Abstrak
Saat ini telah dikembangkan berbagai macam Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur/menganalisa panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi, atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Pada penelitian tugas akhir ini, telah dibuat spektrometer berjenis single beam, dengan menggunakan komponen berupa lampu halogen, celah horizontal, lensa cembung, prisma, dan webcam sebagai detektor. Citra spektrum yang ditangkap oleh webcam dikonversi dari citra berwarna menjadi grayscale dengan menggunakan software MATLAB. Data graylevel yang didapat kemudian di korelasikan dengan intensitas yang diperoleh dari monokromator. Spektrometer ini memiliki karekteristik panjang gelombang 435 nm – 675 nm, repeatability data matrik citra sebesar 91.8 %. Pada penelitian ini spektrometer yang telah dibuat digunakan untuk mengukur absorbansi suatu larutan. Nilai absorbansi spektral dari larutan sukrosa dengan konsentrasi 0.08-0.4gr/ml didapat dengan menggunakan perhitungan intensitas relatif. Hasil pengujian konsentrasi larutan sukrosa dengan spektrometer menunjukan pola absorbansi yang sama dengan pengujian yang dilakukan menggunakan monokromator dan spektrofotometer, dimana nilai absorbansi sebanding dengan nilai konsentrasi larutan sukrosa.
Kata kunci: spektrometer, absorbansi, monokromator, spektrofotometer , grayscale, graylevel.
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.
Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi . Spektroskopi telah banyak diaplikasikan pada beberapa bidang diantaranya biofisika, biokimia, geofisika, kedokteran, kimia farmasi, astronomi sebagai contoh analisa kandungan protein, pengamatan batu permata, immunoassay, DNA sequencing, dan pengamatan lingkungan.
Spektrometer adalah alat untuk mengukur spektrum yang digunakan dalam spektroskopi. Spektrometer terdiri dari lima bagian utama yaitu, celah masuk, kolimator, pendispersi, lensa, detektor. Terdapat dua jenis spektrometer jika ditinjau dari bagian pendispersi, yaitu dengan prisma dan kisi. Pada spektrometer berbasis prisma, prisma memiliki keuntungan
menghasilkan satu spektrum cahaya yang jelas (terang), tapi nilainya tidak linear. Dispersi akan berkurang secara signifikan di daerah panjang gelombang merah, dan analisis spektral selanjutnya memerlukan tiga referensi (pengukuran ulang) untuk kalibrasinya. Sedangkan pada kisi mempunyai kemampuan untuk memberikan resolusi yang sangat baik, tapi grating juga akan mendispersikan spektrum visibel pada gambar. Ini berarti tidak semua spektrum cocok di bidang kamera, mungkin diperlukan beberapa eksposur untuk menangkap gambar .
Pada saat ini telah dikembangkan berbagai macam spektrometer baik yang berbiaya mahal, yang telah di produksi secara umum oleh beberapa perusahaan, untuk aplikasi medis, astronomi dan yang lain, ada juga berbiaya murah seperti spektrometer dengan grating yang dikembangkan oleh Lighting Sciences Canada yang dapat digunakan sebagai instrumen pengukuran optik, untuk mengukur spektrum cahaya dari beberapa sumber cahaya . Untuk pengembangan spektrometer berbiaya murah dapat dipertimbangkan penggunaan webcam sebagai elemen detektor. Telah dikembangkan spektrometer dengan menggunakan webcam namun elemen lain yang digunakan adalah grating sebagai elemen pendispersi . Sedangakan salah satu penelitian S2 jurusan teknik elektro ITS, mengembangkan video spektroskopi dengan menggunakan jaringan saraf tiruan untuk identifikasi jenis cairan , dimana dalam hal ini tidak dikorelasikan hubungan antara materi yang diuji dengan panjang gelombang yang dilewatkan. Pada penelitian tugas akhir ini, dilakukan pengembangan spektrometer yang murah, dengan bagian pendispersi berupa prisma dan webcam, yang akan diterapkan untuk menghiitung konsentrasi suatu larutan dengan memperhatikan hubungan intensitas dan panjang gelombang.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan Latar Belakang perkembangan dan kegunaan spektrometer diatas maka dapat ditentukan permasalahan dalam tugas akhir ini yaitu bagaimana perancangan dan pembuatan spektrometer yang rendah biaya dengan menggunakan prisma dan webcam serta bagaimana penggunaan spektrometer dengan webcam untuk mengukur konsentrasi larutan sukrosa?
1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah : 1. Perancangan dan pembuatan spektrometer cahaya
tampak
2. Sumber cahaya yang digunakan dalam perancangan spektrometer ini adalah lampu halogen shinyoku
Rancang Bangun Spektrometer Menggunakan Prisma Dan Webcam
Achmad Yulianto, Agus Muhamad Hatta
Laboratorium Rekayasa Fotonika-Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri- Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Indonesia Email : tekfis07@ep.its.ac.id, amhatta@ep.its.ac.id
3. Menggunakan prisma sebagai elemen dispersifnya.
4. Menggunakan webcam mikomi sebagai detektor
5. Menggunakan software MATLAB untuk mengolah data dari webcam yang digunakan sebagai detektor.
1.4. Tujuan
Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah untuk membuat membuatan spektrometer yang rendah biaya, dengan menggunakan prisma dan webcam. Menerapkan spektrometer yang telah dibuat untuk mengukur konsentrasi suatu larutan (konsentrasi sukrosa dalam larutan).
II. DASAR TEORI
Pada bagian ini dibahas mengenai teori-teori yang berkaitan dangan pengerjaan tugas akhir ini, yaitu, spektroskopi, jenis spektrometer, komponen spektrometer, pengolahan citra digital.
2.1 Spektroskopi
Dari beberapa referensi didapatkan pengertian dari spektroskopi seperti dibawah ini :
1. Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan mater.
2. pandangan awal pengukuran spektroskopi adalah penerapan hukum Beer Lambert yang menghubungkan antara perubahan respon spektrometer dan konsentrasi bahan analit dalam sampel spesimen.
3. Konsep dasar dari spektroskopi adalah penguraian suatu berkas sinyal menjadi berkas sinyal-sinyal fundamentalnya.
2.1.1 Jenis Spektroskopi
Jenis-jenis spektroskopi Berikut ini adalah jenis-jenis spektrofotometri berdasarkan sumber yang digunakan:
• Spektroskopi Visible (Cahaya tampak)
Pada spektroskopi ini yang digunakan sebagai sumber sinar/energi adalah cahaya tampak (visible).
Cahaya visible termasuk spektrum elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh mata manusia. Panjang gelombang sinar tampak adalah 380 - 750 nm.
• Spektroskopi UV (Ultraviolet)
Pada spektroskopi UV berdasarkan interaksi dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang gelombang 190-380 nm. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi oleh mata kita, maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini terkadang merupakan senyawa yang tidak memiliki warna. Bening dan transparan. Sehingga, sampel keruh harus dibuat jernih dengan filtrasi atau sentrifugasi. Prinsip dasar pada spektroskopi adalah sampel harus jernih dan larut sempurna, tidak ada partikel koloid apalagi suspensi.
• Spektroskopi UV-VIS (Ultraviolet-Visible)
Spektroskopi ini merupakan gabungan antara spektroskopi UV dan Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah menggunakan hanya satu sumber sinar sebagai
sumber UV dan Vis, yaitu photodiode yang dilengkapi dengan monokromator.
• Spektroskopi IR (Infra Red)
Dari namanya sudah bisa dimengerti bahwa spektroskopi ini berdasar pada penyerapan panjang gelombang infra merah. Cahaya infra merah terbagi menjadi infra merah dekat, pertengahan, dan jauh. Infra merah pada spektroskopi adalah infra merah jauh dan pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 2.5- 1000 µm.
2.2 Spektrometer
Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur/menganalisa panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi, atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Spektrometer cahaya terdiri dari lima komponen utama yaitu, sumber cahaya, lensa, celah, Prisma atau kisi, dan detektor
2.3. Citra Digital
Citra dapat diartikan sebagai fungsi kontinu dari intensitas cahaya dalam bidang dua dimensi. Pemrosesan citra dengan komputer digital membutuhkan citra digital sebagai masukan. Citra digital adalah citra kontinu yang diubah dalam bentuk diskrit baik koordinat ruang maupun intensitas cahayanya. Pengolahan digitalisasi terdiri dari dua proses, yaitu pencuplikan (sampling) posisi, dan kuantisasi intensitas. Citra digital dapat dinyatakan dalam bentuk matriks dua dimensi dimana x dan y merupakan koordinat piksel dalam matriks dan merupakan derajat intensitas piksel tersebut. Konversi sistem koordinat citra diskrit ditunjukkan oleh gambar berikut :
Gambar 2.1 Elemen Sistem Pengolah Citra Cita digital berbentuk matriks dengan ukuran M x N akan tersusun sebagai berikut :
`
Suatu citra dalam fungsi matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Dimana : M = banyaknya baris pada array citra N = banyaknya kolom pada array citra G = banyaknya skala keanuan (greylevel)
(1)
(2)
Interval (0, G) disebut skala keabuan (greylevel).
Besar G tergantung pada proses digitalisasinya. Biasanya keabuan 0 (nol) menyatakan intensitas hitam dan G menyatakan intensitas putih. Untuk citra 8 bit, nilai G sama dengan 28 = 256 warna (derajat keabuan).
Jika memperhatikan citra digital secara seksama, melihat titik-titik kecil berbentuk segiempat yang membentuk citra tersebut. Titk-titik tersebut merupakan satuan terkecil dari suatu citra digital disebut piksel.
Jumlah piksel per satuan panjang akan menentukan resolusi cira tersebut. Makin banyak piksel yang mewakili suatu citra, maka makin tinggi nilai resolusinya dan makin halus gambarnya. Citra berwarna dapat dinyatakan dengan banyak cara, salah satunya adalah dengan menggunakan sinyal RGB (Red-Green-Blue). Pada cara ini, sebuah citra berwarna dinyatakan sebagai gabungan sari tiga buah citra monocrome merah, hijau dan biru yang berukuran sama.
Warna untuk setiap pikselnya tergantung dari komposisi ketiga komponen pada koordinat tersebut.
2.3.1 Jenis Citra
Citra grayscale, yaitu citra yang nilai pixel-nya merepresentasikan derajat keabuan atau intensitas warna putih. Nilai intensitas paling rendah merepresentasikan warna hitam dan nilai intensitas paling tinggi merepresentasikan warna putih. Pada umumnya citra grayscale memiliki kedalaman pixel 8 bit (256 derajat keabuan), tetapi ada juga citra grayscale yang kedalaman pixel-nya bukan 8 bit, misalnya 16 bit untuk penggunaan yang memerlukan ketelitian tinggi.
Gambar 2.2 citra grayscale (abu-abu)
Citra grayscale merupakan citra satu kanal, dimana citra f(x,y) merupakan fungsi tingkat keabuan dari hitam keputih, x nyatakan variable kolom atau posisi pixel di garis jelajah dan y menyatakan variablekolom atau posisi pixel di garis jelajah. Intensitas f dari gambar hitam putihpada titik (x,y) disebut derajat keabuan (grey level), yang dalam hal iniderajat keabuannya bergerak dari hitam keputih. Derajat keabuan memilikirentang nilai dari Imin sampai Imax, atau Imin < f < Imax, selang (Imin,Imax) disebut skala keabuan.
Biasanya selang (Imin, Imax) sering digeser untuk alasan-alasan praktis menjadi selang [0,L], yang dalam hal ini nilai intensitas 0 meyatakan hitam, nilai intensitas L meyatakan putih, sedangkan nilai intensitas antara 0 sampai L bergeser dari hitam ke putih. Sebagai contoh citra grayscale dengan 256 level artinya mempunyai skala abu dari 0 sampai 255 atau [0,255], yang dalam hal ini intensitas 0 menyatakan hitam, intensitas 255 menyataka
putih, dan nilai antara 0 sampai 255 menyatakan warna keabuan yang terletak antara hitam dan putih.
Citra berwarna, yaitu citra yang nilai pixel-nya merepresentasikan warna tertentu Banyaknya warna yang mungkin digunakan bergantung kepada kedalaman pixel citra yang bersangkutan. Citra berwarna direpresentasikan dalam beberapa kanal (channel) yang menyatakan komponen-komponen warna penyusunnya. Banyaknya kanal yang digunakan bergantung pada model warna yang digunakan pada citra tersebut.
Gambar 2.3 Citra Berwarna
Intensitas suatu pada titik pada citra berwarna merupakan kombinasi dari tiga intensitas : derajat keabuan merah (fmerah(x,y)), hijau (fhijau(x,y)) dan biru (fbiru(x,y)). Persepsi visual citra berwarna umumnya lebih kaya di bandingkan dengan citra hitam putih. Citra berwarna menampilkan objek seperti warna aslinya ( meskipun tidak selalu tepat demikian ). Warna-warna yang diterima oleh mata manusia merupakanm hasil kombinasi cahaya dengan panjang gelombang berbeda.
III. METODE
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai metodologi yang digunakan dalam penelitian ini.
3.1 Peralatan dan Bahan
Namun sebelumnya, adapun peralatan dan bahan yang digunakan dalam tugas akhir ini diantaranya:
1. Sumber Cahaya - lampu halogen shinyoku 2. Celah tunggal (slit)
3. Lensa 4. Prisma
5. Webcam-mikomi 6. Gelas ukur 7. Komputer 8. Monokromator 9. Lux meter 10. Software Matlab 11. Gula
12. komputer
13. Spektrofotometer UV-VIS Beckman DU-7500, 3.2 Metodologi Penelitian
3.2.1 Langkah – Langkah Pembuatan Spektrometer Pengerjaan tugas akhir ini memerlukan tahapan – tahapan perkerjaan yang urut dan sistematis, serta dilakukan beberapa kali pengambilan data (lima kali untuk setiap data) agar data yang diambil sesuai dengan prosedur penelitian.
Tahapan pengerjaan rancang bangun spektrometer menggunakan prisma dan webcam secara rinci dapat dilihat pada flowchart pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1.Flowchart pembuatan spektrometer Dari flowchart pada Gambar 3.1. dapat dijelaskan secara singkat tahapan-tahapan yang dilakukan pada pengerjaan tugas akhir ini pada setiap bloknya sebagai berikut:
1. Studi Literatur mengenai:
a. Pemahaman tentang optik geometri
b. Pemahaman tentang desain spectrometer dengan menggunakan prisma
c. Pemahaman tentang webcam (CMOS)sebagai detektor
d. Pemahaman tentang software yang digunakan 2. Pra-eksperimen
a. Penyiapan dan pengujian alat-alat yang akan digunakan. Meliputi pengujian lampu, lux meter, monokromator,prisma, lensa, gelas(kuvet), dan webcam.
3. Penentuan desain spektrometer
a. Perhitungan serta perancangan tata letak setiap komponen.
Gambar 3.2 . Desain spektrometer yang akan dibuat
b. Perakitan setiap komponen. Mengatur setiap komponen agar dapat mengahasilkan spektrum cahaya yang jelas sehingga dapat ditangkap oleh layar dan dapat ditangkap oleh webcam untuk memudahkan proses pengamatan. Mulai jarak lampu dengan celah (sekitar 12cm), kemudian jarak celah dan lensa dengan fokus10cm (sekitar10cm). dan prisma dengan lensa (sekitar 15cm). Dari jarak – jarak tiap komponen yang telah ditentukan maka disusun lah setiap komponen seperti pada gambar 3.2, dengan letak setiap komponen sudah dipatenkan sehingga tidak dapat berubah.
Seperti pada gambar berikut,
Gambar 3.3 . spektrometer yang telah dibuat 4. Setelah spektrometer dapat mengeluarkan spektrum
seperti yang telah diinginkan, maka dilakukan pengambilan data berupa citra dengan menggunakan software MATLAB.
5. Memvalidasi panjang gelombang yang keluar dari monokromator, dengan menggunakan laser He-Ne.
6. Melakukan validasi profil citra yang dihasilkan oleh spektrometer dengan data yang diperoleh dengan monokromator dengan susunan alat sebagai berikut
Gambar 3.4 . Susunan alat saat mangambil data denga monokromator
Sumber cahaya
lensa celah
kuvet prisma spektrum
webcam
3.2.2 Langkah – Langkah Pengujian Konsentrasi Sukrosa
Gambar 3.5.Flowchart uji konsentrasi
Dari flowchart diatas, dapat dijelaskan secara singkat tahapan-tahapan yang dilakukan pada pengerjaan tugas akhir ini pada setiap bloknya sebagai berikut :
1. Menentukan besar konsentrasi yang akan diuji, maka ditentukan konsentrasi yang di uji sebesar 0.08, 0.16, 0.24, 0.32, 0.04 dengan satuan gr/ml.
2. Pengambilan data dengan spektrometer yang telah dibuat.
3. Memvalidasi data yang telah didapat, dengan data-data yang diperoleh dari spektrofotometer UV-VIS, dan monokromator.
4. Menganalisa hasil yang telah didapat setelah dilakukan validasi. Penarikan kesimpulan, pembuatan laporan.
5. Selesai.
IV. HASIL PENELITIAN
Pada bagian ini dibahas hasil pengujian dan pengambilan data validasi baik dari monokromator, spektrometer yang telah dibuat maupun spektrofotometer UV-VIS Beckman DU-7500 untuk konsentrasi yang sama, yaitu 0.08, 0.16, 0.24, 0.32, 0.4 gr/ ml
4.1 Hasil Data
4.1.1 Pengambilan data awal dengan menggunakan monokromator.
Sebelum melakukan perancangan dan pembutan spektrometer, dilakukan pengambilan data menggunakan monokromator. Untuk mengetahui hubungan antara intensitas dengan panjang gelombang dari sumber cahaya(lampu halogen sinyoku) yang digunakan,. Maka didapatkan pola
hubungan antara intensitas dan panjang gelombang sebagai berikut:
Gambar 4.1 Grafik intensitas pada tiap panjang gelombang untuk sumber cahaya.
Dari data diatas maka dapat diketahui hubungan antara panjang gelombang dengan intensitas. Dimana puncak intensitas dari sumber cahaya yang digunakan berada pada panjang gelombang 555nm. Nilai puncak tersebut yang nantinya dijadikan acuan pada spektrometer yang telah dibuat.
4.1.2 Pengambilan data awal dengan menggunakan spektrometer.
Setelah proses perancangan dan penetapan posisi setiap komponen sehingga didapatkan spektrum cahaya yang diinginkan, maka dilakukan pengambilan data berupa citra spektrum(yang berasal dari sumber cahaya saja sebagai acuan) yang ditangkap oleh detektor(webcam). pengambilan citra dilakukan sebanyak 5 kali untuk mendapatkan hasil yang baik.
Dari data tersebut diperoleh rata-rata hubungan antara nomer piksel dengan graylevel dari citra berwarna yang telah diubah menjadi citra hitam putih(grayscale). Sehingga diperoleh grafik berikut ini,
Gambar 4.2 Grafik hubungan nomer piksel dengan tingkat keabuan(graylevel).
Dari data yang diperoleh dari monokromator dan spektrometer maka dapat dicari korelasi antara nomer piksel dengan panjang gelombang untuk sumber cahaya yang digunakan dalam spektrometer ini. Dengan melihat pola yang
0 200 400 600 800 1000
400 500 600 700
intensitas(lux)
panjang gelombang
sama dari gambar 4.1 dan 4.2, dan dengan melihat nilai puncak dari kedua grafik tersebut. Sehingga diperoleh hubungan antara panjang gelombang dan nomer piksel untuk spektrum dari sumber cahaya, yang dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik hubungan nomer piksel dengan panjang gelombang dari sumber cahaya.
Dengan mengacu dari grafik diatas maka, didapatkan nilai korelasi untuk panjang gelombang dan tingkat keabuan yang diperoleh dari citra spektrum yang berasal dari sumber cahaya. Hal tersebut dapat digambarkan pada grafik berikut.
Gambar 4.4 Grafik hubungan graylevel dengan panjang gelombang dari sumber cahaya.
4.1.3 Data hasil pengukuran dengan monokromator intensitas tiap panjang gelombang untuk lima jenis konsentrasi yang berbeda
Data yang diambil adalah grafik intensitas larutan untuk setiap konsentrasi yang telah ditentukan pada panjang gelombang 400-7000 nm dengan menggunakan monokromator. Berikut ini adalah grafik dari tabulasi data hasil pengukuran intensitas pada monokromator setelah diberi larutan sukrosa.
Gambar 4.5 Grafik intensitas pada tiap panjang gelombang untuk sampel dengan variasi konsentrasi.
4.1.4 Data hasil pengukuran dengan spektrometer untuk lima jenis konsentrasi yang berbeda
Setelah melakukan validasi nilai dengan monokromator maka dilakukan pengambilan data untuk setiap konsentrasi yang telah ditentukan dengan menggunakan spektrometer.
Dan didapatkan data-data yang telah dikoreksi, sehingga dapat digambarkan dalam grafik dibawah ini.
Gambar 4.6 Grafik graylevel fungsi panjang gelombang 4.1.5 Data hasil pengujian konsetrasi sukrosa dengan
spektrofotometer UV-VIS Beckman DU-7500 Pengambilan data untuk sampel dengan variasi konsentrasi juga dilakukan dengan spektrofotometer UV-VIS Beckman DU-7500. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan nilai yang nantinya digunakan untuk memvalidasi nilai yang didapat dari spektrometer yang telah dibuat. Dengan variasi yang sama dengan pengukuran menggunakan monokromator, yaitu dengan konsentrasi 0.08, 0.16, 0.24, 0.32, 0.4 gr/ml.
Pada pengukuran dengan spektofotometer ini,dimana dalam pengukuranya kuvet dan air dijadikan kondisi awal, sehingga nilai absorbansinya dianggap nol. Sehingga didapatkan nilai absorbansi sebagai berikut.
Gambar 4.7 Grafik absorbansi spektral larutan sukrosa dengan variasi konsentrasi.
Dari grafik di atas, secara keseluruhan menunjukkan adanya perubahan absorbansi larutan sukrosa pada sampel
dengan konsentrasi berbeda. Semakin tinggi konsentrasinya maka semakin besar nilai absorbansinya, sehingga untuk larutan sukrosa nilai absorbansi sebanding dengan besar konsentrasinya.
4.2 Analisis Data
4.2.1 Pengolahan data yang didapatkan dari citra yang dihasilkan spektrometer.
Citra yang ditangkap oleh webcam mengalami pergeseran kurang lebih 0.5 cm dari keadaan normal tanpa apapun, dan keadan setelah diberi gelas dan larutan. Hal tersebut diakibatkan karena adanya perubahan ∆λ yang dipengaruhi oleh konsentrasi indeks bias gelas dan indeks bias larutan. Hal ini juga mengakibatkan bergesernya nilai puncak graylevel yang dihasilkan citra. Untuk mengatasi masalah tersebut. Dilakukan koreksi dengan cara mencari hubungan intensitas puncak graylevel dengan panjang gelombang untuk setiap perbedaan sampel uji. Seperti yang telah dilakukan pada sumber cahaya yang dapat dilihat pada gambar 4.3.
Setelah dilakukan koreksi maka didapatkan data koreksi seperti yang ditampilkan pada gambar 4.6. sehingga puncak yang dihasilkan tetap berada didaerah panjang gelombang sekitar 555nm.
4.2.2 Perhitungan nilai absorbansi dari data yang diperoleh dari spektrometer, dan monokomator .
Pada tahap ini data diolah dengan menggunakan rumus intesitas relatif untuk mendapatkan nilai absorbansi dari spektrometer, agar nantinya dapat diketahui pola absorbansi dari spektrometer yang kemudian diandingkan dengan hasil dari spektrofotometer, dan monokromator. Untuk mencari nilai absorbansi dari nilai intensitas yang didapat disubtitusikan ke dalam persamaan berikut :
(3) Dimana adalah intensitas awal yang, dalam hal ini kondisi awal adalah intensitas dari gelas dan air, I adalah intensitas konsentrasi larutan yang akan dihitunng nilai absorbansinya.
Dari perhitungan data yang dihasilkan spektrometer maka didapatkan data seperti dalam grafik berikut.
Gambar 4.8 Grafik absorbansi spektral larutan sukrosa hasil pengukuran dengan spektrometer
Dengan mennggunakan rumus (3) yang sama dilakukan juga perhitungan absorbansi dari data yang telah diambil dengan menggunakan monokromator. Sehingga didapatkan hasil absorbansi yang dapat dilaihat pada gambar 4.9.
Gambar 4.9 Grafik absorbansi spektral larutan sukrosa hasil pengukuran dengan monokromator 4.2.3 Validasi nilai absorbansi yang dihasilkan dari
spektrometer
Dari hasil perhitungan yang didapat nilai absorbansi yang dihasilkan spektrometer terjadi penurunan hampir untuk semua panjang gelombang untuk konsentrasi yang semakin tinggi. Namun untuk konsentrasi 0.32 dan 0.4 gr/ml tidak dapat dilihat dengan jelas perubahan yang dihasilkan. Hal ini dapat diakibatkan konsentrasi yang terlalu besar pada larutan sehingga citra yang dihasilkan kurang baik. Secara keselurahan data yang diperoleh dari spektrometer yang telah dibuat cukup baik. Jika divalidasi atau dibandingkan dari nilai keluaran monokromator, dan spektrofotometer UV-VIS.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang telah didapatkan serta meninjau kembali permasalahan, batasan dan tujuan penelitian, dapat dirumuskan kesimpulan yang diperoleh dalam pelaksanaan tugas akhir ini, yaitu:
1. 1. Telah berhasil dibuat spektrometer sederhana berjenis single beam dengan menggunakan prisma dan webcam.
2. Spektrometer ini memiliki karekteristik panjang gelombang 435 nm – 675 nm, repeatability matriks pada citra sebesar 91.8 %
3. Spektrometer telah dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi larutan sukrosa, dengan mengkorelasikan nilai graylevel dengan panjang gelombang. Didapatkan hubungan antara nilai graylevel yang sebanding dengan intensitas, dan berbanding terbalik .
1.2 Saran
Dalam penelitian tugas akhir ini, terdapat beberapa hal yang perlu diperbaiki baik dari tinjauan teoritis maupun aplikatif. Oleh sebab itu, validasi penelitian lebih lanjut sangat diperlukan. Saran yang dapat diberikan penulis terkait dengan pengembangan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. perlu dilakukan pengujian terhadap larutan lain dengan memperhatikan indeks bias yang dihasilkan larutan.
2. Menggunakan prisma dengan bahan lain untuk memperoleh hasil spectrum yang lebih baik
Daftar Pustaka
Bass, M. 1995. Handbook of Optics, Volume 1. McGraw- Hill, Inc: New York.
Fahmi. 2007. Perancangan Algoritma Pengolahan Citra Mata Menjadi Citra Polar Iris Sebagai Bentuk Antara Sistem Biometrik. Universitas Sumatra Utara: Medan..
T. T. Grove and M. F. Masters. 2007. A Student Assembled Spectrograph with CCD Detector to Assist with Student Understanding of Spectrometry.
Purdue University: Fort Wayne.
Harrison, M. K. 2011. Astronomical Spectroscopy for Amateurs. Springer science: New York.
Ingle, James D, Jr. Stanley R. Crouch. 1988. Spectrochemical Analysis, Prentice-Hall, Inc, New Jersey.
James, J. 2007. Spectrograph Design Fundamentals.
Cambridge University Press: New York.
Lighting Reseacrh Center. 2000. Illumination Fundamentals, The Lighting Research Center:
New York.
Lighting Sciences Canada Ltd. 2008. A Low Cost Compact CCD Grating Spectrometer. 160 Frobisher Drive:
Canada.
Masri’an, Setiawan, I., Darjat. 2009. Pengendalian Orientasi Webcam Sebagai Pengawas Ruangan DenganMetode Kontrol Fuzzy. Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro.
Riyadi, Wahyu. 2009. Macam Spektrofotometri dan Pebedaannya, Milis Kimia Indonesia.
Smith, F. G., King, T. A., Wilkins, D. 2007. Optics and Photonics: An Introduction. John Willey & Sons, Ltd: England.
Syaifudin. 2001. Perancagan Video Spektroskopi-Neural Network untuk Identifikaasi Jenis Cairan.
Disertasi S2 Jurusan Teknik Elektro ITS.
Wagner, K. 2008. Advance Optics Lab. University of Colorado: Colorado.
Workman, J. 1998. Optical Spectrometers. Academic Press:
San Diego.
Biodata Penulis
Nama : Achmad Yulianto TTL: Tulungagung, 31 Juli 1988 Alamat : Jl.Putroagung 2/10, sby Pendidikan:
SDN RangkahVIII ’96 - ‘01 SMPN 9 Surabaya ’01 - ‘04 SMAN 1 Surabaya ’04 - ‘07 Teknik Fisika- ITS ’07 – ‘11
