FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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


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


SKRIPSI


Oleh: Laurensius Lodofikus L. Henakin NIM: 013214015

Telah disetujui untuk diujikan pada tanggal

Pembimbing

Ir. Sri Agustini Sulandari M.Si.

Tanggal

ii

Agustus 2008


iii


HALAMAN PERSEMBAHAN

Kupersembahkan Skripsi ini Untuk: Bapak & Mama sebagai tanda Bakti dan Hormatku. Saudariku Tercinta. Seseorang yang Kukasihi dan Kucintai..... Almamaterku Tercinta. Motto: Siapa Yang Mengejar Kebenaran & Kasih Akan Memperoleh Kehidupan, Kebenaran &Kehormatan

(amsal 21:21)

iv


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


INTISARI


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


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


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


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


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


DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL………………………………………………………... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………….

ii

HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………. iii HALAMAN PERSEMBAHAN…………………………………………….

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………….

v

ABSTRAK......……………………………………………………………...

vi

ABSTRACT ………………………………………………………………….

vii

KATA PENGANTAR...…………………………………………………….. viii DAFTAR ISI………………………………………………………………...

x

DAFTAR TABEL...........................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..

xiv

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...

xv

BAB I. PENDAHULUAN…………………………………………………..

1

A. Latar Belakang…………………………………………………………..

1

B. Rumusan Permasalahan…………………………………………………

2

C. Batasan Masalah……………………………………………………….... 2 D. Tujuan Penelitian……..…………………………………………………

2

E. Manfaat Penelitian ……………………………………………………… 3 F. Sistematika Penulisan…………………………………………………… 3

x


BAB II. DASAR TEORI……………………………………………………. 5 A. Gelombang………....................................................................................

5

B. Besaran-besaran dalam pengukuran cahaya…………………………….

17

C. Koefisien Refleksi....………………………...........................................

22

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN…………………………………..

26

A. Waktu dan Tempat Penelitian…………………………………………..

26

B. Alat dan Bahan…………………………………………………………..

26

C. Metode Eksperimen……………………………………………………... 26 D. Metode Analisis Data……………………………………………………

28

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………...

30

A. Hasil……………………………………………………………………..

30

B. Pembahasan……………………………………………………………... 39 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………

41

A. Kesimpulan……………………………………………………………...

41

B. Saran…………………………………………………………………….. 41 DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….

42

LAMPIRAN…………………………………………………………………

43

xi


DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Intensitas sumber cahaya titik................................................................ Tabel 4.2.

29

Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor plastik......................................................................................................

Tabel 4.3.

30

Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor plastik......................................................................................................

31

Tabel 4.4. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor plastik......................................................................................................

31

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.

32

Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t)


alumunium bercat putih........................................................................

32

Tabel 4.7. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t)


alumunium bercat putih.........................................................................

33

Tabel 4.8. Sudut (β) antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang kerja........................................................................................................

xii

33


Tabel 4.9. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor

plastik

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.30m....................................................................................................

34


plastik

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.25m......................................................................................................

35


plastik

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.20m......................................................................................................

35


alumunium

bercat putih

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.30m......................................................................................................

36


alumunium

bercat putih

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.25m...................................................................................................

37


alumunium

bercat putih

dengan

tinggi

lampu

(t)

0.20m...................................................................................................

xiii

37


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............................................................................... 6 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.........................

8

Gambar 2.3. Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung bebas akan dipantulkan. Gelombang pantul pada ujung bebas tidak

Gambar 2.4.

mengalami beda fase...............................................................

12

Definisi sudut ruang................................................................

18

Gambar 2.5a Perbandingan jumlah arus yang jatuh pada bidang bola A dan B..............................................................................................

20

Gambar 2.5b Bidang sangat kecil di P yang berada pada bidang kerja.......

20

Gambar 2.6. Bola yang mempunyai sumber cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd di T......................................................................

22

Gambar 2.7 Kuat penerangan untuk luasan keseluruhan..............................

23

Gambar 3.1. Penelitian intensitas lampu....................................................... 26 Gambar 3.2

Skema penelitian......................................................................

Gambar 3.3

Proyeksi dari bidang dasar kap lampu...................................... 28

xiv

27


DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran I

Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya…………..

43

Lampiran II Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai θ dan tabel nilai sudut θ……………………………………………………………

44

Lampiran III Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai sudut β....................

46

Lampiran IV Contoh perhitungan luasan kap lampu dan luasan permukaan

Lampiran V

dasar kap lampu............................................................................

47

Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi…...............................

48

xv


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.


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


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.


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 ξ ( x, t ) . 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


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 2π ϕ Dengan ω =

2.1

tp 2π adalah kecepatan sudut dan ϕ = disebut fase T T

fase dititik P akibat gelombang dari titik 0 adalah x tp v=t − x =t −x ϕp = = T T T v.T T λ t−

2.2

Hubungan antara cepat rambat gelombang (v), panjang gelombang (λ) dan periode (T) adalah

λ =υ T Jika ϕ p dimasukan ke persamaan (2.1) diperoleh ⎛t

x⎞

ξ = ξ 0 Sin 2π ⎜ − ⎟ ⎝T λ ⎠

2.3


Karena ω =

2π dan T

k=

2π

λ

maka persamaan (2.3) dapat ditulis

ξ = ξ 0 Sin (ω t − kx)

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 ( k =

2π

λ

) (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.


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. __

OP tp =t − v =t −

l−x v

2.5

Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O adalah

ϕp =

tp

=

T

=

t−

l−x v = t −l− x T T v.T

t l−x − T λ

2.6


Dari persamaan (2.6) dan (2.1) diperoleh

ξ1 = ξ 0 Sin 2π ϕ p ⎛ t l−x⎞ = ξ 0 Sin 2π ⎜ − ⎟ λ ⎠ ⎝T

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 l + AP = l + x tp =t −

l+x v

2.8

Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O dan gelombang pantul dari titik A adalah

ϕp = =

tp T

=

t−

l+x v = t −l+ x T T v.T

t l+x − T λ

2.9

Dari persamaan (2.9) dan (2.1) diperoleh persamaan gelombang pantul ξ2 apabila A adalah ujung bebas.

ξ 2 = ξ 0 Sin 2π ϕ p ⎛ t l+x⎞ = ξ 0 Sin 2π ⎜ − ⎟ λ ⎠ ⎝T

2.10

Untuk ujung tetap, terjadi pembalikan fase (beda sudut fase 1800), sehingga persamaan gelombang pantul ξ2 untuk B ujung tetap adalah


⎡

⎛t ⎝T

ξ 2 = ξ 0 Sin ⎢2π ⎜ − ⎣

l+x⎞ 0⎤ ⎟ + 180 ⎥ λ ⎠ ⎦

Berdasarkan rumus trigonometri Sin (α + 180 0 ) = − Sinα sehingga diperoleh ⎛t ⎝T

ξ 2 = − ξ 0 Sin 2π ⎜ −

l+x⎞ ⎟ λ ⎠

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

ξ = ξ1 + ξ 2 ⎛ t l−x⎞ ⎛ t l+x⎞ = ξ 0 Sin 2π ⎜ − ⎟ − ξ 0 Sin 2π ⎜ − ⎟ λ ⎠ λ ⎠ ⎝T ⎝T

⎡ ⎛ t l + x ⎞⎤ ⎛ t l−x⎞ = ξ 0 ⎢ Sin 2π ⎜ − ⎟ ⎟ − Sin 2π ⎜ − λ ⎠ λ ⎠⎥⎦ ⎝T ⎝T ⎣ Dengan persamaan trigonometri, 1 1 Sin α − Sin β = 2 Sin (α − β ) Cos (α + β ) diproleh persamaan gelombang stasioner 2 2 ⎛x⎞

⎛t

l⎞

ξ = 2 ξ 0 Sin 2π ⎜ ⎟ Cos 2π ⎜ − ⎟ ⎝λ⎠ ⎝T λ ⎠ 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)

2.12


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

ξ 0 p = 2ξ 0 Sin 2π

x

2.13

λ

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

bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase Sin 2π

2π

x

λ

x

λ

= Sin ( 2n + 1)

= (2n + 1)

1 x = ( 2n + 1). λ 4

Dengan n = 0, 1, 2, 3,...

nilai

π 3π 5π 2

,

2

,

Sin 2π

x

λ

= ± 1. Yang

π

,... 2n + 1 sehingga 2 2

π 2

π 2

2.14


Amplitudo mencapai minimum apabila nilai Sin 2π

x

λ

= 0 Yang bersesuaian dengan

ini adalah pada sudut-sudut fase 0, π, 2π,...nπ sehingga Sin 2π 2π

x

λ

x

λ

= Sin nπ

= nπ

1 x = n. λ 2

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 l + AP = l + x


Perpaduan gelombang pada persamaan 2.7 dan persamaan 2.10 di titik P menghasilkan gelombang stasioner pada ujung bebas.

ξ = ξ1 + ξ 2 ⎡ ⎛ t l + x ⎞⎤ ⎛ t l−x⎞ = ξ 0 ⎢ Sin 2π ⎜ − ⎟ ⎟ + Sin 2π ⎜ − λ ⎠ λ ⎠⎥⎦ ⎝T ⎝T ⎣ Dengan persamaan trigonometri 1 1 Sin α + Sin β = 2 Sin (α + β ) Cos (α − β ) diperoleh 2 2 ⎛x⎞

⎛t

l⎞

ξ = 2ξ 0 Cos 2π ⎜ ⎟ Sin 2π ⎜ − ⎟ ⎝λ ⎠ ⎝T λ ⎠

2.16

Dengan x = jarak titik (tempat) dari ujung bebas (m). Persamaan 2.16 juga merupakan persamaan untuk gelombang harmonis dengan amplitudo

ξ 0 p = 2ξ 0 Cos 2π

x

λ

2.17

⎛x⎞ Amplitudo mencapai maksimum apabila nilai Cos 2π ⎜ ⎟ = ± 1 Yang ⎝λ ⎠

bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase pada sudut-sudut fase 0, π, 2π,...nπ sehingga ⎛x⎞ Cos 2π ⎜ ⎟ = Cos nπ ⎝λ ⎠ ⎛x⎞ 2π ⎜ ⎟ = nπ ⎝λ ⎠


1 x = n . λ atau 2

1 x = 2n . λ 4

2.18

Dengan n = 0, 1, 2, 3,... Amplitudo mencapai minimum apabila nilai Cos 2π

ini adalah pada sudut-sudut fase Cos 2π

2π

x

λ

x

λ

π 3π 5π 2

,

2

= Cos ( 2n + 1)

= (2n + 1)

,

x

λ

= 0 Yang bersesuaian dengan

π

,... 2n + 1 sehingga 2 2

π 2

π 2

1 x = (2n + 1). λ 4

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.


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 E = ε 0 µ0

∂2E ∂t 2

∇ 2 B = ε 0 µ0

∂2B ∂t 2

Secara umum persamaan gelombang dalam bentuk skalar (Young at al, 2003) ∂ 2ξ ∂ 2ξ ∂ 2ξ 1 ∂ 2ξ = + + ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2 ν 2 ∂t 2 dengan υ =

1

ε 0 µ0

2.20

dan ξ = ξ 0 Sin (ω t − kx) 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


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

=

dω dκ

2.21 VG

= Laju kelompok (m/s)

ω = Kecepatan sudut (radian/detik) k = Bilangan gelombang ( k =

2π

λ

) (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


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)

I = ρυ ξ 0 ω 2 c 2

Dengan c =

ω yang merupakan kecepatan gelombang cahaya dan ρv adalah κ

massa jenis dari medium yang dilalui gelombang cahaya, ξ0 adalah amplitudo dan ω adalah kecepatan sudut. Sehingga berdasarkan devinisi intensitas cahaya diperoleh: I=

P A

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)


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: Ir =

Φ

2.23

δ

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

δ=

A r2

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

δ=

4π r 2 = 4 π ste-radian r2

2.25

Untuk menghitung intensitas sumber cahaya titik yang berada pada pusat bola pada gambar 2.4 menggunakan persamaan I=

dΦ dδ

I = Intensitas cahaya (watt/m2)

2.26


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 E rata − rata =

Φ (lumen ) A (m 2 )

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: E=

Iδ A

E=

I r2

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


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) E=

I Cos θ d2

2.29

d=

t Cos θ

2.30

Dan karena

Maka diperoleh persamaan umum untuk menghitung kuat penerangan akibat sumber cahaya titik. E=

I Cos 3θ 2 d

2.31

Keterangan E =Kuat penerangan pada suatu titik yang disinari oleh sumber cahaya titik, dengan satuan lumen/m2 atau lux


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 : B rata − rata ( sb) =

I (cd ) A (m 2 )

B = Luminasi kecerlangan dalam stilb (sb) I = Intensitas cahaya (Watt/m2) A = Luas bidang bola (m2)

(2.32)


Dari gambar 2.6 dapat ditunjukan bahwa cahaya dipancarkan oleh sumber cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd mengenai permukaan sebuah bola dengan jarijari 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


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


I total = I + I '

dengan I ' =

IρA Cos β A'

sehingga diperoleh: I total = I +

I

IρA Cos β A'

2.33

= 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 ⎛ ρ I A Cos β I +⎜ A' ⎝ E= d2

⎞ ⎟ ⎠ Cos 3 θ

Dari persamaan 2.34 dapat ditentukan koefisien reflleksi untuk reflektor I+

ρ I A Cosβ A'

ρ I A Cosβ A'

ρ A Cosβ A'

=

=

=

Ed2 Cos 3θ

Ed2 −I Cos 3θ

E d 2 − I Cos 3θ I Cos 3θ

2.34


⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ 3 θ I Cos ⎝ ⎠ A Cos β

ρ = ⎜⎜

Sehingga diperoleh persamaan untuk mencari koefisien refleksi dari suatu reflektor

⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ I Cos 3 θ ⎝ ⎠ A Cos β

ρ = ⎜⎜

2.35


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 I ' =

I+

IρA Cos β . Intensitas total dari lampu dan kap adalah A'

IρA Cos β A' 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 ⎛ E d 2 − I Cos 3 θ I Cos 3 θ ⎝

ρ = ⎜⎜

⎞ A' ⎟⎟ ⎠ A Cos β


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 E =

I Hasil pengukuran terdapat pada tabel 4.1 r2

Lampu yang digunakan dalam penelitian ini adalah lampu merk Philips dengan daya 40 watt. Tabel 4.1 Intensitas sumber cahaya titik Fluks cahaya Φ (lumen) 1 355 0,3 1,13 401,5 2 355 0,3 1,13 401,5 3 355 0,3 1,13 401,5 4 355 0,3 1,13 401,5 5 355 0,3 1,13 401,5 6 355 0,3 1,13 401,5 7 355 0,3 1,13 401,5 8 355 0,3 1,13 401,5 Dari tabel hasil pengukuran diperoleh Intensitas rata-rata = 32 Watt/m2

No

Kuat penerangan E (lux)

Jarak r (m)

Dari hubungan persamaan E = [lux ]

Luas bola A = 4π r2(m2)

Intensitas I (watt/m2) 32 32 32 32 32 32 32 32

I [ watt / m 2 ] Φ [lume] E [ lux ] = dan persamaan A [m 2 ] r 2 [ m]

diperoleh fluks cahaya 401,5 Lumen dan intensitas cahaya 32 Watt/m2.

30


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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

E eksperimen (lux)

18,43 26,56 33,66 39,79 45 49

650 531 425 339 264 215


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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

E eksperimen (lux)

21,8 30,96 38,66 45 50,19 54,47

810 640 480 367 282 208

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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg t

E eksperimen (lux)

25,57 36,87 45 51,34 56,31 60,26

1241 804 577 401 299 215

-1

A.1.3.1 Kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan reflektor aluminium bercat putih


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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg t

E eksperimen (lux)

18,43 26,56 33,66 39,79 45 49

699 587 475 378 296 237

-1

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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

a θ = tg-1 t

E eksperimen (lux)

21.8 30.96 38.66 45 50.19 54.47

963 710 568 429 321 236


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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

E eksperimen (lux)

25,57 36,87 45 51,34 56,31 60,26

1338 966 661 455 324 229

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)

x β = tg-1 y

Luasan dasar kap A’=πr2 (m2)

1

0,30

0,084

0,017

78,55

0,053

2 3

0,25 0,20

0,075 0,071

0,034 0,057

65,61 51,24

0,053 0,053


A.1.4.2 Menentukan koefisien refleksi dari reflektor dengan menggunakan ⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ persamaan ρ = ⎜⎜ I Cos 3 θ ⎝ ⎠ A Cos β 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.

NO 1 2 3 4 5 6

Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,30m

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

θ = tg 1

a t

18,43 26,56 33,66 39,79 45 49

ρ

ρ−ρ

(ρ − ρ ) 2

0,11 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11

0 -0,01 -0,01 0 0 0

0 0,0001 0.0001 0 0 0 Σ = 2x10-8

__

__

ρ = 0,11

__

Ralat menggunakan persamaan σ = Sehingga diperoleh: ρ± σ = 0,11±0,01

∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

__


Tabel 4.10.

NO

Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,25m Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

1 2 3 4 5 6

θ = tg 1

a t

21,8 30,96 38,66 45 50,19 54,47

ρ

ρ -ρ

(ρ - ρ )2

0,20 0,20 0,20 0,21 0,23 0,23

-0,01 -0,01 -0,01 0 0,03 0,03

0,0001 0,0001 0,0001 0 0,0009 0,0009 Σ = 2,1x10-3

__

__

__

ρ = 0,21

__

Ralat menggunakan persamaan σ =

∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

Sehingga diperoleh: ρ± σ = 0,21±0,01 Tabel 4.11.

NO 1 2 3 4 5 6

Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,20m

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

ρ

ρ -ρ

(ρ - ρ )2

25,57 36,87 45 51,34 56,31 60,26

0,35 0,30 0,33 0,34 0,37 0,38

0,01 -0,04 -0,01 0 0,03 0,04

0,0001 0,0016 0,0001 0 0,0009 0,0016 Σ = 4,3x10-3

__

ρ = 0,34

__

__


__


∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

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 1 2 3 4 5 6

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

ρ

ρ -ρ

(ρ - ρ )2

18,43 26,56 33,66 39,79 45 49

0,12 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13

-0,01 0 0 0 0 0

0,0001 0 0 0 0 0 Σ = 0,0001

__

__

ρ = 0,13

__

Ralat menggunakan persamaan σ = Sehingga diperoleh: ρ± σ = 0,13±0,01

∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

__


Tabel 4.13. NO 1 2 3 4 5 6

Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0.25m

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

Ρ

ρ -ρ

(ρ - ρ )2

21,8 30,96 38,66 45 50,19 54,47

0,28 0,25 0,28 0,28 0,29 0,29

0 -0,03 0 0 -0,01 -0,01

0 0,0009 0 0 0,0001 0,0001 Σ = 1,1x10-3

__

__

__

ρ = 0,28

__

∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

Ralat menggunakan persamaan σ = Sehingga diperoleh: ρ± σ = 0,28±0,01 Tabel 4.14.

NO 1 2 3 4 5 6

Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0,20m

Jarak Lampu a (m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

a θ = tg-1 t

Ρ

ρ -ρ

(ρ - ρ )2

25,57 36,87 45 51,34 56,31 60,26

0,40 0,42 0,42 0,42 0,43 0,43

-0,02 0 0 0 0,01 0,01

0,0004 0 0 0 0,0001 0,0001 Σ = 0,0006

__

ρ = 0,42

__

__


__


∑( ρ i − ρ ) 2 n −1

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


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.


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


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


Lampiran V

Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi Koefisien refleksi diperoleh dari persamaan:

⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ 3 θ I Cos ⎝ ⎠ A Cos β

ρ = ⎜⎜

Nilai koefisien refleksi untuk reflektor plastik

⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ I Cos 3 θ ⎝ ⎠ A Cos β

ρ = ⎜⎜

⎛ 650 x 0,09 − 32 x 0,85 ⎞ 0,053 ⎟⎟ 32 x 0,85 ⎠ 0,106132 x 0,198 ⎝

ρ = ⎜⎜

ρ = 0.11 Nilai koefisien refleksi untuk reflektor alumunium putih

⎛ E d 2 − I Cos 3 θ ⎞ A ' ⎟⎟ ρ = ⎜⎜ 3 θ I Cos ⎝ ⎠ A Cos β ⎛ 699 x 0,09 − 32 x 0,85 ⎞ 0,053 ⎟⎟ 32 x 0,85 ⎠ 0,106132 x 0,199 ⎝

ρ = ⎜⎜

⎛ 650 x 0,09 − 32 x 0,85 ⎞ 0,053 ⎟⎟ 32 x 0,85 ⎠ 0,106132 x 0,199 ⎝

ρ = ⎜⎜

ρ = 0,13

48


Lampiran I Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya intensitas cahaya diperoleh dari persamaan : E=

I r2

355 lux =

I Lumen 0 .3 2 m

I = 32 Watt / m 2 Arus cahaya diperoleh dari persamaan: E=

Φ ( Lumen ) A (m 2 )

355 lux =

Φ Lumen 1.13 m 2

Φ = 401,5 Lumen

43


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

a θ = tg t

Cos3 θ

1

Jarak Lampu a (m) 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

NO

-1

44


Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,25m a θ = tg-1 t

Cos3 θ

1


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

NO

Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,20m a θ = tg-1 t

Cos3 θ

1


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

NO


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


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

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

Recommend Documents