1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG

Cahaya merupakan suatu gelombang yang selalu berada di

sekitar manusia. Cahaya mampu membuat mata kita bisa

melihat di sekeliling kita karena cahaya tersebut memantul ke

benda disekitar kita lalu ditangkap oleh mata.

Gelombang cahaya memiliki banyak macamnya, dari

gelombang infrared, cahaya tampak hingga cahaya ultraviolet.

Dari setiap macam-macam gelombang cahaya tersebut masing-

masing memiliki spektum. Spektrum ini merupakan salah satu

karakteristik dari suatu gelombang cahaya.

Pada praktikum P-1 Teknik Optik ini, dilakukan percobaan

mengenai karakteristik spektrum cahaya serta lebar dari

spektrum tersebut. Sehingga, kedua hal tersebut nantinya

dapat diketahui dan dianalisis.

1.2PERMASALAHAN

Adapun permasalahan yang terjadi pada percobaan P-1

teknik optik ini adalah :

a. Apa sajakah karakteristisasi spektrum sumber cahaya ?

b. Bagaimana cara menentukan lebar spektrum cahaya ?

1.3TUJUAN

Adapun tujuan dari percobaan P-2 teknik optik ini adalah :

a. Memahami dan menganalisis karakteristik spektrum

sumber cahaya.

b. Mengetahui seberapa lebar spektrum cahaya.

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Spektrum Cahaya

Spektrum cahaya adalah besaran yang menunjukkan rentang

dari panjang gelombang atau frekuensi pada spectrum gelombang

2

elektromagnetik. Spektrum cahaya tampak terdiri dari warna,

merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu, dengan panjang

gelombang yang berbeda-beda untuk setiap warna. Cahaya tampak

merupakan cahaya yang dapat dilihat oleh mata telanjang.

Rentang panjang gelombang cahaya tampak adalah 380-700 nm.[1]

Gambar 2.1 Spektrum Cahaya[1]

2.2 Monokromator

Tugas dari monokromator adalah untuk menghasilkan garis

spektral tunggal dari beberapa panjang gelombang saja, bisa

disebut juga seperti menseleksi panjang gelombang. Ketika sumber

cahaya memasuki monokromator, hanya garis spektral yang

spesifik saja yang bisa melewatinya dengan menset monokromator

pada panjang gelombang tertentu.

Monokromator merupakan alat optik yang dapat mengubah

cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis. Monokromator

terdiri dari 3 bagian:

1. Celah masuk, berfungsi sebagai jalan masuk dari sumber

cahaya menuju ke elemen pendispersi. Lebar celah dapat

diatur sesusai dengan keinginan. Semakin lebar celah,

semakin kuat intensitas radiasi.

2. Elemen Pendispersi, berfungsi menguraikan sinar yang

masuk menjadi pita-pita panjang gelombang yang diinginkan

dengan sesuai dengan filter optic yang diinginkan. Contohdari

3

elemen pendispersi adalah gelas atau gelatin, filter

interferensi, prisma, dll.[2]

3. Celah Keluar, berfungsi meneruskan sinar menuju ke

detector. Semakin lebar celah, lebar pula panjang

gelombang.

Gambar 2.2. Monokromator

2.3 Laser Helium Neon

Laser He-Ne merupakan laser yang cara kerjanya dipompa

secara elektris. Sistem laser ini dipompa dengan lucutan listrik

yang ada pada dua buah elektroda. Atom He dan Ne bertumbukan

dengan electron lucutan sehingga memiliki tambahan energi untuk

beriksitasi. [3]

Gambar 2.3. Skema Kerja Laser He-Ne

Mekanisme populasi inverse pada laser He-Ne meliputi

kombinasi dari tumbukan electron He dengan taranfer electron dari

helium ke neon. Perbandingan campuran gas ini berkisar 90%

4

helium dan 10% neon. Senyawa gabungan gas helium dan neon

ditempatkan pada rongga tertutup, resonant cavity, yang diapit

oleh dua buah cermin. Salah satu cermin memantulkan berkas

foton secara sempurna dan yang lainya memantulkan sebagian.

Pemantulan dari cermin ini berfungsi untuk memperkuat cahaya

laser. Ketika terjadi proses penembakan gas, electron akan

terakslerasi turun dari tabung yang kemudian akan menumbuk

atom helium, sehingga atom tersebut akan tereksitasi ke tingkat

energi yang lebih tinggi.

5

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1PERALATAN

Adapun peralatan yang digunakan untuk melakukan

percoabaan ini adalah sebagai berikut :

a. Lampu halogen 1 buah

b. Lampu TL 1 buah

c. Laser He-Ne 1 buah

d. Monokromator 1 buah

e. Optical power meter Thorlabs PM100D dan sensor 1 buah

f. Laptop yang sudah terinstall program PM100D Utility

3.2PROSEDUR PERCOBAAN

Adapun sistematika percobaan dalam praktikum P-1 ini

adalah :

a. Sumber cahaya yang digunakan ditentukan terlebih

dahulu misalnya saja Laser HeNe

b. Pada Monokromator harus dipastikan bahwa slit telah

terbuka dan cahaya dapat masuk ke celah input pada

monokromator.

c. Sensor yang tersambung pada hardware thorlabs

dipastikan dapat menerima cahaya keluaran dari

monokromator.

d. Laptop yang telah terinstall thorlabs disambungkan

dengan hardware thorlabs supaya didapat data daya

dan panjang gelombang yang keluar dari

monokromator.

e. Pada monokromator, panjang spektrum cahaya diatur

dari 400 – 800 nm dengan interval 20 nm.

f. Pada laptop data yang terekam dicatat.

g. Data dianalisis.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

6

4.1 Hasil

Berikut ini merupakan data hasil praktikum karakteristik

spektrum sumber cahaya

Tabel 4.1 Daya optik sumber cahaya

Lamda (nm) Laser He-

Ne(W) HALOGEN(W) LAMPU TL(W)

400 1,16E-04 1,72E-04 1,36E-06

420 7,42E-05 1,17E-04 1,43E-06

440 5,38E-05 6,89E-05 8,47E-07

460 4,13E-05 9,58E-05 7,01E-07

480 3,60E-05 6,46E-05 8,59E-07

500 3,44E-05 5,37E-05 8,39E-07

520 2,79E-05 4,25E-05 7,66E-07

540 2,62E-05 3,36E-05 5,68E-07

560 2,43E-05 3,92E-05 5,44E-07

580 2,42E-05 3,92E-05 4,92E-07

600 2,26E-05 3,20E-05 7,95E-07

620 4,66E-05 3,35E-05 5,24E-07

640 2,68E-03 2,94E-05 4,80E-07

660 1,93E-05 2,36E-05 3,59E-07

680 9,95E-06 2,00E-05 2,35E-07

7

700 7,65E-06 1,57E-05 1,52E-07

720 5,81E-06 1,38E-05 1,45E-07

740 5,14E-06 1,46E-05 1,64E-07

760 4,84E-06 1,35E-05 1,00E-07

780 4,54E-06 1,27E-05 1,09E-07

800 4,23E-06 1,26E-05 1,80E-07

Gambar 4.1 laser He-Ne

Daya maksimum=2.69E-03

P1/2 = 1.35E-03

X1 = = X1 = 629.89

X2= = X2 = 649.99

Lebar spektral = X2-X1 = 649.99-629.89= 20.1 nm

8

Gambar 4.2 lampu halogen

Daya maksimum = 1,72E-04

P1/2 = 0.86E-04

X1 = = X1 = 200

X2= = X2 = 424.94

Lebar spektral = X2-X1 = 424.94-200 = 224.94 nm

Gambar 4.3 lampu TL

Daya maksimum=1,37E-06

P1/2 = 0.68E-06

X1 = = X1 = 200

X2= = X2 = 445.72

Lebar spektral = X2-X1 = 445.72-200 = 245.72 nm

4.2 Pembahasan

4.2.1. Dhien Kusuma W. 2411100072

Dalam praktikum teknik optik p1 ini digunakan metode FWHM

untuk menghitung lebar spektrum cahaya. Praktikum ini

menggunakan 3 sumber cahaya yaitu laser He-Ne, halogen dan

9

lampu TL. Untuk laser He-Ne didapatkan puncak nilai tertinggi pada

daya 2.69E-03. Dengan mencari nilai setengah daya yaitu 1.35E-03

maka didapatkan dua lamda yang bisa dicari interpolasinya,

sehingga di dapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm.

Selain itu untuk lampu halogen dan lampu TL masing-masing

lebar spektrumnya 224.94 nm dan 245.72 nm. Dari grafik di atas

untuk laser He-Ne berbentuk gausian akan tetapi grafik halogen

dan lampu TL berbentuk tidak beraturan tentu saja hal ini terjadi

karena adanya faktor eksternal yang berpangaruh saat praktikum.

Saat melaksanakan praktikum terjadi beberapa ketidaktelitian.

Salah satunya yaitu saat memutar tombol monokromator angka

yang ditunjukan tidak benar-benar tepat atau ada sedikit selisih

letak 3 digit angka. Apabila tombol diputar harus benar-benar

sejajar. Selain itu cahaya keluaran dari monokromator untuk

halogen dan lampu TL tidak tepat masuk pada bagian tengah torlab

sehingga hasil daya keluaran tidak teratur.

4.2.2. Zakia Puspa R 2412100052

Pada praktikum P2 ini didapat beberapa data daya optik

untuk masing-masing sumber cahaya yang digunakan untuk

menghitung lebar spektral. Metode yang digunakan adalah metode

FWHM(full width half maximum) yaitu dengan menentukan daya

maksimum yang dibagi dua. Untuk sumber cahaya Laser He-Ne

Daya maksimum=2.69E-03 sehingga P1/2 = 1.35E-03, dengan daya

optik sebesar 1.35E-03 terdapat dua panjang gelombang yang

didapat dengan cara interpolasi yaitu λ1 = 629.89, λ2 = 649.99

sehingga lebar spektral = λ2-λ1 = 649.99-629.89= 20.1 nm. Dengan

metode yang sama, digunakan untuk mencari lebar spektral

sumber cahaya yang lain. Untuk sumber dengan lampu halogen

lebar spektralnya yaitu sebesar 224.94 nm sedangkan lampu TL

sebesar 245.72 nm. Untuk sumber cahaya laser He-Ne yang

bersifat monokromatis, menghasilkan grafik berbentuk gaussian

sehingga hanya ada satu panjang gelombang yang memiliki daya

tertinggi, sedangkan untuk lampu halogen dan lampu TL bersifat

polykromatis menghasilkan grafik yang berbentuk tidak gaussian

sehingga panjang gelombangnya yang memiliki daya optik tinggi

tidak hanya satu.

10

4.2.3 Ryan Prapdito 2411100118

Pada praktikum p2 ini dilakukan percobaan untuk mengukur

lebar spektrum cahaya. Seperti yang kita tahu cahaya terdiri dari

beberapa spektrum. Cahaya tampak yang polikromatik ini akan

dilewati oleh alat monokromator, sehingga akan dipisah panjang

gelombangnya dan akan di ukur dayanya. Metode yang di gunakan

adalah metode FWHM (full width half maximum). Pada praktikum

dilakukan percobaan yaitu laser He-Ne, halogen dan lampu TL.

Untuk laser He-Ne didapatkan puncak nilai tertinggi pada daya

2.69E-03. Dengan mencari nilai setengah daya yaitu 1.35E-03

maka didapatkan dua lamda yang bisa dicari interpolasinya,

sehingga didapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm. Dengan cara

yang sama dihitung pula untuk lampu halogen lebar spektralnya

yaitu sebesar 224.94 nm sedangkan lampu TL sebesar 245.72 nm.

Untuk laser He-Ne didapat grafik yang berbentuk gaussian karena

merupakan cahaya monokromatis. Untuk lampu halogen dan lampu

TL, grafik nya tidak berbentuk gaussian karena merupakan cahaya

polikromatik. Kesalahan dalam praktikum dapat terjadi saat

mengubah tombol pengubah panjang gelombang pada

monokromator, sehingga data yang diambil tidak akurat.

4.2.4 Amir Hamzah 2411100110

Pada praktikum kedua mengenai karakterisasi spektrum

sumber cahaya, dimana sumber cahaya yang digunakan antara lain

lampu halogen, lampu TL, dan laser He-Ne. Dari hasil percobaan

didapatkan lebar spektrum berdasarkan daya untuk sumber cahaya

Laser He-Ne adalah 20.1 nm dan rentang spektrum untuk sumber

cahaya lampu halogen adalah 224.94 nm. Sedangkan rentang nilai

spektrum dari sumber cahaya lampu TL berdasarkan daya adalah

245.72 nm. Sesuai dengan teori seharusnya laser He-Ne memiliki

rentang nilai panjang gelombang yang lebih pendek jika

dibandingkan dengan lampu halogen maupun lampu TL karena

laser He-Ne tergolong sumber cahaya yang monokromatis yang

memiliki spektrum panjang gelombang yang lebih pendek,

sedangkan lampu halogen dan lampu TL memiliki spektrum

panjang gelombang yang lebih lebar jika dibandingkan dengan

sumber cahaya monokromatis karena termasuk sumber cahaya

11

polikromatis. Akan tetapi, pada praktikum yang telah dilakukan,

dapat diketahui bahwa pada laser He-Ne didapatkan rentang

panjang gelombang 20.1 nm. Nilai yang lebih rendah jika

dibandingkan dengan lebar spektrum lampu TL dan Halogen. Hal ini

disebabkan pengaturan posisi sumber cahaya yang mungkin tidak

terfokus pada monokromator sehingga adanya penyebaran sumber

cahaya karena adanya celah pada bagian- bagian tertentu, tentu

saja membutuhkan ketelitian dalam menyusun sumber cahaya

yang masuk ke monokromator dan ditangkap oleh detektor untuk

mengurangi kesalahan pada data yang didapatkan.

4.2.5 Damas P 2411100098

Pada praktikum teknik optik p1 ini digunakan metode FWHM

(full width half maximum) dalam menghitung lebar spektrum

cahaya. Dalam praktikum yang dilakukan pada laser He-Ne

didapatkan puncak nilai tertinggi pada daya 2.69E-03. Nilai

setengah daya dari laser He-Ne yaitu 1.35E-03. Lalu didapat dua

panjang gelombang yang berasal analisis dengan cara interpolasi

yaitu λ1 = 629.89, λ2 = 649.99. lebar spektral berasal dari rumus λ2-

λ1 sehingga di dapatkan lebar spectrum sebesar 20,1 nm. Setelah

mengetahui spektrum tersebut maka dilakukan cara yang sama

untuk lampu TL dan lampu halogen. Untuk lampu halogen didapat

lebar spektrumnya 224.94 nm dan untuk lampu TL didapat lebar

spektrumnya 245.72 nm.

Dari grafik, untuk laser He-Ne berbentuk gausian akan tetapi

grafik halogen dan lampu TL berbentuk tidak beraturan tentu saja

hal ini terjadi karena adanya faktor eksternal yang berpangaruh

saat praktikum. Hasil bentuk tidak beraturan mengambarkan

bahwa lampu halogen maupun TL merupakan polykromatis

sedangkan laser He-Ne merupakan monokromatis. Hambatan yang

mungkin mempengaruhi adalah losing dalam USB yang dianggap

tidak ada dan perputaran dari tombol monokromator. Selain itu

cahaya yang masuk ke monokromator dari lampu halogen dan

lampu TL dirasa masih belum semuanya masuk dan fokus sehingga

keluaran dari monokromator masih susah di cari oleh detektor dan

sebetulnya berada pada fokusan dari detektor.

12

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang sudah dilakukan dapat disimpulkan

bahwa :

1. Spektrum cahaya adalah besaran yang menunjukkan

rentang dari panjang gelombang atau frekuensi pada

spectrum gelombang elektromagnetik. Spektrum cahaya

tampak terdiri dari warna, merah, jingga, kuning, hijau, biru,

nila, dan ungu, dengan panjang gelombang yang berbeda-

beda untuk setiap warna.

2. Cara mengukur spectrum cahaya yaitu dengan memasukan

sumber cahaya pada monokromator lalu output dari

monokromator disensing pada torlab dan didapat daya

keluaran. Daya keluaran ini di buat grafik lalu dicari puncak

tertinggi. Selanjutnya mencari nilai setengah puncak

tersebut ditarik garis kebawah untuk mendapatnya besar

lamda 1 dan lamda 2. Hasil interpolasi lamda 1 dan lamda 2

digunakan untuk mencari delta lamda atau lebar spectrum.

5.2 Saran

Saran dari praktikum ini yaitu :

1. Dalam melaksanakan praktikum ini, sebaiknya

disediakan pengganjal atau bantalan pada alat sensing

torlab sehingga praktikan tidak perlu menumpuk

kertas-kertas agar alat sensing torlab bisa mendapat

cahaya output monokromator

5.3 Kontribusi Anggota

1. Dhien : Edit lapres, bab 5, abstrak, bagian awal lapres,

paper

2. Zakia : bab 4, edit lapres, ngeprint

3. Damas :bab 1, bab 3

4. Amir : Tugas kusus, bab 2

13

5. Ryan : bab 2

Daftar pustaka

[1] Ferebee, Michelle T. National Aeronautics and Space

Administration, Atmospheric Sciences Data Center, April, 10,

2006. Diakses 12 November 2013.

[2] Triyati, Etty. SPEKTROFOTOMETER ULTRA-VIOLET DAN SINAR

TAMPAK SERTA APLIKASINYA DALAM OSEANOLOGI, April,

24, 2013. Diakses 11 November 2013

[3] Laser.physics.sunysb.edu/~dli/hnwork.html. Diakses 14

November 2013