FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS S ANATA … · untuk reflektor plastik bercat putih adalah...
Transcript of FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS S ANATA … · untuk reflektor plastik bercat putih adalah...
PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA
UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Program Studi Fisika
Oleh : Laurensius Lodofikus. L. Henakin
NIM : 013214015
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2008
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DETERMINING OF THE COEFICIENT OF LIGHT REFLECTION OF PLASTIC AND WHITE ALUMINUM REFLECTOR
Scription
Presented as Partial Fulfillment of The Requirement
To Obtain The Sarjana Sains Degree in Physics
By:
Laurensius Lodofikus. L Henakin
013214015
FACULTY of SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2008
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SKRIPSI
PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA
UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH
Oleh:
Laurensius Lodofikus L. Henakin
NIM: 013214015
Telah disetujui untuk diujikan pada tanggal
Pembimbing
Ir. Sri Agustini Sulandari M.Si. Tanggal Agustus 2008
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
Kupersembahkan S ripsi ini Untuk: k
n
Bapak & Mama sebagai tanda Bakti dan Hormatku.
Saudariku Tercinta. Seseorang yang Kukasihi dan Kucintai.....
Almamaterku Terci ta.
Motto: Siapa Yang Mengejar Kebenaran & Kasih
Akan Memperoleh Kehidupan, Kebenaran &Kehormatan (amsal 21:21)
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis
ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah
disebutkan dalam kutipan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 26 Agustus 2008
Penulis
Laurensius Lodofikus L. Henakin
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA
UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH
Telah dilakukan pengukuran koefisien refleksi untuk dua jenis reflektor
(plastik dan alumunium bercat putih). Pengukuran koefisien refleksi berdasarkan
pada pengukuran intensitas cahaya dengan mengukur kuat penerangan cahaya
pada bidang kerja. Pengukuran intensitas cahaya dan kuat penerangan cahaya
menggunakan luxmeter. Dari hasil analisis data diperoleh nilai koefisien refleksi
untuk reflektor plastik bercat putih adalah 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi
untuk reflektor alumunium bercat putih adalah 0,42±0,01
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACK
DETERMINING OF THE COEFICIENT OF LIGHT REFLECTION OF PLASTIC AND WHITE ALUMINUM REFLECTOR
The research has been conducted to measure the reflection coeficient for two
kinds of reflector (plastic and white aluminum). The measurement of reflection coeficient
based on measurement of illumination intensity by measuring the intensity of light
illumination on the space. The measurement of light intensity and intensity of light
illumination using the luxmeter. The result of analysis data has been shown that the
coeficient for plastic reflector is 0,34±0,03 and coeficient for white aluminum reflector is
0,42±0,01
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini,saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Laurensius Lodofikus L Henakin
Nomor mahasiswa : 013214015
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
“PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA
UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH”
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk
menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk
pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di
internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari
saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Dengan pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal :26 Agustus 2008
Yang menyatakan
Laurensius Lodofikus. L. Henakin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus atas segala berkat,
kasih serta karunia-Nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi dengan judul “PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA UNTUK
REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMUNIUM PUTIH ”.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains (S.Si.) untuk Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dengan selesainya penulisan skripsi ini, penulis menyampaikan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan bimbingan, arahan, petunjuk, dan semangat selama penulisan
skripsi dan juga selaku Ketua Program Studi Fisika, Fakultas sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, sekaligus sebagai dosen penguji.
2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T., M.Sc., M.A., selaku dekan Fakultas
Sains dan Teknologi.
3. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku dosen penguji.
4. Bapak A. Prastyadi, M.Si. selaku dosen penguji.
5. Seluruh dosen pengajar Program Studi Fisika dan eks Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma.
6. Bapak & mama penulis yang tercinta atas kasih sayang, doa, dorongan
semangat, kesabaran dan pengorbanannya selama ini.
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7. Saudariku tercinta Helena Angelina Yuventa thanx atas Kasih dan Cinta
8. Paulina Meity Badilangoe, yang telah banyak memberikan bantuan, dorongan
semangat, dan warna kehidupan.
9. SN loundy Comunity ( Hary, Minto, Mili, Bento + Enu, P’Aryo, Jois, Santo),
atas tumpangan dan kebersamaannya.
10. Sahabat-sahabatku di Fisika USD (Mamat, Aris Korea, Mili, Rangga, mas P,
Neni, Ismeth, Mella, Nita, Raf, Golang, Dweek, Ade, Ratna, Manggar).
11. Kneu Gerry,Reu Bento,Reu Baleo,Reu Guterez thanx atas dorongan semangat
12. Komunitas Jogja Mercy Club (JMC), makasih atas kebersamaan kita, kapan
jadwal touringnya?
13. Santan Crue (Ronggeng, Jhotoz, Mansi, Allan, Jepho, Andris, Rommy, Yonis,
Ignas, Benny, Neloz, Ita, Merlin) thanx atas doa dan kebersamaan kita.
14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Pemurah melimpahkan berkat dan
kasih-Nya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh
dari kesempurnaan, sehingga segala kritik dan saran yang bersifat membangun
sangat penulis harapkan demi perbaikan skripsi ini. Namun demikian, dengan
segala kekurangan yang ada, penulis berharap agar skripsi ini masih dapat diambil
manfaatnya, khususnya bagi perkembangan ilmu fisika.
Yogyakarta, 26 Agustus 2008
Penulis
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL………………………………………………………...
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………….
HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………….
HALAMAN PERSEMBAHAN…………………………………………….
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………….
ABSTRAK......……………………………………………………………...
ABSTRACT ………………………………………………………………….
KATA PENGANTAR...……………………………………………………..
DAFTAR ISI………………………………………………………………...
DAFTAR TABEL...........................................................................................
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...
BAB I. PENDAHULUAN…………………………………………………..
A. Latar Belakang…………………………………………………………..
B. Rumusan Permasalahan…………………………………………………
C. Batasan Masalah………………………………………………………....
D. Tujuan Penelitian……..…………………………………………………
E. Manfaat Penelitian ………………………………………………………
F. Sistematika Penulisan……………………………………………………
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xii
xiv
xv
1
1
2
2
2
3
3
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II. DASAR TEORI…………………………………………………….
A. Gelombang………....................................................................................
B. Besaran-besaran dalam pengukuran cahaya…………………………….
C. Koefisien Refleksi....………………………...........................................
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN…………………………………..
A. Waktu dan Tempat Penelitian…………………………………………..
B. Alat dan Bahan…………………………………………………………..
C. Metode Eksperimen……………………………………………………...
D. Metode Analisis Data……………………………………………………
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………...
A. Hasil……………………………………………………………………..
B. Pembahasan……………………………………………………………...
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………
A. Kesimpulan……………………………………………………………...
B. Saran……………………………………………………………………..
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
LAMPIRAN…………………………………………………………………
5
5
17
22
26
26
26
26
28
30
30
39
41
41
41
42
43
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Intensitas sumber cahaya titik................................................................
Tabel 4.2. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor
plastik......................................................................................................
Tabel 4.3. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor
plastik......................................................................................................
Tabel 4.4. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor
plastik......................................................................................................
Tabel 4.5. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor
alumunium bercat putih.......................................................................
Tabel 4.6. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor
alumunium bercat putih........................................................................
Tabel 4.7. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor
alumunium bercat putih.........................................................................
Tabel 4.8. Sudut (β) antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang
kerja........................................................................................................
29
30
31
31
32
32
33
33
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel 4.9. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor plastik dengan tinggi lampu (t)
0.30m....................................................................................................
Tabel 4.10. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor plastik dengan tinggi lampu (t)
0.25m......................................................................................................
Tabel 4.11. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor plastik dengan tinggi lampu (t)
0.20m......................................................................................................
Tabel 4.12. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor alumunium bercat putih dengan tinggi lampu (t)
0.30m......................................................................................................
Tabel 4.13. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor alumunium bercat putih dengan tinggi lampu (t)
0.25m...................................................................................................
Tabel 4.14. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor alumunium bercat putih dengan tinggi lampu (t)
0.20m...................................................................................................
34
35
35
36
37
37
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Gelombang berjalan ke kanan dan lama P bergetar sama
dengan lama O bergetar dikurangi waktu untuk merambat
dari O ke P...............................................................................
Gambar 2.2. Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung tetap (ujung
terikat) akan dipantulkan, sedangkan gelombang pantul ξ2
berbeda fase 1800 dengan gelombang datang.........................
Gambar 2.3. Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung bebas akan
dipantulkan. Gelombang pantul pada ujung bebas tidak
mengalami beda fase...............................................................
Gambar 2.4. Definisi sudut ruang................................................................
Gambar 2.5a Perbandingan jumlah arus yang jatuh pada bidang bola A dan
B..............................................................................................
Gambar 2.5b Bidang sangat kecil di P yang berada pada bidang kerja.......
Gambar 2.6. Bola yang mempunyai sumber cahaya dengan kekuatan
cahaya 1 cd di T......................................................................
Gambar 2.7 Kuat penerangan untuk luasan keseluruhan..............................
Gambar 3.1. Penelitian intensitas lampu.......................................................
Gambar 3.2 Skema penelitian......................................................................
Gambar 3.3 Proyeksi dari bidang dasar kap lampu......................................
6
8
12
18
20
20
22
23
26
27
28
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran I Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya…………..
Lampiran II Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai θ dan tabel nilai
sudut θ……………………………………………………………
Lampiran III Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai sudut β....................
Lampiran IV Contoh perhitungan luasan kap lampu dan luasan permukaan
dasar kap lampu............................................................................
Lampiran V Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi…...............................
43
44
46
47
48
xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Cahaya dapat dimengerti sebagai arus partikel-partikel (bagian materi) dan/atau
sebagai arus gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya antara 400 nm
atau 4x10-7 m hingga 700 nm atau 7x10-7 m (Mangunwijaya, 1981) Diatas 7x10-7 m
akan melepaskan sinar infra merah, sedangkan dibawah 4x10-7 m akan memberikan
sinar ultraviolet yang mengganggu proses kimiawi terutama pada lensa mata.
Salah satu sifat cahaya adalah jalannya lurus. Cahaya juga dapat direfleksikan
(dipantulkan), didifraksikan (dibiaskan), didispersikan (diuraikan), dan
dipolarisasikan (pengkutuban). Karena sifat yang dimiliki cahaya sama dengan sifat
gelombang elektromagnetik maka cahaya juga merupakan gelombang. Kecepatan
cahaya c = 2.99x108 m/s dan juga pada gelombang elektromagnetik c = 2.99x108 m/s
jadi cahaya adalah gelombang elektromagnetik.
Cahaya yang dipancarkan oleh matahari dapat sampai ke dalam kamar kita
dinamakan pencahayaan langsung ada pula pencahayaan yang tidak langsung atau
dengan kata lain pencahayaan buatan misalnya pencahayaan pada ruangan belajar,
pencahayaan pada ruang tidur dan masih banyak lagi. Makna pencahayan buatan
bukanlah sekedar menyediakan lampu dan terangnya tetapi untuk membentuk
suasana.
Cahaya buatan yang tidak baik tentunya akan mengganggu aktivitas keseharian kita,
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
misalnya ditempat kita bekerja. Bahkan, dengan cahaya buatan yang baik dan
disaring dari “kesilauan” akan bisa mempertinggi aktivitas kita dalam bekerja jika
dibandingkan jika beraktivitas pada cahaya siang alamiah. Sumber cahaya haruslah
bisa memberikan pencahayaan dengan intensitas yang memadai, menyebar, merata,
tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayangan yang mengganggu, dan
pencahayaan haruslah cukup intensitasnya, sesuai dengan beban aktivitas (bekerja)
(http:www.sinarharapan.co.id/berita/0611/28/ipt02.html).
Berdasarkan syarat-syarat pencahayaan buatan yang baik diatas dipengaruhi
juga oleh kap lampu yang digunakan, karena kap lampu dapat mempengaruhi
intensitas cahaya yang dapat meningkatkan aktifitas kita dalam ruangan belajar.
Untuk itu peneliti ingin meneliti macam kap lampu yang digunakan dalam ruangan
belajar agar terjadi pencahayaan dengan intensitas yang memadai dan tidak
menyilaukan. Oleh karena itu sebagai tahap awal peneliti ingin meneliti nilai
koefisien refleksi dari kap lampu yang digunakan untuk lampu belajar yang dapat
mempengaruhi pencahayaan pada ruangan belajar, untuk selanjutnya data ini bisa
digunakan oleh peneliti lain untuk merencanakan pencahayaan pada ruangan belajar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam tulisan ini adalah:
Bagaimana menentukan koefisien refleksi suatu reflektor pada kap lampu yang
digunakan untuk menerangi meja belajar.
C. Batasan Masalah
Dalam penelitan ini pengukuran terbatas pada pengukuran pada bidang kerja
dengan mengabaikan pantulan dinding dan perabot.
D. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini
Mengetahui koefisien refleksi suatu reflektor yang selanjutnya akan digunakan
untuk merancang pencahayaan pada ruangan belajar.
E. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah
1) Memberi manfaat bagi peneliti dalam bidang optik tentang koefisien refleksi
suatu reflektor yang selanjunya akan digunakan pada ruangan belajar.
2) Memberikan tambahan data di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi
terutama pemilihan jenis reflektor yang dapat mempengaruhi penerangan pada
ruang belajar.
F. Sistematika Penulisan
Penelitian ini akan ditulis dengan sistematika sebagai berikut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB I Pendahuluan
Dalam bab ini diuraikan tentang latar belakang permasalahan, rumusan
masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan batasan masalah.
BAB II Dasar Teori
Dalam bab ini diuraikan tentang teori gelombang sehubungan dengan cahaya
sebagai gelombang.
BAB III Metodelogi penelitian
Bab ini menguraikan tentang alat dan bahan yang digunakan dalam
eksperimen, prosedur eksperimen dan metode yang digunakan untuk analisa data.
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Dalam bab ini diuraikan tentang menganalisis hasil eksperimen dan
pembahasanya.
BAB V Penutup
Bab ini berisi kesimpulan dan saran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
A. Gelombang
A.1 Pengertian
Gelombang merupakan energi yang merambat dalam suatu medium. Energinya
dipindahkan dari satu titik ke titik yang lain melalui suatu medium dan disebarkan
merata keseluruh medium (Prasetio at al, 1992). Besaran-besaran pokok yang
mempengaruhi gelombang adalah panjang gelombang (λ), frekuensi (ƒ), periode (Τ),
amplitudo (ξ0), dan laju perambatan gelombang (ν). Fungsi gelombang adalah suatu
fungsi yang menjelaskan simpangan partikel dalam medium pada sembarang posisi
dan waktu. Fungsi gelombang tersebut merupakan fungsi posisi dan waktu yang
dilambangkan sebagai ( )tx,ξ .
Ditinjau dari amplitudonya gelombang dibedakan menjadi 2 yaitu gelombang
berjalan dan gelombang diam. Gelombang berjalan adalah gelombang yang
amplitudonya sama pada setiap titik yang dilalui, sedangkan gelombang diam adalah
gelombang yang ampiltudonya tidak sama pada setiap titik yang dilalui.
a. Gelombang berjalan
Pada gambar 2.1 misalkan pada saat titik O bergetar selama t detik, dapat
diketahui waktu yang dibutuhkan suatu titik yang berjarak x dari titik O yaitu titik P.
5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 2.1 gelombang berjalan ke kanan dan lama P bergetar sama dengan lama O bergetar
dikurangi waktu untuk merambat dari O ke P
Bila cepat rambat gelombang adalah υ, maka waktu untuk titik P bergetar adalah
tp = t-x/υ. Persamaan gelombang berjalan sesuai dengan persamaan getaran harmonis
ξ= ξ0 Sin ωtp = ξ0 Sin 2πϕ 2.1
Dengan Tπω 2
= adalah kecepatan sudut dan ϕ = Tt p disebut fase
fase dititik P akibat gelombang dari titik 0 adalah
λ
ϕ xTt
Tvx
Tt
Tvxt
Tt p
p −=−=−
==.
2.2
Hubungan antara cepat rambat gelombang (v), panjang gelombang (λ) dan periode
(T) adalah
Tυλ =
Jika pϕ dimasukan ke persamaan (2.1) diperoleh
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −=
λπξξ x
TtSin 20 2.3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Karena Tπω 2
= dan λπ2
=k maka persamaan (2.3) dapat ditulis
)(0 kxtSin −= ωξξ 2.4
Dengan
ξ0 = Ampiltudo gelombang (m)
ω = Keceptan sudut (radian/detik)
ξ = Simpangan gelombang cahaya saat t dan pada jarak x (m)
k : Bilangan gelombang cahaya (λπ2
=k ) (m-1)
T = Periode (detik)
t = Lama getaran (detik)
λ = Panjang gelombang (m)
b. Gelombang diam
Gelombang diam atau gelombang tegak atau gelombang berdiri sering disebut
juga sebagai gelombang stasioner. Gelombang stasioner terjadi karena ada perpaduan
antara gelombang datang dan gelombang pantul, yang keduanya memiliki panjang
gelombang dan frekuensi yang sama. Pemantulan gelombang dapat terjadi pada ujung
tetap atau ujung bebas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
1) Pemantulan pada ujung tetap
Gambar 2.2 Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung tetap (ujung terikat) akan
dipantulkan, sedangkan gelombang pantul ξ2 berbeda fase 1800 dengan gelombang datang.
Misalkan ujung tali O digerakan sehingga gelombang menjalar ke kanan
dengan kecepatan υ. Jarak titik asal getaran dengan ujung tetap adalah OA = l. Jarak
titik P ke ujung tetap A adalah x. Pada saat titik O telah bergetar selama t detik, untuk
gelombang datang, lama titik P bergetar sama dengan lama titik O telah bergetar
dikurangi waktu untuk merambat dari O ke P. Lintasan optisnya adalah __
.OP
v
OPtt p
__
−=
v
xlt −−= 2.5
Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O adalah
Tvxl
Tt
Tv
xlt
Tt p
p .−
−=
−−
==ϕ
λ
xlTt −−= 2.6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Dari persamaan (2.6) dan (2.1) diperoleh
pSin ϕπξξ 201 =
= ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−λ
πξ xlTtSin 20 2.7
Untuk gelombang pantul, lama P telah bergetar sama dengan lama titik O telah
bergetar dikurangi waktu untuk merambat dari titik O ke titik A dan titik A ke titik P.
Lintasan optisnya adalah = __
APl + xl +
v
xltt p+
−= 2.8
Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O dan gelombang pantul dari titik A
adalah
T
vxlt
Tt p
p
+−
==ϕ = Tvxl
Tt
.+
−
= λ
xlTt +− 2.9
Dari persamaan (2.9) dan (2.1) diperoleh persamaan gelombang pantul ξ2 apabila A
adalah ujung bebas.
pSin ϕπξξ 202 =
= ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−λ
πξ xlTtSin 20 2.10
Untuk ujung tetap, terjadi pembalikan fase (beda sudut fase 1800), sehingga
persamaan gelombang pantul ξ2 untuk B ujung tetap adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−= 002 1802
λπξξ xl
TtSin
Berdasarkan rumus trigonometri sehingga diperoleh αα SinSin −=+ )180( 0
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−−=λ
πξξ xlTtSin 202 2.11
Di titik P, bertemu dua buah gelombang, yaitu gelombang datang ξ1 dan gelombang
pantul ξ2. perpaduan kedua gelombang ini menghasilkan gelombang stasioner yang
persamaannya adalah
21 ξξξ +=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−=λ
πξλ
πξ xlTtSinxl
TtSin 22 00
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−=λ
πλ
πξ xlTtSinxl
TtSin 220
Dengan persamaan trigonometri,
)(21)(
212 βαβαβα +−=− CosSinSinSin diproleh persamaan gelombang stasioner
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
λπ
λπξξ l
TtCosxSin 222 0 2.12
Dengan
ξ0 = Ampiltudo gelombang (m)
l = Jarak ujung tetap dari titik asal getaran (m)
ξ= Simpangan gelombang stasioner pada ujung tetap (m)
T = Periode (detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
t = Lama getaran (detik)
λ = Panjang gelombang (m)
x = Jarak titik dari ujung tetap (m)
Sehingga beda gelombang berjalan dan gelombang stasioner terlihat pada
persamaan 2.3 dan 2.12 dimana pada persamaan 2.3 amplitudonya sama sedangkan
pada persamaan 2.12 amplitudonya tidak sama pada setiap titik dengan x yang
berbeda dari ujung tetap. Persamaan 2.12 juga merupakan persamaan untuk
gelombang harmonis dengan amplitudo
λ
πξξ xSinp 22 00 = 2.13
ξ0 merupakan amplitudo gelombang stasioner pada ujung tetap, di suatu titik
(P) yang berjarak x dari ujung tetap. Titik-titik dengan amplitudo maksimum disebut
perut, sedangkan titik-titik dengan amplitudo minimum disebut simpul.
Amplitudo mencapai maksimum apabila nilai .12 ±=λ
π xSin Yang
bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase ,...2
5,2
3,2
πππ2
12 π+n sehingga
2
)12(2 πλ
π += nSinxSin
2
)12(2 πλ
π += nx
λ41).12( += nx 2.14
Dengan n = 0, 1, 2, 3,...
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Amplitudo mencapai minimum apabila nilai 02 =λ
π xSin Yang bersesuaian dengan
ini adalah pada sudut-sudut fase 0, π, 2π,...nπ sehingga
πλ
π nSinxSin =2
πλ
π nx=2
λ21.nx= 2.15
Dengan n = 0, 1, 2, 3,...
Untuk gelombang stasioner pada ujung tetap, jarak dari perut ke perut
berikutnya sama dengan jarak simpul ke simpul berikutnya yaitu sama dengan ½λ.
2) Pemantulan pada ujung bebas
Gambar 2.3 Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung bebas akan dipantulkan.
Gelombang pantul pada ujung bebas tidak mengalami beda fase
Untuk gelombang pantul, lama P telah bergetar sama dengan lama titik O
telah bergetar dikurangi waktu untuk merambat dari titik O ke titik A dan titik A ke
titik P. Lintasan optisnya adalah = __
APl + xl +
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Perpaduan gelombang pada persamaan 2.7 dan persamaan 2.10 di titik P
menghasilkan gelombang stasioner pada ujung bebas.
21 ξξξ +=
= ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
−+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−λ
πλ
πξ xlTtSinxl
TtSin 220
Dengan persamaan trigonometri
)(21)(
212 βαβαβα −+=+ CosSinSinSin diperoleh
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
λπ
λπξξ l
TtSinxCos 222 0 2.16
Dengan x = jarak titik (tempat) dari ujung bebas (m).
Persamaan 2.16 juga merupakan persamaan untuk gelombang harmonis
dengan amplitudo
λπξξ xCosp 22 00 = 2.17
Amplitudo mencapai maksimum apabila nilai 12 ±=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛λ
π xCos Yang
bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase pada sudut-sudut fase 0, π,
2π,...nπ sehingga
πλ
π nCosxCos =⎟⎠⎞
⎜⎝⎛2
πλ
π nx=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
λ21.nx= atau
λ41.2nx= 2.18
Dengan n = 0, 1, 2, 3,...
Amplitudo mencapai minimum apabila nilai 02 =λ
π xCos Yang bersesuaian dengan
ini adalah pada sudut-sudut fase ,...2
5,2
3,2
πππ2
12 π+n sehingga
2
)12(2 πλ
π += nCosxCos
2
)12(2 πλ
π += nx
λ41).12( += nx 2.19
Dengan n = 0, 1, 2, 3,...
Untuk gelombang stasioner pada ujung bebas maupun gelombang stasioner
pada ujung tetap, jarak dari perut ke perut berikutnya sama dengan jarak simpul ke
simpul berikutnya yaitu sama dengan ½λ.
Dari persamaan gelombang pada persamaan 2.3, 2.12 dan 2.16 pada
gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada ujung tetap dan pada ujung bebas
terlihat adanya perbedaan amplitudo dimana pada persamaan 2.3 amplitudonya sama
yaitu ξ0, sedangkan pada persamaan 2.12 dan 2.16 amplitudonya tidak sama pada
pada setiap titik dengan x yang berbeda dari ujung tetap maupun ujung bebas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Sehingga disimpulkan bahwa perpaduan antara gelombang datang dan
gelombang pantul suatu gelombang harmonis yang sama akan menghasilkan suatu
gelombang harmonis yang amplitudonya tidak sama besar pada setiap titik.
A.2 Gelombang Cahaya
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sferis yang mempunyai muka
gelombang berupa permukan bola. Gelombang cahaya dibangkitkan oleh medan
magnet dan medan listrik yang saling bergantung menurut persamaan Maxwell di
medium hampa.
2
2
002
tEE
∂∂
=∇ µε
2
2
002
tBB
∂∂
=∇ µε
Secara umum persamaan gelombang dalam bentuk skalar (Young at al, 2003)
2
2
22
2
2
2
2
2 1tzyx ∂
∂=
∂∂
+∂∂
+∂∂ ξ
νξξξ
dengan 00
1µε
υ = 2.20
dan )(0 kxtSin −= ωξξ
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik ditentukan oleh permeabilitas
vakum µ0 dan permitivitas ε0 sesuai dengan hubungan persamaan (2.20)
Dengan memasukan nilai µ0 = 4π x 10-7 Wb/Am dan ε0 = 8.85 x 10-12 C/Nm2 ke
persamaan (2.20) diperoleh v = 2.998 x 108 m/s. Karena cepat rambat gelombang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
elektromagnetik ini sama dengan cepat rambat cahaya dalam vakum (c), maka
disimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik (Peter Soedojo, 1999)
Mengingat tugas gelombang sebagai pengantar untuk memindahkan energi, sudah
tentu energi inilah yang ikut merambat bersama fasa getarannya sehingga υ disebut
sebagai laju perambatan fasa gelombang (Lea prasetio, 1992). Energi gelombang
merambat dengan laju tertentu yang dikenal sebagai laju kelompok gelombang vG
(laju grup) yang besarnya
VG =κω
dd 2.21
VG = Laju kelompok (m/s)
=ω Kecepatan sudut (radian/detik)
k = Bilangan gelombang (λπ2
=k ) (m-1)
Laju kelompok gelombang adalah laju perubahan frekuensi sudut (ω) yang
terjadi terhadap perubahan bilangan gelombang (k). Pada perambatan cahaya dalam
medium udara, kedua macam laju ini sama besarnya. Tetapi dalam medium-medium
tertentu laju fasa dan laju kelompok dapat memiliki besar yang berbeda. Medium
yang apabila dilalui gelombang, nilai laju fasanya berbeda dengan nilai laju
kelompoknya disebut medium dispersif, sedangkan medium tidak dispersif adalah
medium yang apabila dilalui gelombang, nilai laju fasanya sama dengan nilai laju
kelompoknya. Di dalam medium dispersif laju perambatan fasa gelombang υ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
tergantung pula pada ferkuensinya. Laju perambatan fasa gelombang hanya
tergantung pada sifat dasar yang dimiliki oleh mediumnya.
B. Besaran – besaran dalam pengukuran cahaya
B.1 Kuat cahaya atau Intensitas Cahaya (I)
Intensitas cahaya adalah energi cahaya yang lewat melalui suatu satuan luas
penampang tiap satuan waktu, atau daya (P) yang melewati suatu satuan luas
penampang (A) (Hirose dan Lonngren, 1984)
cI 220 ωξρυ=
Dengan κω
=c yang merupakan kecepatan gelombang cahaya dan ρv adalah
massa jenis dari medium yang dilalui gelombang cahaya, ξ0 adalah amplitudo dan ω
adalah kecepatan sudut. Sehingga berdasarkan devinisi intensitas cahaya diperoleh:
API = 2.22
I = Intensitas cahaya (Watt/m2)
P = Daya (Watt)
A = Luas penampang (m2)
Satuan intensitas dengan demikian adalah [watt/m2]. Untuk sumber gelombang yang
berupa titik, penampang yang dilewati gelombang, yaitu muka gelombangnya adalah
luasan bola (Lea prasetio, 1992)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Arus cahaya dari sumber cahaya memancar ke segala arah. Arus cahaya (Φ)
yang dipancarkan per satuan sudut ruang (δ) pada satu arah tertentu disebut kuat
cahaya rata-rata (Ir), maka:
δΦ
=rI 2.23
Sudut ruang didefinisikan sebagai sudut yang terbentuk dari pusat bola yang
memotong luas permukaan bidang bola (Sears. Zemansky, 1962)
Gambar 2.4 Definisi sudut ruang
Pengukuran ste-radian dari sudut ruang δ didefinisikan sebagai
2rA
=δ 2.24
Jika luas A tepat sama dengan r2, maka sudut ruang adalah satu steradian. Karena luas
bola 4 π r2 maka sudut ruang total pada suatu titik adalah
2
24r
rπδ = = 4 π ste-radian 2.25
Untuk menghitung intensitas sumber cahaya titik yang berada pada pusat bola
pada gambar 2.4 menggunakan persamaan
δd
dI Φ= 2.26
I = Intensitas cahaya (watt/m2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
B.2. Kuat Penerangan
Bila ada arus cahaya dari sumber cahaya berupa titik jatuh pada permukaan
bidang bola seluas A, maka permukaan tadi menjadi terang. Jumlah arus cahaya yang
mengenai satu satuan luas bidang yang disinari disebut sebagai kuat penerangan (E)
dengan satuan lumen/m2=lux
)()(
2mlumen
AratarataE Φ
=− 2.27
Untuk memperoleh kuat penerangan yang merata sebesar 1 lux pada bidang seluas
1m2 dibutuhkan arus cahaya sebesar 1 lumen.
Semakin besar arus cahaya (Φ), semakin besar juga kuat cahaya (I) maka kuat
penerangan (E) dapat ditentukan dari persamaan (2.23) dan (2.27) sehingga
diperoleh:
A
IE δ=
2rIE = 2.28
Persamaan (2.28) Disebut hukum utama kuadrat fotometri
Dari gambar 2.5a dapat dijelaskan bahwa jumlah arus cahaya yang jatuh pada
bidang bola A dan B tetap sama, akan tetapi kuat penerangan pada bidang A lebih
besar dibandingkan pada bidang B, karena dipengaruhi oleh jarak yang berbeda
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 2.5a Perbandingan jumlah arus yang jatuh pada bidang bola A dan B
Gambar 2.5b Bidang sangat kecil di P yang
berada pada bidang kerja
Bila bidang B terbentang n kali lebih jauh dari bidang A (terhadap titik-tengah sumber
cahaya maka berdasarkan persamaan (2.28) kuat penerangan pada titik B adalah 1/n2
lebih lemah dari kuat penerangan yang terdapat pada titik A.
Berdasarkan persamaan (2.28), dari gambar 2.5b dapat dihitung juga bahwa di
titik P (lebih tepat : bidang sangat kecil di P yang berada pada bidang kerja)
θCosdIE 2= 2.29
Dan karena
θCostd = 2.30
Maka diperoleh persamaan umum untuk menghitung kuat penerangan akibat sumber
cahaya titik.
θ32 CosdIE = 2.31
Keterangan
E =Kuat penerangan pada suatu titik yang disinari oleh sumber cahaya
titik, dengan satuan lumen/m2 atau lux
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
I = Intensitas cahaya dari sumber cahaya
d = Jarak dari lampu ke titik di bidang yang disinari
θ = Sudut yang dibentuk oleh garis yang tegak lurus dengan sinar dari
lampu terhadap bidang yang disinari.
B.3 Kecerlangan
Kecerlangan atau kepadatan cahaya atau luminasi (B) adalah intensitas cahaya
persatuan luas bidang yang bercahaya (Mangunwijaya, 1981). Bila ada dua bidang
sumber cahaya yang kuat penerangan rata-rata sama tetapi luas keduanya tidak sama,
maka bidang yang luasnya lebih kecil akan tampak lebih cemerlang dan menyilaukan
dari pada bidang yang luasnya lebih besar. Pada bidang kecil itulah seluruh kekuatan
cahaya dipadatkan dan karenanya nampak cemerlang. Dalam praktek biasanya
sumber cahaya dianggap sebagai sistem sumber dengan intensitas rata-rata tertentu
dan menghasilkan kuat penerangan rata-rata tertentu.
Jika 1 cm2 bidang yang memancarkan cahaya berkekuatan 1 cd ke arah garis
normal bidang, maka bidang tersebut mempunyai kecerlangan 1 sb. Atau :
)()()( 2mA
cdIsbB ratarata =− (2.32)
B = Luminasi kecerlangan dalam stilb (sb)
I = Intensitas cahaya (Watt/m2)
A = Luas bidang bola (m2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Dari gambar 2.6 dapat ditunjukan bahwa cahaya dipancarkan oleh sumber
cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd mengenai permukaan sebuah bola dengan jari-
jari 1m, sehingga untuk setiap titik pada permukaan bola akan menerima kuat
penerangan sebesar 1 lux.
Gambar 2.6 Bola yang mempunyai sumber cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd di T
Lumen merupakan satuan arus cahaya (flux cahaya). Fluks cahaya sebesar 1
lumen dipancarkan dari sumber cahaya dengan kekuatan 1 cd yang berada dipusat
bola dengan jari-jari 1m yang menembus bidang kulit bola seluas 1m2. (Gabriel,1990)
C. Koefisien Refleksi
Sumber cahaya ada 2 macam yaitu
1. Sumber cahaya primer, yaitu yang merupakan penyebab pertama suatu arus
cahaya, misalnya matahari atau kawat pijar pada bola lampu. Dalam
penelitian ini yang menjadi sumber primer adalah lampu tanpa kap.
2. Sumber sekunder yaitu sumber cahaya hanya memberi terang karena diberi
terang, misalnya bulan, gelas buram bola lampu atau kap lampu dan
sebagainya. Dalam penelitian ini digunakan sumber cahaya yang berupa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
lampu sehingga sumber primer adalah lampu dan sumber sekunder adalah
cahaya dari kap.
Salah satu faktor yang penting dalam perlengkapan cahaya, selain lampu adalah
kap lampu yang berfungsi sebagai reflektor. Reflektor berpengaruh pada banyaknya
cahaya yang mencapai area yang diterangi. Koefisien pantul bahan reflektor dan
bentuk reflektor berpengaruh langsung terhadap kuat penerangan yang diinginkan.
Bahan yang digunakan sebagai reflektor dalam penelitian ini adalah plastik putih
tidak trasparan dan aluminium yang dilapisi cat putih. Reflektor yang digunakan
berbentuk setengah bola. Melapisi aluminium dilakukan dengan tujuan untuk
memperoleh nilai pantul yang diinginkan.
Gambar 2.7 Kuat penerangan untuk luasan keseluruhan
Keterangan
A = Luasan kap lampu yang berbentuk setengah bola (m2)
A’ = luasan permukaan dasar kap lampu yang berbentuk lingkaran (m2)
Persamaan (2.31) merupakan persamaan umum untuk mencari kuat
penerangan pada setiap titik yang diterangi oleh sumber cahaya berbentuk titik.
Dalam penelitian ini intensitasnya dipengaruhi oleh cahaya dari sumber cahaya titik
dan cahaya pantul dari kap lampu, maka intensitasnya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
'III total +=
dengan βρ CosA
AII ''=
sehingga diperoleh:
βρ CosA
AIII total '+= 2.33
I = Intensitas cahaya dari sumber cahaya (Watt/m2)
I’ = Proyeksi intensitas cahaya yang dipantulkan dari kap lampu (Watt/m2)
ρ = Koefisien pantul
A’ = Luasan permukaan dasar kap (m2)
A = Luasan kap lampu (m2)
β = Sudut proyeksi
Dengan substitusi persamaan 2.33 ke persamaan 2.31 diperoleh persamaan
kuat penerangan yang dipengaruhi oleh koefisien refleksi
θ
βρ3
2
'
Cosd
ACosAII
E⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+
= 2.34
Dari persamaan 2.34 dapat ditentukan koefisien reflleksi untuk reflektor
θ
βρ3
2
' CosdE
ACosAII =+
ICos
dEACosAI
−=θ
βρ3
2
'
θ
θβρ3
32
' CosICosIdE
ACosA −
=
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
Sehingga diperoleh persamaan untuk mencari koefisien refleksi dari suatu reflektor
βθθρ
CosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −= 2.35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat penelitian
Penelitian dilakukan laboratorium Fisika Modern bagian ruang gelap Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta Kampus III, Paingan Maguwoharjo, Depok, Sleman.
B. Alat dan Bahan penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah
1. Luxmeter
2. Lampu pijar 40 watt
3. Reflektor
4. Statip
5. Meteran
C. Metode Eksperimen
a. Penelitian awal
a.1 Menentukan Intensitas Lampu
a.1.1 Susunan alat
Penysunan alat dalam penentuan intensitas lampu dilakukan seperti pada gambar
dibawah ini
Gambar 3.1 penelitian intensitas lampu Keterangan
Lampu yang digunakan tanpa kap.
26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
a.1.2 Pengambilan data
Langkah-langkah yang dilakukan pada penentuan intensitas lampu adalah sebagai
berikut:
1. Meletakan lampu tanpa kap tepat ditengah-tengah bidang kerja
2. Menghidupkan luxmeter dengan membuka penutup sensor
3. Mengukur kuat penerangan lampu menggunakan luxmeter pada jarak yang
sama pada setiap titik yang membentuk sebuah bola, nilai kuat penerangan (E)
terbaca pada layar monitor luxmeter. Pembacaan dilakukan dengan menunggu
beberapa saat sehingga didapat nilai angka yang stabil pada luxmeter.
4. Mencatat hasil pengukuran kuat penerangan.
Data hasil pengukuaran terdapat pada tabel 4.1
b. Prosedur Percobaan
b.1 Susunan Alat
Penyususunan alat dalam pengambilan data dilakukan seperti gambar dibawah
ini.
Gambar 3.2 Skema penelitian.
Keterangan:
Reflektor berbentuk setengah bola.
Lampu diatur supaya cahaya yang keluar mengarah ke bidang kerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
b.2 Pengambilan data.
Langkah-langkah yang dilakukan pada pengambilan data adalah sebagai berikut :
1. Menghidupkan luxmeter dengan membuka penutup sensor.
2. Mengukur kuat penerangan lampu dengan menggunakan luxmeter. Nilai kuat
penerangan (E) terbaca pada layar monitor luxmeter. Pembacaan dilakukan
dengan menunggu beberapa saat sehingga didapat nilai angka yang stabil pada
luxmeter.
3. Melakukan pengukuran kuat penerangan untuk tinggi lampu yang berbeda-beda.
4. Mencatat hasil pengukuran kuat penerangan untuk tempat yang berbeda pada
bidang kerja.
5. Mematikan luxmeter setelah selesai dilakukan pengukuran kuat penerangan.
D. Metode Analisis Data
Posisi kap lampu yang digunakan membentuk sudut tertentu (β) terhadap bidang
kerja,
Gambar 3.3 Proyeksi dari bidang dasar kap lampu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
sehingga intensitas yang dihasilkan oleh cahaya pantul dari kap lampu yang sejajar
dengan bidang adalah .' ' βρ CosA
AII = Intensitas total dari lampu dan kap adalah
βρ CosA
AII '+
Data hasil pengukuran adalah kuat penerangan lampu pada berbagai tempat / titik
pada jarak tertentu terhadap tinggi lampu menggunakan luxmeter.
Koefisien reflreksi dari reflektor yang digunakan dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.35
βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. HASIL
A.1 Hasil Eksperimen
A.1.2 Penentuan Intensitas Cahaya
Dalam penelitian ini intensitas sumber cahaya titik yang berada pada pusat bola
diukur menggunakan persamaan 2rIE = Hasil pengukuran terdapat pada tabel 4.1
Lampu yang digunakan dalam penelitian ini adalah lampu merk Philips dengan daya
40 watt.
Tabel 4.1 Intensitas sumber cahaya titik
No Kuat penerangan E (lux)
Jarak r (m)
Luas bola A = 4π r2(m2)
Fluks cahaya Φ (lumen)
Intensitas I
(watt/m2) 1 355 0,3 1,13 401,5 32 2 355 0,3 1,13 401,5 32 3 355 0,3 1,13 401,5 32 4 355 0,3 1,13 401,5 32 5 355 0,3 1,13 401,5 32 6 355 0,3 1,13 401,5 32 7 355 0,3 1,13 401,5 32 8 355 0,3 1,13 401,5 32
Dari tabel hasil pengukuran diperoleh Intensitas rata-rata = 32 Watt/m2
Dari hubungan persamaan ][][][ 2m
lumeA
luxE Φ= dan persamaan
][]/[][ 2
2
mrmwattIluxE =
diperoleh fluks cahaya 401,5 Lumen dan intensitas cahaya 32 Watt/m2.
30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
A.1.3 Penentuan Kuat Penerangan
A.1.3.1 Kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan
reflektor plastik putih tak transparan
Data hasil eksperimen pada penelitian ini adalah kuat penerangan dengan variasi
tinggi lampu dan jarak lampu dengan luxmeter. Lampu yang digunakan dalam semua
penelitian ini adalah lampu belajar Philips 40 watt. Hasil pengukuran kuat
penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan reflektor plastik
putih tak transparan terdapat pada tabel 4.2 sampai dengan tabel 4.4
Tabel 4.2. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor plastik putih tak transparan
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0,10 18,43 650 2 0,15 26,56 531 3 0,20 33,66 425 4 0,25 39,79 339 5 0,30 45 264 6 0,35 49 215
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 4.3. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor plastik putih tak transparan
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0,10 21,8 810 2 0,15 30,96 640 3 0,20 38,66 480 4 0,25 45 367 5 0,30 50,19 282 6 0,35 54,47 208
Tabel 4.4. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor plastik putih tak transparan
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0,10 25,57 1241 2 0,15 36,87 804 3 0,20 45 577 4 0,25 51,34 401 5 0,30 56,31 299 6 0,35 60,26 215
A.1.3.1 Kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan
reflektor aluminium bercat putih
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Hasil pengukuran kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan
menggunakan reflektor aluminium bercat putih terdapat pada tabel 4.5 sampai dengan
tabel 4.7
Tabel 4.5. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor aluminium bercat putih
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0,10 18,43 699 2 0,15 26,56 587 3 0,20 33,66 475 4 0,25 39,79 378 5 0,30 45 296 6 0,35 49 237
Tabel 4.6. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor aluminium bercat putih
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0.10 21.8 963 2 0.15 30.96 710 3 0.20 38.66 568 4 0.25 45 429 5 0.30 50.19 321 6 0.35 54.47 236
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 4.7. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang
berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor aluminium bercat putih
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta E eksperimen
(lux)
1 0,10 25,57 1338 2 0,15 36,87 966 3 0,20 45 661 4 0,25 51,34 455 5 0,30 56,31 324 6 0,35 60,26 229
A.1.4 Analisis Data
A.1.4.1 Menentukan sudut antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang kerja
Dari gambar 3.2 diperoleh nilai sudut β yang merupakan sudut yang dibentuk
oleh luasan bidang dasar kap (A’) terhadap bidang kerja. Nilai sudut β ditunjukan
pada tabel 4.8
Tabel 4.8 Sudut (β) antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang kerja
No Tinggi lampu (m) x (m) y (m) β = tg-1yx Luasan dasar kap
A’=πr2 (m2)
1 0,30 0,084 0,017 78,55 0,053 2 0,25 0,075 0,034 65,61 0,053 3 0,20 0,071 0,057 51,24 0,053
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
A.1.4.2 Menentukan koefisien refleksi dari reflektor dengan menggunakan
persamaan βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
A.1.4.2.1 Reflektor plastik putih tak transparan Hasil perhitungan koefisien reflektor ditunjukan pada tabel 4.9 sampai dengan
tabel 4.11
Tabel 4.9. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,30m
NO Jarak Lampu a
(m) tatg 1=θ ρ __
ρρ − 2__
)( ρρ −
1 0,10 18,43 0,11 0 0 2 0,15 26,56 0,10 -0,01 0,0001 3 0,20 33,66 0,10 -0,01 0.0001 4 0,25 39,79 0,11 0 0 5 0,30 45 0,11 0 0 6 0,35 49 0,11 0 0
__ρ = 0,11
Σ = 2x10-8
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,11±0,01
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Tabel 4.10. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,25m
NO Jarak Lampu a
(m) tatg 1=θ ρ ρ -
__ρ (ρ - )
__ρ 2
1 0,10 21,8 0,20 -0,01 0,0001 2 0,15 30,96 0,20 -0,01 0,0001 3 0,20 38,66 0,20 -0,01 0,0001 4 0,25 45 0,21 0 0 5 0,30 50,19 0,23 0,03 0,0009 6 0,35 54,47 0,23 0,03 0,0009
__ρ = 0,21
Σ = 2,1x10-3
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,21±0,01
Tabel 4.11. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,20m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta ρ ρ -
__ρ (ρ - )
__ρ 2
1 0,10 25,57 0,35 0,01 0,0001 2 0,15 36,87 0,30 -0,04 0,0016 3 0,20 45 0,33 -0,01 0,0001 4 0,25 51,34 0,34 0 0 5 0,30 56,31 0,37 0,03 0,0009 6 0,35 60,26 0,38 0,04 0,0016
__ρ = 0,34
Σ = 4,3x10-3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,34±0,03
A.1.4.2.2 Reflektor aluminium bercat putih
Hasil perhitungan koefisien reflektor ditunjukan pada tabel 4.12 sampai dengan
tabel 4.14
Tabel 4.12. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada
reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0,30m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta ρ ρ -
__ρ (ρ - )
__ρ 2
1 0,10 18,43 0,12 -0,01 0,0001 2 0,15 26,56 0,13 0 0 3 0,20 33,66 0,13 0 0 4 0,25 39,79 0,13 0 0 5 0,30 45 0,13 0 0 6 0,35 49 0,13 0 0
__ρ = 0,13
Σ = 0,0001
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,13±0,01
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.13. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0.25m
NO Jarak
Lampu a (m)
θ = tg-1ta Ρ ρ -
__ρ (ρ - )
__ρ 2
1 0,10 21,8 0,28 0 0 2 0,15 30,96 0,25 -0,03 0,0009 3 0,20 38,66 0,28 0 0 4 0,25 45 0,28 0 0 5 0,30 50,19 0,29 -0,01 0,0001 6 0,35 54,47 0,29 -0,01 0,0001
__ρ = 0,28
Σ = 1,1x10-3
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,28±0,01
Tabel 4.14. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0,20m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta Ρ ρ -
__ρ (ρ - )
__ρ 2
1 0,10 25,57 0,40 -0,02 0,0004 2 0,15 36,87 0,42 0 0 3 0,20 45 0,42 0 0 4 0,25 51,34 0,42 0 0 5 0,30 56,31 0,43 0,01 0,0001 6 0,35 60,26 0,43 0,01 0,0001
__ρ = 0,42
Σ = 0,0006
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Ralat menggunakan persamaan1
)( 2__
−−∑
=n
i ρρσ
Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,42±0,01
B. PEMBAHASAN
Pada identitas lampu dituliskan bahwa lampu yang digunakan mempunyai
intensitas 40 watt dan fluks cahaya 400 lumen. Identitas ini sama dengan data yang
diperoleh dalam penelitian.(tabel 4.1). Dalam penelitian ini intensitas ditentukan
dengan mengukur kuat penerangan pada setiap titik pada jarak yang sama. Lampu
yang digunakan adalah lampu tanpa kap sehingga nilai kuat penerangan yang
diperoleh sama besar pada setiap titik.
Kuat penerangan yang berbeda pada setiap titik dipengaruhi oleh intensitas
cahaya lampu dan cahaya pantul. Semakin jauh jarak luxmeter dari sumber dan
semakin tinggi sumber lampu maka kuat penerangan semakin kecil. Kuat penerangan
juga dapat dihitung menggunakan persamaan kuadrat fotometri (persamaan 2.28) dan
karena bidang kerja adalah bidang datar yang tidak tegak lurus terhadap sumbu lampu
(gambar 3.2) maka nilai kuat penerangan dipengaruhi oleh nilai Cosinus sudut antara
sumber cahaya titik dan bidang kerja, sedangkan koefisien refleksi suatu reflektor
dipengaruhi oleh jenis reflektor. Reflektor yang digunakan dalam penelitian ini
adalah reflektor plastik putih tak transparan dan reflektor aluminium bercat putih.
Dalam penelitian ini diperoleh nilai koefisien refleksi yang berbeda pada setiap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
variasi tinggi. Perbedaan nilai koefisien refleksi pada setiap reflektor dipengaruhi
oleh perilaku keadaan (jarak) dan pemantulan cahaya oleh reflektor. Sebelum
cahaya mengenai bidang kerja, cahaya yang dikeluarkan oleh sumber cahaya
dipantulkan terlebih dahulu oleh reflektor sehingga ada sebagian cahaya yang
diteruskan ke bidang kerja dan ada juga cahaya yang hilang.
Dari analisis hasil penelitian diperoleh koefisien refleksi yang makin kecil
untuk posisi lampu yang makin tinggi. Makin tinggi posisi lampu makin banyak
cahaya yang hilang. Sehingga menurut peneliti nilai koefisien refleksi untuk reflektor
plastik adalah ρ = 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi untuk reflektor aluminium
bercat putih adalah ρ = 0,42±0,01 karena pada posisi lampu dimana nilai koefisien
refleksi ρ = 0,34±0,03 dan ρ = 0,42±0,01 cahaya yang hilang sangat sedikit, sehingga
cahaya yang dikeluarkan oleh sumber cahaya dan dipantulkan oleh reflektor
semuanya langsung mengenai bidang kerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Koefisien refleksi dapat diketahui dari pengukuran Intensitas cahaya dengan
mengukur kuat penerangan pada bidang kerja.
2. Koefisian refleksi suatu reflektor mempunyai nilai yang berbeda–beda pada setiap
bahan reflektor.
3. Dari hasil analisis diperoleh nilai koefisien refleksi untuk reflektor plastik adalah
ρ = 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi untuk reflektor aluminium bercat putih
adalah ρ = 0,42±0,01.
B. Saran
Bagi peneliti lain, dapat dilakukan penelitian untuk mendapatkan nilai koefisien
refleksi dengan memperhatikan cahaya yang hilang.
41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR PUSTAKA
Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC. Hirose, Akira dan Lonngren, Karl E. 1984. Introduction to wave phenomena. Canada:
A Wiley Interscience Publication. Mangunwijaya, Y. B. 1981. Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan. Jakarta:
Penerbit Gramedia.
Prasetio, Lea. Setiawan, Sandi. Hien, Tan kian. 1992. Mengerti Fisika: Gelombang. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset.
Sears, Francis Westone dan Zemansky, Mark W. 1962. Fisika untuk Universitas III: Optika & Fisika Atom. Jakarta: Penerbit Binatjipta.
Soedojo, P. 1999. Fisika Dasar. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset. Young, Hugh D. Freedman, Roger A. Sandin, T. R. Ford, Lewis. A. 2003. Fisika
Universitas Edisi Kesepuluh. Seri Sears dan Zemansky. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Daftar Pustaka dari Internet http://www.sinarharapan.co.id/berita/0611/28/ipt02.html--Dampak sistem
pencahayaan bagi kesahatan mata
42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran V
Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi
Koefisien refleksi diperoleh dari persamaan:
βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
Nilai koefisien refleksi untuk reflektor plastik
βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
198,0x0,106132
053,085,032
85,0320,09 x 650⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
xxρ
11.0=ρ
Nilai koefisien refleksi untuk reflektor alumunium putih
βθ
θρCosAA
CosICosIdE '
3
32
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
199,0x0,106132
053,085,032
85,0320,09 x 699⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
xxρ
199,0x0,106132
053,085,032
85,0320,09 x 650⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −=
xxρ
13,0=ρ
48
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran I
Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya
intensitas cahaya diperoleh dari persamaan :
2rIE =
m
LumenIlux 23.0355 =
2/32 mWattI =
Arus cahaya diperoleh dari persamaan:
)(
)(2m
LumenA
E Φ=
213.1355
mLumenlux Φ
=
Lumen5,401=Φ
43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran II
Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai θ
Diketahui : Jarak lampu 0,10m
Tinggi lampu 0,30m
tg θ = 0,10/0,30
θ = arctg 0,33
θ = 18,43
Tabel nilai sudut θ antara sumber cahaya titik dan bidang kerja terhadap tinggi lampu
(t) 0,30m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta Cos3 θ
1 0,10 18,43 0,85 2 0,15 26,56 0,71 3 0,20 33,66 0,57 4 0,25 39,79 0,45 5 0,30 45 0,35 6 0,35 49 0,28
44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,25m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta Cos3 θ
1 0,10 21,8 0,8 2 0,15 30,96 0,63 3 0,20 38,66 0,47 4 0,25 45 0,35 5 0,30 50,19 0,26 6 0,35 54,47 0,19
Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,20m
NO Jarak Lampu a
(m)
θ = tg-1ta Cos3 θ
1 0,10 25,57 0,73 2 0,15 36,87 0,51 3 0,20 45 0,35 4 0,25 51,34 0,24 5 0,30 56,31 0,17 6 0,35 60,26 0,12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran III
Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai sudut β
Nilai sudut β merupakan sudut yang dibentuk oleh luasan bidang dasar kap (A’) terhadap
bidang kerja.
Diketahui Jarak lampu 0.084m
Tinggi lampu 0,017m
tg β = 0,084/0,017
β = arctg 4,94
β = 78,55
Cos β = 0,19
46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran IV
Contoh perhitungan luasan kap lampu dan luasan permukaan dasar kap lampu.
Luasan kap lampu diperoleh dengan rumus luas bola A = 4π r2.
Diketahui kap lampu berbentuk setengah bola dengan jari-jari 0.13m sehingga rumus luas
setengah bola: A = 2π r2
A = 2 x 3,14 x 0,132
A = 0,106132 m2
Luasan permukaan dasar kap lampu diperoleh dengan rumus luas lingkaran A’ = π r2.
Diketahui kap lampu berbentuk lingkaran dengan jari-jari 0,13m sehingga luasan
permukaan dasar kap lampu:
A’ = π r2
A’ = 3,14 x 0,132
A’ = 0,053 m2
47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI