View
238
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1
PERGESERAN SPEKTRUM GELOMBANG PADA FILAMEN BEBERAPA JENIS LAMPU
PIJAR
DISPLACEMENT LIGHT SPECTRUM OF SEVERAL TYPES OF INCANDESCENT
LAMPS
Lilia Afriana, Bidayatul Armynah, Dahlang Tahir
Jurusan Fisika FMIPA Unhas
ABSTRAK
Penelitian ini tentang pergeseran spektrum cahaya dari beberapa jenis lampu pijar, yaitu lampu
sepeda motor dan lampu mobil pada variasi tegangan (5 volt, 7 volt, 9 volt, dan 11 volt). Cahaya
lampu dikenakan pada celah kisi yang diteruskan pada prisma. Besar arus setiap warna spektrum
dideteksi dengan rangkaian sensor cahaya yaitu LDR (Light Dependent Resistor). Kenaikan
tegangan yang dikenakan pada masing-masing lampu pijar mengakibatkan pergeseran puncak
spektrum ke arus yang lebih besar. Ini menunjukkan adanya hubungan antara kenaikan tegangan
pada masing-masing filamen dengan perubahan panjang gelombang.
Kata kunci : pergeseran spektrum, filamen, kisi, prisma, LDR.
ABSTRACT
This research about displacement light spectrum of several types of incandescent lamps from
motorcycle and car with voltage was varies from 5 volt to 11 volt. The currents of every spectrum
was detectly by Light Dependent Resistor (LDR). The displacement peak position was increase
with increasing the applied voltage . This result showed the dependence of the wavelength peak to
the voltage of incandescent filaments.
Key words : spectrum displacement, filament, slit, prism, LDR
Pendahuluan
Salah satu sumber cahaya yang paling dekat
dengan manusia adalah lampu. Cahaya putih
yang dihasilkan oleh sebuah lampu adalah
percampuran dari tujuh warna yaitu merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Cahaya-
cahaya ini memiliki panjang gelombang yang
berbeda. Warna-warna dalam cahaya putih dapat
diuraikan dengan menggunakan prisma menjadi
jalur warna. Jalur warna ini dikenal sebagai
spektrum sedangkan penguraian cahaya putih
kepada spektrum ini dikenal sebagai penyerakan
cahaya (difusi). Spektrum warna terbentuk
karena cahaya yang berlainan warna terbias
pada sudut yang berlainan. Spektrum warna ini
terbentuk melalui dispersi cahaya sehingga akan
dibahas dalam penelitian ini yaitu bagaimana
pergeseran antara warna yang satu ke warna
yang lainnya.
Teori
Umumnya benda-benda di sekeliling
kita dapat dilihat dikarenakan benda-benda
tersebut memantulkan sinar yang sesaat diterima
2
oleh benda itu, dan bukan karena meradiasikan
kalor. Jika suatu benda padat dipanaskan maka
benda itu akan memancarkan radiasi kalor. Pada
suhu yang lebih tinggi (dalam orde 1000
K) benda mulai berpijar merah, seperti besi
dipanaskan. Pada suhu diatas 2000 K benda
pijar kuning atau keputih-putihan, seperti besi
berpijar putih atau pijar putih dari filamen
lampu pijar. Max Planck menjelaskan tentang
distribusi radiasi benda hitam dengan
menggunakan persamaan:
Eλ,b(λ,T)=𝐶1
λ5[exp(𝐶2λT)−1]
(I)
denganC1= 2𝜋ℎ𝑐𝑜2= 3.742x108W .µ𝑚4/𝑚2
C2 =ℎ𝑐𝑜
𝑘 = 1.439 x 104.µm.K
T : suhu mutlak benda hitam
Gambar 1 : Spektrum Emisi Benda Htam (Distribusi
Spektrum Planck ) (moran et all,
2002:475)[6]
Dari Gambar 1 diketahui bahwa
distribusi spektrum pada benda hitam memiliki
nilai maksimum dan menggambarkan hubungan
antara suhu dari benda hitam dan panjang
gelombang maksimum. Hal ini dirumuskan oleh
Wilhem Wien pada persamaan II yaitu:
λmaxT= C3 (II)
dengan C3= 2897.8 µm.K
Persamaan II merupakan hukum
pergeseran Wien. Persamaan tersebut secara
kuantitatif menyatakan fakta empiris bahwa
puncak spektrum akan bergeser ke arah panjang
gelombang yang lebih kecil (frekuensi lebih
tinggi) ketika temperaturnya bertambah. Namun
perlu digarisbawahi bahwa hukum pergeseran
Wien hanya berlaku pada benda hitam dan
panjang gelombang yang kecil.
Cahaya adalah energi berbentuk
gelombang elekromagnetik dengan panjang
gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang
fisika, cahaya merupakan radiasi
elektromagnetik, baik dengan panjang
gelombang kasat mata maupun yang tidak.
Cahaya adalah paket partikel yang disebut
foton. Kedua definisi tersebut adalah sifat yang
ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga
disebut "dualisme gelombang-partikel".
Dispersi adalah peristiwa penguraian
cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-
cahaya monokromatik (merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, ungu) pada prisma
lewat pembiasan atau pembelokan. Hal ini
membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari
harmonisasi berbagai cahaya warna dengan
berbeda-beda panjang gelombang. Sebuah
prisma atau kisi mempunyai kemampuan untuk
menguraikan cahaya menjadi warna-warna
spektralnya.
Cahaya (Spektrum optik, atau spektrum
tampak) merupakan bagian dari spektrum
elektromagnet yang tampak oleh mata manusia.
Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang
3
gelombang ini disebut cahaya tampak. Tidak
ada batasan yang tepat dari spektrum optik,
mata normal manusia akan dapat menerima
panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm,
meskipun beberapa orang dapat menerima
panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm.
Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya
biasanya memiliki sensitivitas maksimum di
sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari
spektrum optik.
Lampu adalah sumber cahaya yang
dihasilkan dari energi listrik dengan cara
mengalirkan listrik tersebut melalui media
khusus sehingga media tersebut menyala. Media
tersebut ditempatkan pada ruang hampa udara
(bola lampu) agar media yang menyala tersebut
tidak hangus terbakar karena suhunya yang
tinggi (>2000oC). Salah satu contoh dari lampu
yaitu lampu pijar. Cahaya lampu pijar
dibangkitkan dengan mengalirkan arus listrik
dalam kawat halus. Dalam kawat ini, energi
listrik diubah menjadi panas dan cahaya. Energi
listrik yang mengalir dalam kawat wolfram
ditempatkan dalam bola kaca vacum (kosong).
Tujuan dibuat bola vacum adalah agar kawat
yang pijar tidak terbakar.
LDR atau Light Dependent Resistor
adalah sebuah komponen elektronika yang
termasuk ke dalam jenis resistor yang nilai
resistansinya akan berubah apabila intensitas
cahaya yang diserap juga berubah. Pada saat
keadaan gelap atau intensitas cahaya rendah,
maka LDR akan menjadi konduktor yang buruk,
sehingga LDR memiliki resistansi yang besar
pada saat gelap atau intensitas cahaya rendah.
Pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi,
maka LDR menjadi konduktor yang baik,
sehingga LDR memiliki resistansi yang kecil
pada saat terang atau intensitas cahaya tinggi.
Hukum Ohm menyatakan bahwa
besarnya tegangan pada suatu cabang (V) yang
mengandung resistor (R) yang dialiri arus
sebesar (I) adalah sama dengan hasil resistansi
dengan arus yang mengalir pada cara tersebut.16
Jika ditulis dalam bentuk persamaan adalah
sebagai berikut :
V = I.R (III)
dengan, V = tegangan (Volt)
I = arus (A)
R = resistansi (Ω)
Dengan mengkombinasikan tahanan-
tahanan dan sumber-sumber, maka dapat
mempercepat proses kerja dalam menganalisis
sebuah rangkaian. Jalan yang digunakan adalah
“pembagian tegangan dan arus”. Pembagian
tegangan digunakan untuk menyatakan
tegangan yang melintasi salah satu di antara dua
tahanan seri atau lebih.
Tegangan yang melintasi tersebut dapat dilihat
pada gambar berikut :
Gambar 2: Rangkaian pembagi tegangan
4
5.35E-05
0.00006025
8.25E-05
0
0.00001
0.00002
0.00003
0.00004
0.00005
0.00006
0.00007
0.00008
0.00009
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
0.00010375
0.00013375
0.000156
0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0.00012
0.00014
0.00016
0.00018
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
dari gambar 2, tegangan pada R2 dapat
dinyatakan dengan :
V2 = 2
1 2 VS (IV)
Begitu juga untuk tegangan pada R1 :
V1 = 1
1 2 V2 (V)
Jika rangkaian terdiri lebih dari 2 tahanan, dapat
ditulis sebuah persamaan umumnya :
V1 = 1
1 2 3 V2 (VI)
Persamaan VI, dapat dinyatakan bahwa
tegangan yang timbul melintasi salah satu
tahanan seri adalah tegangan total dikalikan
dengan rasio dari tahanan dengan tahanan total.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium
Laboratorium Fisika Optik dan Spektroskopi
Jurusan Fisika FMIPA Unhas. Lampu yang
digunakan adalah lampu pijar yaitu lampu
sepeda motor dan lampu mobil. Cahaya lampu
yang dikenakan celah kisi diteruskan ke prisma.
Besar arus setiap warna spektrum (merah,
kuning, dan biru) dideteksi dengan rangkaian
sensor cahaya yaitu LDR (Light Dependent
Resistor) seiring dengan kenaikan tegangan
yang diberikan yaitu dimulai dari tegangan 5
volt, 7 volt, 9 volt, dan 11 volt.
Hasil Penelitian
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan
didapatkan hasil berupa grafik hubungan antara
arus (I) dan panjang gelombang (λ) yang
divariasikan untuk masing-masing lampu,
hubungan antara tegangan (V) dengan arus (I)
untuk masing-masing filamen, hubungan antara
panjang gelombang (λ) dengan 1/V dan
hubungan antara panjang gelombang (λ) dengan
1/I untuk masing-masing lampu, Besar λmax
perhitungan VR2 untuk masing-masing lampu.
(a)
(b)
5
0.00011875
0.000227
0.00026025
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
0.0003
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
0.000113
0.00016575
0.0001955
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
5E-06 5.25E-06
1.3E-05
0
0.000002
0.000004
0.000006
0.000008
0.00001
0.000012
0.000014
459-490 570-590 620-750A
RU
S (I
) PANJANG GELOMBANG (λ)
1.725E-05
0.00002875
4.375E-05
0
0.000005
0.00001
0.000015
0.00002
0.000025
0.00003
0.000035
0.00004
0.000045
0.00005
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
(c)
(d)
Gambar 3 : Hubungan antara panjang gelombang (λ) dan
arus (I) dengan memberikan (a) tegangan 5
Volt, (b) tegangan 7 Volt, (c) tegangan 9
Volt, (d) tegangan 11 Volt untuk lampu
sepeda motor.
(a)
(b)
6
4.575E-05
0.00006025
0.00010275
0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0.00012
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
(c)
(d)
Gambar 4 : Hubungan antara panjang gelombang (λ) dan
arus (I) dengan memberikan (a) tegangan 5
Volt, (b) tegangan 7 Volt, (c) tegangan 9
Volt, (d) tegangan 11 Volt untuk lampu
sepeda motor.
(a)
(b)
Gambar 5 : Hubungan antara tegangan (V) dengan arus
(I) untuk (a) filamen sepeda motor dan (b)
filamen mobil.
0.00010375
0.00013375
0.000156
0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0.00012
0.00014
0.00016
0.00018
459-490 570-590 620-750
AR
US
(I)
PANJANG GELOMBANG (λ)
0.8681
1.2153
1.5625
1.9097
0
0.5
1
1.5
2
2.5
5 7 9 11
AR
US
(I)
TEGANGAN (V)
2.0833
2.9167
3.75
4.5833
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5 7 9 11
AR
US
(I)
TEGANGAN (V)
7
(a)
(b)
Gambar 6 : Hubungan antara panjang gelombang (λ)
dengan 1/V untuk (a) lampu sepeda motor
dan (b) lampu mobil.
(a)
(b)
Gambar 7 : Hubungan antara panjang gelombang (λ)
dengan 1/I untuk (a) lampu sepeda motor
dan (b) lampu mobil.
450
570
620
0
100
200
300
400
500
600
700
0.251645377 0.274087706 0.297431454
PA
NJA
NG
GEL
OM
BA
NG
(λ)
1/V
450
570
620
0
100
200
300
400
500
600
700
0.230218505 0.232892109 0.24389887
PA
NJA
NG
GEL
OM
BA
NG
(λ)
1/V
450
570 620
0
100
200
300
400
500
600
700
PA
NJA
NG
GEL
OM
BA
NG
(λ)
1/I
450
570 620
0
100
200
300
400
500
600
700
PA
NJA
NG
GEL
OM
BA
NG
(λ)
1/I
8
Tabel I : Besar λmax perhitungan VR2 untuk lampu
sepeda motor
Tegangan Spektrum λmax
(µm.Volt)
5 Volt
merah 598.719
kuning 597.177
biru 588.6846
7 Volt
merah 701.222
kuning 669.8266
biru 636.3537
9 Volt
merah 943.6482
kuning 892.7581
biru 758.377
11 Volt
merah 1203.323
kuning 1016.491
biru 931.5113
Tabel II : Besar λmax perhitungan VR2 untuk lampu
mobil
Tegangan Spektrum λmax
(µm.Volt)
5 Volt
merah 592.9003
kuning 588.3858
biru 588.6846
7 Volt
merah 632.7074
kuning 603.7083
biru 614.5917
9 Volt
merah 775.3311
kuning 644.3135
biru 658.9653
11 Volt
merah 802.7147
kuning 863.0827
biru 806.6249
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan
dapat diambil kesimpulan bahwa, Besar arus
yang dihasilkan dari setiap jenis lampu semakin
meningkat seiring dengan variasi tegangan yang
diberikan yang dimulai dari variasi tegangan
terkecil sampai tegangan terbesar (5 Volt, 7 Volt,
9 Volt dan 11 Volt).
Daftar Pustaka
Anonim.
http://www.slideshare.net/zhibuncyth/cahaya-
15911379 . Diakses pada10 Juni 2013.
Kusminarto, Drs. Fisika Modern. Yogyakarta:
Penerbit ANDI, 2011.
Abdullah M. Fisika Jilid 2. Jakarta: PT Erlangga,
2006.
KM Winarto, B Hudaya. Fisika Umum (College
Physics). Bandung: CV. Armico, 1981.
J. Wosparik, Hans. Dari Atomos Hingga Quark.
Bandung: Grafindo Media Pratama, 2006.
Amir Achmad Drs. Fisika Untuk Universitas 3.
Jakarta: Bina Cipta, 1987.
Barmawi Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika.
Jakarta: Penerbit Erlangga, 1999.
Tipler Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik.
Jakarta: Penerbit Erlangga, 1996.
Recommended