BAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA 3.1. Spektroskop · PDF fileBAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA...

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


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


He Hg Cd

21.77154 35.80084 13.19699

94.44152 46.47795 39.87802

23.57965 40.04997 12.75918


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


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


(4437, 188)

ungu

(5839, 142)jingga

(4980, 355)hijau

42

Gambar 3.23. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan kedua


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

itas

ns

Pixel


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


(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


0

100

200

300

400

500

600

Inte

nsi

tas


(5028, 422)hijau

(4484, 193)

ungu

(5886, 482)

jingga

44

Gambar 3.27. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan keempat


0

100

200

300

400

500

600

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


1862, 488

1516, 422

1296, 204

0

100

200

300

400

500

600

Inte

nsi

tas


(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


1869, 5131523, 431

1303, 201

0

100

200

300

400

500

600

Inte

nsi

tas


(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


(6119, 393)Kuning Jingga

(4988, 74$)biru

(5554, 110)hijau

47

Gambar 3.33. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum Hg pada pemotretan kedua.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251

Inte

nsi

tas


(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.


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


(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.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


0

100

200

300

400

500

600

700

800

1251 3251 5251 7251

Inte

nsi

tas


(6053, 390)kuning jingga

(5497, 149)hijau

(4939, 745)biru

50

Gambar 3.39. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan kelima.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


1913

1459

1626

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251

Inte

nsi

tas


(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


(5045, 585)hijau

(4752,574)biru

(4631, 290)biru lemah

52

Gambar 3.43. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kedua


0

100

200

300

400

500

600

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


1554, 478

1435, 477

1385, 295

0

100

200

300

400

500

600

1251 2251 3251 4251 5251 6251 7251 8251

Inte

nsi

tas


(4812,477)biru


(5107, 478)

hijau

53

Gambar 3.45. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan ketiga.


0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1000 2000 3000 4000

Inte

nsi

tas

Piksel


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


(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.


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


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


(5204, 123)hijau

(4919, 156)biru


55

Gambar 3.49. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kelima.


0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


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


(5174, 97)hijau

(48174, 142)biru


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


(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


0

50

100

150

200

250

300

3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Inte

nsi

tas


(6795, 39)

merah

0

50

100

150

200

250

300

1000 1500 2000 2500 3000

Inte

nsi

tas

Piksel


1500, 261

1525, 252

(5963, 229)

jingga (5110, 229)

hijau

(4973, 261)

biru

58


Gambar 3.56. Rekaman spektrum lampu pijar keempat.


0

50

100

150

200

250

300

3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Inte

nsi

tas


(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


1918, 1601546, 52

2297, 35

0

50

100

150

200

250

300

3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Inte

nsi

tas


(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


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


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel


63


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


64


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


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Inte

nsi

tas

Piksel)


65


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


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.

BAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA 3.1. Spektroskop · PDF fileBAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA...

Documents

Transcript of BAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA 3.1. Spektroskop · PDF fileBAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA...