanya faktor eksternal yang berpangaruh
saat praktikum. Hasil bentuk tidak beraturan mengambarkan
bahwa lampu halogen maupun TL merupakan polykromatis
sedangkan laser He-Ne merupakan monokromatis. Hambatan yang
mungkin mempengaruhi adalah losing dalam USB yang dianggap
tidak ada dan perputaran dari tombol monokromator. Selain itu
cahaya yang masuk ke monokromator dari lampu halogen dan
lampu TL dirasa masih belum semuanya masuk dan fokus sehingga
keluaran dari monokromator masih susah di cari oleh detektor dan
sebetulnya berada pada fokusan dari detektor.
12
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang sudah dilakukan dapat disimpulkan
bahwa :
1. Spektrum cahaya adalah besaran yang menunjukkan
rentang dari panjang gelombang atau frekuensi pada
spectrum gelombang elektromagnetik. Spektrum cahaya
tampak terdiri dari warna, merah, jingga, kuning, hijau, biru,
nila, dan ungu, dengan panjang gelombang yang berbeda-
beda untuk setiap warna.
2. Cara mengukur spectrum cahaya yaitu dengan memasukan
sumber cahaya pada monokromator lalu output dari
monokromator disensing pada torlab dan didapat daya
keluaran. Daya keluaran ini di buat grafik lalu dicari puncak
tertinggi. Selanjutnya mencari nilai setengah puncak
tersebut ditarik garis kebawah untuk mendapatnya besar
lamda 1 dan lamda 2. Hasil interpolasi lamda 1 dan lamda 2
digunakan untuk mencari delta lamda atau lebar spectrum.
5.2 Saran
Saran dari praktikum ini yaitu :
1. Dalam melaksanakan praktikum ini, sebaiknya
disediakan pengganjal atau bantalan pada alat sensing
torlab sehingga praktikan tidak perlu menumpuk
kertas-kertas agar alat sensing torlab bisa mendapat
cahaya output monokromator
5.3 Kontribusi Anggota
1. Dhien : Edit lapres, bab 5, abstrak, bagian awal lapres,
paper
2. Zakia : bab 4, edit lapres, ngeprint
3. Damas :bab 1, bab 3
4. Amir : Tugas kusus, bab 2
13
5. Ryan : bab 2
Daftar pustaka
[1] Ferebee, Michelle T. National Aeronautics and Space
Administration, Atmospheric Sciences Data Center, April, 10,
2006. Diakses 12 November 2013.
[2] Triyati, Etty. SPEKTROFOTOMETER ULTRA-VIOLET DAN SINAR
TAMPAK SERTA APLIKASINYA DALAM OSEANOLOGI, April,
24, 2013. Diakses 11 November 2013
[3] Laser.physics.sunysb.edu/~dli/hnwork.html. Diakses 14
November 2013