SKRIPSI
STUDI PERBANDINGAN SPEKTRUM PROSENTASE TRANSMITANSI LAPISAN TIPIS SPECTRUM 20% DAN SOLAR QUARD 60% HASIL UJI
MENGGUNAKAN MONOKROMATOR 270M DAN UV-VISIBLE SPCTROFOTOMETER 1601PC
Eko Kristianto M.0201026
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh derajat sarjana sains pada jurusan Fisika
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
Surakarta 2006
SKRIPSI
STUDI PERBANDINGAN SPEKTRUM PROSENTASE TRANSMITANSI LAPISAN TIPIS SPECTRUM 20% DAN SOLAR QUARD 60% HASIL UJI
MENGGUNAKAN MONOKROMATOR 270M DAN UV-VISIBLE SPCTROFOTOMETER 1601PC
Eko Kristianto M.0201026
Dinyatakan lulus ujian skripsi oleh tim penguji pada hari : Rabu, 22 November 2006
Tim Penguji
Dra. Riyatun, M.Si. (Ketua) ……….
Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. (Sekretaris) ……….
Drs. Cari, MA, Ph.D. (Penguji ) ……….
Kartika Sari S.Si, M.Si. (Penguji ) ……….
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Memperoleh gelar sarjana sains
Mengetahui, Dekan
Drs. H. Marsusi, M.S NIP. 130 906 776
Ketua Jurusan Fisika
Drs. Harjana, M.Si., Ph.D NIP. 131 570 309
PERNYATAAN
STUDI PERBANDINGAN SPEKTRUM PROSENTASE TRANSMITANSI LAPISAN TIPIS SPECTRUM 20% DAN SOLAR QUARD 60% HASIL UJI
MENGGUNAKAN MONOKROMATOR 270M DAN UV-VISIBLE SPCTROFOTOMETER 1601PC
Eko Kristianto M.0201026
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi ini adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya, hingga saat ini isi skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditullis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapat gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret Surakarta atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih.
Surakarta,
MOTTO
•
Setiap pagi di Afrika seekor rusa bangun, ia tahu bahwa ia harus berlari lebih cepat dari singa tercepat. Jika tidak ia akan terbunuh.Setiap pagi seekor singa bangun, ia tahu bahwa ia harus harus berlari lebih cepat dari rusa terlamban. Jika tidak ia akan mati kelaparan.
Tidak penting apakah kita adalah sang rusa atau sang singa, saat matahari terbit sebaiknya kita mulai berlari.
(Pepatah Afrika)
•
Ketika saya masih muda, bebas dan imajinasi saya tidak terbatas, saya bermimpi bahwa saya dapat mengubah dunia. Sewaktu saya beranjak dewasa dan semakain bijaksana, saya menyadari bahwa dunia tidak akan berubah. Jadi saya memperkecil visi saya dan memutuskan untuk hanya mengubah negara saya.Namun inipun sama saja kelihatannya tidak dapat dirubah. Sewaktu usia saya semakin lanjut, dalm sebuah usaha terakhir saya berkomitmen untuk hanya mengubah keluarga saya, mereka yang dekat dengan saya.
Tapi… ah… mereka tidak berubah juga.
Dan sekarang menjelang ajal, baru saya menyadari Andaikan saja saya hanya mengubah diri saya dulu,kemudian saya menjadi contoh untuk perubahan dalam keluarga saya.
Dari inspirasi dan dorongan mereka, saya mungkin akan dpat memperbaiki negara saya dan siapa tahu mungkin saya telah mengubah dunia.
(Sebuah tulisan yang terukir diatas batu nisan seorang pendeta Anglikan di Westminster Abby tahun 1100 A.D)
PERSEMBAHAN
Karya kecil ini saya persembahkan kepada
• Ibu yang saya hormati
Seandainya kupersembahkan dunia dan seisinya kepada Ibu, tentulah belum cukup untuk membalas setetes peluh yang telah Ibu keluarkan untuk merawat dan membesarkanku
Tuhan Yang Maha Pengampun, ampunilah dan sayangilah Ibuku sebagaimana Ibu menyayangiku diwaktu kecil
KATA PENGANTAR
Puja dan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas semua limpahan nikmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Studi perbandingan Prosentase Transmitansi Lapisan Tipis Spectrum 20% dan Solar Quard 60% Menggunakan Monokromator 270M dan UV-Visible Spektrofotometer 1601 PC“.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk kelulusan tingkat sarjana strata satu pada jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak akan pernah terselesaikan tanpa bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan beribu terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Akhir ini, di antaranya :
1. Dra. Riyatun, M.Si., sebagai Pembimbing I yang telah meluangkan waktu untuk membina dan memberikan bimbingan, arahan serta ide-ide kepada penulis
2. Ahmad Marzuki, S.Si. Ph.D., sebagai Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan arahan serta ide-ide kepada penulis.
3. Drs. Cari, MA. Ph.D. beserta Kartika Sari, S.Si. M.Si. sebagai penguji yang telah memberikan saran dan perbaikan pada Skripsi ini
4. Drs. Iwan Yahya, M.Si. “Terima kasih untuk pitutur-pituturnya” 5. Ketua Jurusan Fisika, Drs. Harjana, M.Si. Ph.D.
6. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas maret Surakarta, Drs. H. Marsusi, M.S.
7. Pembimbing Akademik penulis, Fahru Nurosyid, S.Si. M.Si.
8. Seluruh Dosen jurusan Fisika, terima kasih atas bimbingannya selama ini. 9. Mbak Dwi dan Mbak Ning, terima kasih atas semua bantuannya.
10. Seluruh Staff dan karyawan laboratorium MIPA Pusat, Sub Lab. Fisika Universitas Sebelas maret Surakarta (Mas Ari, Mas Eko, Mas Johan dan Mas Mulyono) terimakasih atas semua bantuannya.
11. Ibu, terimakasih atas supportnya selama ini.
12. Agatha Rica P “thanks for everything..U’re my Big-Big L”
13. Teman-teman nongkrong, ngrumpi & berbagi : (Alm) Jay, Aji, Verro, Widya, Hany, Heni, Enny, Mami, Budhi, Grooom&Shida (U’re my best friend), Kotrek, Koko, Edy, Aulia, Supri, Ivana, Ucup, Nina dan semua teman-teman angkatan 2001…..
14. Kakak-kakak angkatan : Bang πiii, Pakdhe Cecep, Bang Kampret, Bos Niplik, Bang Uthink, Pakdhe Keken, Bang Nanang, Koh Rian, etc… 15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu dalam tulisan
ini.
Semoga segala bentuk bantuan dan kebaikan yang telah diberikan kepada penulis mendapatkan pahala yang lebih baik disisi Tuhan Yang Maha Esa.
Tak ada gading yang retak, begitu juga dengan karya tulis ini yang masih jauh dari sempurna. Untuk itu saran dan kritik untuk perbaikan sangat penulis harapkan. Akhirnya, semoga karya tulis ini bermanfaat dan dapat memberi sumbangan kebaikan bagi perkembangan peradaban ilmu pengetahuan.
DAFTAR ISI Judul i Pengesahan ii Pernyataan iii Motto iv Persembahan v Kata pengantar vi
Daftar isi viii
Daftar gambar x
Daftar tabel xi
Daftar Lampiran xii
Daftar Notasi xiii
Inti sari xiv
Abstract xv Bab I Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 3
Bab II Dasar Teori 5
2.1 Cahaya 5 2.1.1 Cahaya Tampak 5 2.1.2 Ultra Violet 7 2.2 Spektroskopik 7 2.2.1 Monokromator 8 2.2.2 Photon Counter 15 2.2.3 UV-Vis Spectograph 15 2.3 Transmisi Cahaya 16
Bab III Metodologi Penelitian 19
3.1 Metode Penelitian 19
3.2 Alat dan bahan Penelitian 20
3.2.1 Alat-Alat Penelitian 20
3.2.2 Bahan-Bahan Penelitian 20
3..3 Prosedur Penelitian 21
3.3.1 Prinsip Kerja Penelitian 21
3.3.2 Prosedur Percobaan 22
3.4 Diagram alir Penelitian 23
4.1 Tempat dan waktu Penelitian 24 4.2 Hasil Penelitian dan Pembahasan 24 4.2.1 Pemilihan Sumber Cahaya Yang Digunakan 25 4.2.2 Metode dan Perhitungan T% Menggunakan Monokromator 27 4.2.3 Studi Hasil Perbandingan 30
4.2.4 Penentuan Koefisien Atenuasi Bahan (µ). 34 4.2.5 Pengaruh Ketebalan Bahan Terhadap Koefisien Atenuasi. 36
Bab V Kesimpulan 37
5.1 Kesimpulan 37
5.2 Saran 38
Daftar Pustaka 39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Spektrum cahaya tampak berdasarkan panjang gelombang. 6 Gambar 2.1 Prisma kaca menguraikan cahaya putih. 6 Gambar 2.3 Dua tipe monokromator berdasar elemen pendispersi. 10 Gambar 2.4 Perbedaan dispersi pada monokromator. 12 Gambar 2.5 Mekanisme difraksi pada kisi echellete. 13 Gambar 2.6 Setting peralatan untuk menentukan intensitas. 17 Gambar 3.1 Sett-up alat-alat percobaan. 21
Gambar 3.2 Diagram alir percobaan. 23
Gambar 4.1 Perbandingan spektrum lampu deuterium dan tungsten. 26 Gambar 4.2 Perbandingan intensitas awal dan intensitas bahan uji. 28 Gambar 4.3 Gambar T% menggunakan monokromator. 29 Gambar 4.4 Grafik prosentase transmitansi. 30 Gambar 4.5 Grafik perbandingan T% sampel spectrum 20%. 31 Gambar 4.6 Grafik perbandingan T% sampel solar quard 60%. 32 Gambar 4.7 Grafik perbandingan Intensitas awal dan intensitas bahan. 34 Gambar 4.8 Grafik koefisien atenuasi bahan. 36
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alat-alat Penelitian. 20
DAFTAR LAMPIRAN Gambar Monokromator 270M. Gambar Photon Counter. Gambar Hand Scan.
Gambar Photon Counter beserta tombol pengoperasian. Tabel Hasil Perhitungan Koefisien Atenuasi Bahan Uji.
DAFTAR NOTASI n = Orde difraksi. λ = Panjang gelombang, nm. d = Jarak, m. i = Sudut datang. r = Sudut pantul. R = Daya pisah. N = Jumlah galur kisi. I = Intensitas bahan, AU. I0
= Intensitas awal, AU.
µ = Koefisien atenuasi bahan, (1/mm). x = Tebal sampel, (mm).
STUDI PERBANDINGAN SPEKTRUM PROSENTASE TRANSMITANSI LAPISAN TIPIS SPECTRUM 20% DAN SOLAR QUARD 60% HASIL UJI
MENGGUNAKAN MONOKROMATOR 270M DAN UV-VISIBLE SPCTROFOTOMETER 1601PC
Intisari
Telah dilakukan studi perbandingan spectrum transmitansi Monokromator 270M Rapid Scanning Imaging Spectrograph/Monochromator menggunakan UV-Visible Spectrofotometer SHIMADZU 1601PC dengan membandingkan hasil prosentase transmitansi kedua alat. Pengukuran prosentase transmitansi(T%) Monokromator 270M didapatkan dengan cara mengukur intensitas awal(I0) dan
intensitas bahan uji (I). Dari kedua nilai intensitas tersebut dapat dihitung besarnya prosentase transmitansi(T%) menggunakan perumusan T% = I/I0 x 100 %. Hasil
studi perbandingan kedua alat disajikan dalam bentuk grafik perbandingan T%.. Dari hasil studi perbandingan didapatkan hasil yang akurat untuk panjang gelombang cahaya tampak(381-740nm). Karena grafik yang terbentuk malar. Sedangkan untuk penentuan Koefisien atenuasi bahan uji(µ) dapat dicari dengan penurunan persamaan Lambert-Beer yaitu
x I I Ln( / 0) − = µ dan didapatkan
nilai sebesar: ± 38/mm untuk sampel spectrum 20%, dan sebesar: ± 10/mm untuk sampel solar quard 60%.
Kata kunci : Intensitas awal(I0), Intensitas bahan uji(I), Prosentase transmitansi (T%),
STUDY OF SPECTRUM TRANSMITANCE PERCENTAGE COMPARISON OF THIN FILM SPECTRUM 20% AND SOLAR QUARD 60% RESULT
TEST TO USE THE MONOKROMATOR 270M AND UV-VISIBLE SPCTROFOTOMETER 1601PC.
Abstract
It have been done comparison Monokromator 270M Rapid Scanning Imaging Spectrograph / monochromator use the UV-VISIBLE Spectrofotometer SHIMADZU 1601PC by comparing result of both transmitant percentage appliance. Measurement of this percentage of transmittance (T%) Monokromator 270M got by measuring initial intensity( I0 ) and materials
intensity test the ( I). From both the intensity value countable the level of the percentage of transmitansi(T%) using the formulation T = I / I0 x 100 %. Both comparison result of appliance
presented in the form of graph of comparison T%. From comparison result got an accurate result for the wavelength of visible light (381-740nm). Because graph formed is continu. While for the determination of Coefficient of attenuation of materials (µ) can be searched with the deferential of Lambert-Beer equation which
x I I Ln( / 0) − =
µ and got the value equal to ± 38 / (1/mm) for
the sampel of spectrum 20% and equal to ± 10 / (1/mm) for the sampel of solar quard 60%.
Keyword :Initial intensity(I0 ), Material intensity(I), Transmitance percentage ( T%),
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada kenyataannya cahaya umumnya merupakan cahaya yang bersifat
polikromatis, yaitu cahaya yang terdiri dari banyak panjang gelombang.
Gelombang cahaya dapat mengalami fenomena fisika yaitu transmisi. Kata transmisi pasti menyangkut tentang seberapa besar atau kecilnya
intensitas yang dapat dilewatkan oleh suatu medium jika medium tersebut berinteraksi dengan cahaya. Untuk mengetahui ukuran intensitas suatu cahaya dapat digunakan seperangkat alat spektroskopi yang hasilnya dapat dinyatakan sebagai fungsi panjang gelombang. Seperangkat alat
spektroskopi tersebut adalah monokromator.
Monokromator adalah suatu instrumen optis yang berfungsi secara spesifik untuk memilih dan memilah panjang gelombang dari suatu berkas cahaya atau mengarahkan rentang panjang gelombang tertentu melalui celah keluaran dengan tingkat kemurnian spektral yang tinggi sesuai dengan yang diinginkan (Pedrotti, 1993).
Monokromator yang ada di Sub Laboratorium Fisika Laboratorium Pusat Universitas Sebelas Maret Surakarta yaitu tipe 270M Rapid Scanning Imaging Spectrograph/Monochromator. Monokromator ini mempunyai sumber lampu yang berada diluar sistem (tidak include), sehingga sumber lampu yang digunakan
pada penelitian bisa beragam tergantung dari kebutuhan. Namun demikian hasil pengukuran dari monokromator ini haruslah dibandingkan dengan alat ukur yang lain. Dengan melihat fungsi dasar kerja yang dimiliki oleh monokromator, maka digunakan seperangkat alat spektografi lain yaitu UV-Vis Spectograph untuk membandingkan hasil monokromator.
UV-Vis Spectograph yang digunakan sebagai pembanding adalah UV-Vis Spectograph tipe UV-1601PC UV-Visible Spectrofotometer SHIMADZU yang terdapat di Sub Laboratorium Biologi. UV-Vis Spectograph tersebut dipilih karena merupakan UV-Vis Spectograph yang digunakan untuk meneliti sampel padat, karena sampel yang diteliti pada penelitian ini merupakan sampel padat.
1.2 Perumusan Masalah
Akan dibandingkan bagaimana hasil spektrum prosentase transmitansi dengan monokromator dibandingkan dengan UV-Vis Spectograph tentang seberapa akuratnya, keunggulan dan kekurangannya.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini hanya dibatasi dengan :
1. Sampel yang digunakan adalah : spectrum 20% dan solar quard 60%. 2. Panjang gelombang yang diambil sebagai sumber cahaya adalah pada
panjang gelombang cahaya tampak dan ultraviolet (UV), menggunakan sumber cahaya lampu merkuri Phillips 160 W.
3. Pembanding yang digunakan sebagai perbandingan adalah spektrum T%.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Penelitian ini bertujuan untuk studi hasil spektrum transmisi menggunakan monokromator dan UV-Vis Spectograph dengan cara membandingkan hasil prosentase transmitansi (T%) kedua alat tersebut.
2. Menentukan besarnya koefisien atenuasi bahan (µ).
1.5 Manfaat Penelitian
Dengan selesainya penelitian ini diharapkan seperangkat alat monokromator dapat dimanfaatkan untuk keperluan spektroskopi lainnya.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas dan mempermudah penyusunan laporan tugas akhir ini maka secara ringkas sistematika penulisannya disusun dalam 5 bab yang meliputi:
BAB I Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan judul penelitian yaitu tentang pembagian cahaya menurut panjang gelombang, metode spektroskopi yang mencakup monokromator, photon counter, dan UV-Vis Spectograph serta bagaimana menentukan besarnya prosentase transmitansi (T%).
BAB III Metodologi penelitian, pada bab ini dijelaskan tentang metode penelitian yang dipakai, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian serta diagram alir penelitian.
BAB IV Hasil dan pembahasan, dalam bab ini dilaporkan tentang waktu dan tempat penelitian, data hasil pengamatan yang berupa panjang gelombang dan intensitas yang disajikan dalam bentuk grafik. Hasil dari pada penelitian menggunakan monokromator akan dibandingkan dengan alat ukur yang lain yaitu menggunakan UV-Vis Spectograph. Setelah menentukan transmitansinya maka ditentukan besarnya koefisien atenuasi bahan uji.
BAB V Penutup, berisi kesimpulan dari semua proses penelitian yang telah dilakukan disertai beberapa saran untuk perbaikan penelitian selanjutnya. Kemudian lembar akhir laporan tugas akhir ini ditutup dengan daftar pustaka dan lampiran.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Cahaya
Segala hal yang ada di dunia ini dapat dilihat karena adanya cahaya. Tanpa cahaya, tentunya manusia tidak bisa melihat apapun. Jadi sebagian besar pengetahuan mengenai dunia ini didapatkan melalui cahaya. Dengan bertambahnya pengetahuan mengenai cahaya, bertambah pula pengetahuan mengenai dunia ini. Semakin canggih teknologi optik (teknologi yang berurusan dengan fenomena-fenomena yang berkaitan dengan cahaya) semakin banyak pula pengetahuan yang bisa digali mengenai alam ini.
2.1.1 Cahaya Tampak
Cahaya tampak merupakan cahaya yang memiliki rentang (range) panjang gelombang tertentu yang dapat dilihat oleh mata manusia secara telanjang. Dalam ilmu fisika, warna-warna lazim diidentifikasikan dari panjang gelombang. Merah misalnya, memiliki panjang gelombang sekitar 625 - 740 nm, dan biru sekitar 435 - 500 nm. Kumpulan warna-warna yang dinyatakan dalam panjang gelombang (biasa disimbolkan dengan λ) ini disebut spektrum warna. Gambar (2.1) memperlihatkan tentang bagaimana rentang spektrum warna dasar yang lazim di lihat sehari-hari.
Gambar 2.1 Spektrum cahaya tampak berdasarkan panjang gelombang.
(Young dan Freeman, 1995)
Warna-warna ini adalah komponen dari cahaya putih yang disebut cahaya tampak (visible light) atau gelombang tampak. Komponen lainnya adalah cahaya yang tak tampak (invisible light), seperti inframerah merah dan ultraviolet.
Sinar putih yang biasa kita lihat (visible light) terdiri dari semua komponen warna dalam spektrum di atas, tentu saja ada komponen lain yang tidak terlihat. Alat paling sederhana yang sering dipakai untuk menguraikan warna putih adalah prisma kaca seperti dalam Gambar (2.2).
Gambar 2.2 Prisma kaca menguraikan cahaya putih yang datang menjadi komponen-komponen cahayanya. (febdian.net, 2006).
2.1.2 Ultra Violet
Istilah ultraviolet berarti “melebihi ungu” sedangkan apabila diambil artinya dari bahasa Latin ultra memiliki arti “melebihi”, sedangkan ungu merupakan warna dari panjang gelombang paling pendek dari cahaya sinar tampak (visible light). Ultraviolet adalah radiasi elektro magnetis dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-X yang kecil. Radiasi ultraviolet dapat dibagi menjadi hampir UV dengan panjang gelombang antara (380-200 nm),dan UV vakum yang memiliki panjang gelombang (200-10 nm). Ketika mempertimbangkan pengaruh radiasi ultraviolet terhadap kesehatan manusia dan lingkungan maka jarak panjang gelombang ultraviolet dibagi lagi menjadi UV-A yang memiliki panjang gelombang antara (380-315 nm) yang juga disebut sebagai gelombang panjang atau black light. UV-B dengan panjang gelombang antara (315-280 nm) yang juga disebut sebagai gelombang medium (medium wave), dan terakhir adalah UV-C dengan panjang gelombang (280-10 nm) yang sering disebut sebagai gelombang pendek (short wave). (febdian.net, 2006).
2.2. Spektroskopik
Kata spektroskopik tentunya tidak luput dari kata spektrum. Dalam mengamati peristiwa spektroskopi dapat digunakan alat yang mempunyai metode spektroskopis, alat tersebut sering dikenal sebagai spektrofotometer. Spektrofotometer adalah gabungan dari suatu alat yang terdiri dari spektroskopi dan fotometer. Spektroskopi menghasilkan sinar dengan panjang gelombang (λ)
tertentu dan fotometer merupakan alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan. Spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi gelombang.
Komponen-komponen penting dalam spektrofotometer :
a. Sumber radiasi yang kontinu, meliputi daerah spektrum dimana instrumen yang bersangkutan dirancang agar dapat beroperasi dengan optimum.
b. Monokromator yang memiliki fungsi untuk memperoleh sumber sinar monokromatis.
c. Detektor, Detektor fotolistrik digunakan dalam daerah cahaya tampak dan ultra violet. Disini digunakan detektor pengganda foton PMT (Photo Multiplier Tube) yang lebih peka dari tabung cahaya biasa (Photo Tube) karena penguatan yang sangat besar dalam tabung. PMT mempunyai serangkaian elektrode, masing-masing pada suatu potensial yang secara progesif lebih positif dari katoda yang disebut dinoda.
d. Piranti baca, karena energi gelombang elektro magnetik (GEM) telah diubah dalam bentuk sinyal listrik maka pembacaan keluaran dari detektor digunakan alat ukur listrik.(Riyatun dan Yahya,I, 2001)
2.2.1 Monokromator
Cahaya yang berasal dari lampu masih berupa cahaya polikromatis yang terdiri dari banyak panjang gelombang cahaya. Kemudian cahaya tersebut diteruskan melalui lensa menuju ke monokromator pada spektrofotometer dan filter cahaya pada photometer. Monokromator atau filter optik ini mengubah
cahaya polikromatis menjadi monokromatis. Untuk beberapa metode spektroskopi, diperlukan proses scanning spektrum yaitu merubah panjang gelombang secara kontinu di sekitar range sebenarnya.
a. Bagian-bagian monokromator
Monokromator didesain untuk spektral scanning. Monokromator pada umumnya terdiri dari:
a) Celah masuk (entrace slit) berfungsi sebagai jalan masuk bagi seberkas cahaya yang berasal dari sumber radiasi.
b) Prisma dan kisi atau (grating) berfungsi sebagai pendispersi radiasi agar didapatkan resolusi yang baik dari radiasi tersebut.
c) Celah keluar (exit slit) berfungsi sebagai jalan keluar bagi cahaya dari monokromator dan memisahkan pita spektral yang diinginkan.
d) Cermin pengkolimasi untuk menghasilkan berkas radiasi paralel.
e) Cermin pemfokus yang berfungsi untuk membentuk kembali bayangan dari celah masuk dan memfokuskan pada permukaan planar yang dinamakan bidang fokus.
Jenis monokromator ada yang berupa kisi dan lensa prisma. Jika menggunakan kisi dan lensa prisma, cahaya polikromatis akan membentuk spektrum cahaya setelah melewatinya. Sedang yang menggunakan filter optik biasanya berupa lensa berwarna tertentu, yang berfungsi hanya melewatkan cahaya tertentu saja sesuai dengan warna lensanya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis penelitian. Adapun kedua elemen pendispersi dapat ditunjukkan pada Gambar (2.3) berikut ini :
(2.3a)
(3.2b)
Celah masuk Celah keluar
Gambar 2.3. Dua tipe monokromator berdasar elemen pendispersi (a) dan (b) prisma bunsen (c) gratting Czerney-Turner.
Sebagai penjelasan dari gambar, radiasi ini masuk monokromator melalui celah masuk, dikolimasi dan kemudian mengenai permukaan elemen pendispersi. Untuk monokromator yang menggunakan kisi, dispersi sudut panjang gelombang dihasilkan dari difraksi yang terjadi pada permukaan yang memantulkan cahaya.
Cermin cekung
Bidang fokus
Celah masuk Celah keluar
Lensa pengkolimasi
Prisma
Lensa pemfokus
(2.3c) Gratting
Untuk monokromator yang menggunakan prisma, pembiasan pada dua permukaan menghasilkan dispersi sudut dari radiasi. Dalam kedua desain, radiasi yang terdispersi difokuskan pada bidang fokus yang terletak pada celah keluar. Dengan memutar elemen pendispersi maka muncul bayangan yang dapat difokuskan pada celah keluar.
Monokromator dengan kisi dapat memberikan pemisahan panjang gelombang yang lebih baik untuk elemen pendispersi dengan ukuran sama dan radiasi terdispersi secara linear (posisi pita sepanjang bidang fokus berubah secara linear sesuai dengan panjang gelombangnya) sepanjang bidang fokus. Kisi untuk daerah ultraviolet dan cahaya tampak terdiri dari 300-200 galur/mm, sedangkan untuk daerah inframerah kisi terdiri dari 10-200 galur/mm. Sebaliknya monokromator dengan prisma, panjang gelombang yang lebih pendek terdispersi sampai derajad yang besar daripada panjang gelombang yang lebih besar. (Day, 1980 ).
Dengan monokromator prisma, suatu lebar tertentu tidak menghasilkan derajat monokromatisitas yang sama pada seluruh spektrum. Ketergantungan dispersi suatu prisma terhadap panjang gelombang adalah sedemikian rupa hingga panjang gelombang pada spektrum tidak tersebar secara uniform. Dispersinya lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, dan karenanya celah lebih lebar disini dapat mencapai derajat kemurnian spektral yang sama seperti yang akan dicapai dengan celah yang lebih sempit pada panjang gelombang yang lebih panjang. (Day, 1980 ).
λ, nm
a. Kisi
200 350 400 450 500 600 800
λ, nm
b. Prisma
Gambar 2.4 Perbedaan dispersi pada monokromator dengan kisi dan prisma.
b. Konfigurasi Czerny-Turner
Gambar (2.3c) diatas menunjukkan suatu sistem spektrometer gratting Czerny-Turner. Cahaya dari celah masuk (entrance slit) diarahkan dan dipantulkan oleh cermin cekung pertama, dimana kemudian cahaya terkolimasi mengenai kisi (gratting). Selanjutnya cahaya terdifraksi mengenai cermin cekung kedua, dimana kemudian spektrum cahaya difokuskan melewati celah keluar (exit slit). Satu kisi difraksi (refleksi) dibuat dengan menggoreskan pada permukaan logam yang digilapkan, seperti aluminium, sejumlah garis paralel. Untuk daerah inframerah ada sekitar 1500 hingga 2500 garis/inci, untuk daerah ultraungu dan tampak ada sekitar 1500 hingga 30.000 garis/inci. Apabila cahaya dipantulkan dari permukaan ini, maka yang mengenai goresan tersebar oleh hamburan, bagian yang tidak tergores memantulkan secara beraturan, bekerja sebagai sumber cahaya sendiri-sendiri. Keadaan saling menindih gelombang-gelombang dari sumber-sumber ini menyebabkan suatu pola interferensi yang menghasilkan dispersi dari cahaya yang dipantulkan menjadi panjang gelombang komponen-komponennya.
Galur (grooved/blazed) mempunyai permukaan yang relatif lebar di terjadinya pemantulan dan menyempit pada permukaan yang tidak terjadi pemantulan. Geometri ini memberikan efisiensi difraksi radiasi yang tinggi. Masing-masing permukaan yang lebar dianggap sebagai sumber titik dari radiasi,
sehingga interferensi diantara berkas yang dipantulkan dapat terjadi. Untuk dapat terjadi interfernsi konstruktif, maka panjang lintasannya berbeda sebesar kelipatan integral n dari panjang gelombang berkas sinar datang. (Douglas, 1998).
3 2
2 1
1 r i C D
A d B
Gambar 2.5 Mekanisme difraksi pada Gratting.
Dari gambar (2.5) di atas, berkas paralel dari radiasi monokromatis 1 dan 2 mengenai kisi dengan sudut datang i terhadap normal kisi. Interferensi konstruktif maksimum terjadi pada sudut pantul r. Terlihat bahwa berkas 2 mempunyai lintasan yang lebih panjang dari berkas 1 dan perbedaan lintasannya sebesar ( CB + BD ). Sehingga agar terjadi interferensi konstruktif maka perbedaaan lintasan harus sama dengan nλ.
nλ = ( CB + BD )……….(2.1)
dengan n adalah orde difraksi, (sudut CAB = sudut i dan sudut DAB = sudut r ). Dari hubungan trigonometri diperoleh:
nλ = d(sini + sinr)……….(2.2) dengan d adalah jarak antara dua permukaan pemantul. c. Daya pisah (resolving power) monokromator
3 Berkas
monokromatik pada sudut datang i
Berkas terdifraksi pada sudut pantul r
Untuk membedakan gelombang-gelombang cahaya yang panjang gelombang-panjang gelombangnya sangat dekat satu sama lain, maka maksimum-maksimum dari panjang gelombang-panjang gelombang ini yang dibentuk oleh kisi haruslah sesempit mungkin, dinyatakan dengan cara lain, maka kisi tersebut harus mempunyai daya pisah R yang tinggi, yang didefinisikan dari
R = λ λ
∆ ……….(2.3)
dengan λ adalah panjang gelombang rata-rata dari dua garis spektrum yang hampir tidak dikenal sebagai terpisah (yang berdekatan) dan Δλ adalah perbedaan panjang gelombang diantara kedua garis spektrum tersebut. Semakin kecil Δλ, maka semakin dekatlah garis-garis tersebut dan masih dapat dipisahkan; maka daya pisah R dari kisi monokromator akan semakin besar. Untuk mencapai daya pisah yang tinggi maka harus dibuat jumlah kisi lebih banyak (Halliday dan Resnick, 1993).
Daya pisah R untuk sebuah kisi grating dapat dituliskan sebagai berikut : R = nN………...(2.4)
dengan n adalah orde difraksi dan N adalah jumlah galur kisi yang disinari oleh radiasi dari celah masuk. Daya pisah yang baik dikarakterisasikan oleh kisi yang lebih panjang, jarak antar galur yang kisi yang lebih kecil dan orde difraksi yang lebih tinggi (Pedrotti, 1993 dalam Triyono, 2006).
2.2.2 Photon Counter
Photon counter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mencacah dan menampilkan besarnya intensitas dari seberkas cahaya pada setiap panjang gelombang tertentu. Pada penelitian ini digunakan photon counter model C5410
dari HAMAMATSU. Selama proses scanning berjalan berkas cahaya yang masuk ke monokromator diteruskan ke PMT (Photon Multiplier Tube) yang berfungsi untuk memperkuat sinyal masukkan dari suatu berkas cahaya walaupun sekecil apapun, kemudian sinyal ini diteruskan menuju ke photon counter dimana sinyal ini diproses menjadi tampilan spektrum dari berkas cahaya sumber radiasi. Disini photon counter tidak begitu dibahas secara men-detail karena fungsi dari pada photon counter disini hanya untuk menampilkan hasil output dari intensitas yang berasal dari monokromator. Gambar mengenai photon counter beserta tombol-tombol pengoperasian terdapat pada lampiran (No. 2).
2.2.3 UV-Vis Spectograph
Uv-Vis spektroskopi merupakan cara pengukuran dari sebuah panjang gelombang dengan intensitas penyerapan yang dimiliki oleh ultraviolet dan cahaya tampak dari sebuah sampel. Ultraviolet dan cahaya tampak memiliki cukup energi untuk meloncatkan elektron terluar menuju level energi yang lebih tinggi. UV-Vis spektroskopi biasanya digunakan untuk molekul-molekul dan ion bebas maupun kompleks. UV-Vis spectograph
mempunyai tampilan yang terbatas untuk identifikasi sampel, tetapi sangat berguna untuk pengukuran kuantitatif. Analisis dan penyelesaian dapat ditentukan melelui pengukuran penyerapan untuk beberapa panjang gelombang dengan menerapkan Hukum Lambert-Beer.
Sumber cahaya yang digunakan pada UV-Vis spectograph biasanya adalah lampu deuterium untuk pengukuran ultraviolet dan lampu tungsten untuk
2.3 Transmisi cahaya.
Didalam sebuah fotometer optik, seberkas cahaya yang terfokus secara sempurna digunakan untuk menembus suatu medium tertentu. Sebuah sel silikon fotolistrik mengukur hasil intensitas cahaya. Perubahan dalam intensitas cahaya disebabkan oleh penyerapan cahaya dan / atau hamburan cahaya yang dilukiskan oleh hukum Lambert-Beer.
Hukum Lambert-Beer dapat digunakan secara matematis untuk menyatakan tentang bagaimana sebuah cahaya diserap oleh suatu materi. Hukum itu menyatakan bahwa jumlah cahaya yang muncul dari sebuah sampel yang disinari oleh seberkas cahaya akan mengalami pengurangan karena adanya tiga fenomena fisika :
• Jumlah dari materi yang terserap dalam konsentrasinya (concentration).
• Jarak cahaya yang melewati ketebalan sampel (Optical Path Length OPL).
• Kemungkinan bahwa foton dari panjang gelombang partikuler akan diserap oleh materi (absorptivity or extinction coefficient).
Dari ketiga fenomena tersebut maka apabila dinyatakan dalam persamaan Lambert-Beer adalah sebagai berikut
x e I
I= 0 −µ ...(2.5)
Konsekwensinya, intensitas seberkas cahaya akan berkurang secara eksponensial jika radiasi melewati bahan berketebalan x (Krane, 1988,hal 207-209, dalam Riyatun dan Yahya,I , 2001). Jika perbandingan intensitas sesudah melewati bahan dibandingkan dengan sebelum melewati bahan setebal x maka dapat dihitung µ yang merupakan koefisien atenuasi linier dari bahan. Dengan adanya perbedaaan hasil intensitas sebelum dan sesudah melewati bahan maka dapat ditentukan besarnya transmitansi yang dimiliki oleh bahan. Adapun setting yang dilakukan untuk menentukannya dapat ditunjukkan pada gambar (2.6).
Gambar 2.6 Setting peralatan untuk menentukan besarnya intensitas cahaya.
(elchem.kaist.ac.ar, 2006).
Sebuah perangkat monokromator memilih sebuah panjang gelombang partikuler. Sampel yang dipakai dapat diletakkan pada cuvette. Cahaya dari lampu akan melewati cuvette dan mengenai perangkat phototube. Sinyal yang dapat dideteksi oleh phototube akan dicatat oleh piranti pencatat.
Dari gambar (2.6) dapat dilihat adanya intensitas cahaya yang berasal dari sumber cahaya (Tungsten Lamp) sebelum melewati sampel maka akan diperoleh besarnya intensitas sebesar ( I0 ), sedangkan setelah cahaya melewati sampel diperoleh
intensitas sebesar ( I ).
Dalam pendekatan secara sederhana transmitansi dapat dinyatakan sebagai perbandingan intensitas radiasi seberkas cahaya sesudah melewati sebuah sampel terhadap intensitas radiasi seberkas cahaya sebelum melewati sebuah sampel. Untuk mempermudahkannya transmitansi diberi simbol T.
Transmitansi biasanya disajikan dalam bentuk prosentase, untuk menentukan besar prosentasenya dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut : T% = I/I0 x 100 %. (elchem.kaist.ac.ar, 2006)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Proses penelitian dilakukan melalui beberapa tahapan, adapun sistematika pelaksanaannya meliputi : • Persiapan. • Setting peralatan. • Pengambilan data. • Pengolahan data. • Pembuatan laporan.
Penelitian yang dilakukan merupakan kajian ilmiah yang berupa penelitian mengenai besarnya cacahan intensitas yang ditunjukkan oleh photon counter setelah seberkas gelombang cahaya polikromatis yang memasuki celah masuk pada monokromator diubah menjadi cahaya yang bersifat monokromatis yang memiliki panjang gelombang tertentu, dan besarnya intensitas diukur sebelum dan sesudah melewati sebuah sampel.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Alat-Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari : Tabel 3.1 Alat-alat penelitian
No. Nama Spesifikasi Peruntukan
1. Monokromator 270 M rappid Scanning
Memilih dan memilah gelombang cahaya yang masuk.
2. Photon Counter Hamamatsu C 5410 Mencacah foton yang masuk. 3. Hand Scan ISA Jobin Yvon-Spex
Mengatur panjang gelombang yang ingin ditampilkan.
4. PMT - Pengganda foton.
5. Lensa Dobel Cembung
Pemfokus cahaya yang masuk ke monokromator.
6.
UV-Visible
Spektrofotometer Shimadzu 1601 PC
Pembanding grafik prosentase transmitansi (T%).
3.2.2 Bahan-Bahan Penelitian
Sedangkan bahan yang diuji didalam penelitian ini adalah :
Tabel 3.2 Bahan-bahan penelitian
No. Nama Spesifikasi Peruntukan 1 Sumber Cahaya
Lampu Mercury Philips elekton 160 W
Sebagai sumber cahaya pada penelitian. 2 Sampel
Thin film (spectrum 20% dan
solar quard 60%) Sebagai objek pengujian.
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini dapat ditunjukkan pada gambar yang terdapat pada lembar lampiran.
3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Prinsip Kerja Penelitian
Penelitian ini berdasarkan pada bagaimana sebuah cahaya mengalami peristiwa transmisi. Dari peristiwa tersebut maka akan diteliti tentang bagaimana transmisi cahaya jika melewati dan tanpa melewati sebuah medium tertentu. Dengan adanya perbandingan dari kedua hal tersebut maka dapat ditentukan besarnya prosentase transmitansi dari sebuah sampel, serta dapat pula diketahui bagaimanakah kinerja dari alat yang digunakan pada penelitian ini dan membandingkannya dengan alat lain yaitu (UV-Vis Spectograph) yang memiliki metode yang sama .
3.3.2 Prosedur Percobaan
Sebelum mengambil data, peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian dirangkai seperti ditunjukkan gambar berikut ini :
Gambar 3.1 Gambar Sett-up alat-alat percobaan.
Kemudian rangkaian peralatan tersebut dihubungkan dengan catu daya PLN dan menghidupkan masing-masing komponen, baik monokromator, photon counter, hand scan, dan sumber cahaya (lampu merkuri).
Catu daya PLN
Hand scan Monokromator
PMT
Photon Counter Sampel Lensa dobel
cembung
Sumber cahaya
Setelah semua komponen berfungsi dengan baik, kemudian diatur cahayanya agar mengenai lensa dobel cembung, hal ini bertujuan agar cahaya dapat difokuskan sebelum memasuki celah masuk (entrance slit). Jika sudah diperoleh cahaya yang telah memasuki monokromator (cahaya yang telah terfokus) maka dapat diatur berapa panjang gelombang yang ingin ditampilkan pada photon counter dengan cara mengaturnya melalui hand scan, pada percobaan ini hand scan diatur pada panjang gelombang cahaya tampak (330-740 nm) dan pada panjang gelombang ultraviolet (124-380 nm).
Photon counter yang memiliki fungsi sebagai pencacah foton akan menampilkannya dalam bentuk grafik antara intensitas versus panjang gelombang, dari grafik tersebut maka dapat dicatat hasilnya. Dengan cara yang sama percobaan tersebut dapat diulangi untuk percobaan yang menggunakan sampel.
Dari hasil percobaan yang dilakukan selanjutnya akan dianalisis bagaimana transmisi cahaya sesudah melewati sampel, serta ditentukan besarnya prosentase transmitansi dari bahan yang diuji. Setelah besarnya prosentase transmitansi ditemukan, kemudian dibandingkan dengan hasil prosentase transmitansi menggunakan seperangkat alat lain yaitu UV-Vis Spectrofotometer.
Persiapan
Setting peralatan
Pengambilan data
Pengolahan data
Pembandingan dengan pengukuran menggunakan UV-Vis Spectograph
Selesai 3.4 Diagram Alir Penelitian
Secara garis besar rangkaian penelitian yang telah dilakukan dapat digambarkan dalam diagram alir berikut ini :
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Tempat dan Waku Penelitian.
Penelitian ini dilaksanakan di Sub. Lab. Fisika, khususnya pada ruang Optika, Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penelitian dimulai tanggal 18 April 2006 dan selesai tanggal 20 Mei 2006.
4.2 Hasil Penelitian dan Pembahasan.
Penelitian yang dilakukan pertama kali adalah menentukan besarnya intensitas yang masuk pada monokromator. Hasil pengamatan monokromator dapat ditampilkan pada piranti baca yaitu photon counter. Karena pada pembacaan (photon counter) untuk panjang gelombang masih dalam satuan (byte) maka perlu diubah terlebih dahulu kedalam satuan panjang gelombang (nm). Konversi dari satuan (byte) menjadi satuan (nm) dapat dicari dengan perhitungan berikut ini.
Time Resolved (sec) : Gate time (msec) * 1024 (byte)...(4.1)
∆λ : Speed scan (nm/sec) * Time resolved (sec)...(4.2) Gate time pada penelitian adalah 50 msec dan Speed scan adalah 8 nm/sec.
∆λ merupakan range panjang gelombang yang diinginkan, untuk menentukan panjang gelombang yang digunakan dalam grafik tinggal menjumlahnya dengan panjang gelombang awal (λ0). Maka didapatkan, λ : λ0 + ∆λ.
4.2.1 Pemilihan sumber cahaya yang digunakan.
Pada penelitian ini digunakan pembanding UV-Vis Spectrofotometer. Oleh karena itu maka harus diketahui terlebih dahulu lampu spektral yang digunakan pada Vis Spectrofotometer. Sumber cahaya yang digunakan pada UV-Vis spectograph adalah lampu deuterium untuk pengukuran ultraviolet dan lampu tungsten untuk pengukuran cahaya tampak. Berikut adalah pembahasan tentang kedua lampu. Lampu tungsten halogen biasa dipakai sebagai sumber cahaya tampak. Lampu ini menghasilkan cahaya tampak dalam daerah panjang gelombang 350 - 2500 nm. Untuk keperluan spektroskopi cahaya tampak, hanya daerah 350 - 800 nm saja yang dimanfaatkan. Lampu tungsten halogen terbuat dari tabung kuarsa yang berisi filamen tungsten dan sejumlah kecil iodine. Filamen tungsten itu tidak lain adalah sebuah resistor (serupa dengan bola lampu untuk pemakaian rumah/kantor). Ketika filamen dialiri arus maka energi listrik tersebut diubah menjadi energi panas. Suhu dari filamen bisa mencapai lebih dari 2000 °C. Pada suhu yang sedemikian tinggi tersebut, energi panas (radiasi) dan cahaya terpancar dari filamen tadi. Karena energi cahaya yang dihasilkan sebanding dengan pangkat empat dari tegangan yang diberikan, stabilitas sumber tegangan sangatlah penting untuk mendapatkan energi cahaya yang konstan.
Lampu deuterium (D2) biasa dipakai sebagai sumber cahaya ultraviolet.
Lampu ini dapat menghasilkan cahaya dalam daerah 160-380 nm. Lampu ini harus dibungkus oleh tabung gelas khusus terbuat dari kuarsa atau silika karena panas yang dihasilkan oleh lampu itu sendiri dan menghindari penyerapan cahaya
dengan panjang gelombang pendek. Gelas biasa menyerap cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek dari 350 nm. (sentraBD.com/main/info, 2006).
Gambar di bawah ini menunjukkan bentuk kedua lampu tersebut dan spektrum cahaya yang dihasilkannya. Kombinasi kedua lampu itu mencakup daerah panjang gelombang dari 200 nm hingga 900 nm.
Gambar 4.1 Gambar perbandingan spektrum lampu deuterium dan lampu tungsten
(sentraBD.com/main/info/Insight/spectrofotometer, 2006).
Dengan melihat pertimbangan dari kedua lampu yang dipakai pada UV-Vis Spektrofotometer tersebut. Maka untuk memperoleh sumber cahaya yang mempunyai rentang panjang gelombang cahaya tampak dan ultraviolet dapat digunakan lampu merkuri. Hal itu dikarenakan lampu merkuri sering digunakan sebagai sumber ultravioet, dan lampu merkuri juga memiliki gelombang cahaya tampak. Intensitas yang muncul terdapat pada rentang panjang gelombang antara (280-740) nm. Jadi lampu merkuri tersebut memenuhi standar jika digunakan pada panjang gelombang cahaya tampak dan ultraviolet.
4.2.2 Metode dan perhitungan T% menggunakan monokromator.
Penelitian ini dilakukan dengan mengacu pada hukum Lambert-Beer. Seperti yang telah diketahui bahwa gelombang cahaya dapat mengalami empat fenomena yaitu transmisi (transmission), pantulan (reflection), penyerapan (absorbtion), dan hamburan (scattering). Pada percobaan ini hanya ditekankan pada bagaimana transmisi sebuah cahaya terhadap suatu medium tertentu.
Cahaya dapat bertransmisi setelah dijatuhkan pada suatu medium. Besarnya transmisi tergantung pada jumlah konsentrasi materi penyerap. Untuk menentukan seberapa besarnya transmisi cahaya, dapat digunakan seperangkat peralatan optik yaitu monokromator.
Pada penelitian ini cahaya yang berasal dari sumber cahaya akan difokuskan menggunakan lensa dobel cembung (biconveks). Setelah cahaya sudah terfokus cahaya tersebut memasuki celah masuk (entrace slit) pada mono kromator. Didalam monokromator cahaya akan terpilah sesuai dengan panjang gelombang yang diinginkan. Cahaya yang telah terpilah akan keluar melalui celah keluaran (exit slit) dan dapat diketahui besarnya intensitas gelombang cahaya yang masuk melalui piranti baca yaitu photon counter. Dari percobaan yang dilakukan tersebut didapatkan hasilnya yaitu intensitas awal yang dinyatakan sebagai ( I0 ). Dengan metode yang sama dalam mencari besarnya intensitas awal
maka besarnya intensitas cahaya yang dapat ditransmisikan oleh suatu bahan uji dapat ditentukan melalui cara yang sama dengan meletakkan bahan uji diantara lensa dobel cembung dan monokromator. Intensitas cahaya setelah melewati bahan uji yang terbaca dinyatakan sebagai intensitas bahan ( I ).
Setelah mendapatkan kedua hasil tersebut maka dapat ditentukan besarnya prosentase transmitansinya dengan perumusan :
%T = I/I0 x 100 %...(4.3)
Sesuai dengan metode perhitungan dan hasil poenelitian, besarnya T% dapat dicari dengan membandingkan hasil kedua grafik intensitas. Perbandingan kedua intensitas (intensitas awal dan intensitas bahan uji) dapat dicari dengan membandingkan tiap-tiap intensitas yang terbentuk pada grafik pada tiap-tiap panjang gelombang. Perbandingan grafik intensitas awal dan intensitas bahan uji disajikan pada gambar (4.2) dibawah ini.
0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 280 330 380 430 480 530 580 630 680 730 non sampel spect 20% s.quard 60%
Panjang gelombang (nm) Intensitas (AU)
Gambar 4.2 Gambar perbandingan intensitas awal dan intensitas bahan uji.
Agar hasil monokromator dapat dibandingkan dengan hasil UV-Vis Spectograph, maka hasilnya harus dibuat dalam bentuk T% terlebih dahulu. Dari hasil grafik intensitas maka data diolah agar tersaji menjadi T%. Pengolahan data
dapat dihitung menggunakan persamaan (4.3). Data yang sudah berupa T% kemudian dibuat grafik menjadi grafik panjang gelombang vs T%. Dibawah ini adalah grafik panjang gelombang vs T% untuk sampel spectrum 20% dan sampel solar quard 60% hasil menggunakan monokromator 270M.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 280 330 380 430 480 530 580 630 680 730 spect 20% s.quard 60% Panjang Gelombang T%
Gambar 4.3 Gambar grafik T% menggunakan monokromator.
Sedangkan grafik spektrum prosentase transmitansi (T%) menggunakan UV-Vis Spectrofotometer untuk kedua sampel dapat ditunjukkan pada gambar (4.4). Pada grafik ini data yang diperoleh merupakan grafik yang sudah berupa grafik antara panjang gelombang vs T%. Jadi tidak perlu dilakukan pengkonversian grafik seperti pada penggunaaan monokromator.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 280 380 480 580 680 spect 20% s.quard 60% Panjang Gelombang (nm) T%
Gambar 4.4 Grafik prosentase transmitansi (T%) menggunakan UV-Vis Spectrofotometer. 4.2.3 Studi perbandingan spektrum prosentase transmitansi kedua alat.
Sesuai dengan tujuan pada penelitian ini, yaitu studi perbandingan spektrum prosentase transmitansi. Maka hasil penelitian menggunakan monokromator 270M akan dibandingkan dengan UV-Visible Spectrofotometer. Studi perbandingan dapat dilakukan dengan cara membandingkan hasil prosentase transmitansi dari kedua alat tersebut. Karena pada penelitian digunakan dua macam sampel maka pembahasan perbandingan akan dibahas untuk masing-masing sampel yang digunakan.
4.2.3. (a) Studi Perbandingan Sampel Spectrum 20%.
Hasil studi perbandingan sampel spectrum 20% dapat ditunjukkan pada gambar (4.5).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 280 330 380 430 480 530 580 630 680 730
UV-Vis Spect Monokromator
Panjang Gelombang (nm)
T%
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Spektrum T% Sampel Spectrum 20%.
Dari gambar tersebut terdapat dua macam grafik yang memperlihatkan perbandingan besarnya T% kedua alat yang digunakan pada penelitian ini. Perbandingan T% untuk daerah panjang gelombang ultraviolet (280-380 nm) sebenarnya menunjukkan hasil yang cukup bagus. Hal itu dapat dilihat pada pola penyebaran titik-titik yang terbentuk apabila ditarik garis yang menghubungkan titik-titiknya didapatkan trend grafik yang mendekati bentuk grafik UV-Vis Spectograph. Tetapi pada hasil grafik T% yang didapatkan dari UV-Vis Spectograph sendiri tidak menunjukkan pola grafik yang malar sehingga hasilnya tidak dapat digunakan sebagai pembanding.
Sedangkan untuk panjang gelombang cahaya tampak (381-740 nm) hasil perbandingannya menunjukkan hasil yang bagus, karena apabila ditarik garis yang menghubungkan titik-titik T% hasil monokromator akan menunjukkan adanya pola bentuk grafik yang mendekati sama terhadap pola bentuk grafik hasil UV-Vis Spectograph. Namun demikian tetap terdapat pola penyebaran titik yang
melenceng agak jauh dari grafik T% UV-Vis Spectograph, sehingga menyebabkan adanya ∆T% apabila dibandingkan menurut tiap-tiap panjang gelombangnya. 4.2.3 (b) Studi Perbandingan Sampel Solar Quard 60%.
Hasil studi perbandingan sampel solar quard 60% dapat dilihat pada gambar (4.6). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 280 330 380 430 480 530 580 630 680 730
UV-Vis Spect Monokromator
Panjang Gelombang (nm)
T %
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Spektrum T% Sampel Solar Quard 60%.
Pada sampel solar quard 60% ini, hasil yang diperoleh pada rentang panjang gelombang ultraviolet (280-380 nm) menunjukkan hasil yang tidak tepat untuk kedua alat. Hal itu dikarenakan hasil prosentase transmitansi dari monokromator 270M membentuk grafik yang acak sehingga tidak besifat malar. Sedangkan hasil prosentase transmitansi dari UV-Vis Spectograph juga menunjukkan grafik yang tidak malar pula. Jadi pembahasan lebih ditekankan pada rentang panjang gelombang cahaya tampak yaitu pada panjang gelombang (381-740 nm).
Hasil studi perbandingan spektrum prosentase transmitansi monokromator 270M terhadap UV-Vis Spectograph pada rentang panjang gelombang cahaya tampak menunjukkan hasil perbandingan yang bagus. Hal itu dapat dilihat pada pola penyebaran titik-titiknya. Dengan cara menghubungkan antar titik-titik yang ada pada grafik, maka didapatkan trend grafik yang mendekati sama dengan bentuk grafik T% hasil pengamatan menggunakan UV-Vis Spectograph. Tetapi apabila dilihat melalui perbandingan T% pada tiap-tiap panjang gelombang hasilnya tetap menunjukkan adanya ∆T%.
Sesuai dengan perumusan masalah pada penelitian ini, yaitu menentukan keakuratan, kelebihan, dan kekurangan hasil perbandingannya. Maka setelah diperoleh hasil studi perbandingan spektrum transmitansinya, dapat dinyatakan bahwa monokromator 270M akurat untuk pengukuran T% pada rentang panjang gelombang cahaya tampak. Baik yang menggunakan sampel spectrum 20% dan sampel solar quard 60% dengan sumber cahaya lampu mercury Phillips Elekton.
Kelebihan yang dimiliki oleh monokromator yaitu sumber cahaya yang digunakan dapat diganti-ganti menurut kebutuhan. Sistem sumber cahaya yang berada diluar (tidak include) memudahkan pengguna untuk mengganti sumber cahaya yang digunakan dengan sumber cahaya yang lain.. Namun dengan sistem sumber cahaya yang berada diluar dapat menimbulkan adanya kekurangan. Kekurangannya adalah pada pengaturan ketepatan cahaya agar cahaya dapat tepat masuk ke celah masuk pada monokromator. Hal itu dikarenakan lebar celah masuk berada pada orde mikron. Kekurangan lain yang dimiliki oleh monokromator karena sistem lampu yang berada diluar mengharuskan
pengambilan data harus dilakukan pada ruang gelap. Sehingga apabila ada sumber cahaya luar yang masuk maka akan mempengaruhi hasil pengambilan datanya. 4.2.4 Penentuan koefisien atenuasi bahan (µ).
Penentuan koefisien atenuasi bahan (µ) dapat dicari dengan menurunkan persamaan Lambert-Beer berikut ini.
x e I I= 0 −µ ………(4.4) ) / ( .x=Ln I I0 −µ ……….(4.5) x I I Ln( / 0) − = µ ………(4.6)
Setelah didapatkan penurunan rumusnya maka dicari terlebih dahulu besarnya intensitas masing-masing bahan dan intensitas awalnya. Adapun besarnya intensitas tersebut tersaji pada grafik (4.7) dibawah ini.
0 10 20 30 40 50 60 70 280 380 480 580 680 I awal I 20% I 60% Panjang Gelombang (nm) Intensitas (AU)
Grafik 4.7 Grafik perbandingan Intensitas awal dan intensitas bahan.
Dilihat dari grafik tersebut maka besarnya intensitas awal dan intensitas bahan pada tiap-tiap panjang gelombnagnya dapat diketahui. Untuk menentukan
koefisien atenuasi bahan, maka nilai masing-masing intensitas masuk pada persamaan (4.6). Untuk menentukan koefisien atenuasi bahan diperlukan faktor penting lain yaitu ketebalan bahan uji. Penentuan ketebalan bahan dapat ditentukan dengan menggunakan alat ukur yaitu mikrometer sekrup. Dari hasil pengukuran didapatkan ketebalan bahan sebagai berikut: sampel Spectrum 20% memiliki ketebalan 0,04 milimeter, sedangkan untuk sampel Solar Quard 60% memiliki ketebalan 0,09 milimeter. Setelah menghitung besarnya koefisien atenuasi bahan maka hasilnya dapat disajikan pada grafik (4.8) yaitu grafik atenuasi bahan terhadap panjang gelombang.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 280 380 480 580 680 u 20% u 60% Panjang Gelombang (nm)
Koefisien Atenuasi Bahan (1/mm)
Grafik 4.8 Grafik koefisien atenuasi bahan.
Dari grafik tersebut diatas, menunjukkan bahwa koefisien atenuasi bahan untuk kedua sampel memberikan nilai yang malar pada panjang gelombang kurang lebih pada 400nm keatas.Pada kasus ini dapat dinyatakan bahwa transmisi yang diberikan oleh bahan juga membentuk grafik yang malar pula. Karena transmisi merupakan perbandingan intensitas sample terhadap intensitas substrat, maka seharusnya grafik transmisi harus merupakan grafik yang malar.
4.2.5 Pengaruh ketebalan bahan terhadap koefisien atenuasi bahan.
Jika besarnya transmitansi sudah kontinu, maka satu faktor yang sangat mempengaruhi besarnya koefisien atenuasi bahan adalah ketebalan bahan. Dan telah diketahui bahwa perbandingan intensitas bahan terhadap intensitas substrat yang merupakan besarnya transmitansi, dan transmitansinya sudah menunjukkan
nilai yang malar. Dengan melihat pada persamaan bahwa
x T Ln( ) − = µ
,
makadapat dinyatakan apabila semakin besar nilai ketebalan sebuah bahan maka nilai koefisien atenuasinya semakin kecil, begitu sebaliknya. Jadi besarnya nilai koefisien atenuasi bahan berbanding terbalik dengan besarnya ketebalan yang dimiliki bahan tersebut.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Studi perbandingan spektrum transmisi Monokromator 270M dan UV-Visible Spectrofotometer untuk sampel spectrum 20% dan Solar quard 60% memberikan hasil spektrum yang malar pada panjang gelombang 380nm-740nm.
2. Koefisien atenuasi bahan memberikan nilai sebesar: a. Sampel spectrum 20% : ± 38/mm.
5.2 Saran
Untuk perbaikan penelitian selanjutnya, disarankan beberapa hal sebagai berikut:
1. Perbandingan yang dilakukan menggunakan standart lampu spektral laboratorium yang lebih bagus.
2. Pada saat pengambilan data sebaiknya berada pada kondisi ruangan yang sama.
3. Dengan selesainya penelitian ini diharapkan seperangkat alat monokromator dapat dimanfaatkan untuk keperluan spektroskopi lainnya. Sebagai contoh adalah penentuan absorbansi bahan (A) dengan terlebih dahulu menentukan besarnya T%.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2006, Spektrum cahaya tampak dan ultraviolet, Http://febdian.net/files/images/spectrum_warna/prisma.
Anonim, 2006, Ultraviolet and Visible Absorption Spectroscopy (UV-Vis) with schematic uv-vis spectrophotometer, Http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/spec/uv-vis/graphics.
Anonim, 2006, Lambert-Beer Law,
Http:// elchem.kaist.ac.kr/vt/chem- ed/spec/beer law.htm Anonim, 2006, Sumber Cahaya Spektrofotometer Absorbsi UV-Vis
SentraBD.com/main/info/insight/spectrfotometer.htm C5410 Photon Counter, Instruction Manual Book, HAMAMATSU
PHOTONICS.KK, Shizuoka, Japan.
Halliday dan Resnick., 1990, Fisika, Jilid 2, Edisi Keempat, terjemahan: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto, Erlangga, Jakarta.
Khopkar, S. M., 1990, Konsep Dasar kimia Analitik, terjemahan: A. Saptorahardjo, UI Press, Jakarta.
Pedrotti F. L. S. J. dan Pedrotti, L.S., 1993, Introduction to optics, Second Edition, Prentice-Hall Inc, Englewood Cliffs, NewJersey.
Riyatun dan Yahya.I, 2001, Spektrofotometri transmisi Radiasi UV Pada Lotion Perawatan Kulit, Proyek Penelitian, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Triyono, 2006, Analisis sudut datan terhadap Koefisien Reflektansi, Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Young and Freeman, 1995, University Physics, Ninth Edition, John Willey and sons Published Inc.
LAMPIRAN
1. Gambar alat-alat yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 1(b). Gambar Photon Counter.
Gambar 1(c). Gambar Hand Scan.
2. Gambar bagian depan photon counter, beserta fungsi dari tombol-tombolnya:
16 4 5
3 HAMAMATSU PHOTON COUNTER
6 2 7 8 9 1 0 1 10 11 12 13 14 15
1. POWER berfungsi sebagai on/off untuk mematikan dan menghidupkan photon counter.
2. CONT berfungsi untuk mengatur kontras dari kristal cair pada layar poton counter.
3. BLANK berfungsi untuk menampilkan dan menyembunyikan layar kristal cair pada photon counter.
4. BUSY mengindikasikan bahwa photon counter sedang melakukan pencacahan selama proses scanning berjalan.
5. CARRY mengindikasikan terjadinya transfer data dari photon counter ke komputer melalui interface RS 232.
6. TRIG . IN menerima sinyal trigger dari luar, membuat sinyal trigger pada level TTL (Transistor Transisitor logic)/(logika negatif) dengan lebar pulsa sedikitnya 1 μs.
7. TRIG . OUT digunakan sebagai keluaran trigger internal dan masukan trigger eksternal sinyal dari luar.
8. SIG . IN berfungsi sebagai masukan (input) dari keluaran (output) sinyal pada PMT (photomultiplier tube).
9. HV. OUT berfungsi sebagai output sumber tegangan tinggi pada PMT (photomultiplier tube).
10. HV . OUT . SW tombol yang berfungsi untuk mengaktifkan atau mematikan suplai sumber tegangan tinggi pada PMT (photomultiplier tube).
11. F . 1 tombol yang digunakan untuk mengisikan parameter-parameter yang ada pada layar photon counter.
12. F. 2 tombol yang digunakan untuk mengisikan parameter-parameter yang ada pada layar photon counter.
13. F. 3 tombol yang digunakan untuk mengisikan parameter-parameter yang ada pada layar photon counter.
14. F. 4 tombol yang digunakan untuk mengisikan parameter-parameter yang ada pada layar photon counter.
15. F . 5 tombol yang digunakan untuk mengisikan parameter-parameter yang ada pada layar photon counter.
16. DISPLAY merupakan tampilan secara keseluruhan layar dari kristal cair yang menampilkan nilai seting parameter dan bentuk spektrum yang dihasilkan.
3. Data hasil pengamatan menggunakan Monokromator 270M
Pj. Gelombang (nm) Substrat Spectrum 20% Solar Quard60%
270 84423 34343 32495 270,5 97731 21889 32882 271 84423 32123 33245 271,5 84221 21321 32636 272 88325 32434 32598 272,5 77219 22343 30794 273 86325 32123 30795 273,5 64204 21221 31097 274 94881 11663 30276 274,5 98452 32132 29441 275 84779 34244 29184 275,5 97841 43243 29713 276 98829 21323 30092 276,5 99784 43245 30231 277 104000 43423 29998 277,5 187000 43243 28314 278 192000 25344 27838 278,5 174000 54253 28182 279 168000 42352 27428 279,5 201000 53456 27494 280 182000 74856 27023 280,5 178000 85986 27142 281 198000 74637 25299 281,5 198000 45347 24239 282 267000 65457 23040 282,5 282000 21332 23008 283 297000 43124 21323 283,5 304000 53699 23232 284 468000 43457 56463 284,5 472000 56456 34434 285 214000 45345 52352 285,5 310000 42344 23424 286 224000 32423 43442 286,5 228000 45345 43242 287 301000 43534 32323 287,5 242000 23424 42344 288 246000 34567 21221 288,5 247000 63457 12219 289 264000 43645 12980 289,5 308000 65635 11209 290 314000 65325 21323 290,5 488000 89687 12334
291 501000 75867 35363 291,5 447000 98769 34245 292 529000 78576 52352 292,5 437000 121424 54374 293 682000 64357 45765 293,5 701000 87857 76586 294 621000 98679 87588 294,5 643000 56677 75876 295 648000 84578 63457 295,5 652000 45454 43645 296 712000 42153 65635 296,5 682000 13223 65325 297 736000 21535 90798 297,5 782000 12334 99234 298 800000 23232 56456 298,5 739000 42344 245899 299 721000 12312 276543 299,5 836000 21323 234435 300 885000 23434 198787 300,5 897000 32434 239877 301 942000 45486 276657 301,5 936000 32444 326356 302 971000 46566 199879 302,5 1010000 45454 176785 303 1010000 43457 212333 303,5 1120000 123213 178890 304 1030000 132445 244444 304,5 1040000 114343 384944 305 1000000 343452 335645 305,5 974000 234344 115436 306 944000 445099 144244 306,5 962000 123233 154237 307 866000 123332 133342 307,5 822000 94324 119023 308 688000 24324 99876 308,5 672000 34534 98765 309 662000 53453 67689 309,5 721000 54645 56567 310 621000 45645 45645 310,5 489000 32434 23443 311 512000 54646 32454 311,5 500000 48678 45452 312 478000 12123 39023 312,5 242000 23212 39114 313 240000 12312 41924
313,5 232000 12309 41065 314 387000 21312 43503 314,5 344000 19039 45043 315 421000 13490 46023 315,5 211000 13498 45363 316 187000 12343 42913 316,5 162000 23418 46913 317 179000 21412 46883 317,5 221000 12346 46475 318 288000 26321 50432 318,5 196000 12321 51644 319 147000 23234 50432 319,5 342000 21312 51683 320 188000 15235 50233 320,5 214000 12398 52582 321 98782 21370 23123 321,5 84421 12343 32421 322 99948 42323 42321 322,5 184000 23123 22343 323 452000 12312 12332 323,5 474000 42321 43134 324 187000 12123 43424 324,5 122000 32132 43522 325 345000 13123 65465 325,5 174000 14212 65436 326 99428 23423 65436 326,5 88874 23246 67536 327 311000 23239 56366 327,5 129000 23243 54346 328 127000 23434 42535 328,5 127000 25323 65456 329 204000 23423 65457 329,5 206000 23523 65365 330 179000 23523 45554 330,5 144000 12353 53564 331 167000 32345 54354 331,5 344000 35434 65464 332 312000 24234 76568 332,5 194000 32454 78588 333 214000 24123 66474 333,5 99784 12323 76585 334 99782 23412 76567 334,5 98474 22323 65654 335 134000 32232 87574 335,5 147000 23232 65376
336 314000 31321 76477 336,5 411000 34232 54656 337 178000 22312 94895 337,5 121000 32234 75885 338 122000 42322 76578 338,5 142000 43252 56476 339 97748 42424 76795 339,5 214000 34255 76988 340 318000 23523 97879 340,5 214000 15235 86758 341 384000 24312 88585 341,5 428000 12354 86534 342 442000 32515 88890 342,5 462000 23512 87656 343 526000 13235 78765 343,5 600000 21325 76544 344 614000 26324 76865 344,5 584000 45454 68799 345 766000 47564 76763 345,5 776000 65455 45687 346 783000 75745 55647 346,5 790000 128656 115363 347 820000 74574 138744 347,5 810000 67644 55487 348 880000 45232 44343 348,5 820000 51312 42324 349 784000 51242 32128 349,5 781000 41233 12146 350 782000 43224 32123 350,5 774000 32124 14121 351 688000 12141 14215 351,5 714000 32124 12313 352 614000 14123 21313 352,5 574000 14215 23423 353 668000 12313 11245 353,5 642000 21313 12312 354 642000 23423 9986 354,5 387000 41245 6575 355 321000 12312 4675 355,5 421000 12132 9965 356 311000 24123 8676 356,5 297000 34234 7588 357 200000 34234 8586 357,5 301000 33244 8768 358 126000 23423 6577
