Upload
jed-franklin
View
41
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MATAHARI
“Fisika Lingkungan”
Oleh:Ellinda Eka Wahyuni 100210102019Hendrawan 100210102001Evin Andriani 100210102034Halimatus Sa’diyah 100210102054M. Thorieq Yusuf 100210102063
PROGRAM PENDIDIKA FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2013
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Setiap hari manusia terlibat pada suatu kondisi lingkungan kerja yang berbeda-
beda dimana perbedaan kondisi tersebut sangat mempengaruhi terhadap kemampuan
manusia. Manusia akan mampu melaksanakan kegiatannya dengan baik dan mencapai
hasil yang optimal apabila lingkungan kerjanya mendukug. Salah satunya adalah
penerangan yang baik. Di beberapa tempat kerja telah membuktikan bahwa penerangan
memberikan dampak positif seperti peningkatan produksi yang maksimal, tersedianya
barang dan jasa, serta perluasan lingkungan kerja.
Rumah adalah tempat tinggal dimana kita banyak melakukan aktivitas di
dalamnya, baik di siang hari maupun di malam hari. Di dalam rumah kita membutuhkan
penerangan baik penerangan yang bersumber dari listrik maupun dari matahari. Pada
siang hari untuk menghemat penggunaan listrik, kebanyakan orang memanfaatkan sinar
matahari untuk penerangan di dalam rumah dengan menggunakan genting – genting kaca
yang tembus cahaya.
Penerangan yang baik yaitu penerangan yang memungkinkan kita dapat melihat
obyek yang dikerjakan secara jelas, cepat dan tanpa upaya yang tidak perlu, berikut hal-
hal yang menentukan penerangan yang baik, antara lain:
Pembagian luminensi dalam lapangan penglihatan
Pencegahan kesilauan
Panas penerangan terhadap keadaan lingkungan
Arah sinar
Warna
Penerangan yang buruk yaitu penerangan dimana kita kurang dapat melihat objek
yang dikerjakan secara tidak jelas dan memungkinkan dibantu oleh alat Bantu
penglihatan. Pengaruh yang mengakibatkan penerangan yang buruk, antara lain:
Kelelahan mata
Kerusakan alat penglihatan
Keluhan pegal disekitar mata
Bertambahnya kecelakaan
Pada siang hari, penerangan di dalam rumah dan di luar rumah memiliki tingkat
panas yang berbeda. Tingkat pencahayaan dapat diukur dengan menggunakan alat Lux
Meter. Lux meter merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengukur kuat atau
lemahnya cahaya yang terdapat pada suatu ruangan atau tempat tertentu.
1.2. Rumusan Masalah
1) Bagaimanakah perbedaan intensitas cahaya di dalam ruangan dan di luar ruangan?
2) Apakah intensitas cahaya di dalam dan di luar ruangan selalu sama setiap hari?
3) Factor – factor apa saja yang mempengaruhi perbedaan intensitas baik di dalam
maupun diluar ruangan?
1.3. Tujuan
1) Mengetahui besar intensitas cahaya di dalam dan di luar ruangan
2) Mengetahui rata – rata intensitas cahaya di suatu tempat
3) Mengetahui factor – factor yang mempengaruhi besar kecilnya intensitas cahaya di
suatu tempat.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Intensitas cahaya adalah besaran pokok fisika untuk mengukur daya yang dipancarkan
oleh suatu sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut. Satuan SI dari intensitas
cahaya adalah Candela (Cd). Dalam bidang optika dan fotometri (fotografi), kemampuan
mata manusia hanya sensitif dan dapat melihat cahaya dengan panjang gelombang tertentu
(spektrum cahaya nampak) yang diukur dalam besaran pokok ini.
Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir
yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika
atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. Radiasi surya
memegang peranan penting dari berbagaai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia.
Cahaya bisa dikatakan sebagai suatu bagian yang mutlak dari kehidupan manusia. Untuk
mendukung teknik pencahayaan buatan yang benar, tentu saja perlu diketahui seberapa besar
intensitas cahaya yang dibutuhkan pada suatu tempat. Maka, untuk mengetahui sebeapa besar
intensitas cahaya tersebut dibuthkan suatu alat ukur cahaya yang dapat digunakan untuk
mengukur besarnya cahaya dalam satuan lux. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting:
radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet). (Hoesin,
Haslizen,1983)
Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh
keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy
matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan
adanya rotasi bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan
atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi.
Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi.
Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu
arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan
tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke
permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit. Radiasi yang sampai ke
permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini
sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang
lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi
menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. ( Susanto, 1995).
Intensitas Cahaya Matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan, tanpa
adanya cahaya matahari kehidupan tidak akan ada lagi pertumbuhan tanaman ternyata
pengaruh cahaya selain ditentukan oleh kualitasnya ternyata ditentukan intensitasnya ,cahaya
berpengaruh nyata terhadap sifat morfologi tanaman.
Energi cahaya matahari yang digunakan oleh tanaman dalam proses fotosintesis
berkisar antar 0,5 – 2,0 % dari jumlah total energi yang tersedia. Sehingga hasil fotosintesis
berkurang apabila intensitas cahaya kurang dari batas optimum yang dibutuhkan oleh
tanaman, yang tergantung pada jenis tanaman (Leopold & Kriedemann, 1975) hal ini juga
berlaku terhadap jenis-jenis anggrek. Pemberian naungan pada tanaman baik secara alami &
buatan, akan berarti mengurangi intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman tersebut, hal
ini akan mempengruhi pertumbuhan maupun hasil tanaman . Tanaman yang kurang
mendapatkan cahaya matahari akan mempunyai akar yang pendek, cahaya matahari penuh
menghasilkan akar lebih panjang dan lebih bercabang.
Faktor – factor yang mempengaruhi intensitas matahari ialah:
1. Jarak matahari
Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap
penerimaan energi matahari.
2. Intensitas radiasi matahari
yaitu besar kecilnya sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang
diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang
yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya
tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan
atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus.
3. Panjang hari (sun duration)
yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam.
4. Pengaruh atmosfer.
Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air,
dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.
5. Pengaruh Cuaca
Alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya adalah luxmeter. Luxmeter
digunakan sebagai salah satu alat untuk melakukan penelitian ( research ) bidang ilmu yang
memerlukan informasi intensitas cahaya yang lebih akurat. Luxmeter yang ada saat ini masih
terbatas kemampuannyakarena belum dilengkapi dengan memori penyimpanan data yang
dapat disimpansetiap saat. Memori ini sangat bermanfaat pada saat luxmeter digunakan untuk
penelitian dengan dengan jumlah data yang banyak dan waktu yang lama serta akurat.
BAB III
HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penenitian
Pengamatan yang dilakukan untuk mengamati besar intensitas cahaya sinar
matahari dilaksanakan pada:
Tempat : rumah hendrawan dan lapangan di sekita
Waktu : jum’at – selasa 6 – 10 desember 2013
3.2 Hasil dan Analisis
a. Hari Pertama
WaktuDalam (candela) Luar Ruangan
(candela)
Keterangan
Pagi
66 56900
Cerah64 56800
64 56400
Rata – rata 64,67 56700
Siang
10 27300
Mendung/ berawan10 27300
11 28000
Rata – rata 10,33 27533,33
Sore
0 18400
Setelah hujan
(berawan gelap)
0 18400
0 18500
Rata – rata 0 18433,33
Grafik pengamatan:
pagi (cerah) siang (mendung) sore (berawan gelap)
0100200300400500600700
diluar ruangandi dalam ruangan
Analisis:
Pada pengukuran pertama di pagi hari yang cerah, intensitas cahaya yang terukur cukup
tinggi. Sedangkan pada siang dan sore intensitas cahaya menurun karena cuaca yang sedang
berawan. Cuaca yang berawan ini menghalangi cahaya matahari menuju permukaan bumi,
sehingga intensitas cahaya yang diterima bumi jumlahnya menjadi lebih sedikit dibandingkan
pada saat cuaca cerah.
b. Hari kedua
WaktuDalam (candela) Luar Ruangan
(candela)
Keterangan
Pagi
19 24800
Berawan/ mendung20 24800
20 24800
Rata – rata 19,67 24800
Siang
11 27000
Mendung/ berawan11 27300
11 27800
Rata – rata 11 27367
Sore
2 25900
Setelah hujan
(berawan gelap)
2 25500
2 25200
Rata – rata 2 25533
Grafik pengamatan:
pagi (mendung) siang (mendung)
sore (setelah hujan)
0
50
100
150
200
250
300
350
di luar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan
Analisis:
Pada hari kedua cuaca relatif berawan dan intensitas cahaya pun relatif kecil.
c. Hari ketiga
WaktuDalam (candela) Luar Ruangan
(candela)
Keterangan
Pagi
25 37500
Berawan25 37800
28 38000
Rata – rata 26 37767
Siang
206 81900
Cerah206 81800
210 81700
Rata – rata 207,33 81800
Sore
0 Tidak dapat
mengambil data
karena hujanBerawan
0
0
Rata – rata 0
Grafik:
pagi (berawan) siang (cerah) sore(hujan)0
200
400
600
800
1000
1200
di luar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan
Analisis:
Pada hari ketiga di pagi hari keadaan cuaca tidak begitu berawan meski matahari tidak
terlihat. Intensitas cahaya pun relatif kecil. Pada siang cuaca cerah dan panas. Intensitas
cahaya yang dihasilakan tinggi. Sedangkan sore hari karena terjadi hujan maka cahaya dalam
ruang tidak dapat masuk.
d. Hari keempat
WaktuDalam (candela) Luar Ruangan
(candela)
Keterangan
Pagi
19 24600
Berawan20 24800
22 24400
Rata – rata 20,33 24600
Siang
20 55100
Cerah sedikit
berawan
22 55300
24 55400
Rata – rata 22 55266,7
Sore
4 24000
Berawan3 24400
3 24300
Rata – rata 3,33 24233,33
Grafik pengamatan:
pagi (berawan) siang (cerah) sore (berawan)0
100
200
300
400
500
600
700
di luar ruangandi dalam ruangan
Analisis:
Pada hari keempat cuaca pagi berawan dan matahari tidak terlihat. Intensitas yang dihasilkan
pun kecil. Pada siang hari keadaan mulai sedikit cerah meski sinar matahari tidak sepanas
pada hari kedua namun intensitas yang dihasilkan cukup tinggi. Pada sore hari intensitas
rendah sebab keadaan luar yang baru saja hujan.
e. Hari kelima
WaktuDalam (Candela ) Luar Ruangan
(Candela)
Keterangan
Pagi 20 23500 Berawan
23 23700
22 24000
Rata – rata 21,67 23733,33
Siang
160 113900
Cerah150 113300
160 114000
Rata – rata 156,67 113733,33
Sore
20 36400
Berawan21 36600
22 36500
Rata – rata 21 36500
Grafik pengamatan:
pagi berawan siang cerah sore berawan0
200
400
600
800
1000
1200
1400
diluar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan
Analisis:
Pada pagi hari keadaan masih berawan dan matahari tidak terlihat sehingga intensitas cahaya
yang teamati kecil. Pada siang hari keadaan cerah atau dapat dikatakan sangat panas, keadaan
ini menyebabkan intesitas cahaya yang sangat tinggi. Pada sore hari intensitas menurun
karena berawan.
3.3 Analisis Data
Grafik intensitas cahaya Matahari di pagi hari
hari 1 (cerah) hari 2 (berawan)
hari 3 (berawan)
hari 4 (berawan)
hari 5 (berawan)
0100200300400500600700
di luar ruangandi dalam ruangan
Grafik intensitas cahaya Matahari di siang hari
hari 1 (mendung)
hari 2 (mendung)
hari 3 (cerah)
hari 4 (cerah berawan)
hari 5 (cerah)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
di luar ruangandi dalam ruangan
Grafik intensitas cahaya matahari di sore hari
050
100150200250300350400450
di luar ruangandi dalam ruangan
Dari ketiga grafik intensitas cahaya dengan keadaan yang sama, diperoleh besar
intensitas cahaya yang berbeda setiap harinya. Hal ini dipengaruhi oleh cuaca pada kondisi
dan waktu setempat yang selalu berubah - ubah setiap hari.
Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh
keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy
matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan
adanya rotasi bumi. Ini terlihat dari Intensitas cahaya yang dihasilkan di luar (lapangan)
menunjukkan bahwa intensitas cahaya matahari dipengaruhi sudut dari posisi matahari. Ini
terlihat dari data pada hari kelima dimana intensitas cahaya matahari sangat tinggi di siang
hari dimana matahari tepat berada di atas.
Sedangkan intensitas cahaya di dalam ruangan dipengaruhi oleh keadaan ruangan
tersebut. Apakah ruangan tersebut mampu memantulkan cahaya dengan baik atau tidak.
Intensitas yang tinggi pada siang hari ini lah yang menyebabkan udara panas. Karena
bumi sangat padat, maka cahaya ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke
atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan
tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke
permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit.
Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh
bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan
di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. bumi memencarkan radiasi dalam bentuk
gelombang panjang. Pada radiasi bumi dari 115% radiasi yang keluar dari bumi (outgoing
radiatio) diserap 106% oleh awan, uap air, CO2, dan O3 dan dikembalikan ke bumi 100%,
hilang ke angkasa 9% secara langsung, emisi dari uap air, CO2, dan O3 sebesar 40%, emisi
dari awan 20%. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan
bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. permukaan mengalami surplus
sebanyak 31% dari energi radiasi (+46-115+100), sedangkan atmosfer defisit sebesar 31%
(+23+106-100-60). Bumi mentrasfer surplus 31% energi radiasi ke atmosfer dalam dua
bentuk, yaitu melalui panas terasa (sensible heat) sebesar 7% yang secara umum dapat diukur
dengan termometer, serta lewat panas tersembunyi (latent heat) sebesar 24% yakni panas
yang tersembunyi pada saat evaporasi (perubahan fase air menjadi uap) dan energi ini
terlepas saat kondensasi terjadi . Ini lah yang menjadi salah satu factor terjadinya pemanasan
global saat ini. Intensitas cahaya matahari yang tinggi menjadi indikasi bahwa pemanasaan
global yang terjadi semakin parah.
bumi lebih hangat dibandingkan hasil perhitungan rata-rata suhu muka bumi 300 K,
pada kenyataanya lebih adalah indikator keberadaan zat yang dikenal sebagai GRK (gas
rumah kaca). GRK terdiri atas CO2, O3, uap H2O, N2O, CFC, dan CH4. GRK mempunyai
sifat khas layaknya seperti rumah kaca yang dapat meneruskan radiasi surya langsung ke
permukaan, tetapi secara selektif menahan radiasi bumi dalam bentuk gelombang panjang
yang terakumulasi sehingga menimbulkan efek panas. Persis seperti di dalam rumah kaca
yang tertutup.
Pada jumlah yang ada saat ini, dirasakan GRK masih dianggap menguntungkan
karena bumi menjadi hangat dan dapat dihuni, tetapi bila aktivitas manusia pada berbagai
sektor yang cenderung meningkatkan keberadaan GRK, dikhawatirkan akan menimbulkan
dampak pemanasan bumi secara global, yang pada akhirnya dapat mencairkan es di kutub,
sehingga volume air laut menjadi bertambah, tenggelamlah beberapa pulau atau pantai serta
kota pantai. Meskipun sebagian pakar kurang meyakini fenomena ini dan menganggap ada
faktor penyeimbang seperti letusan gunung api yang menghamburkan jutaan ton partikel ke
udara akan menimbulkan dampak pendinginan bagi bumi juga secara global.
LampiranPengambilan data hari pertama
Hari kedua
Hari ketiga
Hari keempat
Hari kelima
Setelah melakukan beberapa pengukuran dan pengamatan kami mendapatkan beberapa kesimpulan yaitu :
1. Terjadi perbedaan yang mencolok antara intensitas cahaya didalam ruangan dengan di luar ruangan,salah satu datanya yaitu 156,67 didalam ruangan dan 1137,33 diluar ruangan pada siang hari.
2. Intensitas cahaya di dalam dan diluar ruangan berbeda setiap hari.3. Banyak factor yang mempengaruhi data pengukuran intensitas cahaya yang kami
lakukan diantarabya, sudut matahari terhadap alat, cuaca, ketinggian tempat, dan laian – lain sehingga terjadi perbedaan pengukuran setiap hari.