Gambar 4. Perubahan transmitansi terhadap panjang gelombang. Tabel 4. Panjang gelombang pada nilai
transmitansi minimum gas SO
2
dalam larutan penjerap TCM.
Transmitansi Panjang
Gelombang nm
T1 281,38
T2 279,90
T3 281,38
T4 281,38
T5 277,14
T6 280,11
T7 280,11
T8 280,11
T9 280,11
T10 280,11
T11 280,11
Rata-rata 280,11
4.2 Kurva Kalibrasi dan Nilai
Absorpsivitas Validasi data hasil perhitungan
konsentrasi gas SO
2
yang terjerap berdasarkan data laboratorium Pusat
Pengembangan Lingkungan
Hidup PPLH
Institut Pertanian
Bogor Lampiran 2. Kurva kalibrasi antara
transmitansi dan konsentrasi Gambar 5 menunjukkan bahwa konsentrasi gas
SO
2
yang terjerap semakin besar mengakibatkan
cahaya yang
ditransmisikan semakin kecil karena diserap
oleh larutan.
Gambar 5
merupakan perbandingan perhitungan konsentrasi dengan pengujian di PPLH
IPB, semakin besar konsentrasi gas SO
2
yang terjerap semakin kecil cahaya yang ditransmisikan dan perubahan ini terjadi
secara eksponensial. Pada penelitian ini memanfaatkan perubahan konsentrasi
dan ketebalan dibuat tetap.
Absorpsivitas merupakan
karakteristik material
dan sifat
penyerapan cahaya oleh larutan, hal ini menandakan bahwa seberapa besar
larutan tersebut menyerap cahaya saat dilewatkan. Berdasarkan pada Gambar
5, diperoleh nilai absorpsivitas sebesar 0,005 m
2
g dari persamaan garis sesuai dengan persamaan Beer-Lambert dan
nilai ini digunakan sebagai dasar untuk desain kristal fotonik satu dimensi untuk
mendeteksi gas SO
2
sesuai dengan panjang gelombang absorbansi gas SO
2
dalam larutan penjerap TCM, yaitu 280,11 nm.
Panjang gelombang nm T
ra n
sm it
an si
Gambar 5. Perubahan nilai transmitansi terhadap konsentrasi gas SO
2
yang terjerap dalam larutan TCM.
4.3 Data
Real Time dan Konsentrasi Gas SO
2
yang Terjerap.
Data real time menunjukkan konsentrasi gas SO
2
yang terjerap dalam larutan penjerap TCM pada setiap menit,
sehingga dapat
diketahui secara
langsung nilainya tanpa menunggu waktu yang lama dalam pengujian dan
analisis sampel di laboratorium. Hal ini menjadi kelebihan dibandingkan metode
pararosanilin yang merupakan Standar Nasional Indonesia untuk pengukuran
gas SO
2
Lampiran 7. Pada
pengukuran real
time, variabel yang diamati adalah intensitas
cahaya yang ditransmisikan terhadap waktu akibat perubahan konsentrasi SO
2
yang terjerap dalam larutan TCM. Hasil pengujian transmitansi secara langsung
didapatkan dalam bentuk spektrum pada Gambar 6. Berdasarkan Gambar 6, data
kemudian diamati pada perubahan intensitas puncak-puncak transmitansi
pada panjang gelombang 280,11 nm Lampiran 1.
Gambar 6. Perubahan intensitas pada
panjang gelombang 280,11 nm
setiap menit
pada pengukuran
selama 20
menit.
Gambar 7. Perubahan konsentrasi gas SO
2
yang terjerap terhadap waktu secara real time.
In te
n si
ta s
x 1
5
w at
t m
2
Waktu menit
K o
n se
n tr
as i
µ g
m
3
Waktu menit
Konsentrasi gas SO
2
yang terjerap setiap menit dapat ditampilkan pada
gambar perubahan konsentrasi terhadap perubahan waktu Gambar 7 yang
berkebalikan dengan gambar perubahan intensitas
cahaya terhadap
waktu penjerapan Gambar 6. Fenomena ini
terjadi karena semakin besar konsentrasi gas SO
2
yang terjerap mengakibatkan intensitas cahaya yang ditransmisikan
semakin kecil. Selain dalam bentuk satuan
µgm
3
, kurva
hubungan konsentrasi gas SO
2
yang terjerap terhadap waktu juga dapat ditampilkan
dalam skala ISPU Gambar 8.
Gambar 8. Perubahan konsentrasi gas SO
2
yang terjerap dalam skala ISPU terhadap waktu
secara real time. Hasil
pengukuran di
sekitar Departemen
Fisika, FMIPA
IPB, menunjukkan bahwa kondisi lingkungan
berdasarkan konsentrasi SO
2
dapat dikategorikan baik. Hal ini ditunjukkan
dari nilai ISPU tertinggi sebesar 1,106 Gambar 8 sedangkan nilai ISPU pada
selang 0 – 50 dinyatakan bahwa kualitas udara masih dikategorikan baik Tabel 2
halaman 4.
Pada pengukuran gas SO
2
secara konvensional yaitu dengan metode
pararosanilin, data yang ditampilkan merupakan data akumulasi gas SO
2
yang terjerap dalam larutan penjerap TCM.
Pada penelitian ini data konsentrasi yang terjerap setiap menit dapat ditampilkan
sehingga informasi yang disampaikan real time.
Gambar 9. menunjukkan jumlah gas SO
2
yang terjerap setiap menitnya. Hal ini berarti tidak ada batasan bentuk
kurva dari konsentrasi gas SO
2
yang terjerap tiap menitnya pada proses
penjerapan gas SO
2
di udara lingkungan, karena gas SO
2
di udara tidak dapat diperkirakan perubahan setiap saatnya.
Gambar 9. Konsentrasi gas SO
2
yang terjerap setiap menit.
4.4 Desain Sensor Kristal Fotonik
Satu Dimensi
Sebelum melakukan
fabrikasi kristal fotonik satu dimensi, dilakukan
simulasi dengan
bantuan software
filmstar. Puncak transmitansi Photonic Pass Band pada kristal fotonik didesain
pada panjang gelombang absorbansi gas SO
2
dalam larutan penjerap TCM yaitu 280,11 nm Gambar 10, sehingga
sensor ini spesifik
pada panjang
gelombang absorbansinya. Sensor kristal fotonik dibuat
dengan pola M=5, N=6, L=1. Cacat pertama dibuat tetap dengan ketebalan
indeks bias tinggi dua kali yang berfungsi sebagai regulator dan cacat
kedua dikosongkan yang berfungsi sebagai reseptor, untuk pendeteksian
sampel yang dilewatkan. Material yang digunakan adalah OS-5 dengan indeks
bias 2,1 indeks bias tinggi dan MgF
2
dengan indeks bias 1,38 indeks bias rendah. Substrat-1 S1 dan substrat-2
S2 menggunakan
material BK-7
dengan indeks bias 1,52 Gambar 11.
Waktu menit IS
P U
K o
n se
n tr
as i
µ g
m
3
Waktu menit
Gambar 10. Desain PPB kristal fotonik pada panjang gelombang operasi 280,11 nm.
Gambar 11. Desain kristal fotonik satu dimensi dengan dua cacat .
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
