PENENTUAN KONSENTRASI GULA DI DALAM LARUTAN DENGAN KONSTANTA VERDET HESTY RIYAN P M0204031.
PENENTUAN KONSENTRASI GULA DI DALAM LARUTAN
DENGAN KONSTANTA VERDET
HESTY RIYAN P
M0204031
DETERMINATION OF SUGAR CONCENTRATION
IN SOLLUTION WITH VERDET CONSTANT
ABSTRAK
Pada penelitian ini telah dilakukan penentuan konsentrasi gula di dalam larutan dengan
konstanta Verdet (V). Konstanta Verdet adalah konstanta optik yang menyatakan kekuatan dari efek
Faraday untuk material khusus. Konstanta Verdet yang telah dihitung pada larutan gula murni (glukosa
dan fruktosa), larutan gula sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup digunakan untuk menentukan
konsentrasi gula di dalam larutan sirup. Penelitian ini dilakukan dengan dua perlakuan yaitu cahaya yang
masuk dalam larutan dilewatkan pada filter dan tanpa dilewatkan pada filter. Cahaya yang dilewatkan
pada filter menghasilkan larutan fruktosa yang terkandung di dalam sirup yaitu 36,23% (sebelum
polaritas arus diubah) dan 34,83% (sesudah polaritas arus diubah), sedangkan yang tidak dilewatkan pada
filter 520 nm menghasilkan larutan fruktosa 37,04% (sebelum polaritas arus diubah) dan 33,14% (sesudah
polaritas arus diubah).
Kata kunci: Konstanta Verdet, glukosa, fruktosa, sodium siklamat, sirup.
I. PENDAHULUAN
Cahaya dapat mengalami efek-efek
elektromagetik apabila dilewatkan dalam medan
magnet dan medan listrik seperti efek magnetooptik. Efek magneto-optik merupakan perilaku
cahaya yang melewati suatu bahan dipengaruhi
oleh adanya medan magnet kuat, seperti
misalnya pada efek Faraday. Efek ini terjadi
kebanyakan pada material optik aktif.
Fenomena
elektromagnetik
yang
ditunjukkan Faraday pada tahun 1845 mengenai
konsep garis gaya adalah tentang intensitas
medan magnet yang dapat memutar bidang
cahaya terpolarisasi dan sekarang dikenal
dengan efek Faraday (Sujatmoko, 2004).
Perputaran sudut dari bidang polarisasi cahaya
yang melewati bahan optik akan diperoleh suatu
fungsi linear. Besarnya sudut sebanding dengan
rapat medan magnet rata-rata, panjang medium
optik dan suatu faktor
kesebandingan yang disebut konstanta Verdet.
Suatu bahan tertentu dapat memiliki
sifat optik aktif, yang pada umumnya dimiliki
oleh zat molekul organik kompleks. Gula
termasuk zat yang memiliki sifat optik aktif
tersebut dan memiliki dua jenis yaitu gula murni
dan gula sintetis. Gula murni dibagi menjadi
beberapa jenis diantaranya adalah glukosa dan
fruktosa. Masing-masing gula tersebut memiliki
arah polarisasi yang berbeda-beda. Glukosa
memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan,
sedangkan fruktosa ke kiri (Kuswurj, 2008).
Penentuan konsentrasi gula dalam
larutan dapat dilakukan dengan menggunakan
polarimeter.
Pada
polarimeter
terdapat
polarisator dan analisator. Polarisator adalah
polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya,
sedangkan analisator adalah polaroid yang dapat
menganalisa polarisasi cahaya.
Dinar (2007) telah meneliti mengenai
efek Faraday pada gelas flinta. Pada penelitian
tersebut didapatkan bahwa medan magnet yang
dihasilkan oleh elektromagnetik dapat memutar
bidang polarisasi cahaya dengan sudut tertentu.
Berdasarkan uraian di atas, maka
peneliti tertarik untuk mempelajari dan
memahami cara menentukan konsentrasi dari
masing-masing gula yaitu gula murni dan gula
sintetis dalam suatu larutan sirup menggunakan
konstanta Verdet. Di Sub Labolatorium Fisika
UPT Labolatorium Pusat MIPA UNS terdapat
rangkaian alat yang dapat digunakan untuk
mengamati peristiwa efek Faraday dan
menentukan konstanta Verdet. Komponen
utama dari alat tersebut adalah elektromagnetik,
1
Rata-rata medan magnet (mT)
polarisator, analisator dan sumber cahaya.
Peneliti menggunakan alat tersebut untuk
menentukan konstanta Verdet pada larutan gula
murni (glukosa dan fruktosa), larutan gula
sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup.
Selanjutnya
konstanta
Verdet
tersebut
digunakan untuk menentukan konsentrasi gula
di dalam larutan sirup.
II.METODE PENELITIAN
Penelitian
ini
dilakukan
di
Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas
Maret mulai dari bulan April 2008 sampai
dengan bulan September 2008.
0,84
0,74
0,64
0,54
0,44
0,34
0,24
0
1
2
3
4
Gambar 3.2. Grafik rata-rata medan magnet terhadap variasi arus
listrik pada jarak antar kutub L=1 cm
Penentuan perubahan medan magnet
terhadap variasi arus listrik dilakukan melalui 2
tahap. Tahapan pertama menentukan kerapatan
medan magnet yang terdistribusi diantara kutub
kumparan dengan cara mengalirkan arus listrik
pada kumparan dengan jarak antar kutub 1 cm.
Arus listrik yang digunakan hanya sampai 4 A
karena batas maksimum arus listrik yang masuk
pada kumparan adalah 4 A sehingga apabila
melebihi batas dapat menyebabkan kumparan
menjadi panas dan menyebabkan kumparan
rusak.
Tahap kedua yaitu nilai dari kerapatan
medan magnet untuk jarak antar kutub 1 cm
dirata-rata dan ditunjukkan Gambar 3.2.
Gambar 3.2 menunjukkan semakin besar arus
listrik maka rata-rata medan magnet akan
semakin besar.
Persiapan alat
Pembuatan larutan
Pengambilan data
Pengolahan data
Analisis data
3.2 Larutan Glukosa
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
Kesimpulan
Perputaran sudut (derajat)
88,00
Gambar 2.1. Diagram alir penelitian
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Perubahan Medan Magnet Terhadap
Variasi Arus Listrik
87,00
86,00
85,00
kons entrasi 50%
84,00
83,00
kons entrasi 40%
82,00
kons entrasi 20%
81,00
80,00
kons entrasi 10%
kons entrasi 30%
79,00
78,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
1,00
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
88,00
0,80
Perputaran sudut (derajat)
Kerapatan medan
magnet (mT)
0,90
0,70
I=1A
I=2A
0,60
I=3A
0,50
I=4A
0,40
0,30
0
0,25
0,5
Jarak
0,75
1
5
Arus listrik (A)
1,25
87,00
86,00
konsentrasi 50%
85,00
konsentrasi 40%
84,00
konsentrasi 30%
83,00
konsentrasi 20%
82,00
konsentrasi 10%
81,00
80,00
79,00
(cm)
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Gambar 3.1. Grafik kerapatan medan magnet terhadap jarak
λ pada jarak antar kutub L=1 cm dengan variasi arus listrik
Grafik 3.3. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata
medan magnet pada glukosa dengan menggunakan
cahaya tanpa filter
2
Nilai
perputaran
sudut
untuk
konsentrasi glukosa 10% sampai 50% pada L1
(panjang larutan 1 cm) dengan dua keadaan
yaitu sebelum polaritas arus listrik diubah dan
sesudah polaritas arus listrik diubah dapat
diukur sebelum menentukan konstanta Verdet.
Konstanta verdet (°/mT.m)
800,00
Konstanta verdet (°/mT.m)
2400,00
2200,00
2000,00
1800,00
Sebelum polaritas
arus diubah
1600,00
Sesudah polaritas
arus diubah
700,00
600,00
Sebelum polaritas
arus diubah
500,00
Sesudah
polaritas arus
400,00
300,00
1400,00
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi larutan (%)
1200,00
1000,00
Grafik perputaran s
panjang larutan (L1) 1
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi larutan (%)
Gambar 3.8 Grafik hubungan konstanta Verdet dengan
konsentrasi larutan pada glukosa Rdengan
menggunakan
2
=0,1306
cahaya yang difilter 520 nm
R2=0,6251
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
81,00
R2 =0,4040
80,00
79,00
Konsentrasi 50%
78,00
Konsentrasi 40%
77,00
Konsentrasi 30%
76,00
Konsentrasi 20%
Perputaran sudut (derajat)
800,00
86,00
84,00
82,00
80,00
78,00
76,00
0,30
0,50
Rata-rata medan
Konsentrasi 10%
75,00
Grafik 3.9. Grafik perp
pada fruktosa den
74,00
73,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
80,00
79,00
kons entras i 50%
78,00
kons entras i 40%
77,00
kons entras i 30%
76,00
kons entras i 20%
75,00
kons entras i 10%
74,00
73,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik 3.4. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata
medan magnet pada glukosa dengan menggunakan
cahaya yang difilter 520 nm
3
Konstanta Verdet (°/mT.m)
81,00
Gra f
se be lum pola rita
1200 ,00
1100 ,00
1000 ,00
900 ,00
800 ,00
700 ,00
600 ,00
500 ,00
400 ,00
300 ,00
0
10
se suda h pola
13 0 0 ,0 0
Konstanta Verdet (°/mT.m)
Pada masing-masing panjang larutan
untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas
arus diubah hampir sama dengan keadaan
sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin
besar rata-rata medan magnet yang diberikan
semakin kecil nilai perputaran sudutnya. Hal ini
disebabkan karena tidak ada perubahan nilai
medan magnetnya untuk tiap keadaan. Ditinjau
pada panjang larutannya yaitu semakin besar
panjang larutan maka nilai perputaran sudut
semakin kecil. Hal ini disebabkan karena
pengaruh medan magnetnya tidak kuat bila
panjang larutan semakin besar.
Pada eksperimen ini nilai konstanta
Verdet pada masing-masing panjang larutan
berbeda karena nilai dari medan magnet untuk
tiap panjang larutan berbeda. Pada L1
menunjukkan nilai konstanta Verdet berbeda
pada tiap-tiap konsentrasi. Hal tersebut
dikarenakan kerapatan partikel gula untuk
masing-masing konsentrasi berbeda. Perbedaan
nilai konstanta Verdet tersebut dapat juga
disebabkan oleh perputaran sudut untuk masingmasing konsentrasi berbeda. Hal tersebut terjadi
juga pada L2 dan L3.
Pada pengukuran sudut perputaran
dengan cahaya tanpa filter dan filter ini terdapat
perbedaan nilai yaitu nilai perputaran sudut
pada cahaya filter lebih kecil daripada cahaya
Gra fik perputaran sudut vs rata -rata medan magnet
panja ng laruta n (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
0,40
12 0 0 ,0 0
11 0 0 ,0 0
10 0 0 ,0 0
9 0 0 ,0 0
8 0 0 ,0 0
7 0 0 ,0 0
6 0 0 ,0 0
5 0 0 ,0 0
4 0 0 ,0 0
3 0 0 ,0 0
0
10
Gambar 3.10 Gr
konsentrasi laru
tanpa filter. Hal ini dapat dikarenakan cahaya
yang melewati larutan berbeda panjang
gelombang.
Gra fik pe rputa ra n su dut vs ra ta -ra ta m e d a n m a gne t
pa nja ng la ruta n (L1) 1 cm se be lum p ola ri ta s a rus diuba h
3.3 Larutan Fruktosa
84 ,00
konsentrasi 50%
konsentrasi 40%
konsentrasi 30%
konsentrasi 20%
konsentrasi 10%
83 ,00
82 ,00
ko ns e ntra s i 50%
81 ,00
ko ns e ntra s i 40%
80 ,00
ko ns e ntra s i 30%
79 ,00
ko ns e ntra s i 20%
78 ,00
ko ns e ntra s i 10%
77 ,00
76 ,00
75 ,00
0 ,3 0
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,40
0,50
0,60
0,70
0 ,8 0
Ra ta -ra ta m e d a n m a gne t (m T )
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
84,00
83,00
82,00
45
konsentrasi 50%
81,00
konsentrasi 40%
80,00
konsentrasi 30%
79,00
konsentrasi 20%
78,00
konsentrasi 10%
77,00
76,00
75,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik 3.11 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet
pada fruktosa dengan menggunakan cahaya yang difilter 520 nm
Grafik konstanta Verdet vskonsentrasi
sebelumpolaritasarus diubah pada larutan fruktosa filter
1200,00
1100,00
R2=0,0177
1000,00
900,00
L1=1 cm
800,00
L2=1,5 cm
Grafik pe
panj
L3=2 cm
700,00
85,00
2
R =0,2836
600,00
Perputaran sudut (derajat)
Konstanta Verdet (°/mT.m)
0,30
Perputaran sudut (derajat)
86,00
85,00
84,00
83,00
82,00
81,00
80,00
79,00
78,00
77,00
500,00
2
R =0,5947
400,00
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi (%)
Grafik konstanta Verdet vs konsentrasi
sesudah polaritas arus diubah pada larutan fruktosa filter
84,00
83,00
82,00
81,00
80,00
79,00
1200,00
Konstanta Verdet (°/mT.m)
Perputaran sudut
(derajat)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
0,30
1100,00
R =0,385
1000,00
L1=1 cm
900,00
L1=1,5 cm
800,00
L1=2 cm
700,00
2
R =0,115
600,00
500,00
4
0
R2=0,2311
10
20
30
40
50
0,40
0,50
Rata-rata me
2
60
Konsentrasi (%)
Gambar 3.12 Grafik hubungan konstanta Verdet dengan
Gambar 3.13 Grafik
magnet pada pan
diubah adalah 1.040,40 °/mT.m untuk L1,
798,33 °/mT.m untuk L2 dan 832,80 °/mT.m
untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus
diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.023,10
°/mT.m untuk L1, 777,27 °/mT.m untuk L2 dan
828,40 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet
pada masing-masing panjang larutan berbeda
karena nilai dari medan magnet untuk tiap
panjang larutan berbeda.
Berdasarkan nilai konstanta Verdet dari
sirup tersebut dapat ditentukan konsentrasi gula
yang ada di dalam sirup. Pada larutan sirup
tanpa filter sebelum polaritas arus diubah
mengandung 41,12% glukosa sedangkan pada
sesudah polaritas arus diubah mengandung
42,77% glukosa. Fruktosa yang terkandung
pada larutan sirup tanpa filter sebelum polaritas
arus diubah adalah 37,04% sedangkan sesudah
polaritas arus diubah adalah 33,14%. Glukosa
dan fruktosa yang terkandung di dalam sirup
terdapat pada panjang larutan 1 cm karena pada
panjang larutan tersebut nilai dari medan
magnet yang paling kuat.
Pada masing-masing panjang larutan
untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas
arus diubah hampir sama dengan keadaan
sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin
besar rata-rata medan magnet yang diberikan
semakin kecil nilai perputaran sudutnya.
Ditinjau pada panjang larutannya yaitu semakin
besar panjang larutan maka nilai perputaran
sudut semakin kecil. Hasil yang terjadi pada
fruktosa filter (cahaya yang difilter 520 nm)
hampir sama dengan yang terjadi pada fruktosa
tanpa filter (cahaya tanpa filter).
Nilai konstanta Verdet pada masingmasing panjang larutan berbeda karena nilai
dari medan magnet untuk tiap panjang larutan
berbeda. Pada L1 menunjukkan nilai konstanta
Verdet berbeda pada tiap-tiap konsentrasi. Hal
tersebut dikarenakan kerapatan partikel gula83,00
untuk masing-masing konsentrasi berbeda.82,00
Perbedaan nilai konstanta Verdet tersebut dapat
juga disebabkan oleh perputaran sudut untuk81,00
masing-masing konsentrasi berbeda. Hal80,00
tersebut terjadi juga pada L2 dan L3.
79,00
Perputaran sudut (derajat)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sirup filter
sebelum polaritas arus
diubah
sesudah polaritas arus
diubah
78,00
3.4 Larutan Sodium Siklamat
Pada larutan sodium siklamat tidak77,00
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
dapat dibuat karena keadaan larutan jenuh yaitu 0,30
Rata-rata medan magnet (mT)
dibuat sampai konsentrasi 10% bubuk sodium
siklamat tidak dapat larut. Hal ini menyebabkan
Gambar 3.14 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan
cahaya tidak dapat menembus larutan.
magnet pada panjang larutan 1 cm sirup menggunakan cahaya
yang difilter 520 nm
3.5 Larutan Sirup
Pada eksperimen ini, nilai konstanta
Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus
diubah adalah 1.006,40 °/mT.m untuk L1,
887,93 °/mT.m untuk L2 dan 629,55 °/mT.m
untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus
diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.109,60
°/mT.m untuk L1, 953,27 °/mT.m untuk L2 dan
621,90 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet
pada masing-masing panjang larutan berbeda
karena nilai dari medan magnet untuk tiap
panjang larutan berbeda.
Pada larutan sirup tanpa filter sebelum
polaritas arus diubah mengandung 36,23%
fruktosa sedangkan pada sesudah polaritas arus
diubah mengandung 34,83% fruktosa. Fruktosa
yang terkandung di dalam sirup terdapat pada L1
karena pada L1 nilai dari medan magnet paling
kuat. Pada pengukuran sirup menggunakan filter
tidak terdapat glukosa. Hal ini dapat disebabkan
larutan belum homogen karena larutan glukosa
pada saat pengukuran menggunakan filter
Pada eksperimen ini, nilai konstanta
diganti dengan yang baru.
Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus
5
IV. SIMPULAN DAN SARAN
4.1. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
diperoleh dapat diketahui nilai konstanta Verdet
untuk larutan gula murni (larutan glukosa dan
larutan fruktosa) dan larutan sirup. Pada larutan
gula sintetis (larutan sodium siklamat) tidak
dapat digunakan karena larutan ini menjadi
jenuh ketika dibuat pada konsentrasi 10%
sampai 50%. Nilai konstanta Verdet untuk
larutan gula murni tanpa filter dan filter 520 nm
berbeda karena cahaya yang mengenai larutan
berbeda panjang gelombang. Pada konsentrasi
10% sampai 50% nilai konstanta Verdet
berbeda-beda pula dikarenakan kerapatan
partikel gula untuk masing-masing konsentrasi
berbeda. Perbedaan nilai konstanta Verdet
tersebut dapat juga disebabkan oleh perputaran
sudut untuk masing-masing konsentrasi
berbeda. Pada panjang larutan yang berbeda
nilai konstanta Verdet juga berbeda karena nilai
dari medan magnet pada masing-masing
panjang larutan berbeda. Pada panjang larutan
terkecil yaitu 1 cm nilai medan magnet paling
kuat.
Konsentrasi larutan gula murni yang
terkandung di dalam sirup tanpa filter dan filter
520 nm hanya diketahui pada larutan fruktosa
karena larutan fruktosa merupakan larutan yang
banyak terkandung dalam sirup.
4.2. Saran
Hal-hal yang perlu disarankan untuk
penelitian selanjutnya adalah gula sintetis
diganti dengan jenis lain misalnya sakarin serta
dikaji lebih lanjut mengenai larutan optik selain
larutan sirup supaya larutan glukosa dapat
diketahui konsentrasinya di dalam larutan optik
tersebut. Dikaji lebih lanjut mengenai penentuan
konsentrasi gula pada larutan menggunakan
polarimeter dan konstanta Verdet.
Daftar Pustaka
Dinar, Arumaya., 2007, Studi Penentuan
Konstanta
Verdet
Menggunakan
Seperangkat Alat Photoconductivity Produk
Leybold, Surakarta:Jurusan Fisika MIPA
UNS.
Kuswurj, Risvan., 2008, Sukrosa dan Sifatnya,
WordPress, http://risvank.com/sukrosa-dansifatnya.html [akses 20 Juni 2008].
Sujatmoko, Hendro., 2004, Riwayat Michael
Faraday, Kimia ITB.http://fisikanet
.lipi.go.id/utama.cgi [akses 17 Mei
2008].
6
DENGAN KONSTANTA VERDET
HESTY RIYAN P
M0204031
DETERMINATION OF SUGAR CONCENTRATION
IN SOLLUTION WITH VERDET CONSTANT
ABSTRAK
Pada penelitian ini telah dilakukan penentuan konsentrasi gula di dalam larutan dengan
konstanta Verdet (V). Konstanta Verdet adalah konstanta optik yang menyatakan kekuatan dari efek
Faraday untuk material khusus. Konstanta Verdet yang telah dihitung pada larutan gula murni (glukosa
dan fruktosa), larutan gula sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup digunakan untuk menentukan
konsentrasi gula di dalam larutan sirup. Penelitian ini dilakukan dengan dua perlakuan yaitu cahaya yang
masuk dalam larutan dilewatkan pada filter dan tanpa dilewatkan pada filter. Cahaya yang dilewatkan
pada filter menghasilkan larutan fruktosa yang terkandung di dalam sirup yaitu 36,23% (sebelum
polaritas arus diubah) dan 34,83% (sesudah polaritas arus diubah), sedangkan yang tidak dilewatkan pada
filter 520 nm menghasilkan larutan fruktosa 37,04% (sebelum polaritas arus diubah) dan 33,14% (sesudah
polaritas arus diubah).
Kata kunci: Konstanta Verdet, glukosa, fruktosa, sodium siklamat, sirup.
I. PENDAHULUAN
Cahaya dapat mengalami efek-efek
elektromagetik apabila dilewatkan dalam medan
magnet dan medan listrik seperti efek magnetooptik. Efek magneto-optik merupakan perilaku
cahaya yang melewati suatu bahan dipengaruhi
oleh adanya medan magnet kuat, seperti
misalnya pada efek Faraday. Efek ini terjadi
kebanyakan pada material optik aktif.
Fenomena
elektromagnetik
yang
ditunjukkan Faraday pada tahun 1845 mengenai
konsep garis gaya adalah tentang intensitas
medan magnet yang dapat memutar bidang
cahaya terpolarisasi dan sekarang dikenal
dengan efek Faraday (Sujatmoko, 2004).
Perputaran sudut dari bidang polarisasi cahaya
yang melewati bahan optik akan diperoleh suatu
fungsi linear. Besarnya sudut sebanding dengan
rapat medan magnet rata-rata, panjang medium
optik dan suatu faktor
kesebandingan yang disebut konstanta Verdet.
Suatu bahan tertentu dapat memiliki
sifat optik aktif, yang pada umumnya dimiliki
oleh zat molekul organik kompleks. Gula
termasuk zat yang memiliki sifat optik aktif
tersebut dan memiliki dua jenis yaitu gula murni
dan gula sintetis. Gula murni dibagi menjadi
beberapa jenis diantaranya adalah glukosa dan
fruktosa. Masing-masing gula tersebut memiliki
arah polarisasi yang berbeda-beda. Glukosa
memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan,
sedangkan fruktosa ke kiri (Kuswurj, 2008).
Penentuan konsentrasi gula dalam
larutan dapat dilakukan dengan menggunakan
polarimeter.
Pada
polarimeter
terdapat
polarisator dan analisator. Polarisator adalah
polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya,
sedangkan analisator adalah polaroid yang dapat
menganalisa polarisasi cahaya.
Dinar (2007) telah meneliti mengenai
efek Faraday pada gelas flinta. Pada penelitian
tersebut didapatkan bahwa medan magnet yang
dihasilkan oleh elektromagnetik dapat memutar
bidang polarisasi cahaya dengan sudut tertentu.
Berdasarkan uraian di atas, maka
peneliti tertarik untuk mempelajari dan
memahami cara menentukan konsentrasi dari
masing-masing gula yaitu gula murni dan gula
sintetis dalam suatu larutan sirup menggunakan
konstanta Verdet. Di Sub Labolatorium Fisika
UPT Labolatorium Pusat MIPA UNS terdapat
rangkaian alat yang dapat digunakan untuk
mengamati peristiwa efek Faraday dan
menentukan konstanta Verdet. Komponen
utama dari alat tersebut adalah elektromagnetik,
1
Rata-rata medan magnet (mT)
polarisator, analisator dan sumber cahaya.
Peneliti menggunakan alat tersebut untuk
menentukan konstanta Verdet pada larutan gula
murni (glukosa dan fruktosa), larutan gula
sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup.
Selanjutnya
konstanta
Verdet
tersebut
digunakan untuk menentukan konsentrasi gula
di dalam larutan sirup.
II.METODE PENELITIAN
Penelitian
ini
dilakukan
di
Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas
Maret mulai dari bulan April 2008 sampai
dengan bulan September 2008.
0,84
0,74
0,64
0,54
0,44
0,34
0,24
0
1
2
3
4
Gambar 3.2. Grafik rata-rata medan magnet terhadap variasi arus
listrik pada jarak antar kutub L=1 cm
Penentuan perubahan medan magnet
terhadap variasi arus listrik dilakukan melalui 2
tahap. Tahapan pertama menentukan kerapatan
medan magnet yang terdistribusi diantara kutub
kumparan dengan cara mengalirkan arus listrik
pada kumparan dengan jarak antar kutub 1 cm.
Arus listrik yang digunakan hanya sampai 4 A
karena batas maksimum arus listrik yang masuk
pada kumparan adalah 4 A sehingga apabila
melebihi batas dapat menyebabkan kumparan
menjadi panas dan menyebabkan kumparan
rusak.
Tahap kedua yaitu nilai dari kerapatan
medan magnet untuk jarak antar kutub 1 cm
dirata-rata dan ditunjukkan Gambar 3.2.
Gambar 3.2 menunjukkan semakin besar arus
listrik maka rata-rata medan magnet akan
semakin besar.
Persiapan alat
Pembuatan larutan
Pengambilan data
Pengolahan data
Analisis data
3.2 Larutan Glukosa
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
Kesimpulan
Perputaran sudut (derajat)
88,00
Gambar 2.1. Diagram alir penelitian
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Perubahan Medan Magnet Terhadap
Variasi Arus Listrik
87,00
86,00
85,00
kons entrasi 50%
84,00
83,00
kons entrasi 40%
82,00
kons entrasi 20%
81,00
80,00
kons entrasi 10%
kons entrasi 30%
79,00
78,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
1,00
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
88,00
0,80
Perputaran sudut (derajat)
Kerapatan medan
magnet (mT)
0,90
0,70
I=1A
I=2A
0,60
I=3A
0,50
I=4A
0,40
0,30
0
0,25
0,5
Jarak
0,75
1
5
Arus listrik (A)
1,25
87,00
86,00
konsentrasi 50%
85,00
konsentrasi 40%
84,00
konsentrasi 30%
83,00
konsentrasi 20%
82,00
konsentrasi 10%
81,00
80,00
79,00
(cm)
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Gambar 3.1. Grafik kerapatan medan magnet terhadap jarak
λ pada jarak antar kutub L=1 cm dengan variasi arus listrik
Grafik 3.3. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata
medan magnet pada glukosa dengan menggunakan
cahaya tanpa filter
2
Nilai
perputaran
sudut
untuk
konsentrasi glukosa 10% sampai 50% pada L1
(panjang larutan 1 cm) dengan dua keadaan
yaitu sebelum polaritas arus listrik diubah dan
sesudah polaritas arus listrik diubah dapat
diukur sebelum menentukan konstanta Verdet.
Konstanta verdet (°/mT.m)
800,00
Konstanta verdet (°/mT.m)
2400,00
2200,00
2000,00
1800,00
Sebelum polaritas
arus diubah
1600,00
Sesudah polaritas
arus diubah
700,00
600,00
Sebelum polaritas
arus diubah
500,00
Sesudah
polaritas arus
400,00
300,00
1400,00
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi larutan (%)
1200,00
1000,00
Grafik perputaran s
panjang larutan (L1) 1
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi larutan (%)
Gambar 3.8 Grafik hubungan konstanta Verdet dengan
konsentrasi larutan pada glukosa Rdengan
menggunakan
2
=0,1306
cahaya yang difilter 520 nm
R2=0,6251
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
81,00
R2 =0,4040
80,00
79,00
Konsentrasi 50%
78,00
Konsentrasi 40%
77,00
Konsentrasi 30%
76,00
Konsentrasi 20%
Perputaran sudut (derajat)
800,00
86,00
84,00
82,00
80,00
78,00
76,00
0,30
0,50
Rata-rata medan
Konsentrasi 10%
75,00
Grafik 3.9. Grafik perp
pada fruktosa den
74,00
73,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
80,00
79,00
kons entras i 50%
78,00
kons entras i 40%
77,00
kons entras i 30%
76,00
kons entras i 20%
75,00
kons entras i 10%
74,00
73,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik 3.4. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata
medan magnet pada glukosa dengan menggunakan
cahaya yang difilter 520 nm
3
Konstanta Verdet (°/mT.m)
81,00
Gra f
se be lum pola rita
1200 ,00
1100 ,00
1000 ,00
900 ,00
800 ,00
700 ,00
600 ,00
500 ,00
400 ,00
300 ,00
0
10
se suda h pola
13 0 0 ,0 0
Konstanta Verdet (°/mT.m)
Pada masing-masing panjang larutan
untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas
arus diubah hampir sama dengan keadaan
sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin
besar rata-rata medan magnet yang diberikan
semakin kecil nilai perputaran sudutnya. Hal ini
disebabkan karena tidak ada perubahan nilai
medan magnetnya untuk tiap keadaan. Ditinjau
pada panjang larutannya yaitu semakin besar
panjang larutan maka nilai perputaran sudut
semakin kecil. Hal ini disebabkan karena
pengaruh medan magnetnya tidak kuat bila
panjang larutan semakin besar.
Pada eksperimen ini nilai konstanta
Verdet pada masing-masing panjang larutan
berbeda karena nilai dari medan magnet untuk
tiap panjang larutan berbeda. Pada L1
menunjukkan nilai konstanta Verdet berbeda
pada tiap-tiap konsentrasi. Hal tersebut
dikarenakan kerapatan partikel gula untuk
masing-masing konsentrasi berbeda. Perbedaan
nilai konstanta Verdet tersebut dapat juga
disebabkan oleh perputaran sudut untuk masingmasing konsentrasi berbeda. Hal tersebut terjadi
juga pada L2 dan L3.
Pada pengukuran sudut perputaran
dengan cahaya tanpa filter dan filter ini terdapat
perbedaan nilai yaitu nilai perputaran sudut
pada cahaya filter lebih kecil daripada cahaya
Gra fik perputaran sudut vs rata -rata medan magnet
panja ng laruta n (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
0,40
12 0 0 ,0 0
11 0 0 ,0 0
10 0 0 ,0 0
9 0 0 ,0 0
8 0 0 ,0 0
7 0 0 ,0 0
6 0 0 ,0 0
5 0 0 ,0 0
4 0 0 ,0 0
3 0 0 ,0 0
0
10
Gambar 3.10 Gr
konsentrasi laru
tanpa filter. Hal ini dapat dikarenakan cahaya
yang melewati larutan berbeda panjang
gelombang.
Gra fik pe rputa ra n su dut vs ra ta -ra ta m e d a n m a gne t
pa nja ng la ruta n (L1) 1 cm se be lum p ola ri ta s a rus diuba h
3.3 Larutan Fruktosa
84 ,00
konsentrasi 50%
konsentrasi 40%
konsentrasi 30%
konsentrasi 20%
konsentrasi 10%
83 ,00
82 ,00
ko ns e ntra s i 50%
81 ,00
ko ns e ntra s i 40%
80 ,00
ko ns e ntra s i 30%
79 ,00
ko ns e ntra s i 20%
78 ,00
ko ns e ntra s i 10%
77 ,00
76 ,00
75 ,00
0 ,3 0
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,40
0,50
0,60
0,70
0 ,8 0
Ra ta -ra ta m e d a n m a gne t (m T )
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah
Perputaran sudut (derajat)
84,00
83,00
82,00
45
konsentrasi 50%
81,00
konsentrasi 40%
80,00
konsentrasi 30%
79,00
konsentrasi 20%
78,00
konsentrasi 10%
77,00
76,00
75,00
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
Rata-rata medan magnet (mT)
Grafik 3.11 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet
pada fruktosa dengan menggunakan cahaya yang difilter 520 nm
Grafik konstanta Verdet vskonsentrasi
sebelumpolaritasarus diubah pada larutan fruktosa filter
1200,00
1100,00
R2=0,0177
1000,00
900,00
L1=1 cm
800,00
L2=1,5 cm
Grafik pe
panj
L3=2 cm
700,00
85,00
2
R =0,2836
600,00
Perputaran sudut (derajat)
Konstanta Verdet (°/mT.m)
0,30
Perputaran sudut (derajat)
86,00
85,00
84,00
83,00
82,00
81,00
80,00
79,00
78,00
77,00
500,00
2
R =0,5947
400,00
0
10
20
30
40
50
60
Konsentrasi (%)
Grafik konstanta Verdet vs konsentrasi
sesudah polaritas arus diubah pada larutan fruktosa filter
84,00
83,00
82,00
81,00
80,00
79,00
1200,00
Konstanta Verdet (°/mT.m)
Perputaran sudut
(derajat)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah
0,30
1100,00
R =0,385
1000,00
L1=1 cm
900,00
L1=1,5 cm
800,00
L1=2 cm
700,00
2
R =0,115
600,00
500,00
4
0
R2=0,2311
10
20
30
40
50
0,40
0,50
Rata-rata me
2
60
Konsentrasi (%)
Gambar 3.12 Grafik hubungan konstanta Verdet dengan
Gambar 3.13 Grafik
magnet pada pan
diubah adalah 1.040,40 °/mT.m untuk L1,
798,33 °/mT.m untuk L2 dan 832,80 °/mT.m
untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus
diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.023,10
°/mT.m untuk L1, 777,27 °/mT.m untuk L2 dan
828,40 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet
pada masing-masing panjang larutan berbeda
karena nilai dari medan magnet untuk tiap
panjang larutan berbeda.
Berdasarkan nilai konstanta Verdet dari
sirup tersebut dapat ditentukan konsentrasi gula
yang ada di dalam sirup. Pada larutan sirup
tanpa filter sebelum polaritas arus diubah
mengandung 41,12% glukosa sedangkan pada
sesudah polaritas arus diubah mengandung
42,77% glukosa. Fruktosa yang terkandung
pada larutan sirup tanpa filter sebelum polaritas
arus diubah adalah 37,04% sedangkan sesudah
polaritas arus diubah adalah 33,14%. Glukosa
dan fruktosa yang terkandung di dalam sirup
terdapat pada panjang larutan 1 cm karena pada
panjang larutan tersebut nilai dari medan
magnet yang paling kuat.
Pada masing-masing panjang larutan
untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas
arus diubah hampir sama dengan keadaan
sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin
besar rata-rata medan magnet yang diberikan
semakin kecil nilai perputaran sudutnya.
Ditinjau pada panjang larutannya yaitu semakin
besar panjang larutan maka nilai perputaran
sudut semakin kecil. Hasil yang terjadi pada
fruktosa filter (cahaya yang difilter 520 nm)
hampir sama dengan yang terjadi pada fruktosa
tanpa filter (cahaya tanpa filter).
Nilai konstanta Verdet pada masingmasing panjang larutan berbeda karena nilai
dari medan magnet untuk tiap panjang larutan
berbeda. Pada L1 menunjukkan nilai konstanta
Verdet berbeda pada tiap-tiap konsentrasi. Hal
tersebut dikarenakan kerapatan partikel gula83,00
untuk masing-masing konsentrasi berbeda.82,00
Perbedaan nilai konstanta Verdet tersebut dapat
juga disebabkan oleh perputaran sudut untuk81,00
masing-masing konsentrasi berbeda. Hal80,00
tersebut terjadi juga pada L2 dan L3.
79,00
Perputaran sudut (derajat)
Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet
panjang larutan (L1) 1 cm sirup filter
sebelum polaritas arus
diubah
sesudah polaritas arus
diubah
78,00
3.4 Larutan Sodium Siklamat
Pada larutan sodium siklamat tidak77,00
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
dapat dibuat karena keadaan larutan jenuh yaitu 0,30
Rata-rata medan magnet (mT)
dibuat sampai konsentrasi 10% bubuk sodium
siklamat tidak dapat larut. Hal ini menyebabkan
Gambar 3.14 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan
cahaya tidak dapat menembus larutan.
magnet pada panjang larutan 1 cm sirup menggunakan cahaya
yang difilter 520 nm
3.5 Larutan Sirup
Pada eksperimen ini, nilai konstanta
Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus
diubah adalah 1.006,40 °/mT.m untuk L1,
887,93 °/mT.m untuk L2 dan 629,55 °/mT.m
untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus
diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.109,60
°/mT.m untuk L1, 953,27 °/mT.m untuk L2 dan
621,90 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet
pada masing-masing panjang larutan berbeda
karena nilai dari medan magnet untuk tiap
panjang larutan berbeda.
Pada larutan sirup tanpa filter sebelum
polaritas arus diubah mengandung 36,23%
fruktosa sedangkan pada sesudah polaritas arus
diubah mengandung 34,83% fruktosa. Fruktosa
yang terkandung di dalam sirup terdapat pada L1
karena pada L1 nilai dari medan magnet paling
kuat. Pada pengukuran sirup menggunakan filter
tidak terdapat glukosa. Hal ini dapat disebabkan
larutan belum homogen karena larutan glukosa
pada saat pengukuran menggunakan filter
Pada eksperimen ini, nilai konstanta
diganti dengan yang baru.
Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus
5
IV. SIMPULAN DAN SARAN
4.1. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
diperoleh dapat diketahui nilai konstanta Verdet
untuk larutan gula murni (larutan glukosa dan
larutan fruktosa) dan larutan sirup. Pada larutan
gula sintetis (larutan sodium siklamat) tidak
dapat digunakan karena larutan ini menjadi
jenuh ketika dibuat pada konsentrasi 10%
sampai 50%. Nilai konstanta Verdet untuk
larutan gula murni tanpa filter dan filter 520 nm
berbeda karena cahaya yang mengenai larutan
berbeda panjang gelombang. Pada konsentrasi
10% sampai 50% nilai konstanta Verdet
berbeda-beda pula dikarenakan kerapatan
partikel gula untuk masing-masing konsentrasi
berbeda. Perbedaan nilai konstanta Verdet
tersebut dapat juga disebabkan oleh perputaran
sudut untuk masing-masing konsentrasi
berbeda. Pada panjang larutan yang berbeda
nilai konstanta Verdet juga berbeda karena nilai
dari medan magnet pada masing-masing
panjang larutan berbeda. Pada panjang larutan
terkecil yaitu 1 cm nilai medan magnet paling
kuat.
Konsentrasi larutan gula murni yang
terkandung di dalam sirup tanpa filter dan filter
520 nm hanya diketahui pada larutan fruktosa
karena larutan fruktosa merupakan larutan yang
banyak terkandung dalam sirup.
4.2. Saran
Hal-hal yang perlu disarankan untuk
penelitian selanjutnya adalah gula sintetis
diganti dengan jenis lain misalnya sakarin serta
dikaji lebih lanjut mengenai larutan optik selain
larutan sirup supaya larutan glukosa dapat
diketahui konsentrasinya di dalam larutan optik
tersebut. Dikaji lebih lanjut mengenai penentuan
konsentrasi gula pada larutan menggunakan
polarimeter dan konstanta Verdet.
Daftar Pustaka
Dinar, Arumaya., 2007, Studi Penentuan
Konstanta
Verdet
Menggunakan
Seperangkat Alat Photoconductivity Produk
Leybold, Surakarta:Jurusan Fisika MIPA
UNS.
Kuswurj, Risvan., 2008, Sukrosa dan Sifatnya,
WordPress, http://risvank.com/sukrosa-dansifatnya.html [akses 20 Juni 2008].
Sujatmoko, Hendro., 2004, Riwayat Michael
Faraday, Kimia ITB.http://fisikanet
.lipi.go.id/utama.cgi [akses 17 Mei
2008].
6