karakteristik piranti cahaya

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gejala optik, pada dasarnya memerlukan peralatan-peralatan yang dapat dipakai

untuk menangkap gejala-gajala itu. Untuk menangkap kuat penerangan, kuat cahaya

kita dapat memakai photosell atau yang semacamnya. Ada 2 tipe dari pemakaian

piranti antara lain adalah efek fotolistrik dan efek fotovoltaik.

Tenaga radiasi oleh benda hitam bersifat tercatu. Radiasi elektromagnet merupakan

arus paket-paket tenaga. Satu paket tenaga yang berfrekuensi v memiliki tenaga E =

hv, sedangkan 2 paket bertenaga 2 hv, dan setiap paket tenaga ini disebut foton.

Konsep cahaya sebagai arus foton dapat dibuktikan oleh peristiwa efek fotolistrik.

Besar tenaga gelombang electromagnet pada frekuensi v sebanding dengan k, dan

tenaga ikat oleh C sebesar φ. Untuk lebih mengetahui apa itu karakteristik piranti

cahaya, serta memahami karakteristik piranti cahaya dengan baik dan secara rasional,

maka dilakukanlah percobaan tentang karakteristik piranti cahaya.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimna cara memahami karakteristik piranti cahaya ?

1.3 Tujuan

Memahami karakteristik piranti cahaya

1.4 Manfaat

Dapat memahami Karakteristik piranti Cahaya

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Bambang Murdaka 2006, bahwa Tenaga radiasi oleh benda hitam bersifat

tercatu. Cahaya memiliki sifat mendua, yaitu sebagai gelombang dan sekaligus

sebagai partikel. Cahaya bersifat sebagai gelombang karena cahaya dapat

menampilkan peristiwa difraksi dan interferensi. Perilaku cahaya sebagai gelombang

diterangkan dengan persamaan maxwell sebab cahaya merupakan sebagian dari

spektrum gelombang elektromagnet yang memiliki komponen getar medan listrik dan

medan magnet. Cahaya bersifat sebagai partikel sebab dapat menampilkan peristiwa

pantulan dan efek fotolistrik. Pada teori kuantum cahaya membahas cahaya sebagai

partikel, sehingga sinar dipandang sebagai arus partikel yang berupa paket –paket

tenaga. Paket tenaga itu disebut kuanta cahaya (foton).

Menurut Tim Penyusun Eksperimen Fisika Optik 2012, bahwa Dalam mempelajari

optik, kita memerlukan peralatan-peralatan yang dapat dipakai untuk menangkap

gejala-gejala itu. Untuk menangkap kuat penerangan, kuat cahaya kita dapat memakai

photosell atau yang semacamnya. Ada 2 tipe dari pemakaian piranti antara lain adalah

efek fotolistrik dan efek fotovoltaik. Sekarang kita lihat bagaimana cahaya dapat

diubah menjadi penunjukan jarum pada skala. Andaikan piranti berbentuk sambungan

semikondoktor. Piranti kita pasang dengan menambah tegangan sebagai penyedia

daya, atau tidak. Bila cahaya mengenai piranti itu, maka akan ada beda konsentrasi

elektron pada masing-masing bagian, sehingga timbul beda tegangan atau arus listrik.

Bila dipasang tegangan Vbb maka beda tegangan v diantara 2 ujung piranti. Pada

keadaan gelap arus listrik adalah :

I = -I0 exp ( evkT )−1 (1)

Sedangakn bilamana datan cahaya maka arus adalah

I = Il – I0 exp (eV/kT) – 1 (2)

2

Di mana Il sebanding dengan intensitas cahaya. Bilamana tegangan dibalik maka arus

menjadi :

I = Il + I0 (3)

Sehingga kita selalu dapat linear. I0 kita kenal sebagai arus gelap. Sedangkan

tegangan yang keluar dari piranti adalah :

Ve = IL RL (4)

Kita tahu bahwa cahaya adalah photon dengan tenaga diskrit E = hV yang tergantung

pada panjang gelombang atau frekuensi (warna). Menurut Einstain kita tahu bahwa

eV = ∅−hv , (5)

yang berarti tegangan atau arus listrik yang timbul tergantung kepada warna sinar

datang. Sedangkan apabila warna piranti berupa fototransistor maka akan dapatkan

karakteristik yang lain (Tim Penyusun Eksperimen, 2012)

Jika logam, misalnya besi, dipanaskan saat bersuhu tinggi, besi berubah warna

menjadi kemerahan. Ini berarti benda yang panas meradiasi bahang ke lingkungan.

Warna logam yang meradiasi bahang berubah secara kontinu, berarti banyaknya

bahang yang diradiasikan bahang berubah secara kontinu pula.

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan

sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali

eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik.

Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak

bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan

penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para

ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai

sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya.

3

Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para

ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan

gambar.Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati

gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras

itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah

frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi

gelombang mikro. Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar

dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat

rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun,

pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah

pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan

simpangan jarak hingga hitungan meter.

Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal.

Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968

atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi

pemandu cahaya, tingkat atenuasinya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam

teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara

perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.

Bila mana cahaya yang dipakai begitu redup sehingga jumlah partikel cahaya yang

melaluinya sangat sedikit, maka sifat partikel cahaya ini menjadi nyata. Sampailah

kita pada dunia kuantum. Disiplin ilmu yang mempelajarinya dinamakan optika

kuantum. Pembagian cabang optika ini didasarkan pada metode-metode analisis yang

lebih mudah dilakukan. Mungkin di Indonesia bidang optika modern atau fotonik

tidak begitu dikenal. Apakah optika modern? Apakah sama dengan urusan kacamata?

Sebenarnya optika modern, lebih dikenal dengan nama fotonik, adalah bidang yang

melingkupi pemrosesan cahaya untuk berbagai keperluan seperti telekomunikasi dan

pemrosesan data. Bentuk yang paling populer di masyarakat adalah serat optik yang

4

telah dipakai di berbagai bidang sebagai tulang punggung telekomunikasi dengan

kemampuan membawa informasi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kabel

konvensional (Wulandari, 2010).

5

BAB III

METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Hari/Tanggal : Kamis, 23 Oktober 2014

Pukul : 13.00 WITA – Selesai

Tempat : Laboratorium Fisika Eksperimen Jurusan Fisika FMIPA UNTAD

3.2Ala t dan Bahan

1. Piranti cahaya

2. Lampu

3. Prisma

4. Amperemeter

5.Voltmeter

6. Power supply

3.3 Prosedur Kerja

1. Variasi Kuat Penerangan (intensitas)

a. Memasang piranti pada tempat yang disediakan.

b. Memasang lampu yang dapat diubah intensitasnya.

c. Menyalakan lampu dengan nyala yang cukup kecil, mengukur intensitasnya,

melihat penunjukan arus yang keluar dari piranti.

d. Mengubah intensitas lampu dan melakukan seperti No.3. Mengulangi dengan

intensitas lain.

e. Membuat karakteristiknya.

2. Variasi Warna (panjang gelombang sinar)

a. Memasang lampu dengan intensitas yang cukup besar dan piranti pada tempat

yang tersedia.

6

b. Memasang prisma dan celah diantara lampu dan piranti, sehingga yang keluar

merupakan berkas yang cukup kecil.

c. Menggeser celah 1 piranti sehingga yang terukur adalah warna yang dikehendaki.

d. Membuat karakteristiknya.

7

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

A. Variasi Intensitas (buat penerangan)

Tabel 4.1 untuk tegangan (v) = 10 V

No. Ic (mA) Vcc (volt) Keterangan balon

1. 0,133 1,13 Terang sekali

2. 0,100 1,03 Terang

3. 0,930 0.89 Redup

4. 0,685 0,75 Sangat redup

5. 0,070 0,69 mati

Tabel 4.2 Untuk tegangan (v) = 12 v



2. 0,195 1,91 Terang

3. 0,141 1,90 redup

4. 0,109 1,05 sangat redup

5. 0,105 1,04 mati

Tabel 4.3 Untuk tegangan (v) = 14 v



2. 0,358 3,49 Terang

3. 0,149 3,09 redup

4. 0,140 1,39 Sangat redup

5. 0,130 1,29 mati

8

B. Variasi Warna (panjang gelombang sinar)

4.4 Warna Plastik Orange


1. 0,258 2,50 Terang Sekali

2. 0,231 2,26 Terang

3. 0,179 1,73 Redup

4. 0,058 0,58 Sangat Redup

5. 0,048 0,48 Mati

4.5 Warna Plastik Merah



2. 0,192 1,85 Terang

3. 0,164 0,64 Redup

4. 0,041 0,38 Sangta Redup

5. 0,035 0,35 Mati

4.6 Warna Plastik Biru



2. 0,074 0,73 Terang

3. 0,051 0,43 Redup


5. 0,025 0,15 Mati

9

4.7 Warna Plastik Hijau



2. 0,066 0,54 Terang

3. 0,048 0,46 Redup


5. 0,015 0,17 Mati

10

4.2 Pembahasan

Tenaga radiasi oleh benda hitam bersifat tercatu. Cahaya memiliki sifat mendua, yaitu

sebagai gelombang dan sekaligus sebagai partikel. Cahaya bersifat sebagai

gelombang karena cahaya dapat menampilkan peristiwa difraksi dan interferensi.

Cahaya bersifat sebagai partikel sebab dapat menampilkan peristiwa pantulan dan

efek fotolistrik. Pada teori kuantum cahaya membahas cahaya sebagai partikel yang

berupa paket-paket tenaga. Paket tenaga ini disebut kuanta cahaya (foton). Prinsip

tinjauan dari praktikum ini ialah memahami karakteristik piranti cahaya. Karakteristik

piranti cahaya terjadi ketika kedua buah gelombang cahaya dapat menampilkan

peritiwa difraksi dan interferensi.

Besarnya arus yang mengalir pada rangkaian piranti seperti yang dikemukakan teori

adalah berbanding lurus dengan tegangan yang dihasilkan. Karena arus membesar

maka tegangan juga semakin membesar. Untuk perlakuan yang diberikan yaitu nyala

lampu dari terang sampai mati.

Pada variasi kuat penerangan (intensitas), dilakukan 3 (tiga) kali pengulangan dengan

menggunakan tegangan yang berbeda–beda. Dimana pada perlakuan yang pertama,

kedua, dan ketiga , tegangan yang digunakan yaitu masing–masing sebesar 10 volt,

12 volt, 14 volt. Sedangkan pada variasi warna (panjang gelombang sinar),

perlakuannya dilakukan sebanyak 4 (empat) kali pula. Dengan menggunakan prisma

warna 4 (empat) macam yaitu berwarna orange, merah, biru dan hijau. Tegangan

yang digunakan pada variasi warna ini yaitu sebesar 9 volt pada masing–masing

prisma warna.

Melalui percobaan ini dapat diketahui bahwa, intensitas lampu yang digunakan

berbeda–beda disetiap perlakuan yang berbeda–beda pula. Misalnya pada kuat

penerangan (intensitas) yang bertegangan 14 volt, nilai kuat arus dan tegangannya

diambil sebanyak 5 kali. Dari pengambilan data pertama hingga yang kelima, nilai

kuat arusnya semakin mengecil, dan tegangan juga semakin kecil. Nyala lampu yang

diperlihatkan yaitu dari terang menjadi mati. Begitu pula pada perlakuan selanjutnya.

11

Pada saat pengambilan data untuk nilai kuat arus dan tegangan, rangakaian alat dari

piranti cahaya tersebut harus tertutup, apabila tidak tertutup maka cahaya dari lampu

yang menyala akan keluar dan tentunya akan mempengaruhi hasil yang diperoleh.

Sedangkan keluarnya cahaya pada rangkaian sangat mempengaruhi melonjaknya

intensitas kuat arus meskipun tidak diputar.

Pada perlakuan variasi warna (panjang gelombang sinar), warna lampu yang menyala

merupakan warna yang terpancar dari prisma yang digunakan. Sedangkan grafik

hubungan antara nilai kuat arus dan tegangan pada percobaan ini yaitu semakin besar

nilai tegangan, maka kuat arusnya semakin kecil. Adapun tingkat keberhasilan yang

kami peroleh dari percobaan ini masih dipertanyakan, karena sebagai mana alasan-

alasan yang telah di ungkapkan sebelumnya.

Eksperimen menghasilkan bentuk kurva karakteristik piranti cahaya tidak sesuai

dengan literatur. Dimana kurva tersebut menjelaskan tentang hubungan arus dan

tegangan, dimana semakin tinggi aru listrik maka semakin tinggi pula tegangan

listriknya. Gelap atau redupnya balon sangat bergantung pada seberapa kuat arus

listrik yang mengalir pada rangkaian dan seberapa besar tegangan yang dihasilkan. I c

dapat diasumsikan sebagai arus kolektor sedangkan Vcc diasumsiskan sebagai

tegangan, tegangan dan arus saling berhubungan, hubungan antar keduanya dapat

dijelaskan dalam kurva karakteristik. Hasil kurva yang diperoleh pada hasil

pengamatan tidak sesuai dengan literatur.

12

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang dilakukan kita dapat mengambil kesimpulan yaitu :

1. Bahwa pemakaian piranti ada dua tipe yaitu efek fotolistrik dan efek fotovoltaik,

efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya electron dari permukaan logam bila

logam itu dikenai gelombang electromagnet yang cukup tinggi frekuensinya.

Sedangkan efek fotovoltaik adalah peristiwa yang terjadi pada sambungan

semikonduktor radiasi menghasilkan tegangan antar sambungan.

2. Percobaan ini menyatakan bahwa arus selalu berbanding lurus dengan tegangan,

yaitu sejumlah tegangan masuk akan selalu bersikap sama, sehingga arus akan

selalu naik untuk setiap pengubahan besarnya nilai tegangan dan menghasilkan

terangnya cahaya lampu, dan diperoleh kenaikan nilai tegangan keluaran.

5.2 Saran

Sebaiknya pada praktikum berikutnya alat yang digunakan pada saat praktikum harus

lengkap dan diperiksa kelayakannya sebelum melakukan percobaan.

.

13

DAFTAR PUSTAKA

Murdaka, Bambang. 2006. Fisika Dasar Listrik Magnet,Optik dan Fisika Modern

untuk Mahasiswa ilmu-ilmu Eksakta dan Teknik . Yogyakarta : Andi

Tim Penyusun Eksperimen Fisika Optik. 2012. Penuntun Praktikum Eksperimen

Fisika Optik. UNTAD : Palu

Wulandari. Yayan. 2010. Rumus Saku Fisika SMA Kelas 1,2 dan 3. Tangerang :

Scientific Press

14

karakteristik piranti cahaya

Documents