Pembuatan probe sensor serat optik untuk mengukur derajat keasaman (pH) menggunakan violet sebagai dye indikator

PEMBUATAN PROBE SENSOR SERAT OPTIK UNTUK MENGUKUR
DERAJAT KEASAMAN (pH) MENGGUNAKAN METHYL VIOLET
SEBAGAI DYE INDIKATOR

Oleh :
DIDIT ADITHYA
G74102036

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006

ABSTRAK
DIDIT ADITHYA. Sensor Serat Optik untuk Mengukur Derajat Keasaman (pH) Menggunakan
Methyl Violet Sebagai Dye Indikator. Dibimbing oleh AKHIRUDDIN MADDU, M.Si

Fiber Optic Sensor (FOS) adalah perkembangan dari penggunaan serat optik yang memiliki
keunggulan dalam beberapa hal seperti: berukuran kecil, cepat dan akurat dalam trasmisi data, tidak
berinterferensi dengan gelombang elektromagnet, tahan terhadap suhu tinggi, memiliki sensitivitas
yang tinggi, serta memiliki bandwith yang besar. FOS banyak digunakan dalam aplikasi industri

khususnya untuk berbagai macam pengukuran, salah satunya adalah pengukuran derajat keasaman
(pH).
pHmeter konvesional, yaitu dengan elektroda, telah banyak digunakan tetapi memiliki
beberapa kekurangan, seperti: mahal, kurang praktis, dapat berinterferensi dengan mediumnya, dan
lain-lain. Untuk itu dikembangkanlah sensor pH berbasis serat optik yang memiliki kelebihan
tersendiri, terutama jika digunakan untuk penganalisa dan pengukuran larutan pH di tempat-tempat
yang berbahaya, sulit dan jauh.
Dalam penelitian ini telah berhasil dibuat sensor pH berbasis serat optik plastik untuk
mengukur derajat keasaman suatu larutan dengan menggunakan larutan gel Tetraethoxysilane (TEOS)
yang didoping dye indikator pH, Methly Violet, sebagai sensing coating. Pelapisan larutan gel pada
cladding serat optik menggunakan teknik dip-coating. Metode penelitian yang telah digunakan adalah
metode absorbansi akibat adanya absorbsi dari gelombang evanescent. Uji awal karakterisasi sensivitas
lapisan gel dilakukan dengan melapisi gel pada kaca preparat dan hasil dari karakterisasi ini menjadi
gambaran hasil yang akan didapat pada karakterisasi probe sensor serat optik. Dari hasil karakterisasi
kaca preparat didapatlah dua daerah linier sensivitas yang tinggi yaitu untuk pengukuran larutan pH1
hingga pH4 dan pH9 hingga pH12.
Selanjutnya karakterisasi dilakukan pada probe sensor yang telah dilapisi gel. Karakterisasi
probe sensor yang dibuat menghasilkan sensivitas yang hamp ir sama dengan sensivitas pada kaca
preparat, yaitu memiliki dua daerah linier sensivitas yang tinggi untuk pengukuran larutan pH1 hingga
pH4 dan pH8 hingga pH12. Kurva histerisi dari karakterisasi probe ini menunjukkan keakuratan yang

baik jika digunakan antara pH2 hingga pH12. Probe sensor yang dibuat memiliki waktu respone dan
waktu balik (recovery time) yang berbeda ntuk kondisi pengukuran dari larutan sangat asam (pH2) ke
larutan sangat basa (pH10) dan pengukuran sebaliknya, yaitu selama 90 detik untuk waktu respone dan
40 detik untuk waktu recovery. Probe sensor ini tidak terjadi pelepasan gel (leaching) yang
menyebabkan kesensivitas probe berkurang kecuali jika diuji pada pH yang sangat asam, yaitu untuk
larutan dengan derajat keasaman dibawah pH1. Hasil penelitian ini memberikan manfaat, yaitu probe
yang dibuat dapat untuk pengukuran larutan pH2 hingga pH12.
Kata kunci : sensor serat optik, pH, gelombang evanescent, gel, dip-coating ,Tetraethoxysilane,
Methly Violet, Spektrophotometer UV-Vis, sensivitas, respone and recovery time, absorbansi.

ii

PEMBUATAN PROBE SENSOR SERAT OPTIK UNTUK MENGUKUR
DERAJAT KEASAMAN (pH) MENGGUNAKAN METHYL VIOLE SEBAGAI
DYE INDIKATOR

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Oleh :
DIDIT ADITHYA
G74102036

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006

iii

Judul : Pembuatan Probe Sensor Serat Optik Untuk Mengukur Derajat Keasaman
(pH) Menggunakan Methyl Violet Sebagai Dye Indikator
Nama : Didit Adithya
NRP : G74102036

Menyetujui,

Akhiruddin Maddu, M.Si
NIP. 132 206 239

Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.S
NIP. 131 473 999

Tanggal :

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 10 April 1984 sebagai anak ketiga dari lima
bersaudara dari pasangan Wahyudi Santoso dan Sriwindari.
Tahun 1996 penulis lulus dari SD Negeri 03 Kebayoran Lama Jakarta, melanjutkan di
SMPN 161 Jakarta Selatan dan lulus pada tahun 1999, selanjutnya melanjutkan di SMU

Negeri 70 Bulungan Jakarta dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun yang sama penulis
lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Peneriman Mahasiswa Baru (SPMB) dan
diterima di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Pada semester 6 penulis
memilih bidang minat Material dan Instrumentasi Fis ika.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi penghuni Asrama IPB Sukasari pada tahun
2003-2006. Selain itu, penulis aktif dalam berbagai organisasi intra maupun ekstrakulikuler seperti
menjadi Staff Departemen Infokom dan Staff Departemen Kewirausahaan Himpunan Mahasiswa
Fisika (HIMAFI) IPB 2002-2004, Anggota BEM FMIPA IPB 2003-2004 dan Badan Pengurus Harian
Komisi Asrama IPB Sukasari 2004-2006.
Pada semester 3 hingga semester 6 penulis juga mengajar privat dibeberapa lembaga privat Bogor. Dan
pada semester 3 hingga 7 penulis mendapat kesempatan menjadi Asisten Lab Fisika Dasar-Umum dan
Elektronika Jurusan Fisika.
Pada akhir perkuliahan tahun 2006 penulis memulai karir dengan bekerja di PT. PASIFIK SATELIT
NUSANTARA yang bergerak di bidang telekomunikasi sebagai agent call-center di Dept Customer
Care.

v

PRAKATA
Puji syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, kekuatan, dan karunia

yang telah diberikan sehingga skripsi yang berjudul “Sensor Serat Optik Untuk Mengukur Derajat
Keasaman (pH) Menggunakan Methyl Violet Sebagai Dye Indikator” dapat terselesaikan.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada beberapa pihak yang telah membantu penulis
selama ini, antara lain:
1.

Bapak Akhiruddin Maddu, M.Si dan keluarga atas segala nasehat, fasilitas, bantuan dan
bimbingannya yang sangat berharga. Semangat dan dedikasi Bapak kepada penulis tidak akan
pernah terlupakan dan merupakan kenangan yang terindah yang pernah ada.
2. Papa dan Mama tersayang yang tak kenal henti-hentinya memberikan nasehat, fasilitas, dan doa
yang senantiasa mengalir dalam lantunan akhir shalatnya yang telah menyemangati dan
menghilangkan banyak kejemuan diwaktu kesulitan…terimakasih dan terimakasih…
3. Seluruh dosen Fisika IPB yang telah mengarahkan dan membentuk pola pikir ini...terimakasih atas
jasa dan dedikasi yang telah diberikan...
4. Bapak Musiran yang senantiasa membantu dan menemani dalam kegagalan selama penelitian.
Brothers Elvo yang telah menunjukkan sebuah kerja sama yang erat dan penuh pengertian,
terutama Brother Teddy Kodin yang menjadi sahabat karib dan teman seperjuangan penulis, yang
telah memberikan masukan, bantuan dan contoh tauladan berupa kerja keras dan kemauan yang
tinggi. Cayooo semua…
5. Teman-teman di jurusan Fisika, Luthfan, Budi S, Teguh, Ima, Risna, Dwi, Fera, Wahyu, Reni, Opi

brothers, Laina, Farida, Rince, dan seluruh teman-teman angkatan 39, 38 dan 40 yang tidak dapat
penulis sebutkan satu persatu. Kalian semua adalah teman dalam arti yang sebenarnya.
6. Seluruh penghuni Asrama IPB Sukasari yang telah membentuk diri dan karakter penulis selama
kuliah. Kalian adalah rekan-rekan tersayang.
7. Para atasan tercinta, rekan-rekan baik para TL (mba Ria, mba Made, mas Meidy, mas Dadan, mas
Mojo) maupun SP21-ers serta pa Indra-pa Beni di PSN, yang senantiasa memberi masukan,
dorongan dan wawasan tentang arti keprofesionalan dan kehidupan ini. Terimakasih atas
segalanya.
8. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan diatas namun telah memberikan masukan kepada
penulis.
Penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari sempurna sehingga segala kritik
dan saran yang membangun sangat diharapkan. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi kemajuan
ilmu pengetahuan.
Jakarta, Juli 2006
Didit Adithya

vi

DAFTAR ISI
Halaman

DAFTAR TABEL ..............................................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang .......................................................................................................................................
Tujuan ......................................................................................................................................................
Hipotesis .................................................................................................................................................
Manfaat ...................................................................................................................................................
Waktu Dan Tempat Penelitian .............................................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA
Pantulan Internal Total .........................................................................................................................
Serat Optik (Optical Fiber) .................................................................................................................
Serat Optik Plastik..................................................................................................................................
Struktur Serat Optik ..............................................................................................................................
Propagasi Cahaya Pada Serat Optik ...................................................................................................
Pengaruh Profil Indeks Bias Inti (Gore) pada Serat Optik .............................................................
1.Profil Serat Optik Step Indeks...................................................................................................
a.Singlemode Step-Indeks.....................................................................................................
b.Multimode Step-Indeks.......................................................................................................
2.Profil Serat Optik Granded-Indeks ..........................................................................................

Sensor Serat Optik .................................................................................................................................
Gelombang Evanescent ........................................................................................................................
Spektroskopi Optik ................................................................................................................................
Dye Indikator pH ...................................................................................................................................
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat........................................................................................................................................
Metode Penelitian ...................................................................................................................................
Pembuatan Gel................................................................................................................................
Pembuatan Lapisan Gel pada Kaca Preparat .............................................................................
Pembuatan Probe Sensor Serat Optik dan Pelapisan Gel pada Serat Optik .........................
Karakterisasi Sifat Absorbansi Lapisan Gel pada Kaca Preparat...........................................
Karakterisasi Absorbansi Probe Sensor terhadap Variasi pH .................................................
Pengukuran Respone Probe Sensor.............................................................................................
HASIL PENELITIAN
Pengelupasan Cladding ........................................................................................................................
Pembuatan dan Pelapisan Gel .............................................................................................................
Karakteristik Gel pada Kaca Preparat yang Didoping dengan Methly Violet..............................
Karakteristik Absorbansi Probe Sensor terhadap Variasi pH.........................................................
Respone Probe Sensor...........................................................................................................................
SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan .................................................................................................................................................
Saran ........................................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................................................
LAMPIRAN........................................................................................................................................................

vii
vii
vii
1
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3

3
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
6
6
6
7
8
8
9
10
13
13
14
14
15

vii

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Pemantulan Internal Total ...........................................................................................................................
2. Struktur Internal Serat Optik.......................................................................................................................
3. Propagasi Cahaya pada Core .....................................................................................................................
4. Konsep Kerucut Penerima Untuk Sudut Maksimum..............................................................................
5. Tiga Tipe Dasar Serat Optik ......................................................................................................................
6. Gelombang Evanescent................................................................................................................................
7. Probe Sensor..................................................................................................................................................
8. Skema pengukuran pH pada kaca preparat...............................................................................................
9. Skema Pengukuran pH pada probe sensor................................................................................................
10.Skema pengukuran respone probe senor...................................................................................................
11.Diagram Alir Penelitian ...............................................................................................................................
12.Serat optik yang telah dikelupas bagian cladding...................................................................................
13.Spektrum absorbsi gel TEOS pada kaca preparat
yang telah Didopping dye methly violet terhadap variasi pengukuran larutan pH ..........................
14.Kurva absorbsi gel TEOS pada kaca preparat yang telah didoping
dye methly violet terhadap variasi pengukuran larutan pH untuk panjanggelombang 544.27 nm
15.Spektrum absorbsi probe sensor terhadap variasi pengukuran larutan pH ........................................
16.Kurva absorbansi probe sensor terhadap variasi pengukuran larutan pH untuk
panjanggelombang 580.06 nm...................................................................................................................
17.Kurva respone spektrum absorbsi probe sensor pada variasi pengukuran larutan pH......................
18.Kurva respon probe sensor pada 2 dan pH10...........................................................................................
19. Kurva recovery time dan Kurva respone time probe sensor pada pH2 dan pH10 ............................

2
2
3
3
3
4
6
6
7
7
8
9
9
10
11
11
12
13
13

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.Tabel spektrum absorbsi methly violet pada kaca preparat terhadap variasi pengukuran
larutan pH12 hingga pH1..............................................................................................................................
2.Table absorbansi kaca preparat yang didoping methl violet terhadap variasi
pengukuran larutan pH1 hingga pH12 pada panjanggelombang 544.27 nm........................................
3.Tabel spektrum absorbsi methly violet pada probe sensor terhadap variasi pengukuran
larutan pH12 hingga pH1..............................................................................................................................
4.Tabel spektrum absorbsi methly violet pada probe sensor terhadap variasi penukuran
pH1 hingga pH12 ...........................................................................................................................................
5.a) Table absorbansi probe sensor yang didoping methly violet terhadap variasi
pengukuran larutan pH12 hingga pH1 pada panjanggelombang 580.06 nm.......................................
b) Table absorbansi probe sensor yang didoping methly violet terhadap variasi
pengukuran larutan pH1 hingga pH12 pada panjanggelombang 580.06 nm.......................................
6.Tabel data respone probe sensor pada pH2dan pH10 ...............................................................................
7.Tabel dye indikator pH...................................................................................................................................
8.Gambar alat-alat yang digunakan dalam penelitian ..................................................................................

16
17
18
19
20
20
21
22
23

viii

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Di abad ke-20, pandangan terhadap
teknologi telekomunikasi telah mengalami
banyak perubahan. Banyak penemuanpenemuan revolusioner didasari dari
perkembangan teknologi ini, salah satunya
adalah serat optik. Serat optik adalah
teknologi
alternatif
yang
dapat
menggantikan fungsi kabel konvensional
sebagai
pengalir
isyarat
elektrikal.
Teknologi ini memiliki keunggulan dalam
beberapa hal yaitu pengiriman data yang
lebih cepat, lebih akurat, dan relatif lebih
stabil terhadap perubahan kondisi cuaca
dibandingjkan
kabel
konvensional.
Teknologi ini dikenal sebagai pemandu
cahaya atau pemandu gelombang. Serat
optik memiliki keunggulan lain yang
menjanjikan, seperti: berukuran kecil, tidak
berinterferensi
dengan
gelombang
elektromagnet, tahan terhadap suhu tinggi,
memiliki sensitivitas yang tinggi, serta
memiliki bandwit h yang besar.
Kini serat optik tidak hanya digunakan
sebagai penghubung sistem komunikasi
tetapi telah berkembang menjadi sistem
sensor yang dikenal dengan Fiber Optic
Sensor (FOS). Dalam perkembangannya,
FOS banyak digunakan dalam aplikasi
industri untuk berbagai macam pengukuran,
salah satunya adalah pengukuran derajat
keasaman (pH).
Dalam proses pengontrolan hasil
produksi
industri,
keakuratan
dan
kesinambunganan pemaparan data tentang
status perubahan pH suatu produk adalah hal
yang paling serius untuk diperhatikan.
Idealnya, parameter ini diukur dan
dimonitoring secara berkesinambungan
dengan metode in situ. Alat ukur pH meter
konvesional, yaitu dengan elektroda, telah
banyak
digunakan,
namun
memiliki
beberapa kekurangan seperti: kurang praktis
(khususnya dalam beberapa ketentuan
seperti tekanan yang diperbolehkan),
berinterferensi dengan mediumnya dan lainlain. Untuk itu dikembangkanlah sensor pH
berbasis serat optik yang memiliki kelebihan
tersendiri, terutama jika digunakan untuk
penganalisaan dan pengukuran pH di
tempat-tempat yang berbahaya dan sulit.
Kelebihan
lainnya
yaitu
memiliki
kemampuan untuk pengukuran jarak jauh
yang
akurat,
memonitoring
secara
berkesinambungan pada suatu proses kimia

(seperti fermentasi), tidak memerlukan
elektroda, dan yang terpenting tidak
terpengaruh terhadap gangguan gelombang
elektromagnetik.[ Thomas, Lee S et al.2001]
Terdapat banyak sensor dan metode
yang dikembangkan untuk mengukur pH
suatu cairan, diantarannya adalah dengan
menggunakan
metode
absorbansi,
reflekt ansi, dan fluorescens [Choudury PK
et al.2003]. Dalam penelitian ini telah
digunakan serat optik plastik (optical fiber
plastic) berdasar metode absorbansi akibat
adanya absorbsi gelombang evanescent.
Metode ini memiliki kelebihan daripada
metode lainnya yaitu sensor yang digunakan
memiliki desain yang
lebih sederhana,
mudah, dan biaya pembuatan yang murah.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan merancang dan
membuat probe sensor serat optik yang
sensitif untuk mengukur pH suatu larutan
dengan menggunakan metode absorbansi
akibat
adanya
absorbsi
gelombang
evanescent.
Hipotesis
Perubahan
sinyal
optik
yang
direfleksikan ketika diberi perubahan pH
akan mempunyai hubungan quasilinier
terhadap perubahan absorbansi pada probe
sensor yang didoping dye. Perubahan sinyal
optik yang direfleksikan ini dapat
menggambarkan pH suatu larutan, yaitu
dengan melihat hubungan absorbansi sinyal
optiknya.
Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah untuk
mengetahui dan mempelajari hubungan
antara perubahan sinyal optik yang
direfleksikan dan terjadi absorbsi gelombang
evanescent pada gel dengan perubahan pH
larutan yang diberikan.
Manfaat
lainnya,
yaitu
untuk
mengetahui keakuratan pengukuran pH dari
sensor serat optik plastik yang dibuat
dibandingkan
dengan
pH
meter
konvensional.
Waktu dan Tempat
Penelitian
ini
dilaksanakan
di
Laboratorium Biofisika, dan Laboratorium
Eksperiment Fisika Lanjut, Departemen
Fisika, Institut Pertanian Bogor. Waktu yang
diperlukan melakukan penelitian ini adalah
6 bulan, yakni sejak bulan Febru ari 2006
hingga Juli 2006 dan meliputi kegiatan

1

penelitian pendahuluan, pembuatan larutan
gel, pembuatan probe sensor, pelapisan gel
pada kaca preparat dan probe sensor,
karakterisasi lapisan gel, analisis output,
pengolahan data, dan penyusunan laporan.

TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2. Struktur internal serat optik

Pantulan Internal Total
Pantulan internal total adalah suatu
fenomena optik yang terjadi manakala
cahaya dipantulkan secara sempurna pada
bidang batas medium, seperti halnya
pemantulan yang terjadi pada cermin.
Ketika cahaya melewat i material
dengan indeks bias berbeda, sebagian dari
berkas cahaya akan dibiaskan di permukaan
batas,
dan
sebagian
lainnya
akan
dipantulkan.
• Jika sudut datang lebih kecil (semakin
dekat kepada garis normal) dibanding
sudut kritis (? < ? c), cahaya datang akan
dipantulkan kembali ke medium dan
sebagian lainnya akan dibiaskan keluar
medium.
• Jika sudut datang sama dengan sudut
kritis (? = ?c) maka sebagian
dipantulkan ke dalam medium dan
sebagian lainnya dibiaskan sepanjang
batas permukaan.
• Jika sudut datang lebih besar dari sudut
kritisnya (? > ? c ), cahaya datang akan
sepenuhnya dipantulkan kembali ke
medium. Ini yang disebut dengan
fenomena Pantulan Internal Total. Hal
ini semua hanya dapat terjadi jika
cahaya menjalar dari suatu medium
berindeks bias besar ke medium
berindeks bias yang lebih kecil. Sebagai
contoh, fenomena ini hanya akan terjadi
manakala cahaya melewat dari air ke
udara tidak sebaliknya. (Gambar 1)

Gambar 1. Pemantulan internal total

Sifat fisis ini dimanfaatkan dalam
pembuatan serat optik.[Halliday, D.1985]
Serat Optik (Optical Fiber)
Aplikasi yang paling umum dari fenomena
Pantulan Internal Total terdapat pada
teknologi kabel serat optik. Serat optik
adalah pemandu gelombang optik dalam
tabung yang sangat kecil yang dibuat
menyerupai kabel, dimana terdapat satu atau
lebih serat kaca yang digunakan untuk
menghantarkan cahaya.
Serat Optik Plastik
Perkembangan untuk mengefektifkan
biaya pemeliharaan dan pemasangan kabel
serat optik (handling and installing) maka
industri serat optik mencari alternatif serat
yang tidak berbasis silikon dan memiliki
kemampuan yang serupa dengan serat kaca.
Serat optik plastik adalah serat optik dengan
core yang dibuat dari plastik, merupakan
solusi alternatif dari pekembangan tersebut.
Dalam perkembangannya, serat optik plastik
dibuat
dari
Polymethylmethacrylate
(PMMA) dengan attenuation yang rendah.
Serat jenis ini khusus digunakan untuk
aplikasi kabel jaringan LAN, dan sensor
optik.[Kolimbris,2004]
Struktur Serat Optik
Struktur serat optik terdiri dari tiga
komponen utama yaitu inti (core), kulit serat
(cladding), dan mantel (coating/buffer)
(Gambar 2). Inti serat merupakan batang
silinder terbuat dari bahan dielektrik (Silica,
SiO 2) ataupun dari bahan plastik yang
merupakan medium pemandu gelombang.
Cladding merupakan pelindung inti yang
terbuat dari bahan polimer atau plastik.
Cladding dapat juga berfungsi sebagai
pengurang loss intensitas cahaya dari inti ke
udara luar. Buffer berfungsi sebagai
pelindung core dan cladding dari kondisi
lingkungan yang merusak seperti asam dan
basa. Selain itu ada pula bagian penting lain

2

Gambar 3. Propagasi cahaya pada core

dari serat optik yaitu jacket dan
strengthening fiber.
Jacket merupakan bagian terluar yang
berhubungan langsung dengan lingkungan
sedangkan strengthening fiber merupakan
bahan Kevlar yang berfungsi sebagai
penguat
kabel
serat
optik
dari
tarikan.[Kolimbris,2004]
Propagasi Cahaya Pada Serat Optik
Core dan cladding adalah media
terjadinya fenomena pantulan internal total
(Gambar 3). Agar terjadi fenomena pantulan
internal total di dalam serat optik maka
haruslah dirancang dengan indeks bias
cladding lebih kecil dan sudut datang yang
lebih besar dari sudut kritisnya yaitu

ncladding < n core
?i > ? c
Untuk mengukur kemampuan serat optik
dalam mengumpulkan cahaya/sinar datang
(agar terjadi pemantulan internal total di
dalam inti serat) maka digunakanlah besaran
celah numerik (Numerical Aperture).
NA dirumuskan sebagai

NA = sin θ max =

(n

2
core

2
− n cladding

)

(1)

Nilai NA serat optik dapat ditentukan dengan
mengukur sudut divergent kerucut cahaya
yang dapat memasuki inti serat (Gambar 4).
[Kolimbris,2004]

Gambar 4. Konsep kerucut penerima untuk sudut
maksimum yang dapat menerima sinar datang

Gambar 5. Tiga tipe dasar serat optik: a) multimode step index b) singlemode step-index c) multimode graded-index

Pengaruh Profil Indeks Bias Inti (Core)
pada Serat Optik
Profil indeks bias inti (core) pada serat
optik menentukan ragam rambatan cahaya
didalamnya. Jenis -jenis dari profil tersebut
(Gambar 5) adalah:
1. Profil Serat Optik Step Index
a). Singlemode Step -Index
Singlemode
step-index
hanya
dapat
memandu satu moda propagasi sinar datang
sehingga memiliki sinyal keluaran yang
lebih baik untuk jarak yang jauh. Diameter
intinya sangat kecil dan seragam, berkisar 5-

3

10 µm sehingga memungkinkan untuk
mendapatkan lebar pit a yang besar.
Kelemahan serat jenis ini adalah dispersi
cahaya yang sangat besar. Oleh karena pada
singlemode step-index, ncore > ncladding maka
semua sinar optik tidak terbiaskan,
melainkan menembus lurus inti serat.
b). Multimode Step-Index
Multimode step-index mempunyai indeks
bias yang seragam di seluruh bagian core
tetapi memiliki transisi yang drastis
diperbatasan inti dengan cladding. Serat tipe
ini dapat memandu lebih dari satu moda
propagasi. Diameter intinya adalah berkisar
50-100 µm. Keuntungan tipe ini adalah
mudah
dalam
pembuatan
dan
persambungannya. Kerugiannya adalah
banyak dispersi dan kapasitas lebar
frekuensinnya kecil.
2. Profil Serat Optik Graded-Index
Multimode Graded-Index memiliki indeks
bias inti yang bervariasi dan semakin
mengecil secara radial ketika mendekati
cladding tetapi masih lebih besar daripada
indeks bias cladding. Sinar-sinar yang
terpandu
akan
dipantulkankan
oleh
pembiasan sehingga melengkung ke arah
dalam sumbu. Keuntungan serat jenis ini
adalah dispersi cahaya lebih sedikit dan
kapasitas lebar pita lebih besar, sedangkan
kerugiaanya yaitu mahal dan sulit dalam
pembuatannya.
Untuk menghitung banyaknya modus
yang mungkin dari serat optik maka
digunakan persamaan
2

1  π d

(2)
NA 

2  λ

dengan m adalah banyaknya modus yang
mungkin, d adalah diameter core serat optik.
Dari persamaan ini dapat disimpulkan
bahwa modus bergantung terhadap diameter
serat optik. Semakin besar diameter core
dari suatu serat optik maka akan semakin
banyak modus yang terjadi.[Ko limbris,2004]
m =

Sensor Serat Optik
Pengukuran perubahan sifat-sifat fisis
dan kimia seperti: mekanik, panas, elektrik,
dan konsentrasi bahan kimia dapat diukur
dengan sensor dan transdusers. Sensor
adalah piranti yang sensitif terhadap
perubahan keadaan yang terukur, seperti;
temperatur, posisi, atau konsentrasi kimia.
Transduser
merupakan
piranti
yang
mengkonversi pengukuran suatu perubahan

menjadi isyarat elektrik yang kemudian
diperkuat. Sensor dan transducers dapat
beroperasi di tempat yang sulit terjangkau
dan berbahaya.
Sensor serat optik merupakan piranti
yang dapat mengukur perubahan modulasi
cahaya yang terpandukan akibat adanya
gangguan-gangguan, baik intrinsik maupun
ekstrinsik. Sensor serat optik intrinsik
merupakan
sensor
yang
mengukur
perubahan penjalaran gelombang yang
disebabkan dari dalam serat, seperti:
perubahan indeks bias pada cladding,
adanya kisi pada core dan lain-lain.
Sedangkan sensor serat optik ekstrinsik
merupakan
sensor
yang
mengukur
perubahan penjalaran gelombang yang
disebabkan oleh lingkungan seperti cahaya
yang masuk ke dalam serat selain sumber
cahaya. [Donlagic,2000]
Gelombang Evanescent
Sinar dalam serat optik menjalar dengan
prinsip pemantulan internal total, tetapi pada
kenyataannya terdapat sedikit radiasi
elektromagnetik yang memasuki cladding
dan membentuk medan elektromagnetik
yang disebut gelombang evanescent. Energi
gelombang ini menurun secara eksponensial
dari batas antara core dan cladding . Medan
gelombang yang ditransmisikan pada
cladding dirumuskan dengan


E z = E 0 exp  − z
dp 


(3)

dengan z adalah jarak penjalaran sinar, E 0
adalah medan gelombang mula-mula dan dp
adalah penetration depth.
Penetration depth dirumuskan dengan
λ
(4)
dp =
2
2
2π
sin
θ
−
n
n

(

)

dengan dp adalah kedalaman gelombang
memasuki cladding dan n = (n clad /ncore ).
Gelombang cahaya yang memasuki cladding
sepanjang dp akan berkurang secara
eksponensial (Gambar 6.). [O Belhadj Miled
et al.2004]

Gambar 6. Gelombang Evanescent

4

Spektroskopi Serat Optik
Perilaku
absorbsi
bahan
dapat
digambarkan dengan hukum Beer-Lambert
yang d irumuskan dengan

p T = p 0 10

− ε LC

(5)
dengan e absorbsivitas molar dari zat
pengabsorsi (yaitu lapisan gel dengan dye
sebagai indikator pH) dengan satuan Lcm1
mol-1 , L adalah panjang absorbsi, dan C
adalah konsentrasi zat pengabsorbsi.
Gelombang
evanescent
dapat
berinteraksi dengan gelombang lain jika
cladding dilepaskan. Jika gelombang
evanescent ini diabsorbsi oleh medium lain
di sekitar core maka atenuasi dari
pemantulan internal total akan meningkat
sehingga sinar yang keluar dari serat akan
mengalami
penurunan
daya
yang
berhubungan dengan besarnya absorbsi
tertentu.
Daya yang ditransmisikan pada serat
optik yang telah dikelupas cladding nya dan
digantikan dengan bahan lain, akan
memberikan modifikasi pada persamaan
Beer-Lambert:
(6)
p T = p 0 exp( − γ l )
dengan l adalah panjang serat yang
dikelupas, ? adalah koefisisen absorbsi
bahan. Karena ? = ra maka persamaan (6)
menjadi:
(7)
p T = p 0 exp( − r α l )
dengan a adalah koefisien absorbsi bulk dan
r adalah fraksi daya yang ditransmisikan
melewati cladding.
Fraksi daya yang ditransmisikan
melewati cladding dirumuskan dengan

 Pcladding
r = 
 Pcore





(8)

Absorbansi bahan dirumuskan dengan

P 
A = − log10  0  = εLC = 0. 434αL
 PT 

(9)

dari persamaan (9) ini akan didapat bahwa
absorbsi berbanding langsung dengan
konsentrasi. [Thomas, Lee S et al.2001]
Dye Indikator pH
Dye adalah molekul pigmen atau
senyawa kimia yang dapat menyerap
cahaya, sedangkan dye indikator pH adalah
dye yang berubah warna ketika berada
dalam larutan asam atau basa. Karena dye
mengalami perubahan warna maka sifat
absorsinya akan berubah juga. Masingmasing dye memiliki karakteristik panjang

gelombang yang berbeda-beda. Dye yang
berubah warnanya walau hanya sedikit akan
merubah absorbsinya menjadi lebih tinggi
atau lebih rendah. Pada penelitian ini
digunakanlah dye methyl violet sebagai
indikator pH.

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Serat optik plastik 1000/960 µ m
Dye Methyl Violet
Aquades
Ethanol
Aseton
Asam klorida (HCL) 5 M
NaOH 5 M
Hydrogel yaitu Tetraethyl Ortho
Silicate (TEOS)
9. Buffer pH 10, pH 7 dan pH 4
10. Silver paint
Alat yang digunakan yaitu
1. Oaktun pH meter
2. Magnetic stirrer hotplate
3. Oven
4. High Sensitivity Light Sensor
(PASCO)
5. LS-1 Tungsten Halogen Light
Sources
6. Bundle fiber optik
7. USB2000 VIS-NIR
Spectrophotometer
8. OOIBase32 Operating Sofware
9. Data Studio Software
10. Adapter SMA conector
11. Toolkit fiber optik
12. Silet
13. Cutter
14. Tisu kasar
15. Gelas Ukur
Metode Penelitian
Pembuatan Gel
Serbuk dye Methyl violet sebanyak 1.5
mg dicampurkan dengan Tetraethoxysilane
(TEOS) 1 ml, ethanol 1 ml, dan 0.1 ml
aquades hingga tercampur merata. Larutan
ini kemudian diaduk secara perlahan dengan
magnetic stirrer dan dipanaskan dengan
suhu 60oC selama 5 menit hingga
membentuk larutan gel [Mendez, E
Alvarado et al,2004].

5

Gambar 7. Probe Sensor

Pembuatan Lapisan Gel pada Kaca
Preparat
Larutan gel yang telah dibuat kemudian
dilapiskan pada kaca preparat. Penumbuhan
pada substrat kaca dilakukan dengan teknik
dip-coating. Sebelumnya, kaca yang akan
dilapisi haruslah memiliki dimensi 1x6 cm
agar kaca dapat dimasukkan ke dalam kuvet.
Setelah terbentuk lapisan gel pada kaca,
kaca preparat kemudian dikeringkan pada
suhu dan tekanan ruang selama 3 hari.
Setelah itu dipanaskan dengan oven pada
suhu 100 o C selama 4 jam dan dilanjutkan
pemanasan kembali pada suhu 1500 C selama
1 jam [Miled, Othman Belhadj et al,2004].
Pembuatan Probe Sensor Serat Optik dan
Pelapisan Gel pada Serat Optik
Percobaan ini mengunakan serat optik
plastik sepanjang 30 cm. Proses pembuatan
probe dimulai dengan menghilangkan
bagian jaket sepanjang 3.5 cm dari ujung
serat optik menggunakan pemotong jaket
fiber optic. Kemudian 2 cm dari ujung serat,
cladding dikelupas dengan cara merendam
bagian ini ke dalam larutan aseton selama ±
3 menit hingga tampak terkelupas. Cladding
yang tampak terkelupas ini, dihilangkan dan
dibersihkan dengan silet atau tisu. Sebelum
direndam ke dalam aseton, sisa 2 cm jaket
yang telah dilepas, dipasangkan kembali ke
dalam serat optik untuk menutupi cladding
bagian ujung probe agar cladding bagian ini
tidak ikut terkelupas oleh aseton. Setelah itu,
bagian core pada probe direndam dengan
asam nitrit (HNO3) 30% selama 5 menit agar
mudah untuk dilapiskan larutan gel. Ujung
dari probe sensor kemudian ditutupi/dilapisi
dengan silver paint secara merata sebagai
reflektor. (Gambar 7).
Setelah bagian probe sensor sempurna
dibuat, probe kemudian ditumbuhkan
lapisan
tipis
pada
permukaannya
menggunakan larutan gel yang telah
disiapkan sebelumnya. Penumbuhan lapisan
pada probe dilakukan dengan teknik dipcaoting. Setelah ditumbuhkan lapisan, probe

Gambar 8. Skema Pengukuran pH pada kaca
preparat

didiamkan selama 3 hari pada suhu dan
tekanan ruang. Setelah semua proses ini
selesai maka sebelum probe digunakan
haruslah terlebih dahulu direndam dalam air
untuk menghilangkan kelebihan dye yang
tersisa.[Moreno, Jokin et al,2004]
Karakterisasi Sifat Absorpsi Lapisan Gel
pada Kaca Preparat
Gel yang telah dilapisi pada kaca
preparat, dikarakterisasi sifat absorsinya
dengan menggunakan spektrophotometer
USB2000
VIS-Nir.
Langkah-langkah
karakterisasi yang dilakukan adalah sebagai
berikut:
1. Karakterisasi awal pada kaca preparat
yang dijadikan sebagai data referensi
Untuk karaktersasi awal, kaca preparat
yang telah ditumbuhkan lapisan gel dan
telah dikeringkan, kemudian dikarakterisasi
dengan spektrophotometer VIS-Nir. Untuk
mengkarakterisasi kaca preparat ini pada
setiap perubahan pengukuran larutan pH
maka haruslah diset terlebih dahulu data
referensi dan data dark . Data referensi
merupakan data yang diambil ketika kaca
preparat ditempatkan dalam wadah kuvet
dan disinari cahaya namun tidak dimasukkan
larutan pada kuvet. Data dark merupakan
data yang diambil dengan kondisi yang sama
seperti data referensi namun dengan sumber
cahaya yang dimatikan. Pengambilan data
ini dilakukan dengan susunan alat seperti
Gambar 8. Hasil pengukuran ini nantinya
menjadi data awalan dalam pengukuran
selanjutnya.
2. Karakterisasi absorbansi kaca preparat
yang telah dilapisi gel pada variasi larutan
pH
Karakterisasi yang dilakukan adalah
merendamkan kaca preparat pada kuvet

6

Gambar 9. Skema pengukuran pH
pada probe sensor

Gambar 10. Skema pengukuran respon
probe sensor

yang telah dimasukkan larutan dengan pH
yang berbeda-beda. Setelah direndam dalam
wadah kuvet, kaca preparat kemudian
dilewati sinar dan dianalisis dengan
spektrophotometer (Gambar 8).
Perendaman kaca preparat pada larutan
pH yang berbeda-beda dalam kuvet
bertujuan
untuk
mendapatkan
sifat
absorbansi gel pada kaca dengan perubahan
pH yang diberikan. Larutan pH yang
digunakan adalah larutan pH1 hingga pH12.
Larutan basa dan asam pada penelitian ini
dibuat dengan teknik titrasi yaitu dengan
mencampur aquades, NaOH, dan HCL
dengan komposisi yang sesuai. Pengukuran
dan keakuratan nilai pH larutan yang
digunakan, diukur dengan menggunakan
Oakton pH meter.

Pengukuran dilanjutkan mulai dari pH7
hingga pH4 kemudian pengukuran
dibalik yaitu dari pH4 hingga pH7
3. Dan terakhir pengukuran dilakukan dari
pH3 hingga pH1 kemudian pengukuran
dibalik yaitu dari pH1 hingga pH3
Hasil pengukuran dianalisa dengan software
khusus yaitu
OOIBase32 Operating
Software untuk mengukur daya spektrum
absorbsi probe sensor pada panjang
gelombang
cahaya
tampak.
Hasil
pengukuran kemudian diolah dengan
software Excel dan didapatlah hubungan
antara nilai absorbansi atau transmitansi
pada panjang gelombang cahya tampak
terhadap perubahan pH. Analisis data secara
keseluruhan diproses dengan menggunakan
software Excel.

Karakterisasi Absorbansi Probe Sensor
terhadap Variasi pH
Pengukuran
diawali
dengan
menentukan data referensi dan data dark
untuk serat optik dengan settingan sistem
pengukuran seperti Gambar 9. Data
reference merupakan data yang diambil saat
kabel serat optik dijalarkan sinar dan posisi
probe sensor berada di udara, sedangkan
data dark merupakan data yang diambil saat
kabel serat optik tidak dijalarkan sinar atau
sumber cahaya dimatikan.
Probe sensor dikarakterisasi dengan
cara menjalarkan sinar pada kabel serat
optik dan mencelupkan probe sensor pada
variasi larutan pH, yaitu pH1 hingga pH12.
Pengukuran nilai absorbansi dilakukan
dengan 3 cara pembagian pengukuran, yaitu:
1. Pengukuran
pH12
hingga
pH8
kemudian pengukuran dibalik yaitu
dimulai dari pH8 hingga pH12

Pengukuran Respon Probe Sensor
Pengukuran waktu respon probe sensor
dilakukan dalam dua kondisi larutan yaitu
larutan dengan kadar pH rendah dan pH
tinggi. Pengukuran yang dilakukan yaitu
dengan cara merendam probe dan pH meter
konvesional secara bersamaan ke dalam
suatu wadah yang diisikan larutan pH awal,
yaitu pH10 (Gambar 10). Setelah grafik
pengukuran memperlihatkan kejenuhan
probe kemudian dicelupkan ke dalam wadah
berlarutan pH2 hingga jenuh. Pengukuran
ini untuk mendapatkan waktu respon dari
probe yang dibuat. Setelah probe sensor
menunjukkna grafik kejenuhan , probe
kemudian dipindahkan dan dicelupkan ke
dalam larutan pH10 kembali. pH10
dijadikan sebagai larutan referensi karena
pH ini adalah larutan pH buffer. Perubahan
pH dikontrol dan diamati dengan pH meter
agar derajat keasaman larutan stabil.
Pengukuran kemudian dilanjutkan kembali,
dengan mencelupkan probe ke wadah

2.

7

larutan pH2. Pencelupan kembali ke wadah
pH2 ini bertujuan untuk mengetahui waktu
reversible. Pengukuran respon probe
dilakukan hingga didapatkanlah tiga siklus
respon. Perubahan transimitansi yang terjadi
diukur dengan Pasco Science Workshop 750
Interface dengan mengamati waktu yang
pengukuran dan cahaya transmitansi yang
tercatat.

Alur Penelitian
Diagram alur penelitian dapat dilihat
pada Gambar 11.
Penelusuran literatur dan
penyusunan proposal

Pembuatan gel dengan doping
Methylviolet

Pelapisan gel pada kaca preparat
Pengeringan kaca preparat pada suhu
ruangan selama 3 hari

Pengovenan kaca preparat
pada suhu 1000 C

Karakterisasi gel pada kaca preparat
dengan Vis-Nir pada Variasi pH

v
Pembuatan dan pelapisan probe
sensor dengan gel

Pengeringan probe sensor pada suhu
ruangan selama 3 hari

Karakterisasi absorbansi probe sensor
pada variasi pH

Karakterisasi probe dengan Vis -Nir
Spektrofotometer

Pengukuran respon prob e sensor

Pengolahan dan analisis data

Penyusunan laporan
Gambar 11. Diagram alur penelitian

8

HASIL PENELITIAN

Pengelupasan Cladding
Pengelupasan cladding pada serat optik
merupakan hal yang paling penting dan
paling menentukan kesensitifan dari sensor
yang dibuat, oleh karena itu haruslah
dikerjakan
dengan
sangat
hati-hati.
Pengelupasan cladding pada probe sensor
dimulai dengan merendam probe ke dalam
aseton selama ± 3 menit. Setelah cladding
mulai
tampak
terkelupas
kemudian
dibersihkan dengan menggunakan tisu kasar
atau silet hingga sisa cladding benar-benar
hilang. Kesalahan dan ketidakhati-hatian
dalam proses ini dapat mengakibatkan patah
atau rusaknya bagian probe maupun core
yang menyebabkan sinar tidak dapat
menjalar pada serat optik. Pembuktian telah
terkelupasanya bagian cladding adalah
dengan menjalarkan sinar laser atau sinar
polikromatik pada serat optik. Jika sudah
terkelupas dengan sempurna maka akan
tampak berkas -berkas cahaya yang keluar
pada bagian probe sebagai hamburan sinar
yang dijalarkan. (Gambar 12)
Pembuatan dan Pelapisan Gel
Gel yang digunakan dalam penelitian
ini adalah mengunakan hidrogel TEOS
(Tetraethyl Ortho Silicate). Awalnya TEOS
berbentuk cairan, setelah dicampur bahan
lain dan didiamkan selama beberapa menit
maka terbentuklah larutan gel. Gel ini
kemudian dicampurkan dengan dye sebagai
bahan pengisi matriks yang sensitif terhadap
perubahan pH dan diaduk dengan magnetic
stirrer selama 5 menit, 600 C. Lama waktu

pengadukan dan besar suhu yang diperlukan
untuk mengaduk memiliki peran penting
dalam membentuk larutan gel. Larutan gel
jika dipanaskan dan diaduk lebih lama dari
waktu ini maka dye akan mengeras dan
menempel pada wadah pengaduk. Jika
diaduk dan dipanaskan kurang dari waktu ini
maka lapisan gel yang akan dilapisi pada
probe akan mudah lepas. Setelah terbentuk
larutan gel, barulah ditumbuhkan pada kaca
preparat dan serat optik dengan teknik dipcoating hingga terlapisi merata. Setelah
terlapisi sempurna, barulah didiamkan
selama 3 hari pada suhu dan tekanan ruang.
Khusus untuk kaca preparat, setelah 3 hari
dibiarkan dalam suhu dan tekanan ruang,
kaca ini kemudian dipanaskan dengan oven
pada suhu 1000 C selama 4 jam dan
dilanjutkan dengan suhu 1500 C selama 1 jam
agar gel pada kaca menjadi keras dan
merekat kuat ikatannya.
Karakteristik Gel pada Kaca Preparat
yang Didoping Methly Violet
Gel yang telah dibuat dan dilapisi pada
kaca preparat kemudian dikarakterisasi
dengan cara merendamkannya pada variasi
larutan pH yaitu dari larutan pH12 sampai
pH1. Hasil karakterisasi spektrum absorbsi
pada kaca preparat dapat dilihat pada
Gambar 13. Dari hasil pengukuran terlihat
bahwa spektrum absorbansi yang terukur
mengalami penurunan dengan semakin
asamnya larutan yang diberikan. Perubahan
spektrum absorbansi ini tidak merubah
0.60

544.27 nm

pH 12

0.50

Abs

0.40

pH 7

0.30

0.20

0.10

0.00
400

Gambar 12. Serat optik yang telah dikelupas
bagian cladding

pH 1

500
600
700
Panjanggelombang (nm)

800

Gambar 13. Spektrum absorbsi gel TEOS pada kaca
preparat yang telah didopping dye methly violet
terhadap variasi pengukuran pH

9

0,60
y = 0,1434x - 1,1817

0,50

y = -0,0383x + 0,5485

Abs

0,40
0,30
0,20

y = 0,1346x - 0,162

0,10
0,00
1 2 3

4 5 6 7

8 9 10 11 12 13

Panjanggelombang (nm)

Gambar 14. Kurva absorbsi gel TEOS pada kaca
preparat yang telah didoping dye methly violet
terhadap
variasi
pengukuran
pH
untuk
panjanggelombang 544.27 nm

panjang gelombang puncak absorbansi dari
setiap pengukurannya. Puncak panjang
gelombang absorbansi yang terukur ini dapat
dijadikan sebagai panjang gelombang daerah
sensitif untuk analisis suatu pH larutan. Dari
hasil karakterisasi ini terlihat bahwa untuk
setiap pengukuran variasi larutan pH akan
tampak suatu panjang gelombang puncak
yaitu pada panjang gelombang 544.27 nm.
Jika dari hasil karakterisasi ini
difokuskan pada satu panjang gelombang
puncak, yaitu pada 544.27 nm, maka akan
terlihat grafik seperti Gambar 14. Dari grafik
dapat diketahui bahwa gel yang dilapisi pada
kaca preparat memiliki tiga daerah
sensitivitas, yaitu pada range pH1 hingga
pH4 kemudian pada range pH5 hingga pH8
dan range pH9 hingga pH12.
Hasil karakterisasi ini menunjukkan
bahwa absorbansi gel pada kaca preparat
yang telah didoping dye mengalami
penurunan pada pengukuran variasi larutan
pH yang semakin asam (pH4 hingga pH1)
dan sebaliknya pada pengukuran larutan pH
yang semakin basa (pH9 hingga pH12)
mengalami kenaikkan absorbansi (Gambar
14). Hal ini disebabkan karena dye methly
violet merupakan dye yang sensitif pada
asam tinggi, yaitu pada range pH 0-1,
sehingga ketika dikarakterisasi pada larutan
pH yang semakin asam, warna dye yang
melekat pada kaca preparat akan berubah
warna menjadi kuning cerah. Perubahan
warna dye menjadi kuning cerah inilah yang
menyebabkan kaca preparat memiliki
absorbansi yang menurun akibat semakin

sedikitnya cahaya yang terserap dan semakin
banyaknya yang diteruskan . Sebaliknya saat
dikarakterisasi pada larutan pH yang
semakin basa, warna dye menjadi semakin
biru (sesuai dengan warna asal dye)
sehingga absorbansinya menjadi semakin
meningkat. Berbeda untuk pengukuran pada
kisaran larutan pH netral yaitu dimulai dari
pH5 hingga pH8. Pada variasi pH ini,
absorbansi mengalami penurunan.
Jadi, dari hasil karakterisasi pengukuran
pada kaca preparat dapat diketahui bahwa
terdapat dua daerah linieritas yang tinggi
dan dapat dijadikan daerah yang sensitif
terhadap pengukuran larutan pH, yaitu pada
pengukuran larutan pH1 hingga pH4 dan
larutan pH9 hingga pH12.
Karakteristik Absorbansi Probe Sensor
terhadap Variasi pH
Pada penelitian ini digunakanlah probe
sensor dari serat optik plastik 960/1000 µ m
yang telah dikelupas bagian cladding dan
telah dilapisi dengan gel yang didoping dye
methly violet. Probe yang berbentuk lurus
dan telah dikeringkan selama 3 hari,
kemudian dikarakterisasi dengan USB2000
VIS-NIR Spektrophotometer. Karakterisasi
dilakukan dengan cara mencelupkan probe
ke dalam variasi larutan pH dan diukur pada
larutan yang timbal-balik yaitu dari
pengukuran pH12 hingga pH8 kemudian
pengukuran dibalik (pH8 hingga pH12); lalu
pengukuran pH7 hingga pH4 dan
pengukuran dibalik kembali (pH4 hingga
pH7); dan terakhir pengukuran pH3 hingga
pH1 dan kebalikannya. Tujuan pembalikkan
dan pembagian dalam tiga pengukuran
larutan pH yang berbeda ini adalah agar
mendapatkan
informasi
yang
akurat
terhadap pengukuran sensor yang dibuat.
Probe sensor pada penelitian ini dibuat
dengan bentuk lurus. Probe berbentuk ini
mengalami dua kali absorbsi cahaya, yaitu
absorbsi pertama saat melewati probe dan
absorbsi kedua saat melewati probe setelah
terpantulkan oleh reflektor. Nilai absorbansi
yang diterima detektor untuk probe
berbentuk ini merupakan hasil dari dua kali
absorsi cahaya yang melewati probe sensor.
Hasil karakterisasi spektrum absorbsi
probe sensor pada variasi pengukuran
larutan pH dapat dilihat pada Gambar 15.
Spektrum
absorbansi
yang
terukur
mengalami penurunan dengan semakin
asamnya larutan yang diberikan (Gambar
15a) dan sebaliknya spektrum absorbansi
probe meningkat dengan semakin basa

10

0,10

0.1

580.06 nm
pH 12

y = 0.0082x - 0.0054

0.09

0,08

0.08
0.07

0,06

0.06
Abs

Abs

pH 7

0,04

0.05

y = 0.0013x + 0.0482

0.04
0.03

0,02

pH 1
0,00
400

y = 0.0166x - 0.0205

0.02
0.01

500

600

700

800

0
1

Panjanggelombang (nm)

(a)

3

5

7
9
Variasi pH

11

13

(a)

0.10

580.06 nm

0.1

pH 12

0.09

0.08

0.08

y = 0.0054x + 0.021

0.07

pH 9

0.04

pH 4

0.06
Abs

Abs

0.06

0.05
y = 0.0007x + 0.0469
0.04
0.03

0.02

0.02
0.01

0.00
400

0

500

600

700

800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Variasi pH

Panjanggelombang (nm)
(b)

(b)

Gambar 15. Spektrum absorbsi probe sensor pada
variasi pengukuran pH: (a) pengukuran pada pH12
hingga pH1 dan (b) pengukuran pada pH4 hingga pH12

Gambar 16. Kurva absorbansi probe sensor pada
variasi pengukuran pH pada panjanggelombang
580.06nm: (a) pengukuran pada pH12 hingga pH1 dan
(b) pengukuran pada pH4 hingga pH12

larutan yang diberikan (Gambar 15b). Dari
Gambar 15 dapat diketahui pula bahwa
untuk setiap pengukuran larutan pH yang
bervariasi muncul panjang gelombang
puncak yang sama yaitu pada 580.06 nm.
Panjang
gelombang
puncak
ini
mencerminkan nilai absorbansi maksimum.
Nilai panjang gelombang puncak yang
terukur pada probe berbeda dengan nilai
panjang gelombang puncak pada kaca
preparat namun masih dalam satu range
panjang gelombang yang sama yaitu antara
500 nm samapi 600 nm. Hal ini disebabkan
karena bahan tempat melapisi gel adalah

berbeda yaitu serat optik plastik dan kaca
preparat.
Gambar 16 memperlihatkan kurva
absorbansi yang difokuskan pada panjang
gelombang puncak hasil karakterisasi probe,
yaitu pada panjang gelombang 580.08 nm.
Gambar 16a menunjukkan bahwa terdapat
tiga daerah sensitif dan linier untuk