1

PERGESERAN SPEKTRUM GELOMBANG PADA FILAMEN BEBERAPA JENIS LAMPU

PIJAR

DISPLACEMENT LIGHT SPECTRUM OF SEVERAL TYPES OF INCANDESCENT

LAMPS

Lilia Afriana, Bidayatul Armynah, Dahlang Tahir

Jurusan Fisika FMIPA Unhas

ABSTRAK

Penelitian ini tentang pergeseran spektrum cahaya dari beberapa jenis lampu pijar, yaitu lampu

sepeda motor dan lampu mobil pada variasi tegangan (5 volt, 7 volt, 9 volt, dan 11 volt). Cahaya

lampu dikenakan pada celah kisi yang diteruskan pada prisma. Besar arus setiap warna spektrum

dideteksi dengan rangkaian sensor cahaya yaitu LDR (Light Dependent Resistor). Kenaikan

tegangan yang dikenakan pada masing-masing lampu pijar mengakibatkan pergeseran puncak

spektrum ke arus yang lebih besar. Ini menunjukkan adanya hubungan antara kenaikan tegangan

pada masing-masing filamen dengan perubahan panjang gelombang.

Kata kunci : pergeseran spektrum, filamen, kisi, prisma, LDR.

ABSTRACT

This research about displacement light spectrum of several types of incandescent lamps from

motorcycle and car with voltage was varies from 5 volt to 11 volt. The currents of every spectrum

was detectly by Light Dependent Resistor (LDR). The displacement peak position was increase

with increasing the applied voltage . This result showed the dependence of the wavelength peak to

the voltage of incandescent filaments.

Key words : spectrum displacement, filament, slit, prism, LDR

Pendahuluan

Salah satu sumber cahaya yang paling dekat

dengan manusia adalah lampu. Cahaya putih

yang dihasilkan oleh sebuah lampu adalah

percampuran dari tujuh warna yaitu merah,

jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Cahaya-

cahaya ini memiliki panjang gelombang yang

berbeda. Warna-warna dalam cahaya putih dapat

diuraikan dengan menggunakan prisma menjadi

jalur warna. Jalur warna ini dikenal sebagai

spektrum sedangkan penguraian cahaya putih

kepada spektrum ini dikenal sebagai penyerakan

cahaya (difusi). Spektrum warna terbentuk

karena cahaya yang berlainan warna terbias

pada sudut yang berlainan. Spektrum warna ini

terbentuk melalui dispersi cahaya sehingga akan

dibahas dalam penelitian ini yaitu bagaimana

pergeseran antara warna yang satu ke warna

yang lainnya.

Teori

Umumnya benda-benda di sekeliling

kita dapat dilihat dikarenakan benda-benda

tersebut memantulkan sinar yang sesaat diterima

2

oleh benda itu, dan bukan karena meradiasikan

kalor. Jika suatu benda padat dipanaskan maka

benda itu akan memancarkan radiasi kalor. Pada

suhu yang lebih tinggi (dalam orde 1000

K) benda mulai berpijar merah, seperti besi

dipanaskan. Pada suhu diatas 2000 K benda

pijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi

berpijar putih atau pijar putih dari filamen

lampu pijar. Max Planck menjelaskan tentang

distribusi radiasi benda hitam dengan

menggunakan persamaan:

Eλ,b(λ,T)=𝐶1

λ5[exp(𝐶2λT)−1]

(I)

denganC1= 2𝜋ℎ𝑐𝑜2= 3.742x108W .µ𝑚4/𝑚2

C2 =ℎ𝑐𝑜

𝑘 = 1.439 x 104.µm.K

T : suhu mutlak benda hitam

Gambar 1 : Spektrum Emisi Benda Htam (Distribusi

Spektrum Planck ) (moran et all,

2002:475)[6]

Dari Gambar 1 diketahui bahwa

distribusi spektrum pada benda hitam memiliki

nilai maksimum dan menggambarkan hubungan

antara suhu dari benda hitam dan panjang

gelombang maksimum. Hal ini dirumuskan oleh

Wilhem Wien pada persamaan II yaitu:

λmaxT= C3 (II)

dengan C3= 2897.8 µm.K

Persamaan II merupakan hukum

pergeseran Wien. Persamaan tersebut secara

kuantitatif menyatakan fakta empiris bahwa

puncak spektrum akan bergeser ke arah panjang

gelombang yang lebih kecil (frekuensi lebih

tinggi) ketika temperaturnya bertambah. Namun

perlu digarisbawahi bahwa hukum pergeseran

Wien hanya berlaku pada benda hitam dan

panjang gelombang yang kecil.

Cahaya adalah energi berbentuk

gelombang elekromagnetik dengan panjang

gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang

fisika, cahaya merupakan radiasi

elektromagnetik, baik dengan panjang

gelombang kasat mata maupun yang tidak.

Cahaya adalah paket partikel yang disebut

foton. Kedua definisi tersebut adalah sifat yang

ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga

disebut "dualisme gelombang-partikel".

Dispersi adalah peristiwa penguraian

cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-

cahaya monokromatik (merah, jingga, kuning,

hijau, biru, nila, ungu) pada prisma

lewat pembiasan atau pembelokan. Hal ini

membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari

harmonisasi berbagai cahaya warna dengan

berbeda-beda panjang gelombang. Sebuah

prisma atau kisi mempunyai kemampuan untuk

menguraikan cahaya menjadi warna-warna

spektralnya.

Cahaya (Spektrum optik, atau spektrum

tampak) merupakan bagian dari spektrum

elektromagnet yang tampak oleh mata manusia.

Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang

3

gelombang ini disebut cahaya tampak. Tidak

ada batasan yang tepat dari spektrum optik,

mata normal manusia akan dapat menerima

panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm,

meskipun beberapa orang dapat menerima

panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm.

Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya

biasanya memiliki sensitivitas maksimum di

sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari

spektrum optik.

Lampu adalah sumber cahaya yang

dihasilkan dari energi listrik dengan cara

mengalirkan listrik tersebut melalui media

khusus sehingga media tersebut menyala. Media

tersebut ditempatkan pada ruang hampa udara

(bola lampu) agar media yang menyala tersebut

tidak hangus terbakar karena suhunya yang

tinggi (>2000oC). Salah satu contoh dari lampu

yaitu lampu pijar. Cahaya lampu pijar

dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik

dalam kawat halus. Dalam kawat ini, energi

listrik diubah menjadi panas dan cahaya. Energi

listrik yang mengalir dalam kawat wolfram

ditempatkan dalam bola kaca vacum (kosong).

Tujuan dibuat bola vacum adalah agar kawat

yang pijar tidak terbakar.

LDR atau Light Dependent Resistor

adalah sebuah komponen elektronika yang

termasuk ke dalam jenis resistor yang nilai

resistansinya akan berubah apabila intensitas

cahaya yang diserap juga berubah. Pada saat

keadaan gelap atau intensitas cahaya rendah,

maka LDR akan menjadi konduktor yang buruk,

sehingga LDR memiliki resistansi yang besar

pada saat gelap atau intensitas cahaya rendah.

Pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi,

maka LDR menjadi konduktor yang baik,

sehingga LDR memiliki resistansi yang kecil

pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi.

Hukum Ohm menyatakan bahwa

besarnya tegangan pada suatu cabang (V) yang

mengandung resistor (R) yang dialiri arus

sebesar (I) adalah sama dengan hasil resistansi

dengan arus yang mengalir pada cara tersebut.16

Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah

sebagai berikut :

V = I.R (III)

dengan, V = tegangan (Volt)

I = arus (A)

R = resistansi (Ω)

Dengan mengkombinasikan tahanan-

tahanan dan sumber-sumber, maka dapat

mempercepat proses kerja dalam menganalisis

sebuah rangkaian. Jalan yang digunakan adalah

“pembagian tegangan dan arus”. Pembagian

tegangan digunakan untuk menyatakan

tegangan yang melintasi salah satu di antara dua

tahanan seri atau lebih.

Tegangan yang melintasi tersebut dapat dilihat

pada gambar berikut :

Gambar 2: Rangkaian pembagi tegangan

4

5.35E-05

0.00006025

8.25E-05

0

0.00001

0.00002

0.00003

0.00004

0.00005

0.00006

0.00007

0.00008

0.00009

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

0.00010375

0.00013375

0.000156

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

0.00014

0.00016

0.00018

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

dari gambar 2, tegangan pada R2 dapat

dinyatakan dengan :

V2 = 2

1 2 VS (IV)

Begitu juga untuk tegangan pada R1 :

V1 = 1

1 2 V2 (V)

Jika rangkaian terdiri lebih dari 2 tahanan, dapat

ditulis sebuah persamaan umumnya :

V1 = 1

1 2 3 V2 (VI)

Persamaan VI, dapat dinyatakan bahwa

tegangan yang timbul melintasi salah satu

tahanan seri adalah tegangan total dikalikan

dengan rasio dari tahanan dengan tahanan total.

Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium

Laboratorium Fisika Optik dan Spektroskopi

Jurusan Fisika FMIPA Unhas. Lampu yang

digunakan adalah lampu pijar yaitu lampu

sepeda motor dan lampu mobil. Cahaya lampu

yang dikenakan celah kisi diteruskan ke prisma.

Besar arus setiap warna spektrum (merah,

kuning, dan biru) dideteksi dengan rangkaian

sensor cahaya yaitu LDR (Light Dependent

Resistor) seiring dengan kenaikan tegangan

yang diberikan yaitu dimulai dari tegangan 5

volt, 7 volt, 9 volt, dan 11 volt.

Hasil Penelitian

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan

didapatkan hasil berupa grafik hubungan antara

arus (I) dan panjang gelombang (λ) yang

divariasikan untuk masing-masing lampu,

hubungan antara tegangan (V) dengan arus (I)

untuk masing-masing filamen, hubungan antara

panjang gelombang (λ) dengan 1/V dan

hubungan antara panjang gelombang (λ) dengan

1/I untuk masing-masing lampu, Besar λmax

perhitungan VR2 untuk masing-masing lampu.

(a)

(b)

5

0.00011875

0.000227

0.00026025

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0.0003

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

0.000113

0.00016575

0.0001955

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

5E-06 5.25E-06

1.3E-05

0

0.000002

0.000004

0.000006

0.000008

0.00001

0.000012

0.000014

459-490 570-590 620-750A

RU

S (I

) PANJANG GELOMBANG (λ)

1.725E-05

0.00002875

4.375E-05

0

0.000005

0.00001

0.000015

0.00002

0.000025

0.00003

0.000035

0.00004

0.000045

0.00005

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

(c)

(d)

Gambar 3 : Hubungan antara panjang gelombang (λ) dan

arus (I) dengan memberikan (a) tegangan 5

Volt, (b) tegangan 7 Volt, (c) tegangan 9

Volt, (d) tegangan 11 Volt untuk lampu

sepeda motor.

(a)

(b)

6

4.575E-05

0.00006025

0.00010275

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

(c)

(d)

Gambar 4 : Hubungan antara panjang gelombang (λ) dan

arus (I) dengan memberikan (a) tegangan 5

Volt, (b) tegangan 7 Volt, (c) tegangan 9

Volt, (d) tegangan 11 Volt untuk lampu

sepeda motor.

(a)

(b)

Gambar 5 : Hubungan antara tegangan (V) dengan arus

(I) untuk (a) filamen sepeda motor dan (b)

filamen mobil.

0.00010375

0.00013375

0.000156

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

0.00014

0.00016

0.00018

459-490 570-590 620-750

AR

US

(I)

PANJANG GELOMBANG (λ)

0.8681

1.2153

1.5625

1.9097

0

0.5

1

1.5

2

2.5

5 7 9 11

AR

US

(I)

TEGANGAN (V)

2.0833

2.9167

3.75

4.5833

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5 7 9 11

AR

US

(I)

TEGANGAN (V)

7

(a)

(b)

Gambar 6 : Hubungan antara panjang gelombang (λ)

dengan 1/V untuk (a) lampu sepeda motor

dan (b) lampu mobil.

(a)

(b)

Gambar 7 : Hubungan antara panjang gelombang (λ)

dengan 1/I untuk (a) lampu sepeda motor

dan (b) lampu mobil.

450

570

620

0

100

200

300

400

500

600

700

0.251645377 0.274087706 0.297431454

PA

NJA

NG

GEL

OM

BA

NG

(λ)

1/V

450

570

620

0

100

200

300

400

500

600

700

0.230218505 0.232892109 0.24389887

PA

NJA

NG

GEL

OM

BA

NG

(λ)

1/V

450

570 620

0

100

200

300

400

500

600

700

PA

NJA

NG

GEL

OM

BA

NG

(λ)

1/I

450

570 620

0

100

200

300

400

500

600

700

PA

NJA

NG

GEL

OM

BA

NG

(λ)

1/I

8

Tabel I : Besar λmax perhitungan VR2 untuk lampu

sepeda motor

Tegangan Spektrum λmax

(µm.Volt)

5 Volt

merah 598.719

kuning 597.177

biru 588.6846

7 Volt

merah 701.222

kuning 669.8266

biru 636.3537

9 Volt

merah 943.6482

kuning 892.7581

biru 758.377

11 Volt

merah 1203.323

kuning 1016.491

biru 931.5113

Tabel II : Besar λmax perhitungan VR2 untuk lampu

mobil

Tegangan Spektrum λmax

(µm.Volt)

5 Volt

merah 592.9003

kuning 588.3858

biru 588.6846

7 Volt

merah 632.7074

kuning 603.7083

biru 614.5917

9 Volt

merah 775.3311

kuning 644.3135

biru 658.9653

11 Volt

merah 802.7147

kuning 863.0827

biru 806.6249

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan

dapat diambil kesimpulan bahwa, Besar arus

yang dihasilkan dari setiap jenis lampu semakin

meningkat seiring dengan variasi tegangan yang

diberikan yang dimulai dari variasi tegangan

terkecil sampai tegangan terbesar (5 Volt, 7 Volt,

9 Volt dan 11 Volt).

Daftar Pustaka

Anonim.

http://www.slideshare.net/zhibuncyth/cahaya-

15911379 . Diakses pada10 Juni 2013.

Kusminarto, Drs. Fisika Modern. Yogyakarta:

Penerbit ANDI, 2011.

Abdullah M. Fisika Jilid 2. Jakarta: PT Erlangga,

2006.

KM Winarto, B Hudaya. Fisika Umum (College

Physics). Bandung: CV. Armico, 1981.

J. Wosparik, Hans. Dari Atomos Hingga Quark.

Bandung: Grafindo Media Pratama, 2006.

Amir Achmad Drs. Fisika Untuk Universitas 3.

Jakarta: Bina Cipta, 1987.

Barmawi Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika.

Jakarta: Penerbit Erlangga, 1999.

Tipler Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik.

Jakarta: Penerbit Erlangga, 1996.