01. modul praktikum

Download 01. Modul Praktikum

Post on 20-Oct-2015

101 views

Category:

Documents

15 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

modul

TRANSCRIPT

  • Teknik Fisika- FTI- Institut Teknologi Sepuluh Nopember

    MODUL PRAKTIKUM

    JURUSAN TEKNIK FISIKA

    FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

    INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

    SURABAYA

    2011

    TEKNIK OPTIK SEMESTER GASAL

    2011/2012

  • KATA PENGANTAR

    Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas

    petunjuk-Nya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum Teknik Optik

    semester gasal 2011/2012. Beberapa pembaharuan dan perbaikan kami

    lakukan dari modul praktikum sebelumnya seperti penggabungan dua

    praktikum menjadi satu dan adanya praktikum lain seperti penggunaan

    software OSLO dan lain sebagainya. Diharapkan dengan adanya modul

    praktikum ini, mahasiswa mendapatkan panduan dalam menjalankan

    praktikum Teknik Optik yang jumlahnya ada 4 praktikum yaitu

    Karakterisasi Spektrum Sumber Cahaya (P1), Interferensi dan

    interferometri (P2), Fotografi dan Pengolahan Citra Digital (P3) dan

    Desain Divais Optik Geometri (P4)

    Ucapan terima kasih tak lupa kami sampaikan kepada beberapa

    pihak yang telah memberikan kontribusi dalam penyelesaian modul ini,

    yaitu :

    Dr. Ir. Totok Soehartanto DEA selaku Ketua Jurusan Teknik Fisika FTI ITS

    Ir. Heru Setijono M.Sc selaku Kepala Laboratorium Rekayasa Fotonika dan Dosen Mata Kuliah Teknik Optik

    Agus M. Hatta ST, M.Si, Ph.D, Dr. Ir. Sekartedjo M.Sc dan Detak Yan Pratama ST, M.Sc selaku Dosen Mata Kuliah Teknik Optik

    Semua Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan modul ini

    Ilmu akan menjadi jalan bagi seseorang untuk menuju pada segala

    kemuliaan. Akan tetapi satu hal yang tidak kalah penting adalah menjaga

    agar ilmu tetap ada pada diri kita. Apa yang kami lakukan di sini adalah

    membantu mahasiswa untuk mendapatkan ilmu yang bermanfaat buat

    mereka. Satu pekerjaan besar yang harus mereka lakukan adalah

    bagaimana agar ilmu tersebut tetap ada pada diri mereka, yang itu tidak

    lain adalah dengan mengaplikasikan dan mengembangkannya.

    Sekalipun modul ini telah selesai dengan proses yang cukup

    panjang, akan tetapi masih tidak menutup adanya kekurangan padanya.

    Segala masukan, kritik dan review sangat kami harapkan untuk semakin

    menyempurnakannya pada kesempatan mendatang.

    Surabaya, 2011

    PENYUSUN

  • MODUL 1

    KARAKTERISASI SPEKTRUM SUMBER CAHAYA

    1.1 Pokok Bahasan

    1. Karakterisasi spektrum sumber cahaya

    2. Lebar spektrum sumber cahaya

    1.2 Tujuan

    Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa mampu :

    1. Memahami dan menganalisa karakteristik spektrum sumber cahaya 2. Menentukan lebar spektrum sumber cahaya

    1.3 Dasar Teori

    1. Sumber Cahaya

    Cahaya teremisi dari sebuah sistem atom yang tereksitasi ke level

    energi tinggi kemudian jatuh ke level energi rendah dengan memancarkan

    radiasi. Proses eksitasi ini dapat diperoleh dengan berbagai cara seperti

    efek termal, absorbsi foton. Tumbukan dengan partikel-partikel subatomik

    maupun rekasi kimia. Beberapa bentuk mekanisme kesitasi yang lain

    seperti radioaktif dapat menghasilkan emisi dengan tingkat energi foton

    sangat tinggi[1].

    Gambar 1.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik[2]

    Gambar 1.1 menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik

    (EM). Gelombang EM memiliki spesifikasi dan mekanisme eksitasi yang

    spesifik untuk tiap-tiap rentang panjang gelombang. Secara umum kata

    cahaya (light) merujuk radiasi EM pada rentang UV hingga infrared[3]. 2. Cahaya Tampak

    Cahaya tampak (visible lihgt) adalah rentang dari cahaya

    elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Komisi

  • Internasional menspesifikasikan frekuensi dari cahaya tampak adalah

    antara 3.16 x 1014 hingga 8.33 x 1014 hz (rentang panjang gelombang

    sekitar 830 hingga 360 nm). Banyak buku yang menyatakan rentang

    cahaya tampak antaran 400nm(violet) hingga 750nm(merah), hal ini

    didasarkan pada respon visual dari mata manusia. emisi cahaya

    dihasilkan dari elektron terluar atom dan molekul. Energi foton sekitar 1-

    3eV, energi ini cukup besar untuk deteksi foton tunggal[4].

    Cahaya tampak baik monokromatik maupun polikromatik memiliki

    spektra yang berbeda beda. Berikut ini contoh spektrum emisi dari

    lampu tungsten.

    Gambar 1.2 (a) Lampu Tungsten (b) Spektrum emisi keluaran[5]

    1.4 Eksperimen 1 : Karakterisasi Spektrum LED

    1. Peralatan Eksperimen a. LED biru dan putih @ 1 buah

    b. Adaptor DC 1 buah

    c. Optical power meter Thorlabs PM100D 1 buah

    d. Personal Computer/Notebook yang sudah terinstall program PMD100D

    Utility

    Gambar 1.3 Set up Eksperimen 1

  • 2. Prosedur Eksperimen

    a. Susun peralatan seperti gambar 1.3

    b. Hubungkan optical power meter dengan laptop melalui kabel USB

    c. Nyalakan optical power meter dan jalankan program PMD100D Utility.

    Tunggu hingga optical power meter terhubung dengan laptop.

    d. Nyalakan LED putih dengan jarak 3 cm dari detektor

    e. Atur setting wavelength optical power meter pada = 400 nm. f. Amati dan catat nilai daya optik yang terbaca di display optical power

    meter. Pengambilan data sebanyak 5 kali berdasarkan sampling yang dilakukan PMD100D Utility. Hasil dirata-rata untuk mendapatkan nilai

    daya optik terukur.

    g. Lakukan lagi langkah f untuk range = 400 - 700 nm dengan increment 25 nm

    h. Ulangi langkah d hingga langkah g untuk LED biru

    i. Geser posisi LED biru menjadi berjarak 6 cm dari detektor.

    Selanjutnya ulangi langkah e hingga langkah g

    j. Buat grafik daya optik sebagai fungsi panjang gelombang untuk

    semua sumber cahaya

    k. Tentukan lebar spektral tiap sumber cahaya

    1.5 Eksperimen 2 : Karakterisasi Spektrum Lampu Halogen dan TL

    1. Peralatan Eksperimen

    a. Lampu halogen 1 buah

    b. Lampu TL 1 buah

    c. Monokromator 1 buah

    d. Digital lux meter Lutron LX-101A 1 buah

    e. Optical power meter Thorlabs PM100D 1 buah

    f. Laptop yang sudah terinstall program PMD100D Utility

    Gambar 1.4 Set up Eksperimen 2

    3. Prosedur Eksperimen a. Susun peralatan seperti gambar 1.4

    b. Hubungkan optical power meter dengan laptop melalui kabel USB

    c. Nyalakan optical power meter dan jalankan program PMD100D Utility.

    Tunggu hingga optical power meter terhubung dengan laptop.

    d. Nyalakan lampu halogen. Jaga agar lampu tidak berpindah posisi

    selama eksperimen

  • e. Atur setting wavelength optical power meter dan monokromator pada

    = 400 nm. f. Amati dan catat nilai daya optik yang terbaca di display optical power

    meter. Pengambilan data sebanyak 5 kali berdasarkan sampling yang

    dilakukan PMD100D Utility. Hasilnya dirata-rata untuk mendapatkan

    nilai daya optik terukur.

    g. Lakukan lagi langkah f untuk range = 400 - 700 nm dengan increment 25 nm

    h. Ulangi langkah d hingga g untuk lampu TL

    i. Buat grafik daya optik sebagai fungsi panjang gelombang untuk semua sumber cahaya

    j. Tentukan lebar spektral tiap sumber cahaya

    Referensi

    [1] Yoshizawa, Toru. Handbook of Optical Metrology Chapter 1. USA : CRC Press. 2009

    [2] Luxon, James & Parker, David. Industrial Lasers and Their Application.

    - Chapter 1. USA : Prentice Hall. 1985.

    [3] Warren, Smith. Modern Optical Engineering - Chapter 1. USA : SPIE

    Press. 2008

    [4] Yoshizawa, Toru. Handbook of Optical Metrology Chapter 5. USA : CRC Press. 2009

    [5] Anonim. An Introduction to the Use of Visible and Ultraviolet Light

    for Analytical Measurements. Oxford University Press. 2005

  • MODUL 2

    INTERFERENSI DAN INTERFEROMETRI

    2.1 Pokok Bahasan

    1. Prinsip-prinsip interferensi cahaya

    2. Interferometri untuk mengukur konsentrasi larutan

    2.2 Tujuan

    Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan untuk : 1. Memahami prinsip-prinsip interferensi cahaya

    2. Memahami komponen-komponen yang diperlukan untuk merancang

    sebuah interferometer Michelson

    3. Memahami bagaimana cara merancang sebuah interferometer

    Michelson

    4. Memahami prinsip kerja interferometer Michelson dan aplikasinya

    2.3 Dasar Teori

    1. Interferensi

    Interferensi merujuk pada suatu keadaan di mana dua gelombang

    atau lebih saling tumpang tindih pada waktu dan ruang yang sama.

    Jumlah total fungsi gelombangnya merupakan penjumlahan dari fungsi gelombang masing-masing gelombang yang saling overlap. Hal ini

    merupakan prinsip dasar superposisi. Namun demikian intensitas optik

    totalnya bukan merupakan penjumlahan intensitas tiap-tiap gelombang.

    Sebab superposisi intensitasnya bergantung pada beda fasa antar

    gelombang[1].

    Gambar 2.1 Interferensi Celah Ganda[2]

  • Interferensi pada sumber cahaya yang memiliki nilai panjang

    gelombang yang sama (monokromatis) akan menghasilkan pola

    interferensi yang stabil. Bila gelombang yang berinterferensi merupakan

    cahaya polikromatis, maka interferensi akan terjadi pada tiap-tiap

    panjang gelombang yang sama.

    Gambar 2.1 merupakan interferensi yang terjadi pada celah ganda.

    S1 dan S2 adalah celah sempit yang dilalui cahaya dengan nilai panjang

    gelombang . S1 dan S2 berasal dari S0 dan memiliki fasa yang sama karena jaraknya dengan S0 pun sama. Maka S1 dan S2 merupakan sumber

    cahay yang koheren. Karena nilai R >> d (R dalam orde meter,