Post on 24-Feb-2018
18
BAB III
ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA
3.1. Spektroskop Sederhana
Spektrometer sederhana ini dirancang dengan menggunakan karton
dupleks, dibuat membentuk sudut 45o dan 90
o, dirancang dengan membentuk 2
sudut yang berbeda dimaksudkan untuk membandingkan hasil yang akan
diperoleh dari kedua alat tersebut, untuk menyebarkan cahaya menurut
spektrumnya. Sebagai kisi difraksi digunakan potongan DVD yang sudah
dikelupas lapisan pemantulnya. Kisi dipasang pada posisi sudut berbeda pada
berkas cahaya sehingga pola interferensi orde pertama keluar pada sudut kira-kira
tegak lurus kisi.
Gambar 3.1. Foto spektroskop sederhana membentuk sudut 45o.
19
Gambar 3.2. Foto spektroskop sederhana membentuk sudut 90o.
3.2. Cara Kerja Spektrometer Sederhana
Alat yang sudah dibuat kemudian dirangkai dengan menggunakan control
transformator for spectrum lamps, soket lampu yang telah dipasang dengan lampu
helium (He), merkuri (Hg), cadmium (Cd), dan kamera digital. Spektrometer
disusun seperti Gambar.3.6. dan pada permukaan kisi difraksi dipasang kamera
untuk merekam gambar spektrum yang dihasilkan sinar yang datang pada celah
kisi difraksi.
Untuk merekam spektrum digunakan kamera digital saku EasyShare
Kodak M863 dengan resolusi 8,2 megapiksel, 7,2 megapiksel dan 6,1 megapiksel
dengan diameter fokus 34 mm-102 mm. Bukaan diatur selama mungkin yaitu
kira-kira 10 detik dan digunakan nilai ISO tinggi. Pengaturan fokus dilakukan
secara otomatis dengan pencahayaan lampu seminimal mungkin untuk
20
menghasilkan spektrum yang tajam dengan intensitas tinggi. Berikut ditampilkan
gambar-gambar alat pendukung rangkaian pada spektrometer sederhana.
Gambar 3.3. Control transformator untuk lampu spektrometer.
Gambar 3.4. Lampu merkuri/ raksa (Hg), helium, dan kadmium (Cd).
21
Gambar3.5. Soket lampu.
Gambar 3.6. EasyShare Kodak M863.
22
Gambar 3.7. Rangkaian spektrometer sederhana.
Gambar 3.8. Skema spektrometer sederhana.
Proses pertama perekaman gambar, dilakukan 5 kali pada tiap-tiap objek
cahaya yang akan diamati, yaitu : helium, raksa, dan cadmium, dengan
menggunakan kamera digital. Celah pada spektrometer diletakkan didepan cahaya
yaitu di depan soket lampu, kemudian kamera diletakkan didepan kisi difraksi
control transformator
Spectrometer sederhana
kamera
Soket lampu
Kisi difraksi
DVD
Kisi difraksi
23
spektrometer sederhana untuk merekam hasil spektrum yang tampak pada kisi
DVD.
Perekaman gambar spektrum pada cahaya lampu helium (He),
merkuri/raksa (Hg), dan kadmium (Cd) dengan menggunakan resolusi bervariasi
yaitu 8,2 megapiksel, 7,2 megapiksel dan 6,1 megapiksel. Perekaman gambar ini
berfungsi untk mengetahui spektrum warna pada beberapa lampu yang diamati ,
untuk mengetahui hubungan piksel dan intensitas yang dihasilkan spektrum
warna-warna cahaya, juga mengetahui besar panjang gelombang cahaya lampu
yang dihasilkan spektrometer sederhana dan sejauh mana pengaruh tingkat
resolusi terhadap spektrum hasil perekaman gambar.
Proses kedua, setelah perekaman gambar, hasil perekaman gambar oleh
kamera digital dalam bentuk JPG, kemudian dibuka menggunakan microsoft
paint. Gambar dipotong secara vertikal sepanjang sumbu y, sedangkan sumbu
horizontal (sumbu x) tidak ada pemotongan dimulai titik nol Setelah dipotong
disimpan dan diubah kedalam program 24 bit map, dengan menggunakan program
C++ gambar yang telah disimpan dalam bentuk 24 bit map diubah menjadi
keluaran dalam bentuk hubungan intensitas dan piksel, dengan menggunakan
program excel diolah dalam bentuk data-data dan grafik. Kemudian setelah
diperoleh hasil hubungan antara intensitas dan piksel, data diolah kembali dengan
menggunakan program C++ diubah dalam bentuk hubungan antara panjang
gelombang dan intensitas.Hasil grafik dapat dilihat pada pembahasan berikutnya.
Proses ketiga dilakukan kalibrasi pada spektrum yang telah diambil dan
dibaca datanya. Spektrum yang dihasilkan oleh helium, raksa dan kadmium
dikalibrasi dengan mencocokan karakteristik spektrum dengan acuan standar
24
nasional dari National Institute of Standards and Technology. Setelah didapatkan
hasil pencocokan kalibrasi, pada ketiga lampu tersebut, dipilih acuan untuk
menentukan panjang gelombang spektrum lain yang belum diketahui nilainya.
Penetapan acuan pada spektrum , dengan pengolahan data-data dan pencocokan
yang mendekati dengan standar acuan NIST.
Proses keempat dilakukan pengujian alat dengan menggunakan lampu
pijar 5 watt merek Chiyoda. Pengujian dilakukan untuk mengetahui nilai panjang
gelombang lampu pijar Chiyoda, dengan mensubstitusi nilai piksel yang
dihasilkan spektrum lampu pijar dari perekaman gambar. Lalu setelah pengujian
dilakukan proses selanjutnya menguji ulang dengan menggunakan lampu yang
sama, untuk mengetahui tingkat konsistensi alat spektrometer sederhana tersebut.
Jika hasil pengujian konsistensi cukup baik maka alat spektrometer dapat
digunakan setelah dikalibrasi terlebih dahulu dengan membandingkan data hasil
penelitian dengan standar acuan nasional.
Tabel 3.1. adalah data hasil pemotretan spektrum, disajikan hanya
beberapa sample data, krn terdapat ribuan data yang diperoleh berdasarkan warna-
warna spektrum .
Tabel 3.1. Data spektrum helium (He) resolusi 8,2 megapiksel
No.Piksel Nilai Intensitas hasil pemotretan ke
1 2 3 4 5
0 16 16 35 15 23
1 16 16 20 12 17
2 16 16 12 9 20
3 19 19 10 7 23
1294 58 58 126 34 34
25
1295 74 74 156 41 41
1296 94 94 204 55 55
1297 111 111 196 68 68
1298 127 127 186 88 88
1299 154 154 174 97 97
1300 192 192 164 110 110
1480 97 97 168 33 33
1481 138 138 164 68 68
1482 154 154 169 103 103
1483 154 154 99 150 150
1484 156 156 42 158 158
1485 165 165 32 178 178
1517 189 189 414 40 40
1518 293 293 391 78 78
1519 341 341 370 148 148
1520 353 353 354 218 218
1521 337 337 229 306 306
1522 353 353 123 401 401
Dari Tabel 3.1. diperlihatkan salah satu grafik dari spektrum helium seperti tersaji
dalam Gambar 3.9. ,
Gambar 3.9. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan pertama.
0
100
200
300
400
500
500 1000 1500 2000 2500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
26
3.3. Kalibrasi Spektrometer Sederhana
Untuk memperoleh nilai-nilai panjang gelombang dari garis spektrum,
pentingnya dilakukan kalibrasi dengan menggunakan spektrum standar nasional
dari National Institute of Standards and Technology ( NIST ) untuk masing-
masing cahaya yang akan diukur, untuk mengkalibrasi spektrum lampu yang
diukur yaitu : helium(He), merkuri/raksa (Hg) dan kadmium(Cd). Dari hasil
pengkalibrasian dipilih lampu helium sebagai lampu acuan untuk menentukan
panjang gelombang lampu-lampu yang lainnya. Dari hasil pengkalibrasian, lampu
helium memiliki data yang hampir cocok dengan acuan dari NIST dan dari hasil
pengolahan memiliki tingkat kelinieran relatif tinggi dan tingkat error data relatif
kecil.
Gambar 3.10. Grafik spektrum acuan helium (He) dari NIST.
0
100
200
300
400
500
600
4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500
Pik
sel
Panjang Gelombang (Å)
Spektrum Standar Nasional helium (He) dari NIST
27
Tabel 3.2. berikut diperoleh dari hasil pencocokan nilai piksel pada
spektrum helium (He), dengan nilai panjang gelombang pada spektrum standar
nasional helium (He) dari NIST.
Gambar 3.9., terlihat terdapat pola yang hampir mirip antara grafik
spektrum helium (He) dengan grafik spektrum standar nasional dari NIST.
Perbedaan nilai piksel tiap-tiap puncak pada grafik spektrum helium (He) dengan
spektrum standar nasional helium (He) dari NIST, kemungkinan disebabkan oleh
posisi kamera bergeser terhadap spektrometer
Pada tabel 3.4. hasil pencocokan terlihat bervariasi untuk nilai piksel dari
grafik spektrum hasil perekaman dengan panjang gelombang tetap yang diperoleh
dari nilai standar nasional dari NIST. Panjang gelombang merupakan variabel
tetap misalnya (X) dan nilai piksel yang berubah-ubah sebagai variabel bebas (Y).
Tabel 3.2. Data pencocokan panjang gelombang dan piksel spektrum helium (He)
Panjang Gelombang
(Å) Nilai Piksel ( Y )
X Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
5875.62 1869 1866 1866 1869 1869
5015.678 1522 1520 1520 1522 1520
4921.931 1485 1485 1485 1487 1489
4713.146 1378 1400 1400 1400 1402
4471.479 1300 1300 1300 1305 1303
Keterangan: X = Panjang Gelombang Y= Piksel
Selanjutnya data nilai piksel diambil nilai rata-rata , dan ditentukan standar
deviasinya seperti berikut.
Tabel 3.3. Tabel rata-rata nilai piksel dan standar deviasi.
Panjang
Gelombang Piksel
Rata-rata
Pikse
Standar
Deviasi
28
5875.62 1869 1866 1866 1869 1869 1867.8 1.643168
5015.678 1522 1520 1520 1522 1520 1520.8 1.095445
4921.931 1485 1485 1485 1487 1489 1486.2 1.788854
4713.146 1378 1400 1400 1400 1402 1396 10.0995
4471.479 1300 1300 1300 1305 1303 1301.6 2.302173
Dari data ini ditentukan nilai tertinggi (high), terendah (low) dan nilai
tengah (close). Nilai tertinggi diperoleh dengan menjumlahkan nilai rata-rata
piksel dengan standar deviasi, untuk nilai terendah diperoleh dari pengurangan
nilai rata-rata piksel dengan standar deviasi, sedangkan tengah sama dengan nilai
rata-rata piksel tersebut.seperti pada tabel berikut:
Tabel 3.4. Tabel nilai stock chart.
Keterangan : Yhigh = nilai piksel tertinggi
Ylow = nilai piksel terendah
Yclose = nilai rata-rata piksel
Dari data tersebut dibuat grafik menggunakan stock chart Gambar 3.11.,
grafik diperoleh dengan menggunakan excel setelah data yang ada pada Tabel 3.3.
dikelompokan menjadi nilai tertinggi, terendah dan nilai rata-rata seperti tertera
pada Tabel 3.4.
Panjang
Gelombang
(Å)
Piksel ( Y )
X high low close
5875.62 1869.443 1866.157 1867.8
5015.678 1521.895 1519.705 1520.8
4921.931 1487.989 1484.411 1486.2
4713.146 1406.1 1385.9 1396
4471.479 1303.902 1299.298 1301.6
29
Berikut grafik stock chart yang diperoleh :
Gambar 3.11.Grafik hubungan panjang gelombang ( X ) dengan piksel ( Y ) spektrum helium
(He) 8,2 megapiksel.
Dari hasil grafik yang diperoleh dari lima (5) data empat (4) data memiliki
simpangan sangat kecil,sehingga pada grafik Gambar 3.11. terlihat seperti satu
garis antara nilai tertinggi , terendah dan nilai rata-rata.Untuk panjang gelombang
4713 terlihat adanya simpangan, antara nilai tertinggi dan terendah, seperti hasil
data yang diperoleh pada Tabel 3.3 .dengan nilai simpangan 10.dan simpangan
1250
1350
1450
1550
1650
1750
1850
1950
5875,62 5015,678 4921,931 4713,146 4471,479
high
low
close
Pik
sel
Panjang Gelombang (Å)
30
rata-rata 4 .Sedangkan empat data lainnya memiliki deviasi (simpangan) sangat
kecil sehingga tampak seperti satu garis saja , nilai deviasi ke empat data kurang
dari dua.
Dari hasil perhitungan didapatkan persamaan fungsi hubungan panjang
gelombang dengan piksel adalah Y = -504.3 + 0,403 X , dengan nilai konstanta
korelasi r sebesar 0,9999 artinya pada pengkalibrasian spektrum helium (He)
terdapat korelasi linear yang positif dan tinggi antara panjang gelombang
(X)dengan piksel (Y), dan hubungan antara panjang gelombang (X) dengan piksel
(Y) linier dan nilai determinasi R = 0,999904 atau tingkat kelinieran 99,99 %,
proses perhitungan terlampir.(Lampiran B-J).
Pengkalibrasian spektrum helium (He) mendekati sempurna linier dengan
nilai R=1, saat data yang dipilih puncak-puncak tertinggi saja, terlihat
penyimpangan relative sangat kecil, tentunya menghasilkan fungsi persamaan
linier sedikit berbeda dengaan data yang diperoleh secara keseluruhan.Berikut
data dan grafik jika data yang diperoleh dipilih nilai puncak-puncak tertinngi pada
spektrum yang ada.
Tabel 3.5. Tabel nilai stock chart puncak tertinggi spektrum helium 8,2
megapiksel
Panjang gelombang High Low Close
5875.62 1869.443 1866.157 1867.8
5015.678 1521.895 1519.705 1520.8
4471.479 1303.902 1299.298 1301.6
31
Gambar 3.12. Grafik puncak tertinggi hubungan panjang gelombang ( X ) dengan piksel ( Y )
spektrum helium (He) 8,2 megapiksel.
Sebagai perbandingan mengapa spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2
megapiksel digunakan sebagai acuan setelah pengkalibrasian, ditampilkan tabel
dan grafik stock chart spektrum cahaya lampu lainnya dengan tingkat resolusi
yang berbeda. Jika dibandingkan semua grafik , ternyata tingkat simpangan
spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel terkecil, sedangkan
spektrum lainnya dengan tingkat resolusi lebih rendah rata-rata memiliki
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
5875,62 5015,678 4471,479
High
Low
Close
Panjang Gelombang
Piksel
32
simpangan cukup besar. Dengan demikian sangat realistis jika spektrum helium
(He) dengan resolusi 8,2 megapiksel digunakan sebagai standar pengkalibrasian,
untuk menentukan panjang gelombang spektrum lainnya.
Tabel 3.6. Tabel Perbandingan standar deviasi spektrum helium (He),
merkuri/raksa (Hg) dan kadmium (Cd).
S
T
A
N
D
A
R
D
E
V
I
A
S
I
Resolusi 8,2 megapiksel
He Hg Cd
1.643168 32.6374 24.77902
1.095445 30.04497 25.34364
2.302173 31.62594 25.41653
Resolusi 7,2 megapiksel
He Hg Cd
21.77154 35.80084 13.19699
94.44152 46.47795 39.87802
23.57965 40.04997 12.75918
Resolusi 6,1 megapiksel
He Hg Cd
13.3884 8.982495 9.349664
34.75619 27.64906 26.9891
14.02646 10.10218 10.97881
33
Gambar 3.13. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum raksa (Hg)
8,2 megapiksel.
1300
1500
1700
1900
2100
2300
2500
5769,61 5460,75 4358,335 4046,565
high
low
close
Panjang Gelombang
Pik
sel
34
Gambar 3.14. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum kadmium
(Cd) 8,2 megapiksel.
1350
1400
1450
1500
1550
1600
6438,47 5337,48 5085,822
high
low
close
Panjang Gelombang
Pik
sel
35
Gambar 3.15. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum helium (He)
7,2 megapiksel.
650
750
850
950
1050
1150
1250
5875,62 5015,678 4471,479
High
low
Close
36
Gambar 3.16. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum raksa (Hg)
7,2 megapiksel.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
5460,75 4883 4358,335
High
Low
Cose
Panjang Gelombang
Pik
sel
37
Gambar 3.17. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y)
spektrum kadmium (Cd) 7,2 megapiksel.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
5085,822 4799,912 4678,149
High
Low
Close
Panjang Gelombang
Pik
sel
38
Gambar 3.18. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum helium (He)
6,1 megapiksel.
0
500
1000
1500
2000
2500
5875,62 5015,678 4471,479
High
Low
Close
Panjang Gelombang
Pik
sel
39
Gambar 3.19. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum
merkuri/raksa (Hg) 6,1 megapiksel.
0
500
1000
1500
2000
2500
5460,75 4883 4358,335
High
Low
Close
Pik
sel
Panjang Gelombang
40
Gambar 3.20. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum kadmium
(Cd) 6,1 megapiksel.
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
1550
5378,13 4799,912 4678,149
High
Low
Close
Pik
sel
Panjang Gelombang
41
Dari pengkalibrasian dapat ditentukan hubungan intensitas dan panjang
gelombang, seperti ditunjukan pada Gambar 3.21. dan gambar-gambar berikutnya.
Dari hasil data-data hasil spektrum maka diperoleh grafik sebagai berikut:
Gambar 3.21. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan pertama.
Gambar 3.22. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500 1000 1500 2000 2500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
1849, 412
1503, 355
1284, 188
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(4437, 188)
ungu
(5839, 142)jingga
(4980, 355)hijau
42
Gambar 3.23. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan kedua
Gambar 3.24. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
itas
ns
Pixel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
1866, 389
1520, 353
100,197
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5881,389 )kuning5028, 353
hijau
(4480, 197),
ungu
43
Gambar 3.25 .Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan ketiga.
Gambar 3.26. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He).
0
100
200
300
400
500
600
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
0
100
200
300
400
500
600
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5028, 422)hijau
(4484, 193)
ungu
(5886, 482)
jingga
44
Gambar 3.27. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan keempat
Gambar 3.28. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
0
100
200
300
400
500
600
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
1862, 488
1516, 422
1296, 204
0
100
200
300
400
500
600
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5886, 482)
jingga(5028, 422)
hijau
(4484,193)
ungu
45
Gambar 3.29. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan kelima.
Gambar 3.30. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He).
0
100
200
300
400
500
600
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
n
Piksel
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
1869, 5131523, 431
1303, 201
0
100
200
300
400
500
600
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5889, 513)
jingga(5030, 431)
hijau
(4484, 201)
ungu
46
Dari ke lima grafik spektrum helium (He) diperoleh nilai rata-rata untuk
puncak pertama diperoleh piksel ke 1303 didapatkan nilai intensitas sebesar
199,4, untuk puncak kedua piksel ke 1402 diperoleh intensitas 71,8, untuk puncak
ketiga piksel ke 1489 nilai intensitas 191,2, untuk puncak keempat piksel ke 1520
nilai intensitas 410,8, untuk puncak keempat piksel ke 1869 nilai intensitas 481,2
.Dari hasil data-data hasil spektrum maka diperoleh grafik sebagai berikut (
Lampiran C ) :
Gambar 3.31. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan pertama.
Gambar 3.32. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum raksa (Hg ) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1934
1717
1476
0100200300400500600700800
0 2000 4000 6000 8000 10000
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6119, 393)Kuning Jingga
(4988, 74$)biru
(5554, 110)hijau
47
Gambar 3.33. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum Hg pada pemotretan kedua.
Gambar 3.34. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6120, 393)kuning jingga
(5011,742)biru
(5564, 116)hijau
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1000 2000 3000 4000
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1985
1532
1759
48
Gambar 3.35. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan ketiga.
Gambar 3.36. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum raksa (Hg ) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1946
1718
1486
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6080, 392)
kuning jingga
(5521, 97)
hijau
(4966, 734)
biru
biru
biru
49
Gambar 3.37. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum Hg pada pemotretan keempat.
Gambar 3.38. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1251 3251 5251 7251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6053, 390)kuning jingga
(5497, 149)hijau
(4939, 745)biru
50
Gambar 3.39. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan kelima.
Gambar 3.40. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1913
1459
1626
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6013, 364)kuning jingg
(5452, 114)hijau
(4896, 743)biru
51
Gambar 3.37. sampai 3.40. dapat dilihat pada Lampiran C. Dari ke lima
grafik spektrum raksa (Hg) diperoleh nilai rata-rata untuk puncak pertama
diperoleh piksel ke 1369, nilai intensitas 128, untuk puncak kedua piksel ke
1501,2, nilai intensitas 743 , untuk puncak ketiga piksel ke 1953, nilai intensitas
372, untuk puncak keempat piksel ke 1953, nilai intensitas 292.
Gambar 3.41. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan pertama.
Gambar 3.42. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
0
100
200
300
400
500
600
700
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1529, 5851411, 574
1362, 290
0
100
200
300
400
500
600
700
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5045, 585)hijau
(4752,574)biru
(4631, 290)biru lemah
52
Gambar 3.43. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kedua
Gambar 3.44. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
0
100
200
300
400
500
600
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1554, 478
1435, 477
1385, 295
0
100
200
300
400
500
600
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(4812,477)biru
(4685, 295)biru lemah
(5107, 478)
hijau
53
Gambar 3.45. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan ketiga.
Gambar 3.46. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1000 2000 3000 4000
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1563
1480
1398
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5129, 270)
hijau
0_)
(4844, 448)
biru
(4720, 295)
biru lemah
54
Gambar 3.47. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan keempat.
Gambar 3.48. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1593, 123
1478, 156
1428, 79
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5204, 123)hijau
(4919, 156)biru
(4795, 79)biru lemah
55
Gambar 3.49. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kelima.
Gambar 3.50. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1575, 97
1460, 142
1411, 58
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(5174, 97)hijau
(48174, 142)biru
(4752, 58)biru lemah
56
Dari ke lima grafik spektrum kadmium diperoleh nilai rata-rata untuk
puncak pertama nilai piksel ke 1397,4, nilai intensitas 199, untuk puncak kedua
piksel ke 1446,4 nilai intensitas 357,8 , untuk puncak ketiga piksel ke 1564,
intensitas 307,8.
3.4 Pengujian Spektrometer Sederhana
Spektrometer sederhana ini dapat digunakan untuk mengamati cahaya
yang ada disekitar, pengujian dilakukan pada lampu pijar Chiyoda 5 watt untuk
menentukan panjang gelombang yang terdapat pada lampu pijar tersebut.Berikut
gambar spektrum yang direkam 4 kali pemotretan.
Gambar 3.51. Rekaman grafik spektrum lampu pijar pertama.
Gambar 3.52. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
0
50
100
150
1000 1200 1400 1600 1800 2000
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
1505, 931539, 131
0
50
100
150
4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6010, 91)
jingga
(5070, 131)
hijau
(4157, 38)
biru
57
Gambar 3.53. Rekaman grafik spektrum lampu pijar kedua.
Gambar 3.53.1. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
Gambar 3.54. Rekaman grafik.spektrum lampu pijar ketiga.
0
50
100
150
1000 1200 1400 1600 1800 2000
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
0
50
100
150
200
250
300
3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6795, 39)
merah
0
50
100
150
200
250
300
1000 1500 2000 2500 3000
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
1500, 261
1525, 252
(5963, 229)
jingga (5110, 229)
hijau
(4973, 261)
biru
58
Gambar 3.55. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
Gambar 3.56. Rekaman spektrum lampu pijar keempat.
Gambar 3.57. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
0
50
100
150
200
250
300
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6951, 35)
merah
(5978, 164)
jingga
(5134, 261)
hijau(4849, 252)
biru
0
50
100
150
200
250
300
500 1000 1500 2000 2500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
1918, 1601546, 52
2297, 35
0
50
100
150
200
250
300
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
(6951, 35)
merah
(6010, 160 )
jingga
(5137, 256)
hijau
(4849, 252)
biru
59
Pada gambar 3.51. sampai Gambar 3.57. ditentukan nilai piksel untuk
titik-titik puncak, secara perhitungan menggunakan excel, didapatkan nilai piksel
selanjutnya disubstitusikan kedalam fungsi hasil kalibrasi spektrum helium,
didapatkan rentang nilai panjang gelombang sebagai berikut pada tabel.
Tabel 3.7. Hubungan piksel dengan panjang gelombang lampu pijar dari hasil
substitusi pengkalibrasian helium
Piksel1 Panjang
Gel. Piksel2
Panjang
Gel Piksel3
Panjang
Gel Piksel4
Panjang
Gel
2843 8305.955 2394 7191.811 2866 8363.027 2751 8077.667
2714 7985.856 2252 6839.454 2618 7747.643 2620 7752.605
2616 7742.68 2148 6581.39 2458 7350.62 2418 7251.365
2447 7323.325 1994 6199.256 2234 6794.789 2297 6951.117
2196 6700.496 1768 5638.462 1927 6033.002 2155 6598.759
2103 6469.727 1714 5504.467 1899 5963.524 2011 6241.439
1939 6062.779 1694 5454.839 1522 5028.04 1844 5827.047
1917 6008.189 1663 5377.916 1500 4973.449 1639 5318.362
1856 5856.824 1616 5261.29 1331 4554.094 1585 5184.367
1539 5070.223 1503 4980.893 1222 4283.623 1561 5124.814
1443 4832.01 1448 4844.417 1060 3881.638 1449 4846.898
1442 4829.529 1209 4251.365 1005 3745.161 1320 4526.799
1413 4757.568 1097 3973.449 767 3154.591 1084 3941.191
Dari data diatas untuk keempat data dikumpulkan untuk masing- masing
spektrum warna merah , hijau dan biru kemudian ditentukan nilai rata-rata piksel ,
demikian pula dengan nilai panjang gelombang keempat hasil data tersebut di
ambil nilai rata-ratanya.Data akhir seperti terlihat pada tabel berikut.
Tabel 3.8. Hasil akhir hubungan piksel dengan panjang gelombang lampu pijar
Piksel.c merah P.Gel PIksel hijau P.Gel Piksel biru P. Gel
2103 6469.727 1522 5028.04 1209 4251.365
2148 6581.39 1539 5070.223 1320 4526.799
2196 6700.496 1561 5124.814 1331 4554.094
2234 6794.789 1585 5184.367 1413 4757.568
2252 6839.454 1616 5261.29 1442 4829.529
2294.7 6945.409 1630.1 5296.278 1405.8 4739.702
60
Dari hasil empat kali pemotretan lampu pijar diambil titik-titik puncak
pada grafik yang memungkinkan pada spektrum lampu pijar tersebut dicocokan
dengan pita-pita spektrum lampu pijar hasil rekaman, data-data berupa piksel
didapat, data tersebut dimasukan dalam fungsi y = 0.403 λ -504.3 spektrum
Helium yang telah di kalibrasi, akan mengkonversi nilai panjang gelombang tiap
piksel yang diketahui. Sesuai rentang panjang gelombang yang dimiliki lampu
pijar, nilai-nilai tersebut diambil rata-ratanya didapat untuk spektrum merah nilai
piksel sebesar 2294,7 dengan panjang gelombang 6945,409 Å, spektrum hijau
nilai piksel sebesar 1405,8 dengan panjang gelombang 5296,278 Å dan spektrum
warna biru nilai piksel 1405,8 dengan panjang gelombang 4739,702 Å
Dari hasil perhitungan spektrum lampu pijar untuk warna merah , warna
hijau dan warna biru terletak diantara panjang gelombang sesuai referensi yaitu:
Spektrum warna cahaya tampak terletak antara 4000-7400 Å, untuk panjang
gelombang cahaya merah terletak antara 6300-7400 Å, cahaya hijau 5000-5700 Å
dan cahaya biru 4500-5000 Å .
Panjang gelombang spektrum merah lampu pijar 6945,409 Å terletak
antara 6300-7000 Å, panjang gelombang warna hijau 5296,278, terletak antara
5000-5700 Å, dan panjang gelombang spektrum warna biru 4739,702 Å terletak
antara 4500-5000 Å.
61
3.5. Pengujian Konsistensi Spektrometer Sederhana
Untuk menguji konsistensi apakah alat dapat digunakan setelah dikalibrasi
dilakukan pengujian ulang merekam spektrum yang sama dengan perbedaan
waktu.Perekaman lampu pijar Chiyoda dilakukan 5 kali pemotretan .
Gambar 3.58. Rekaman spektrum konsistensi lampu pijar.
Gambar 3.59. Grafik rekaman konsistensi spektrum lampu pijar pertama.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
62
Gambar 3.60. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Gambar 3.61. Rekaman konsistensi spektrum lampu pijar kedua.
0
50
100
150
200
250
300
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang (Å)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
63
Gambar 3.62. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Gambar 3.63. Rekaman konsistensi spektrum lampu pijar ketiga.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang(Å)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum lampu pijar
64
Gambar 3.64. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Gambar 3.65. Grafik rekaman konsistensi spektrum lampu pijar keempat.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang(Å)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel)
Spektrum lampu pijar
65
Gambar 3.66. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Gambar 3.67. Grafik rekaman konsistensi spektrum lampu pijar kelima
Hasil pengujian seperti yang tertera dalam tabel berikut, dengan data–data
hasil pemotretan terlampir.(Lampiran K)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251
Inte
nsi
tas
Panjang Gelombang(Å)
0
50
100
150
200
250
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Inte
nsi
tas
Piksel
Spektrum Lampu Pijar
66
Tabel 3.9. Hasil pengujian konsistensi lampu pijar Chiyoda.
Piksel.c
merah P.Gel
PIksel
hijau P.Gel Piksel biru P. Gel
2415 7243.921 1784 5678.164 1491 4951.117
2363 7114.888 1660 5370.471 1332 4556.576
2334 7042.928 1660 5370.471 1333 4559.057
2415 7243.921 1553 5104.963 1504 4983.375
2270 6884.119 1693 5452.357 1416 4765.012
2393 7189.33 1620 5271.216 1359 4623.573
2205 6722.829 1612 5251.365
2117 6504.467 1540 5072.705
2111 6489.578 1660 5370.471
2391 7184.367 1563 5129.777
2172 6640.943 1593 5204.218
2358 7102.481
2295.333 6946.981 1630.727 5297.834 1405.833 4739.785
Tabel 3.10. Perbandingan hasil pengujian konsistensi lampu pijar chiyoda.
Piksel.c
merah P.Gel
PIksel
hijau P.Gel Piksel biru P. Gel
I 2294.7 6945.409 1630.1 5296.278 1405.8 4739.702
II 2295.333 6946.981 1630.727 5386.683 1402.833 4732.341
Hasil pengujian konsistensi dari pemotretan spektrum lampu pijar Chiyoda
Sebelumnya (I) untuk spektrum warna merah dengan piksel 2294,7 dengan
panjang gelombang 6945,409 Å (angstrom), spektrum warna hijau 1630,1dengan
panjang gelombang 5296,278 Å (angstrom), dan spektrum warna biru 1405.8
dengan panjang gelombang 4739,702 Angstrom, untuk spektrum sesudah
pengujian konsistensi (II) untuk spektrum warna merah dengan piksel 2295,333
dengan panjang gelombang 6946,981 Å (angstrom), spektrum warna hijau
1630,727 Å (angstrom)dengan panjang gelombang 5386,683 Å (angstrom), dan
67
spektrum warna biru 1402,833 dengan panjang gelombang 4732,341 Å
(angstrom)
Hasil spektrum lampu pijar sebelum dan setelah dilakukan pengujian
konsistensi, terlihat perbedaan namun tidak terlalu signifikan, perbedaan sangat
kecil dan dapat diabaikan sehingga spektrometer sederhana ini dapat digunakan
untuk menentukan nilai panjang gelombang jika nilai piksel diketahui setelah
dilakukan pengkalibrasian. Perbedaan dan kesalahan lainnya disebabkan banyak
hal, diantaranya , saat pemotretan posisi kamera tidak tepat sama, spektrometer
tidak tepat tegak lurus , saat menekan tombol kamera terjadi pergeseran posisi
kamera maupun spektrometer sehingga pemotretan pertama dan berikutnya
cenderung tidak tepat sama. Dalam hal ini pentingnya konsentrasi dan kehati-
hatian dalam pengujian alat, diusahakan terjadi pergeseran sekecil mungkin, agar
hasil yang didapat lebih maksimal. Dari pengkalibrasian dan pengujian
spektrometer sederhana ini dapat dimanfaatkan dan dirancang ulang.