18
BAB III ANALISIS SPEKTRUM CAHAYA
3.1.
Spektroskop Sederhana Spektrometer sederhana ini dirancang dengan menggunakan karton
dupleks, dibuat membentuk sudut 45o dan 90o, 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
Spectrometer sederhana
Kisi difraksi kamera
Soket lampu control transformator
Gambar 3.7. Rangkaian spektrometer sederhana.
Kisi difraksi DVD
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
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 warnawarna 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. ,
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel 500 Intensitas
400 300 200 100 0
500
1000
1500
2000
2500
Piksel
Gambar 3.9. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan pertama.
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 masingmasing 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.
Spektrum Standar Nasional helium (He) dari NIST 600
500
Piksel
400
300
200
100
0 4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
Panjang Gelombang (Å) Gambar 3.10. Grafik spektrum acuan helium (He) dari NIST.
7500
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. 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
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.
29
Berikut
grafik
stock
chart
yang
diperoleh
:
Piksel
1950
1850
1750
1650 high low close
1550
1450
1350
1250 5875,62
5015,678
4921,931
4713,146
4471,479
Panjang Gelombang (Å) 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
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
2000
Piksel
1800
1600
1400
1200
High
1000
Low Close
800
600
400
200
Panjang Gelombang 0 5875,62
5015,678
4471,479
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
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).
Resolusi 8,2 megapiksel He
S T A N D A R D E V I A S I
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
Piksel
2500
2300
2100
1900 high low close 1700
1500
Panjang Gelombang 1300 5769,61
5460,75
4358,335
4046,565
Gambar 3.13. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum raksa (Hg) 8,2 megapiksel.
34
Piksel
1600
1550
1500
high low close 1450
1400
Panjang Gelombang 1350 6438,47
5337,48
5085,822
Gambar 3.14. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum kadmium (Cd) 8,2 megapiksel.
35
1250
1150
1050
High low
950
Close
850
750
650 5875,62
5015,678
4471,479
Gambar 3.15. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum helium (He) 7,2 megapiksel.
36
Piksel
2000
1800
1600
1400
1200
High
1000
Low Cose 800
600
400
200
Panjang Gelombang 0 5460,75
4883
4358,335
Gambar 3.16. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum raksa (Hg) 7,2 megapiksel.
37
Piksel
1600
1400
1200
1000
800
High Low Close
600
400
200 Panjang Gelombang 0 5085,822
4799,912
4678,149
Gambar 3.17. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum kadmium (Cd) 7,2 megapiksel.
38
Piksel
2500
2000
1500
High Low Close 1000
500
Panjang Gelombang 0
5875,62
5015,678
4471,479
Gambar 3.18. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum helium (He) 6,1 megapiksel.
39
Piksel
2500
2000
1500
High Low Close 1000
500
Panjang Gelombang 0 5460,75
4883
4358,335
Gambar 3.19. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum merkuri/raksa (Hg) 6,1 megapiksel.
40
Piksel
1550
1500
1450
1400
1350 High Low Close
1300
1250
1200
1150
Panjang Gelombang 1100 5378,13
4799,912
4678,149
Gambar 3.20. Grafik hubungan panjang gelombang (X) dengan piksel (Y) spektrum kadmium (Cd) 6,1 megapiksel.
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: Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel
1849, 412
450
1503, 355
400 350 Intensitas
300
1284, 188
250 200 150 100 50 0 500
1000
1500 Piksel
2000
2500
Gambar 3.21. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan pertama.
450
(4980, 355) hijau
400
Intensitas
350
(5839, 142) jingga
(4437, 188) ungu
300 250 200 150 100 50 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.22. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
42
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel 450
1866, 389
400 1520, 353
350 Inteitasns
300 250 100,197
200 150 100 50 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Pixel
Gambar 3.23. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan kedua
450 400
(5881,389 ) kuning
5028, 353 hijau
350
Intensitas
300 250
(4480, 197), ungu
200 150 100 50 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.24. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
43
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel 600 500 Intensitas
400 300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.25 .Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan ketiga.
600 500
(5028, 422) hijau
jingga
Intensitas
400 300
(5886, 482)
(4484, 193) ungu
200 100 0
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.26. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He).
44
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel 600 1862, 488
500
1516, 422
Intensitas
400 300
1296, 204
200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.27. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan keempat
600 500
(5028, 422) hijau
(5886, 482) jingga
Intensitas
400 300
(4484,193) ungu
200 100 0
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.28. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He)
45
Spektrum helium (He) dengan resolusi 8,2 megapiksel 600 500
1523, 431
1869, 513
n
400
1303, 201
300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.29. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum helium (He) pada pemotretan kelima.
600
500
(5030, 431) hijau
(5889, 513) jingga
Intensitas
400 (4484, 201) ungu
300
200
100
0
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.30. Grafik hasil pembacaan panjang gelombang dan intensitas spektrum helium (He).
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 (
Intensitas
Lampiran C ) : Spektrum raksa (Hg ) dengan resolusi 8.2 megapiksel
800 700 600 500 400 300 200 100 0
1476 1934
1717
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Intensitas
Gambar 3.31. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan pertama.
(4988, 74$) biru
800 700 600 500 400 300 200 100 0
(6119, 393) Kuning Jingga
(5554, 110) hijau 0
2000
4000
6000
8000
10000
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.32. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
47
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel 800
1532
700 Intensitas
600 500
1985
400 300
1759
200 100 0 0
1000
2000
3000
4000
Piksel Gambar 3.33. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum Hg pada pemotretan kedua.
800
(5011,742) biru
700
(6120, 393) kuning jingga
600
Intensitas
500 400
(5564, 116) hijau
300 200 100 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.34. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
48
Spektrum raksa (Hg ) dengan resolusi 8.2 megapiksel
1486
800
700
Intensitas
600
1946
500 400
1718
300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.35. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan ketiga.
800
(4966, 734) biru
700
(6080, 392) kuning jingga
Intensitas
600
biru
500
biru
400
(5521, 97) hijau
300 200 100 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.36. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
49
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel 800 700
Intensitas
600 500 400 300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.37. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum Hg pada pemotretan keempat.
800
(4939, 745) biru (6053, 390) kuning jingga
700
Intensitas
600 500 400 300
(5497, 149) hijau
200 100 0 1251
3251
5251
7251
Panjang Gelombang (Å) Gambar 3.38. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
50
Spektrum raksa (Hg) dengan resolusi 8.2 megapiksel 800
1459
700
Intensitas
600
1913
500 400
1626
300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel Gambar 3.39. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum raksa (Hg) pada pemotretan kelima.
800
(4896, 743) biru
700
(6013, 364) kuning jingg
Intensitas
600 500 400
(5452, 114) hijau
300 200 100 0
1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.40. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum raksa (Hg).
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.
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel
700
1411, 574
600
1529, 585
Intensitas
500 400 1362, 290
300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.41. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan pertama.
(4752,574) biru
700 600
(5045, 585) hijau
Intensitas
500 (4631, 290) biru lemah
400 300 200 100 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å) Gambar 3.42. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
52
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel 600
1435, 477
Intensitas
500
1554, 478
400
1385, 295
300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.43. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kedua
600
(4812,477) biru (5107, 478)
500
hijau Intensitas
400 300
(4685, 295) biru lemah
200 100 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.44. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
53
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel 400 1480
350
1563
Intensitas
300 1398
250 200 150 100 50 0 0
1000
2000
3000
4000
Piksel Gambar 3.45. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan ketiga.
500
(4844, 448)
450
(5129, 270)
biru
400
hijau
Intensitas
350
(4720, 295)
300 biru lemah
250
0_)
200 150 100 50 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.46. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
54
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel 180
1478, 156
160 140
1593, 123
120 Intensitas
100
1428, 79
80 60 40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.47. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan keempat.
(4919, 156) biru
180 160
Intensitas
140
(5204, 123) hijau
(4795, 79) biru lemah
120 100 80 60 40 20
0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.48. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
55
Spektrum kadmium (Cd) dengan resolusi 8.2 megapiksel 160
1460, 142
140
Intensitas
120
1575, 97
100
80
1411, 58
60 40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
Gambar 3.49. Grafik hasil pembacaan piksel spektrum kadmium (Cd) pada pemotretan kelima.
(48174, 142) biru
160
(5174, 97) hijau
140
Intensitas
120 100
(4752, 58) biru lemah
80 60 40 20 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.50. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas spektrum kadmium (Cd).
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.
Pengujian Spektrometer Sederhana
3.4
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. Spektrum lampu pijar
Intensitas
150
1539, 131
1505, 93
100 50 0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
Piksel
Gambar 3.51. Rekaman grafik spektrum lampu pijar pertama.
Intensitas
150 (5070, 131) hijau
100
(6010, 91) jingga
50 (4157, 38) biru
0 4000
4500
5000 5500 6000 Panjang Gelombang (Å)
6500
Gambar 3.52. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
7000
57
Spektrum lampu pijar
Intensitas
150 100 50 0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
Piksel
Gambar 3.53. Rekaman grafik spektrum lampu pijar kedua. 300
Intensitas
(5963, 229) jingga
(5110, 229)
250
hijau
200 150 100
(6795, 39) merah
(4973, 261)
50 0 3000
3500
biru 4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.53.1. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
Spektrum lampu pijar 300
Intensitas
250
1500, 261 1525, 252
200 150 100 50 0 1000
1500
2000
2500
Piksel
Gambar 3.54. Rekaman grafik.spektrum lampu pijar ketiga.
3000
58
300
Intensitas
250
(5134, 261) hijau
(4849, 252) biru
200
(5978, 164) jingga
150 100
(6951, 35) merah
50 0 3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.55. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar. Spektrum lampu pijar
1546, 52
300
1918, 160
250
Intensitas
200 150 100
2297, 35
50 0 500
1000
1500 Piksel
2000
2500
Gambar 3.56. Rekaman spektrum lampu pijar keempat .
(4849, 252) biru
300 Intensitas
250 200 150
(5137, 256) hijau (6010, 160 ) jingga
100
(6951, 35) merah
50 0 3500
4000
4500
5000 5500 6000 Panjang Gelombang (Å)
6500
7000
Gambar 3.57. Grafik hubungan panjang gelombang dengan intensitas pada lampu pijar.
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 2843 2714 2616 2447 2196 2103 1939 1917 1856 1539 1443 1442 1413
Panjang Gel. 8305.955 7985.856 7742.68 7323.325 6700.496 6469.727 6062.779 6008.189 5856.824 5070.223 4832.01 4829.529 4757.568
Piksel2 2394 2252 2148 1994 1768 1714 1694 1663 1616 1503 1448 1209 1097
Panjang Gel 7191.811 6839.454 6581.39 6199.256 5638.462 5504.467 5454.839 5377.916 5261.29 4980.893 4844.417 4251.365 3973.449
Piksel3 2866 2618 2458 2234 1927 1899 1522 1500 1331 1222 1060 1005 767
Panjang Gel 8363.027 7747.643 7350.62 6794.789 6033.002 5963.524 5028.04 4973.449 4554.094 4283.623 3881.638 3745.161 3154.591
Piksel4 2751 2620 2418 2297 2155 2011 1844 1639 1585 1561 1449 1320 1084
Panjang Gel 8077.667 7752.605 7251.365 6951.117 6598.759 6241.439 5827.047 5318.362 5184.367 5124.814 4846.898 4526.799 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 2103 2148 2196 2234 2252
P.Gel 6469.727 6581.39 6700.496 6794.789 6839.454
PIksel hijau 1522 1539 1561 1585 1616
2294.7
6945.409
1630.1
P.Gel Piksel biru 5028.04 1209 5070.223 1320 5124.814 1331 5184.367 1413 5261.29 1442
P. Gel 4251.365 4526.799 4554.094 4757.568 4829.529
5296.278
4739.702
1405.8
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. Spektrum lampu pijar 180 160 140
Intensitas
120 100 80 60
40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Piksel
Gambar 3.59. Grafik rekaman konsistensi spektrum lampu pijar pertama.
3500
62
300 250
Intensitas
200 150 100 50 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang (Å)
Gambar 3.60. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Spektrum lampu pijar 180 160 140 Intensitas
120 100 80 60 40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Piksel
Gambar 3.61. Rekaman konsistensi spektrum lampu pijar kedua.
3500
63
180 160
Intensitas
140 120 100 80 60 40 20 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang(Å)
Gambar 3.62. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar.
Spektrum lampu pijar 160 140
Intensitas
120 100 80 60 40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Piksel
Gambar 3.63. Rekaman konsistensi spektrum lampu pijar ketiga.
3500
64
160 140
Intensitas
120 100 80 60 40 20 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang(Å)
Gambar 3.64. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar. Spektrum lampu pijar
200 180 160
Intensitas
140 120 100 80
60 40 20 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Piksel)
Gambar 3.65. Grafik rekaman konsistensi spektrum lampu pijar keempat.
3500
65
200 180 160 Intensitas
140 120 100 80 60 40 20 0 1251
2251
3251
4251
5251
6251
7251
8251
Panjang Gelombang(Å)
Gambar 3.66. Grafik hubungan panjang gelombang dan intensitas konsistensi lampu pijar. Spektrum Lampu Pijar
250
Intensitas
200 150
100 50 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Piksel
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)
66
Tabel 3.9. Hasil pengujian konsistensi lampu pijar Chiyoda. Piksel.c merah 2415 2363 2334 2415 2270 2393 2205 2117 2111 2391 2172 2358 2295.333
PIksel hijau 1784 1660 1660 1553 1693 1620 1612 1540 1660 1563 1593
P.Gel 7243.921 7114.888 7042.928 7243.921 6884.119 7189.33 6722.829 6504.467 6489.578 7184.367 6640.943 7102.481 6946.981
1630.727
P.Gel
Piksel biru P. Gel
5678.164 5370.471 5370.471 5104.963 5452.357 5271.216 5251.365 5072.705 5370.471 5129.777 5204.218
1491 1332 1333 1504 1416 1359
4951.117 4556.576 4559.057 4983.375 4765.012 4623.573
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 kehatihatian 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.
