311949749 Lapres Kelompok 9 P1
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM TEKNIK OPTIK
KARAKT ERISASI SPEKT RUM SUMBER CAHAYA
Disusun oleh :
MUHAMMAD SYAFIQ
ALBERTO RIOLLY C
HERU SUSANTO
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
RACHMATULLAH
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
2412100057
2412100060
2412100090
2412100102
2412100100
ASISTEN :
VINDA DWI DINI PUTRI
NRP. 2412100048
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM AKUSTIK DAN
GETARAN
GET ARAN T EREDAM
Disusun ol eh :
BUMA DIKA RIASTYA
2412100006
YULIA SAFITRI
ABU HAMAM
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
2411200102
NRP.
NRP.
M STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
i
SUR
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM TEKNIK OPTIK
KARAKT ERISASI SPEKT RUM SUMBER CAHAYA
Disusun ol eh :
MUHAMMAD SYAFIQ
ALBERTO RIOLY C
HERU SUSANTO
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
RACHMATULLAH
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
ASISTEN:
VINDA DINI DWI PUTRI
NRP. 2412100048
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
ii
2410100057
2412100060
2412100090
2412100102
2412100082
ABSTRAK
Praktikum ini menggunakan lima sumber cahaya berbeda
yaitu LASER, Lampu neon, LED monokromatik, LED
polikromatik, dan Lampu pijar (bohlam). Berkas dari masingmasing sumber dilewatkan ke monokromator untuk diukur
dayanya pada setiap panjang gelombang tertentu dengan
Optical Power Meter. Panjang gelombang yang diukur
tersebut adalah antara 400 nm sampai 700 nm dengan
increasement 10 nm.
Dengan melakukan prosedur tersebut maka dapat kita
buat grafik hubungan daya dan panjang gelombang dari
masing-masing sumber cahaya. Dari grafik kita akan hitung
karakteristik sumber cahaya berupa lebar spectral dengan
metode Full Width Half Maximum.
Kata Kunci
: Monokromator, Optical Power Meter,
spectral.
iii
ABSTRACT
This experiment used five different light source which is
LASER, Neon light, LED monochromatic, LED
polychromatic, and bulb. The light source’s beam passed
monochromator and we measured the power for every wave
length using Optical Power Meter. Thus wave length we used
is among 400 nm and 700 nm with 10 nm increasement.
From those procedures, we have power and wave length
relation chart for each light source. Then we can calculate
one of characteristics of light source that is spectral width
using Full Width Half Maximum method.
Keywords
: Monochromator, Optical Power Meter,
Spectral
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha
Esa atas segala rahmat dan hidayah-Nya yang telah
dilimpahkan kepada kami, hingga akhirnya laporan remi
praktikum Teknik Optik berjudul Karakterisasi Sumber
Cahaya terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini,
tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium yang telah sabar mengarahkan kami dalam
praktikum ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini
masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami
mengharapkan kritik dan saran agar laporan ini dapat lebih
bermanfaat
Surabaya, 10 November 2014
Penulis
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................. iii
ABSTRACT............................................................................. iv
KATA PENGANTAR ............................................................ v
DAFTAR ISI.......................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................... viii
DAFTAR TABEL.................................................................. ix
BAB I ...................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ........................................................ 1
1.2.
Rumusan Masalah ................................................... 2
1.3.
Tujuan ..................................................................... 2
1.4.
Sistematika Laporan................................................ 2
BAB II..................................................................................... 3
2.1.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik .................. 3
2.2.
Sumber Cahaya ....................................................... 5
BAB III ................................................................................... 9
3.1.
Peralatan Percobaan ................................................ 9
3.2.
Prosedur Percobaan ................................................. 9
BAB IV ................................................................................. 11
4.1.
Analisa Data .......................................................... 11
vi
4.2.
Pembahasan........................................................... 17
BAB V .................................................................................. 21
5.1.
Kesimpulan ........................................................... 21
5.2.
Saran ..................................................................... 21
DAFTAR PUSTAKA ........................................................... 23
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik ............. 4
Gambar 2. 2 Lampu Pijar ........................................................ 6
Gambar 2. 3 Lampu Fluorescent ............................................. 7
Gambar 2. 4 3 Jenis Interaksi Cahaya dengan Materi............. 7
Gambar 3. 1 Set Up Percobaan ............................................... 9
Gambar 4. 1 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LASER ............................................... 13
Gambar 4. 2 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya Bohlam ............................................... 13
Gambar 4. 3 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya Neon ................................................... 14
Gambar 4. 4 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LED Polikromatis ............................. 14
Gambar 4. 5 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LED Monokromatis ........................... 15
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pembagian pita frekuensi ........................................ 4
Tabel 4.1 Hasil Percobaan .................................................... 11
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di era globalisasi ini, perkembangan teknologi semakin
cepat. Perkembangan teknologi sendiri juga berkembang di
teknologi optik. Sistem komunikasi dan telekomunikasi
menggunakan teknologi optik sudah sangat sering kita
temukan. Sistem komunikasi serat optik saat ini menjadi
sistem yang efisien dalam menyampaikan sinyal-sinyal
cahaya untuk keperluan berkomunikasi. Tidak hanya serat
optik, banyak juga peralatan optika maupun elektronik yang
memanfaatkan sifat-sifat cahaya sebagai medianya. Teleskop,
mikroskop, kacamata, ataupun alat optik lainnya sudah
banyak mengalami perkembangan di era globalisasi ini.
Perkembangan alat optik yang semakin modern akan
mengalami kesulitan apabila tidak ada bantuan dari perangkat
lunak yang berfungsi untuk mendesain divais optik yang
sesuai dengan kebutuhan dan juga dalam menjaga kualitas
divais optik tersebut. Untuk membuat berbagai alat seperti itu
tentu perlu dipahami terlebih dahulu tentang karakterisasi
spectrum cahaya dan spectral sumber cahaya. Maka dari itu
penting bagi mahasiswa teknik fisika sebagai calon engineer
paham mengenai hal ini supaya nantinya bisa
mengembangkan berbagai divais optic sebagai kontribusi
nyata dalam memajukan teknologi optik..
1
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, adapun rumusan
masalah dalam praktikum ini adalah bagaimana cara
melakukan karakterisasi spektrum dan menentukan spectral
sumber cahaya?
1.3. Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui
karakterisasi spektrum dan menentukan lebar spektral sumber
cahaya
1.4. Sistematika Laporan
Laporan resmi ini dibagi menjadi lima bagian. Pertama,
Bab I yaitu pendahuluan, berisi latar belakang, rumusan
masalah, tujuan, dan sistematika laporan. Bab II yaitu dasar
teori, berisi teori-teori yang berkaitan dengan praktikum ini.
Bab III yaitu metodologi, berisi mengena alat dan bahan yang
dibutuhkan dalam praktikum ini dan langkah-langkah
percobaan. Bab IV yaitu analisa data dan pembahasan. Bab V
yaitu penutup, berisi kesimpulan dan saran.
2
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
dapat merambat walaupun tidak ada medium dan terdiri dari
medan listrik dan medan magnetik. Energi elektromagnetik
merambat dalam gelombang dengan beberapa parameter yang
bisa diukur, yaitu : panjang gelombang, frekuensi, amplitudo,
dan kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombangnya,
sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua
puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui
suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari
kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi
elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang
gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin
panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan
semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi
frekuensinya.
Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh
Maxwell ternyata terbentang dalam rentang frekuensi yang
luas. Sebagai sebuah gejala gelombang, gelombang
elektromagnetik dapat diidentifikasi berdasarkan frekuensi
dan panjang gelombangnya.
3
Gambar 2. 1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Tabel 2.1 Pembagian pita frekuensi
Energi gelombang elektromagnetik terlihat dalam bentuk
perambatan gelombang radio yang keluar dari antena
pengirim dan dalam beberapa mode perambatan gelombang
ini sangat tergantung pada frekuensi yang dikirimkan.[1]
4
2.2. Sumber Cahaya
Di alam semesta ini ada dua macam sumber cahaya, yaitu
sumber cahaya alami dan sumber cahaya buatan. Sumber
cahaya alami yang tidak pernah padam adalah matahari,
sedangkan sumber cahaya buatan adalah sumber cahaya yang
diciptakan oleh manusia seperti lampu. Untuk sementara ini
berdasarkan prinsip kerjanya lampu listrik dibedakan menjadi
dua macam yaitu lampu pijar dan lampu tabung/neon sign.
Berikut ini macam-macam sumber cahaya buatan:
a. Lampu Pijar
Cahaya dari lampu pijar merupakan pemijaran dari
filament pada bohlam. Tabung gelasnya bening, tidak
berlapis, sehingga dapat menghasilkan cahaya lebih tajam
dibanding jenis lampu bohlam lainnya. Idealnya untuk
penerangan tidak langsung terutama dengan armatur tertutup
dan lebih mementingkan cahaya terang. Saat bola lampu pijar
dihidupkan, arus listrik akan mengalir dari electrical contact
menuju filamen dengan melewati kawat penghubung.
Akibatnya akan terjadi pergerakan elektron bebas dari kutub
negatif ke kutub positif. Elektron di sepanjang filamen ini
secara konstan akan menabrak atom pada filamen. Energinya
akan mengetarkan atom atau arus listrik memanaskan atom.
Ikatan elektron dalam atom-atom yang bergetar ini akan
mendorong atom pada tingkatan tertinggi secara berkala. Saat
energinya kembali ke tingkat normal, elektron akan
melepaskan energi ekstra dalam bentuk foton.
5
Gambar 2. 2 Lampu Pijar
b. Fluorescent Lamp
Lampu fluorescent adalah sumber cahaya yang sangat
baik untuk bangunan komersial dan isntitusi. Lampu jenis ini
bekerja menggunakan gas fluor untuk menghasilkan cahaya,
dimana energi listrik akan membangkitkan gas di dalam
tabung lampu sehingga akan timbul sinar ultra violet. Sinar
ultra violet itu akan membangkitkan phosphors yang
kemudian akan bercampur dengan mineral lainnya yang telah
dilaburkan pada sisi bagian dalam tabung lampu sehingga
akan timbul cahaya. Phosphors didesain untuk meradiasikan
cahaya putih yang memungkinkan pilihan untuk penampilan
warna dan indeks penampilan warna, sehingga sebagian besar
lampu model jenis ini berwarna. Keuntungan menggunakan
lampu ini adalah awet, bentuk lampu memajang yang mampu
menerangi area yang lebih luas, warna cerah cenderung putihdingin, menguntungkan untuk daerah lembab.
6
Gambar 2. 3 Lampu Fluorescent
c. LASER
Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation, yaitu terjadinya proses
penguatan cahaya oleh emisi radiasi yang terstimulasi. Ada
tiga prinsip interaksi antara cahaya dengan materi, yaitu
abosrpsi, emisi spontan dan emisi terstimulasi. Dalam bab ini,
akan dibahas proses emisi terstimulasi dan beberapa
persyaratan material agar terjadi emisi terstimulasi.
Gambar 2. 4 3 jenis interaksi sumber cahaya dengan
materi
Cahaya laser dalam dibedakan berdasarkan bentuk fisik bahan
aktif, panjang gelombang dan durasi berkas yang dipancarkan.
Berdasarkan bentuk fisik bahan aktif, dibedakan menjadi laser
zat padat, zat cair dan gas. Pada cahaya LASER bahan aktif
gas, salah satu contohnya adalah LASER He-Ne. Laser
7
helium-neon atau He:Ne merupakan laser gas mulai yang
sangat penting. Lasing diperoleh dari transisi atom neon,
dimana helium ditambahkan ke dalam campuran gas untuk
memfasilitasi proses pumping. Laser ini dapat berosilasi pada
beberapa panjang gelombang ; yang paling populer adalah λ =
633 nm (merah). Panjang gelombang lain adalah hijau (543
nm), inframerah (1150 nm dan 3390 nm). Laser He:Ne yang
berosilasi pada λ = 1150 nm merupakan laser gas kontinu
(cw) pertama yang dibuat. Salah satu karakteristik penting
dari laser He:Ne adalah daya output tidak meningkat secara
monoton dengan arus discharge, tetapi mencapai maksimum
dan kemudian berkurang.[2]
8
BAB III
METODOLOGI
3.1. Peralatan Percobaan
Adapaun alat dan bahan yang dibutuhkan pada praktikum
kali ini adalah sebagai berikut :
a. Sumber Cahaya
• Laser He-Ne
• Lampu pijar
• LED (warna putih)
• Lampu TL
• LED (selain warna putih)
b. Monokromator 1 buah
c. Adaptor DC
d. Optical power meter Thorlabs PM100D 1 buah
e. Laptop yang sudah terinstall program PMD100D Utility
3.2. Prosedur Percobaan
Adapun langkah- langkah percobaan pada praktikum P-5
ini adalah sebagai berikut:
a. Peralatan disusun seperti gambar 3.1
b. Optical power meter dihubungkan dengan laptop melalui
kabelUSB.
Gambar 3 1 Set Up Percobaan
9
c. Optical power meter dinyalakan dan dijalankan program
PMD100D Utility. Optical power meter ditunggu sampai
terhubung dengan laptop.
d. Sumber cahaya Laser He-Ne digunakan set up
eksperimen pada gambar 3.1
e. Sumber cahaya dinyalakan dengan jarak 3 cm dari
monokromator.
f. Setting wavelength optical power meter diatur pada λ =
400 nm..
g. Nilai daya optik yang terbaca diamati dan dicatat di
display optical power meter. Pengambilan data sebanyak
5 kali dengan interval waktu 5 detik.
h. Langkah ke-6 diulangi untuk range λ = 400 - 700 nm
dengan increment 10 nm.
i. Langkah ke-5 hingga ke-8 diulangi untuk sumber cahaya
lain, yaitu lampu pijar, lampu TL, LED putih dan LED
biru
j. Grafik daya optik dibuat sebagai fungsi panjang
gelombang untuk semua sumber cahaya.
k. Lebar spektral ditentukan pada tiap sumber cahaya.
10
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Data
Dengan menjalankan prosedur sesuai dengan yang tertulis
pada bab sebelumnya, maka didapatkan data hubungan antara
panjang gelombang (λ) dan daya yaitu:
Tabel 4.1 Hasil Percobaan
P.LED
P.LED
λ
P.Laser
P.Bohlam poly
P.Neon mono
(nm) (µW)
(µW)
(µW)
(µW)
(µW)
400
1.664
76.086
7.319
5.49
1.855
410
1.403
159.587
17.104
8.395
3.519
420
1.048
72.857
33.544
10.808
6.425
430
0.928402
48.763
47.619
13.038
10.212
440
0.911619
48.744
60.17
14.564
13.849
450
0.861902
55.589
59.058
14.454
14.946
460
0.888788
52.823
44.552
12.685
13.294
470
0.960089
54.578
31.581
11.77
10.7
480
1.532
58.62
23.611
11.283
6.639
490
1.477
61.813
20.995
11.113
4.617
500
1.39
67.305
23.094
9.954
2.494
510
1.015
73.608
27.56
9.455
1.132
520
0.893201
78.265
26.251
12.789
0.512589
530
0.95657
27.815
16.477
0.244328
83.53
11
540
1.161
94.17
26.022
18.768
0.134619
550
0.747128
90.159
24.82
18.411
0.086243
560
1.038
99.911
23.371
14.237
0.064847
570
1.71
101.023
21.891
9.793
0.056369
580
1.693
106.903
20.211
8.135
0.051102
590
2.231
114.159
18.112
9.689
0.049432
600
4.726
117.49
14.084
11.428
0.046774
610
27.535
119.961
11.59
11.879
0.044536
620
1694
119.96
9.436
10.326
0.043859
630
1614
122.532
7.609
7.301
0.042023
640
1410
127.356
6.139
4.39
0.042128
650
438.641
129.813
4.819
2.374
0.042152
660
9.429
136.207
3.762
1.498
0.041176
670
1.783
138.28
2.912
1.141
0.040197
680
0.874277
141.213
2.187
1.08
0.039091
690
0.782588
140.764
1.622
1.069
0.036476
700
0.889616
139.21
1.374
1.05
0.034805
12
Data tersebut dapat pula disajikan dalam bentuk grafik
sebagai berikut :
LASER
2000
1500
1000
500
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.1 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LASER
BOHLAM
200
150
100
50
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.2 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya Bohlam
13
NEON
20
15
10
5
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.3 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya Neon
LED poly
70
60
50
40
30
20
10
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.4 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya LED Polikromatis
14
LED mono
20
15
10
5
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.5 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya LED mokromatis
Berdasarkan grafik dan hasil tabel percobaan, maka
didapatkan nilai lebar spectra dengan menggunakan teknik
Full Width Half Maximum. Dengan teknik ini kita menarik
garis lurus ke kiri dan kekanan pada nilai tengah daya
tertinggi sehingga memotong kurva. Kemudian ditarik garis
dari titik-titik pada kurva yang terpotong sampai ke sumbu x,
kemudian dengan melakukan interpolasi didapat batas
spectra-nya.
��−��
=
�−��
��−��
��−��
Xi = batas-batas spectra
15
Dengan cara tersebut didapat :
• Laser
λ = 620nm.
X1 = 614.9 ≅ 615 nm
X2 = 645.79 ≅ 646 nm
Lebar spectra = 31 nm
• Lampu bohlam
λ = 410 nm
X1 = 400.44 ≅ 400 nm
X2 = 419.55 ≅ 420 nm
Lebar spectra = 20 nm
• Lampu Neon
λ = 540 nm
X1 = 414.098 ≅ 414 nm
X2 = 572.46 ≅ 572 nm
Lebar spectra = 158 nm
• LED polikromatis
λ = 440 nm
X1 = 417.89 ≅ 418
X2 = 471.87 ≅ 472
Lebar spectra = 54 nm
• LED monokromatis
λ = 450 nm
X1 = 422.67 ≅ 423
X2 = 477.94 ≅ 478
Lebar spectra = 55 nm
Sementara, panjang gelombang masing-masing sumber
cahaya berdasarkan literatur adalah:
• Laser He-Ne
λ = 632,8 nm
16
•
•
•
•
Lampu Bohlam
λ=
Lampu Neon
λ=
LED Polikromatis
λ=
LED Monokromatis
λ = 450 – 500 nm
4.2. Pembahasan
a. Wahani Karunia Saputri (2412100102)
Pada percobaan ini, terdapat 5 sumber cahaya yang diukur
intensitas dengan diberi perlakuan panjang gelombang 400 –
700 nm. Hasil yang ditunjukkan pada analisis data, tiap
sumber cahaya memiliki intensitas maksimum yang berbedabeda pada tiap posisi panjang gelombang. Sumber cahaya
laser memiliki panjang gelombang besar dan intensitas cahaya
yang besar juga. Sementara pada sumber cahaya neon, grafik
menunjukkan peningkatan intensitas cahaya terjadi pada titik
15, 18, 23 (µW). Grafik yang ditunjukkan pada LED
monokromatis terdapat kesamaan bentuk dengan grafik
LASER, perbedaan terletak pada panjang gelombang yang
dihasilkan LED monokromatis. Hal ini menunjukkan bahwa
sumber cahaya LASER bersifat monokromatis. Selain itu,
panjang gelombang sumber cahaya LASER yang paling besar
menunjukkan sifat koheren yang dimiliki, sehingga frekuensi
yang dihasilkan kecil dan menyebabkan sumber cahaya
LASER sangat lurus.
b. Heru Susanto (2412100090)
Percobaan ini menggunakan 5 sumber cahaya yang
berbeda yaitu LASER, lampu bohlam, LED polikromatis,
17
LED monokromatis dan lampu TL (neon). Pada percobaan
ini dilakukan pengukuran daya menggunakan Optical Power
Meter untuk setiap panjang gelombang antara 400 nm – 700
nm dengan increasement 10 nm. Dari data yang didapat dicari
spectra dari sumber cahaya tersebut dengan teknik Full Width
Half Maximum. Dari hasil perhitungan dapat kita lihat bahwa
lebar spectra masing-masing sumber berbeda. Laser misalnya,
memiliki lebar spectra 31 nm dan bohlam memiliki lebar
spectra 20 nm. Sedangkan lebar spectra sumber cahaya lain
jauh lebih lebar. Secara umum lebar spectra menunjukkan
apakah sumber cahaya tersebut monokromatis atau
polikromatis. Semakin sempit spectra maka sumber cahaya
semakin monokromatis.
Namun kita tidak dapat menyimpulkan bahwa lampu
bohlam lebih monokromatis dibanding LASER. Hal tersebut
dapat kita lihat dari grafik, bahwa daya oleh lampu bohlam
diluar panjang gelombang 400 nm – 420 nm masih cenderung
besar. Sedangkan pada LASER daya yang dihasilkan diluar
panjang gelombang 615 nm – 646 nm cenderung kecil.
Sehingga dapat disimpulkan LASER lebih monokromatis
dibanding bohlam.
c. Muhammad Syafiq (2412100057)
Terlihat pada setiap spectrum dari sumber cahaya yang
berbeda, memiliki intensitas yang .berbeda untuk setiap fungsi
panjang gelombang yang berbeda. Seperti yang diketahui
bahwa pembentukan cahaya atau foton hanya bisa dilakukan
oleh interkasi perubahan tingkat energy electron dalam kulit.
Karena proses ini distimulasi maka pada dasarnya pergerakan
energy electron ini bersifat random atau tidak teratur.
Ketidakteraturan ini dapat ditimbulkan oleh beberapa faktor
salahsatunya adalah probabilitas electron mengenai partikel
terstimulan dan besar energy transfernya. Sehingga foton yang
18
terbentuk memiliki energy yang bermacam-macam. Jika
sistem tersebut dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi
ketidakteraturan tersebut maka akan didapatkan jenis cahaya
yang monokromatis dalam suatu range tetentu.
Pada percobaan dengan sumber cahaya Bohlam, LED
polychromatic,dan Neon terlihat ada lebih dari satu titik
puncak dengan Δλ lebar sehingga dapat disimpulkan bahwa
sumber-sumber cahaya diatas bersifat polikromatis yang
memiliki distribusi intensitas yang merata untuk setiap
panjang gelombang, tetapi untuk sumber bohlam intensitas
cahaya yang paling menonjol terdapat pada λ≤420. Untuk
sumber cahaya LED monokromatik dan laser, distribusi
cahaya hanya menonjol pada λ tertentu dan untuk λ lainnya
distribusi intensitas sangatlah kecil sehingga dapat diabaikan,
dan karena Δλ kecil maka sumber cahaya ini tergolong
sumber monokromatis.
d. Alberto Riolly Cayhantara (2412100060)
Hasil percobaan menunjukkan dari 5 sumber cahaya yang
digunakan untuk percobaan, masing-masing memiliki
karakteristik yang berbeda. Setiap sumber cahaya memiliki
intensitas maksimal pada panjang gelombang yang berbeda
dan lebar spectra yang berbeda. Lebar spectra yang berbeda
disebabkan oleh perbedaan intensitas pada setiap panjang
gelombang. Dari grafik yang sudah dibuat dapat diketahui
dapat dibedakan karakteristik dari sumber cahaya yang
monokromatis
dan
polikromatis.
Sumber
cahaya
monokromatis seperti Laser dan LED biru, memiliki grafik
yang stabil dan berbentuk seperti distribusi gausian.
Sedangkan untuk sumber cahaya monokromatis memiliki
bentuk grafik yang fluktiatif. Hal ini karena sumber cahaya
19
monokromatis hanya memiliki satu panjang gelombang
sedangkan sumber cahaya polikromatis memiliki banyak
panjang gelombang.
Pada Percobaan kali ini, terdapat beberapa kesalahan yang
mungkin mempengaruhi keakuratan data. Setiap diberi
kenaikan panjang gelombang pada putaran monokromator
akan memyebab kan sinar keluar dari monokromator sedikit
demi sedikit bergeser. Hal ini harusnya juga diikuti dengan
pergeseran detector supaya posisi detector tetap pada focus
cahaya keluaran dari monokromator. Namun Pada percobaan
hal itu tidak dilakukan sehingga pada pengambilan data di
akhir, cahaya keluaran dari monokromator tidak tepat pada
detector (sebagian tidak tertangkap). Hal ini menyebabkan
daya yang terbaca tidak akurat.
e. Rahmatulloh (2412100110)
Pada percobaan kali ini kami menggunakan 5 sumber
cahaya dengan karakter yang berbeda dimana setiap sumber
cahaya mempunya panjang gelombang cahaya dan spektral
yang berbeda – beda . Pada hasil analisa data diketahui bahwa
lebar spektral cahaya disebabkan oleh perbedaan intensitas
pada setiap panjang gelombang. Dimana sumber cahaya
dapat dibedakan menjadi monokromatis dan polikromatis.
Dimana monokromatis mempunyai satu panjang gelombang
sedangkan polikromatis memiliki banyak panjang gelombang.
20
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini
adalah sebagai berikut :
a. Setiap sumber cahaya memiliki panjang bandwith yang
berbeda-beda, energi yang berbeda dan bekerja pada
spektrum yangberbeda. Cahaya dari sumber laser He-Ne
menghasilkan cahaya pada panjang gelombangtinggi
dengan energi yang tinggi. Lampu TL menghasilkan
cahaya pada seluruh panjang gelombang. Energi lampu
Bohlam lebih tinggi dari lampu TL tetapi lebih kecil dari
LED monokromatis.
b. Lampu TL tidak bisa didapat besar bandwithnya, karena
sinarnya yang menyebar atau tidak terfokus.
5.2. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan pada praktikum ini
adalah:
a. Peralatan percobaan yang disediakan harus lebih baik dan
tidak mengandalkan tangan manusia
b. Praktikkan sebaiknya membaca modul lebih baik sebelum
melakukan
praktikum
.
21
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
22
DAFTAR PUSTAKA
[1]Spektrum Gelombang Elektromagnetik. (n.d.). Retrieved
November 9, 2014, from scribd: http://id.scribd.
[2](2008). In A. Dr.Bahtiar, Diktat Kuliah Rekayasa Optika
(pp. 1-11). Bandung: Universitas Padjajaran.
23
LAMPIRAN
1. Apa perbedaan antara spectrum dengan spectra?
Jawab:
Spektrum merupakan garis sumber cahaya yang
melintang dan menghasilkan rentang panjang
gelombang suatu sumber cahaya, sementara
spectra merupakan kisi dan bagian dari spectrum
dimana menghasilkan pola warna pada suatu
sumber cahaya.
2. Apa perbedaan LED putih dengan LED biru?
Jawab:
Perbedaan yang mendasar dari kedua sumber
cahaya adalah panjang gelombang yang
dihasilkan dan sifat cahaya yang dimiliki. Selain
itu, bahan aktif yang terdapat pada masingmasing LED berbeda. Pada LED biru bahan aktif
menggunakan Zinc Selenide sementara LED
putih menggunakan blue/UV diode with yellow
fosfor.
24
KARAKT ERISASI SPEKT RUM SUMBER CAHAYA
Disusun oleh :
MUHAMMAD SYAFIQ
ALBERTO RIOLLY C
HERU SUSANTO
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
RACHMATULLAH
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
2412100057
2412100060
2412100090
2412100102
2412100100
ASISTEN :
VINDA DWI DINI PUTRI
NRP. 2412100048
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM AKUSTIK DAN
GETARAN
GET ARAN T EREDAM
Disusun ol eh :
BUMA DIKA RIASTYA
2412100006
YULIA SAFITRI
ABU HAMAM
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
2411200102
NRP.
NRP.
M STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
i
SUR
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM TEKNIK OPTIK
KARAKT ERISASI SPEKT RUM SUMBER CAHAYA
Disusun ol eh :
MUHAMMAD SYAFIQ
ALBERTO RIOLY C
HERU SUSANTO
WAHANI KARUNIA SAPUTRI
RACHMATULLAH
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
NRP.
ASISTEN:
VINDA DINI DWI PUTRI
NRP. 2412100048
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
ii
2410100057
2412100060
2412100090
2412100102
2412100082
ABSTRAK
Praktikum ini menggunakan lima sumber cahaya berbeda
yaitu LASER, Lampu neon, LED monokromatik, LED
polikromatik, dan Lampu pijar (bohlam). Berkas dari masingmasing sumber dilewatkan ke monokromator untuk diukur
dayanya pada setiap panjang gelombang tertentu dengan
Optical Power Meter. Panjang gelombang yang diukur
tersebut adalah antara 400 nm sampai 700 nm dengan
increasement 10 nm.
Dengan melakukan prosedur tersebut maka dapat kita
buat grafik hubungan daya dan panjang gelombang dari
masing-masing sumber cahaya. Dari grafik kita akan hitung
karakteristik sumber cahaya berupa lebar spectral dengan
metode Full Width Half Maximum.
Kata Kunci
: Monokromator, Optical Power Meter,
spectral.
iii
ABSTRACT
This experiment used five different light source which is
LASER, Neon light, LED monochromatic, LED
polychromatic, and bulb. The light source’s beam passed
monochromator and we measured the power for every wave
length using Optical Power Meter. Thus wave length we used
is among 400 nm and 700 nm with 10 nm increasement.
From those procedures, we have power and wave length
relation chart for each light source. Then we can calculate
one of characteristics of light source that is spectral width
using Full Width Half Maximum method.
Keywords
: Monochromator, Optical Power Meter,
Spectral
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha
Esa atas segala rahmat dan hidayah-Nya yang telah
dilimpahkan kepada kami, hingga akhirnya laporan remi
praktikum Teknik Optik berjudul Karakterisasi Sumber
Cahaya terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini,
tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium yang telah sabar mengarahkan kami dalam
praktikum ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini
masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami
mengharapkan kritik dan saran agar laporan ini dapat lebih
bermanfaat
Surabaya, 10 November 2014
Penulis
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................. iii
ABSTRACT............................................................................. iv
KATA PENGANTAR ............................................................ v
DAFTAR ISI.......................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................... viii
DAFTAR TABEL.................................................................. ix
BAB I ...................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ........................................................ 1
1.2.
Rumusan Masalah ................................................... 2
1.3.
Tujuan ..................................................................... 2
1.4.
Sistematika Laporan................................................ 2
BAB II..................................................................................... 3
2.1.
Spektrum Gelombang Elektromagnetik .................. 3
2.2.
Sumber Cahaya ....................................................... 5
BAB III ................................................................................... 9
3.1.
Peralatan Percobaan ................................................ 9
3.2.
Prosedur Percobaan ................................................. 9
BAB IV ................................................................................. 11
4.1.
Analisa Data .......................................................... 11
vi
4.2.
Pembahasan........................................................... 17
BAB V .................................................................................. 21
5.1.
Kesimpulan ........................................................... 21
5.2.
Saran ..................................................................... 21
DAFTAR PUSTAKA ........................................................... 23
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik ............. 4
Gambar 2. 2 Lampu Pijar ........................................................ 6
Gambar 2. 3 Lampu Fluorescent ............................................. 7
Gambar 2. 4 3 Jenis Interaksi Cahaya dengan Materi............. 7
Gambar 3. 1 Set Up Percobaan ............................................... 9
Gambar 4. 1 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LASER ............................................... 13
Gambar 4. 2 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya Bohlam ............................................... 13
Gambar 4. 3 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya Neon ................................................... 14
Gambar 4. 4 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LED Polikromatis ............................. 14
Gambar 4. 5 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LED Monokromatis ........................... 15
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pembagian pita frekuensi ........................................ 4
Tabel 4.1 Hasil Percobaan .................................................... 11
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di era globalisasi ini, perkembangan teknologi semakin
cepat. Perkembangan teknologi sendiri juga berkembang di
teknologi optik. Sistem komunikasi dan telekomunikasi
menggunakan teknologi optik sudah sangat sering kita
temukan. Sistem komunikasi serat optik saat ini menjadi
sistem yang efisien dalam menyampaikan sinyal-sinyal
cahaya untuk keperluan berkomunikasi. Tidak hanya serat
optik, banyak juga peralatan optika maupun elektronik yang
memanfaatkan sifat-sifat cahaya sebagai medianya. Teleskop,
mikroskop, kacamata, ataupun alat optik lainnya sudah
banyak mengalami perkembangan di era globalisasi ini.
Perkembangan alat optik yang semakin modern akan
mengalami kesulitan apabila tidak ada bantuan dari perangkat
lunak yang berfungsi untuk mendesain divais optik yang
sesuai dengan kebutuhan dan juga dalam menjaga kualitas
divais optik tersebut. Untuk membuat berbagai alat seperti itu
tentu perlu dipahami terlebih dahulu tentang karakterisasi
spectrum cahaya dan spectral sumber cahaya. Maka dari itu
penting bagi mahasiswa teknik fisika sebagai calon engineer
paham mengenai hal ini supaya nantinya bisa
mengembangkan berbagai divais optic sebagai kontribusi
nyata dalam memajukan teknologi optik..
1
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, adapun rumusan
masalah dalam praktikum ini adalah bagaimana cara
melakukan karakterisasi spektrum dan menentukan spectral
sumber cahaya?
1.3. Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui
karakterisasi spektrum dan menentukan lebar spektral sumber
cahaya
1.4. Sistematika Laporan
Laporan resmi ini dibagi menjadi lima bagian. Pertama,
Bab I yaitu pendahuluan, berisi latar belakang, rumusan
masalah, tujuan, dan sistematika laporan. Bab II yaitu dasar
teori, berisi teori-teori yang berkaitan dengan praktikum ini.
Bab III yaitu metodologi, berisi mengena alat dan bahan yang
dibutuhkan dalam praktikum ini dan langkah-langkah
percobaan. Bab IV yaitu analisa data dan pembahasan. Bab V
yaitu penutup, berisi kesimpulan dan saran.
2
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
dapat merambat walaupun tidak ada medium dan terdiri dari
medan listrik dan medan magnetik. Energi elektromagnetik
merambat dalam gelombang dengan beberapa parameter yang
bisa diukur, yaitu : panjang gelombang, frekuensi, amplitudo,
dan kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombangnya,
sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua
puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui
suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari
kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi
elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang
gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin
panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan
semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi
frekuensinya.
Gelombang elektromagnetik yang dirumuskan oleh
Maxwell ternyata terbentang dalam rentang frekuensi yang
luas. Sebagai sebuah gejala gelombang, gelombang
elektromagnetik dapat diidentifikasi berdasarkan frekuensi
dan panjang gelombangnya.
3
Gambar 2. 1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik
Tabel 2.1 Pembagian pita frekuensi
Energi gelombang elektromagnetik terlihat dalam bentuk
perambatan gelombang radio yang keluar dari antena
pengirim dan dalam beberapa mode perambatan gelombang
ini sangat tergantung pada frekuensi yang dikirimkan.[1]
4
2.2. Sumber Cahaya
Di alam semesta ini ada dua macam sumber cahaya, yaitu
sumber cahaya alami dan sumber cahaya buatan. Sumber
cahaya alami yang tidak pernah padam adalah matahari,
sedangkan sumber cahaya buatan adalah sumber cahaya yang
diciptakan oleh manusia seperti lampu. Untuk sementara ini
berdasarkan prinsip kerjanya lampu listrik dibedakan menjadi
dua macam yaitu lampu pijar dan lampu tabung/neon sign.
Berikut ini macam-macam sumber cahaya buatan:
a. Lampu Pijar
Cahaya dari lampu pijar merupakan pemijaran dari
filament pada bohlam. Tabung gelasnya bening, tidak
berlapis, sehingga dapat menghasilkan cahaya lebih tajam
dibanding jenis lampu bohlam lainnya. Idealnya untuk
penerangan tidak langsung terutama dengan armatur tertutup
dan lebih mementingkan cahaya terang. Saat bola lampu pijar
dihidupkan, arus listrik akan mengalir dari electrical contact
menuju filamen dengan melewati kawat penghubung.
Akibatnya akan terjadi pergerakan elektron bebas dari kutub
negatif ke kutub positif. Elektron di sepanjang filamen ini
secara konstan akan menabrak atom pada filamen. Energinya
akan mengetarkan atom atau arus listrik memanaskan atom.
Ikatan elektron dalam atom-atom yang bergetar ini akan
mendorong atom pada tingkatan tertinggi secara berkala. Saat
energinya kembali ke tingkat normal, elektron akan
melepaskan energi ekstra dalam bentuk foton.
5
Gambar 2. 2 Lampu Pijar
b. Fluorescent Lamp
Lampu fluorescent adalah sumber cahaya yang sangat
baik untuk bangunan komersial dan isntitusi. Lampu jenis ini
bekerja menggunakan gas fluor untuk menghasilkan cahaya,
dimana energi listrik akan membangkitkan gas di dalam
tabung lampu sehingga akan timbul sinar ultra violet. Sinar
ultra violet itu akan membangkitkan phosphors yang
kemudian akan bercampur dengan mineral lainnya yang telah
dilaburkan pada sisi bagian dalam tabung lampu sehingga
akan timbul cahaya. Phosphors didesain untuk meradiasikan
cahaya putih yang memungkinkan pilihan untuk penampilan
warna dan indeks penampilan warna, sehingga sebagian besar
lampu model jenis ini berwarna. Keuntungan menggunakan
lampu ini adalah awet, bentuk lampu memajang yang mampu
menerangi area yang lebih luas, warna cerah cenderung putihdingin, menguntungkan untuk daerah lembab.
6
Gambar 2. 3 Lampu Fluorescent
c. LASER
Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation, yaitu terjadinya proses
penguatan cahaya oleh emisi radiasi yang terstimulasi. Ada
tiga prinsip interaksi antara cahaya dengan materi, yaitu
abosrpsi, emisi spontan dan emisi terstimulasi. Dalam bab ini,
akan dibahas proses emisi terstimulasi dan beberapa
persyaratan material agar terjadi emisi terstimulasi.
Gambar 2. 4 3 jenis interaksi sumber cahaya dengan
materi
Cahaya laser dalam dibedakan berdasarkan bentuk fisik bahan
aktif, panjang gelombang dan durasi berkas yang dipancarkan.
Berdasarkan bentuk fisik bahan aktif, dibedakan menjadi laser
zat padat, zat cair dan gas. Pada cahaya LASER bahan aktif
gas, salah satu contohnya adalah LASER He-Ne. Laser
7
helium-neon atau He:Ne merupakan laser gas mulai yang
sangat penting. Lasing diperoleh dari transisi atom neon,
dimana helium ditambahkan ke dalam campuran gas untuk
memfasilitasi proses pumping. Laser ini dapat berosilasi pada
beberapa panjang gelombang ; yang paling populer adalah λ =
633 nm (merah). Panjang gelombang lain adalah hijau (543
nm), inframerah (1150 nm dan 3390 nm). Laser He:Ne yang
berosilasi pada λ = 1150 nm merupakan laser gas kontinu
(cw) pertama yang dibuat. Salah satu karakteristik penting
dari laser He:Ne adalah daya output tidak meningkat secara
monoton dengan arus discharge, tetapi mencapai maksimum
dan kemudian berkurang.[2]
8
BAB III
METODOLOGI
3.1. Peralatan Percobaan
Adapaun alat dan bahan yang dibutuhkan pada praktikum
kali ini adalah sebagai berikut :
a. Sumber Cahaya
• Laser He-Ne
• Lampu pijar
• LED (warna putih)
• Lampu TL
• LED (selain warna putih)
b. Monokromator 1 buah
c. Adaptor DC
d. Optical power meter Thorlabs PM100D 1 buah
e. Laptop yang sudah terinstall program PMD100D Utility
3.2. Prosedur Percobaan
Adapun langkah- langkah percobaan pada praktikum P-5
ini adalah sebagai berikut:
a. Peralatan disusun seperti gambar 3.1
b. Optical power meter dihubungkan dengan laptop melalui
kabelUSB.
Gambar 3 1 Set Up Percobaan
9
c. Optical power meter dinyalakan dan dijalankan program
PMD100D Utility. Optical power meter ditunggu sampai
terhubung dengan laptop.
d. Sumber cahaya Laser He-Ne digunakan set up
eksperimen pada gambar 3.1
e. Sumber cahaya dinyalakan dengan jarak 3 cm dari
monokromator.
f. Setting wavelength optical power meter diatur pada λ =
400 nm..
g. Nilai daya optik yang terbaca diamati dan dicatat di
display optical power meter. Pengambilan data sebanyak
5 kali dengan interval waktu 5 detik.
h. Langkah ke-6 diulangi untuk range λ = 400 - 700 nm
dengan increment 10 nm.
i. Langkah ke-5 hingga ke-8 diulangi untuk sumber cahaya
lain, yaitu lampu pijar, lampu TL, LED putih dan LED
biru
j. Grafik daya optik dibuat sebagai fungsi panjang
gelombang untuk semua sumber cahaya.
k. Lebar spektral ditentukan pada tiap sumber cahaya.
10
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Data
Dengan menjalankan prosedur sesuai dengan yang tertulis
pada bab sebelumnya, maka didapatkan data hubungan antara
panjang gelombang (λ) dan daya yaitu:
Tabel 4.1 Hasil Percobaan
P.LED
P.LED
λ
P.Laser
P.Bohlam poly
P.Neon mono
(nm) (µW)
(µW)
(µW)
(µW)
(µW)
400
1.664
76.086
7.319
5.49
1.855
410
1.403
159.587
17.104
8.395
3.519
420
1.048
72.857
33.544
10.808
6.425
430
0.928402
48.763
47.619
13.038
10.212
440
0.911619
48.744
60.17
14.564
13.849
450
0.861902
55.589
59.058
14.454
14.946
460
0.888788
52.823
44.552
12.685
13.294
470
0.960089
54.578
31.581
11.77
10.7
480
1.532
58.62
23.611
11.283
6.639
490
1.477
61.813
20.995
11.113
4.617
500
1.39
67.305
23.094
9.954
2.494
510
1.015
73.608
27.56
9.455
1.132
520
0.893201
78.265
26.251
12.789
0.512589
530
0.95657
27.815
16.477
0.244328
83.53
11
540
1.161
94.17
26.022
18.768
0.134619
550
0.747128
90.159
24.82
18.411
0.086243
560
1.038
99.911
23.371
14.237
0.064847
570
1.71
101.023
21.891
9.793
0.056369
580
1.693
106.903
20.211
8.135
0.051102
590
2.231
114.159
18.112
9.689
0.049432
600
4.726
117.49
14.084
11.428
0.046774
610
27.535
119.961
11.59
11.879
0.044536
620
1694
119.96
9.436
10.326
0.043859
630
1614
122.532
7.609
7.301
0.042023
640
1410
127.356
6.139
4.39
0.042128
650
438.641
129.813
4.819
2.374
0.042152
660
9.429
136.207
3.762
1.498
0.041176
670
1.783
138.28
2.912
1.141
0.040197
680
0.874277
141.213
2.187
1.08
0.039091
690
0.782588
140.764
1.622
1.069
0.036476
700
0.889616
139.21
1.374
1.05
0.034805
12
Data tersebut dapat pula disajikan dalam bentuk grafik
sebagai berikut :
LASER
2000
1500
1000
500
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.1 Grafik hubungan panjang gelombang dan daya
untuk sumber cahaya LASER
BOHLAM
200
150
100
50
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.2 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya Bohlam
13
NEON
20
15
10
5
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.3 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya Neon
LED poly
70
60
50
40
30
20
10
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.4 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya LED Polikromatis
14
LED mono
20
15
10
5
0
400
500
600
700
800
Gambar 4.5 Grafik hubungan panjang gelombang
dan daya untuk sumber cahaya LED mokromatis
Berdasarkan grafik dan hasil tabel percobaan, maka
didapatkan nilai lebar spectra dengan menggunakan teknik
Full Width Half Maximum. Dengan teknik ini kita menarik
garis lurus ke kiri dan kekanan pada nilai tengah daya
tertinggi sehingga memotong kurva. Kemudian ditarik garis
dari titik-titik pada kurva yang terpotong sampai ke sumbu x,
kemudian dengan melakukan interpolasi didapat batas
spectra-nya.
��−��
=
�−��
��−��
��−��
Xi = batas-batas spectra
15
Dengan cara tersebut didapat :
• Laser
λ = 620nm.
X1 = 614.9 ≅ 615 nm
X2 = 645.79 ≅ 646 nm
Lebar spectra = 31 nm
• Lampu bohlam
λ = 410 nm
X1 = 400.44 ≅ 400 nm
X2 = 419.55 ≅ 420 nm
Lebar spectra = 20 nm
• Lampu Neon
λ = 540 nm
X1 = 414.098 ≅ 414 nm
X2 = 572.46 ≅ 572 nm
Lebar spectra = 158 nm
• LED polikromatis
λ = 440 nm
X1 = 417.89 ≅ 418
X2 = 471.87 ≅ 472
Lebar spectra = 54 nm
• LED monokromatis
λ = 450 nm
X1 = 422.67 ≅ 423
X2 = 477.94 ≅ 478
Lebar spectra = 55 nm
Sementara, panjang gelombang masing-masing sumber
cahaya berdasarkan literatur adalah:
• Laser He-Ne
λ = 632,8 nm
16
•
•
•
•
Lampu Bohlam
λ=
Lampu Neon
λ=
LED Polikromatis
λ=
LED Monokromatis
λ = 450 – 500 nm
4.2. Pembahasan
a. Wahani Karunia Saputri (2412100102)
Pada percobaan ini, terdapat 5 sumber cahaya yang diukur
intensitas dengan diberi perlakuan panjang gelombang 400 –
700 nm. Hasil yang ditunjukkan pada analisis data, tiap
sumber cahaya memiliki intensitas maksimum yang berbedabeda pada tiap posisi panjang gelombang. Sumber cahaya
laser memiliki panjang gelombang besar dan intensitas cahaya
yang besar juga. Sementara pada sumber cahaya neon, grafik
menunjukkan peningkatan intensitas cahaya terjadi pada titik
15, 18, 23 (µW). Grafik yang ditunjukkan pada LED
monokromatis terdapat kesamaan bentuk dengan grafik
LASER, perbedaan terletak pada panjang gelombang yang
dihasilkan LED monokromatis. Hal ini menunjukkan bahwa
sumber cahaya LASER bersifat monokromatis. Selain itu,
panjang gelombang sumber cahaya LASER yang paling besar
menunjukkan sifat koheren yang dimiliki, sehingga frekuensi
yang dihasilkan kecil dan menyebabkan sumber cahaya
LASER sangat lurus.
b. Heru Susanto (2412100090)
Percobaan ini menggunakan 5 sumber cahaya yang
berbeda yaitu LASER, lampu bohlam, LED polikromatis,
17
LED monokromatis dan lampu TL (neon). Pada percobaan
ini dilakukan pengukuran daya menggunakan Optical Power
Meter untuk setiap panjang gelombang antara 400 nm – 700
nm dengan increasement 10 nm. Dari data yang didapat dicari
spectra dari sumber cahaya tersebut dengan teknik Full Width
Half Maximum. Dari hasil perhitungan dapat kita lihat bahwa
lebar spectra masing-masing sumber berbeda. Laser misalnya,
memiliki lebar spectra 31 nm dan bohlam memiliki lebar
spectra 20 nm. Sedangkan lebar spectra sumber cahaya lain
jauh lebih lebar. Secara umum lebar spectra menunjukkan
apakah sumber cahaya tersebut monokromatis atau
polikromatis. Semakin sempit spectra maka sumber cahaya
semakin monokromatis.
Namun kita tidak dapat menyimpulkan bahwa lampu
bohlam lebih monokromatis dibanding LASER. Hal tersebut
dapat kita lihat dari grafik, bahwa daya oleh lampu bohlam
diluar panjang gelombang 400 nm – 420 nm masih cenderung
besar. Sedangkan pada LASER daya yang dihasilkan diluar
panjang gelombang 615 nm – 646 nm cenderung kecil.
Sehingga dapat disimpulkan LASER lebih monokromatis
dibanding bohlam.
c. Muhammad Syafiq (2412100057)
Terlihat pada setiap spectrum dari sumber cahaya yang
berbeda, memiliki intensitas yang .berbeda untuk setiap fungsi
panjang gelombang yang berbeda. Seperti yang diketahui
bahwa pembentukan cahaya atau foton hanya bisa dilakukan
oleh interkasi perubahan tingkat energy electron dalam kulit.
Karena proses ini distimulasi maka pada dasarnya pergerakan
energy electron ini bersifat random atau tidak teratur.
Ketidakteraturan ini dapat ditimbulkan oleh beberapa faktor
salahsatunya adalah probabilitas electron mengenai partikel
terstimulan dan besar energy transfernya. Sehingga foton yang
18
terbentuk memiliki energy yang bermacam-macam. Jika
sistem tersebut dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi
ketidakteraturan tersebut maka akan didapatkan jenis cahaya
yang monokromatis dalam suatu range tetentu.
Pada percobaan dengan sumber cahaya Bohlam, LED
polychromatic,dan Neon terlihat ada lebih dari satu titik
puncak dengan Δλ lebar sehingga dapat disimpulkan bahwa
sumber-sumber cahaya diatas bersifat polikromatis yang
memiliki distribusi intensitas yang merata untuk setiap
panjang gelombang, tetapi untuk sumber bohlam intensitas
cahaya yang paling menonjol terdapat pada λ≤420. Untuk
sumber cahaya LED monokromatik dan laser, distribusi
cahaya hanya menonjol pada λ tertentu dan untuk λ lainnya
distribusi intensitas sangatlah kecil sehingga dapat diabaikan,
dan karena Δλ kecil maka sumber cahaya ini tergolong
sumber monokromatis.
d. Alberto Riolly Cayhantara (2412100060)
Hasil percobaan menunjukkan dari 5 sumber cahaya yang
digunakan untuk percobaan, masing-masing memiliki
karakteristik yang berbeda. Setiap sumber cahaya memiliki
intensitas maksimal pada panjang gelombang yang berbeda
dan lebar spectra yang berbeda. Lebar spectra yang berbeda
disebabkan oleh perbedaan intensitas pada setiap panjang
gelombang. Dari grafik yang sudah dibuat dapat diketahui
dapat dibedakan karakteristik dari sumber cahaya yang
monokromatis
dan
polikromatis.
Sumber
cahaya
monokromatis seperti Laser dan LED biru, memiliki grafik
yang stabil dan berbentuk seperti distribusi gausian.
Sedangkan untuk sumber cahaya monokromatis memiliki
bentuk grafik yang fluktiatif. Hal ini karena sumber cahaya
19
monokromatis hanya memiliki satu panjang gelombang
sedangkan sumber cahaya polikromatis memiliki banyak
panjang gelombang.
Pada Percobaan kali ini, terdapat beberapa kesalahan yang
mungkin mempengaruhi keakuratan data. Setiap diberi
kenaikan panjang gelombang pada putaran monokromator
akan memyebab kan sinar keluar dari monokromator sedikit
demi sedikit bergeser. Hal ini harusnya juga diikuti dengan
pergeseran detector supaya posisi detector tetap pada focus
cahaya keluaran dari monokromator. Namun Pada percobaan
hal itu tidak dilakukan sehingga pada pengambilan data di
akhir, cahaya keluaran dari monokromator tidak tepat pada
detector (sebagian tidak tertangkap). Hal ini menyebabkan
daya yang terbaca tidak akurat.
e. Rahmatulloh (2412100110)
Pada percobaan kali ini kami menggunakan 5 sumber
cahaya dengan karakter yang berbeda dimana setiap sumber
cahaya mempunya panjang gelombang cahaya dan spektral
yang berbeda – beda . Pada hasil analisa data diketahui bahwa
lebar spektral cahaya disebabkan oleh perbedaan intensitas
pada setiap panjang gelombang. Dimana sumber cahaya
dapat dibedakan menjadi monokromatis dan polikromatis.
Dimana monokromatis mempunyai satu panjang gelombang
sedangkan polikromatis memiliki banyak panjang gelombang.
20
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini
adalah sebagai berikut :
a. Setiap sumber cahaya memiliki panjang bandwith yang
berbeda-beda, energi yang berbeda dan bekerja pada
spektrum yangberbeda. Cahaya dari sumber laser He-Ne
menghasilkan cahaya pada panjang gelombangtinggi
dengan energi yang tinggi. Lampu TL menghasilkan
cahaya pada seluruh panjang gelombang. Energi lampu
Bohlam lebih tinggi dari lampu TL tetapi lebih kecil dari
LED monokromatis.
b. Lampu TL tidak bisa didapat besar bandwithnya, karena
sinarnya yang menyebar atau tidak terfokus.
5.2. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan pada praktikum ini
adalah:
a. Peralatan percobaan yang disediakan harus lebih baik dan
tidak mengandalkan tangan manusia
b. Praktikkan sebaiknya membaca modul lebih baik sebelum
melakukan
praktikum
.
21
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
22
DAFTAR PUSTAKA
[1]Spektrum Gelombang Elektromagnetik. (n.d.). Retrieved
November 9, 2014, from scribd: http://id.scribd.
[2](2008). In A. Dr.Bahtiar, Diktat Kuliah Rekayasa Optika
(pp. 1-11). Bandung: Universitas Padjajaran.
23
LAMPIRAN
1. Apa perbedaan antara spectrum dengan spectra?
Jawab:
Spektrum merupakan garis sumber cahaya yang
melintang dan menghasilkan rentang panjang
gelombang suatu sumber cahaya, sementara
spectra merupakan kisi dan bagian dari spectrum
dimana menghasilkan pola warna pada suatu
sumber cahaya.
2. Apa perbedaan LED putih dengan LED biru?
Jawab:
Perbedaan yang mendasar dari kedua sumber
cahaya adalah panjang gelombang yang
dihasilkan dan sifat cahaya yang dimiliki. Selain
itu, bahan aktif yang terdapat pada masingmasing LED berbeda. Pada LED biru bahan aktif
menggunakan Zinc Selenide sementara LED
putih menggunakan blue/UV diode with yellow
fosfor.
24