responsi eksperimen fisika iv (uv-vis)

7/23/2019 Responsi Eksperimen fisika IV (UV-VIS)

http://slidepdf.com/reader/full/responsi-eksperimen-fisika-iv-uv-vis 1/6

UV-VIS SEPEKTROMETER: PENGUKURAN ABSORBANSI DAN

E-GAP BAHAN KACA KONDUKTIF DAN SEMIKONDUKTOR

Saiva Nur Inayah, S!"i Cahyanin# A$i, Si%vi Anin#"ya&,

Sin"a Nur Ri'(i ), Si&"ha Ri*ha A

Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret

A+&"ra

Spektrometer uv-vis adalah salah satu teknik analisis spektroskopi yang

memakai sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet dekat (1!-"#!$ nm dan sinar

tampak ("#!-%#!$ nm& dengan memakai instrumen spektro'otometer Alat ini digunakan

untuk mengukur serapan sinar ultraviolet atau sinar tampak oleh suatu materi Pada

per)obaan ini dilakukan variasi ka)a kondukti' F*+ dan semikonduktor *i+, Setelah

dilakukan penelitian akan di dapat nilai absorbansi dan transmitansi dari bahan ka)a

kondukti' F*+ serta besarnya nilai energi gap dari semikonduktor *i+,

Kata Kunci : Spektrofotometer UV-Vis, absorbansi, transmitansi, E-gap

I. )a"ar B%aan#

Dasar spektrofotometri UV-VIS

adalah serapan cahaya dengan metode

analisa yang didasarkan pada

pengukuran serapan sinar monokromatis

oleh larutan berwarna pada panjang

gelombang tertentu dengan

menggunakan monokromator prisma

atau kisi difraksi dengan detector

fototube. Bila cahaya jatuh pada

senyawa maka sebagian dari cahaya

diserap oleh molekul-molekul sesuai

dengan struktur dari molekul senyawa

tersebut. Serapan cahaya oleh molekul

dalam daerah spectrum UV-VIS

tergantung pada struktur elektronik dari

molekul. Spektra UV-VIS dari senyawa-

senyawa organic berkaitan erat dengan

transisi-transisi diantara tingkatan-

tingkatan tenaga elektronik.

II. Tu$uan Pr.+aan

1. engukur absorbansi dan

transmitansi dari bahan kaca

konduktif !"#.

2. enentukan besarnya energi gap

dari semikonduktor "i#$.

III. Da&ar T.ri

Spektrofotometer adalah alat yang

terdiri dari spektrometer dan fotometer.



Spektrofotometer menghasilkan sinar

dari spektrum dengan panjang

gelombang tertentu dan fotometer adalah

alat pengukur intensitas cahaya yang

ditransmisikan% direfleksikan atau

diemisikan sebagai fungsi dari panjang

gelombang. Spektrometer u&-&is

merupakan alat dengan teknik

spektrofotometer pada daerah ultra&iolet

dan sinar tampak. 'lat ini digunakan

untuk mengukur serapan sinar ultra&iolet

atau sinar tampak oleh suatu materi

()usnanto% $*+,.

Spektrometer terdiri dari

1. Sumber /ahaya

Sumber cahaya yang biasa

digunakan untuk daerah tampak%

ultra&iolet dekat% dan inframerah

dekat adalah sebuah lampu pijar

dengan kawat rambut terbuat dari

wolframe. 0ampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa% daerah

panjang gelombang (1 adalah ,2*-

$$** nm.

2. onokromator

onokromator adalah alat yang

berfungsi untuk menguraikan

cahaya polikromatis menjadi

beberapa komponen panjang

gelombang tertentu yang berbeda.

3. Sel Sampel ()u&et

)u&et berfungsi sebagai tempat

meletakkan sample. )u&et

biasanya terbuat dari gelas atau

kuarsa. 3al ini disebabkan karena

kaca atau plastic dapat menyerap

UV% sehingga penggunaannya

hanya pada sinar tampak.

4. Detector

Berfungsi untuk menangkap

cahaya yang diteruskan dari

sample dan mengubahnya sebagai

arus listrik (0arry% +455.

6ada umumnya terdapat dua jenis

spectrometer yaitu

1. Single Beam

6ada spectrometer ini hanya

terdapat satu berkas sinar yang

dilewatkan melalui ku&et. Single

beam ini dapat digunakan untuk

kuantitatif dengan mengukur

absorbansi pada panjang

gelombang tunggal. 'lat ini

memiliki beberapa keuntungan

yaitu sederhana% harganya murah%

dan mengurangi biaya yang ada

merupakan keuntungan yang nyata.

2. Double Beam

Double beam ini mempunyai dua

sinar yang dibentuk oleh potongan

cerin yang berbentuk V disebut

sebagai pemecah sinar. Sinar

pertama melewati blanko dan sinar

kedua melewati sample (Skoog%

+447.

8ika suatu berkas cahaya melewati

suatu medium homogen% sebagian dari

cahaya datang diabsorbsi % sebagian

dapat diabaikan atau dipantulkan (Ir

sedangkan sisanya ditransmisikan (It

dengan efek intensitas murni sebesar

I o= I a+ I t + I r (1)



I0 9 Intensitas cahaya masuk

Ia9 Intensitas cahaya di absorbsi

It9 Intensitas cahaya dipantulkan

Ir 9 Intensitas di transmisikan

:ilai Ir (-;< sehingga

I o= I a+ I t (2)

0ambert (+=7*% Beer (+52$ dan

Bouger menunjukan hubungan berikut

T =

I t

I 0= I 0

−abc

(3)

b 9 jarak tempuh optik

c 9 konsentrasi

logT =log I t

I 0=−abc (4)

a 9 tetapan absorbsi&itas

" 9 "ransmitansi

log 1

T =log

Pt

P0

=abc (5)

−logT =log abc= A=εbc(6)

' 9 absorbansi

(6escok% +475

IV. M".*.%.#i Pr.+aan

i. 'lat dan Bahan

1. Spektrometer UV-VIS

6erkin >lmer?s 0amda

2. ultimeter

3. )aca

4. )aca !"#5. "i#$

ii. 0angkah )erja



V. Da"a Pr.+aan

("erlampir

VI. Ana%i&a Da"a

6ada percobaan ini mempelajari

tentang spektrofotometer UV @ Vis

yang bertujuaan untuk absorbansi dan

transmitansi dari bahan kaca

konduktif !"# dan menentukan

besarnya energy gap dari

semikonduktor "i#$.

6rinsip kerja dari percobaan ini

yaitu cahaya dari sumber mengenai

monokromator yang berfungsi

mengubah sinar polikromatis menjadi

monokromats% kemudian cahyatersebut memasuki sampel dan

sampel akan menyerap cahya tersebut

(absorbansi% dimana energy cahya

yang diserap atomAmolekul tersebut

digunakan untuk bereksitasi ketingkat

energi yang lebih tinggi% cahya yang

melewati sampel akan sampai

didetektor dan nantinya dapat

diketahui nilai absorbansi dan

transmitansi.

>nergi gap berada diantara pita

&alensi dan pita konduksi% terdapat

suatu celah dimana electron akan

loncat dari pita satu ke pita lainnya.

/elah ini akan menunjukkan sifat dari

suatu at padat% apakah at padat

tersebut bersifat konduktor% isolator%

atau semikonduktor. 6ada at padat

yang bersifat konduktor% electron pada

pita &alensi mengalami kekosongan

dibandingkan denagn pita konduksi

yang penuh terisi electron% dan jarak

antara pita &alensi dan pita konduksi

sangat dekat. 3al ini akan

memungkinkan electron akan lebih

lincah untuk bergerak dari pita

konduksi ke pita &alensi. /elah

energy memungkinkan electron

sangat ebas bertingkah laku loncat ke

le&el berikutnya. Cat padat yang

bersifat isolator% electron akan

mengalami kesulitan untuk loncat dari

pita konduksii ke pita &alensi. Sealain

celah energy yang begitu besar %

ditambah sangat sedikitnya electron

untuk loncat.

Dalam percobaan ini menggunakan

kaca yang dilapisi !"# dan kaca yangdilapisi "i#$. 6ada pelapisan "i#$

menggunkan metode screen printing.

"itanium dioksida atau titania

("i#$ merupakan semi konduktor

yang memiliki titik leleh dan konstanta

dielektrik yang tinggi. "i#$ dapat

digunakan sebagai bahan utama dalam

pembuatan alat alat elektronik dan

sensor. "i#$ murni memiliki energy

gap yang lebar (,%$eV @ ,%5eV

sehinnga hanya memiliki efisiensi

fotokatalitik sebesar 2< dari energy

matahari. (:'' 8U:'0

Dalam percobaan ini% dengan

panjang gelombang (,+*-5**nm.

6ertama diukur absorbansi dan

transmitansi !"#. Dari data yang



diperoleh dapat diplotkan dalam

bentuk grafik dengan menggunakan

origin. )etika mencapai panjang

gelombang (1 sekitar ;**nm

penyerapan (absorbansi langsung

turun. 6ada panjang gelombang (;**-

5**nm merupakan panjang

gelombang cahaya tampak (&isble.

/ahaya tampak mempunyai panjang

gelombang yang besar dan frekuensi

yang kecil dari pada ultra&iolet.

Sehinnga cahaya yang dapat terserap

sampel tidak begitu banyak.

"ransmitansi merupakan kebalikan

dari absorbansi atau berbanding

terbalik% pada panjang gelombang

sekitar ;**nm grafik langsung

cenderung naik.

)edua% dengan menggunakan

"i#$% dimana dari data yang diperoleh

hanya tranmitansinya saja. 6ada grafik nampak naik pada keadaan panjang

gelombang sekitar ;** nm. Dari garfik

tersebut daapat diketahui transmisi

maksimum dan transmisi minimum%

dengan cara membuat garik yang

mengikuti pola grafik diatas kur&a dan

dibawah kur&a. )emudian dicari

puncak tertinggi% ditarik tegak lurus

terhadap sumbu E dan sumbu y.

"+97%$=% "$97%,*% "m+97%$$%

"m$97%+2. Sedngkan panjang

gelombangnya λ1=7,8×10−7m %

λ2=7,1×10−7m F dengan indeks

bias kaca (n yaitu (+%2+. Dari data

tersebut dengan menggunakan

persamaan swanepoel

N 12=2ns

TM −Tm+ ns +

diperoleh :+9+%7; dan

:$9+%72. aka dapat dicarikan

indeks bias ti#$ dengan

persamaan

n12=√ N +√ ( N 2−ns

2)

diperoleh n+9+%2* dan n$9+%2+.

Dari indeks bias "i#$ maka

dapat ditentukan nilai tebal

"i#$ dengan persamaan%

d=

λ1 λ2

2( λ1n2− λ2n1)

Diperoleh nilai d=2,47×10−6m .

Dengan menggunakan persamaan

α =1

d log [ 100T ]

aka diperoleh nilai koefisien

absorbsi. Dengan persamaan energy

gap α h v=c (h v− Eg)n % dapat

diplotkan dalam grafik antara

(α h v)1

2 terhadap hv .

α h v=c (h v− Eg)n

α h v=1(h v− Eg)2

(α h v)1

2=hv− Eg

Dengan (α h v)1

2 sebagai sumbu y

bernilai * G (α h v)1

2=0¿ % hν

sebagai sumbu E. sehingga Eg= x %diperoleh nilai Eg=3,02 eV .



:ilai Eg tidak sesuai

dengan literature% adapun penyebab

diantaranya lapisan "i#$ yang sudah

tidak rata% atau tebal sudah berkurang

karena tersentuh ataupun dalam

pembuatan grafik yang belum benar

dalam menentukan besar nilai Eg .

VII. K&i/!u%an

1. 'bsorbansi berbanding terbalik

dengan transmitansi. :ampak pada

grafik% absorbansi cenderung turun

sedangkan pada transmitansi

cenderung naik.

2. :ilai Eg=3,02 eV

VIII. Da0"ar Pu&"aa

>ffendi% ukhtar dan

Bilalodin.$*+$. Analisis Si'at +ptik

apisan *ipis * i+, .opping

/itrogen 0ang .isisipkan dengan

Metode Spin oating . 6rosiding

6ertemuan Ilmiah HHVI 8ateng

DIJ% 6urworwjo+; 'pril $*+$

ISS:D52,-D5$,.

responsi eksperimen fisika iv (uv-vis)

Documents