PEMANFAATAN KAMERA DIGITAL UNTUK MENGGAMBAR PANJANG GELOMBANG SPEKTRUM BERBAGAI JENIS LAMPU Bidayatul Armynah1,*, Paulus Lobo Gareso1, Hardiyanti Syarifuddin 1
Universitas Hasanuddin
UTILIZATION DIGITAL CAMERATO DRAWSPECTRUMWAVELENGTH VARIOUS
KIND OF LAMPS Bidayatul Armynah1,*, Paulus Lobo Gareso1, Hardiyanti Syarifuddin 1
Hasanuddin University
Penelitian panjang gelombang spektrum dari berbagai jenis lampu, yaitu lampu Pijar (putih, orange, kuning, hijau, biru), Lampu Neon (Spiral, Esensial), dan Lampu Halogen dilakukan dengan menggunakan Software Matlab. Masing-masing garis pada spektrum memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Penelitian ini memanfaatkan kisi untuk melihat garis-garis spektrum dan kamera digital untuk merekam garis-garis spektrum kemudian dianalisis. Hasil analisis masing-masing lampu memiliki panjang gelombang dan intensitas yang berbeda-beda. Panjang gelombang dari lampu Pijar dari 381,5nm sampai dengan 751,2 nm, lampu Neon dari 351,4 nm sampai dengan 698,2 nm dan pada lampu halogen memiliki panjang gelombang dari 371,3 nm sampai dengan 697,7 nm. Kata Kunci: Lampu, Garis Spektrum, Kisi, Kamera Digital
The wavelength of several lamps; Incandescent lamps (white, orange, yellow, green, and blue), neon lamps (spiral, essential) and halogen lamps have been investigated using a Matlab Software. Each line of the spectrum have a different wavelength. In this study, the lattice was utilized to look the spectral lines as well as a digital camera was used to record the spectral lines. The result showed that each of lamp has different wavelength and intensity. The wavelength of incandescent lamp was varried from 381.5 nm to 751.2 nm, neon lamps from 35.4 nm to 698.2 nm, while the halogen lamp has the wavelength from 371.3 nm to 697.7 nm. Keywords: Lamp, Line Spectral, Lattice, Digital Camera
PENDAHULUAN Cahaya putih adalah kombinasi cahaya dari panjang gelombang yang berbeda. Ketika melewati prisma, cahaya putih menyebar berdasarkan panjang gelombang penyusunnya dan menghasilkan sebuah spektrum.[1] Lampu pijar merupakan sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik lewat filamen, yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya, sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.[2] Lampu halogen merupakan sebuah lampu pijar dimana sebuah filamen wolfram disegel didalam sampul transparan kompak yang diisi dengan gas lembam dan sedikit unsur halogen seperti iodin atau bromin.[3]
Lampu neon yang berisi tiga jenis zat kimia yakni neon, argon, dan krypton merupakan salah satu tabung gas yang memancarkan cahaya.[4] Penggambaran spektrum cahaya dapat dilakukan dengan metode lebih sederhana dibandingkan dengan spektrometer terkini, yaitu dengan menggunakan kisi dan kamera digital dimana panjang gelombang dan intensitas lampu tergantung warna dan terangnya suatu spektrum lampu. Penelitian ini dilakukan berdasarkan pemanfaatan spektrum panjang gelombang dari berbagai jenis lampu. TEORI A. Warna Warna dapat didefinisikan sebagai bagian dari pengalamatan indera pengelihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda 1
tersebut memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna.
Keuntungan utama dibandingkan jenis lain seperti lampu pijar, adalah efisiensi energi.[7]
B. Lampu a. Lampu Pijar Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt.[5]
C. Kisi Kisi difraksi merupakan suatu piranti atau alat optik yang terdiri dari serangkaian aperatur dan digunakan untuk mengubah atau menghasilkan panjang gelombang yang didifraksikan dengan cara mengatur perioda atau jarak antar celah atau sudut cahaya datang.[8]
b. Lampu Halogen Lampu halogen pada hakikatnya adalah sebuah variasi atas lampu pijar standar, bukan lampu pendar. Sebuah lampu pijar berisi sebuah filamen tungsten yang dilindungi oleh sebuah bola kaca yang juga diisi gas. Ketika arus listrik dinaikkan, filamen mengalami pemanasan sangat tinggi sampai berpijar dan memancarkan cahaya putih. Dalam bola lampu pijar biasa, gas di dalamnya adalah gas lembab (tidak reaktif) seperti argon atau kripton dengan tambahan sedikit nitrogen. Tugas halogen dalam bola lampu pijar adalah menurunkan laju penguapan tungsten dengan cara yang sangat menarik. Mula-mula uap Iodium bereaksi dengan atom-atom tungsten yang menguap sebelum mereka sempat mengembun di bawah permukaan kaca kemusian mengubah merekan menjadi tungsten iodida, senyawa kimia berwujud gas. Molekul-molekul tungsten iodida selanjutnya melayanglayang dalam bola lampu sampai bertemu dengan filamen yang sedang berpijar.[6] c. Lampu Neon Lampu neon atau lampu pendar, juga disebut neon adalah lampu yang menghasilkan cahaya seperti lampu uap raksa bertekanan rendah dan yang biasanya digunakan untuk penerangan rumah tangga dan industri.
D. Matlab R2010a a. Signal Processing Signal processing toolbox berfungsi untuk menyederhanakan banyak komputasi yang diperlukan untuk menyelesaikan masalahmasalah umum dimana akan membahas konsep dasar dengan mengorganisasikan fungsi-fungsi yang ada. b. Image processing .Operasi image processing dibagi menjadi tiga kelas berbasiskan informasi yang dibutuhkan untuk melakukan transformasi. Dari tingkat yang paling kompleks ke yang sederhana, yaitu : - Transform. Mewakili nilai pixel akan tetapi pada bentuk yang masih sama. Transform dapat berefek pada algoritma yang sangat cepat dan efisien. - Neighbourhood processing. Mengubah greylevel pada masing-masing pixel. - Point Operation. Mengubah nilai dari grey value pada masing-masing pixel c. Citra RGB RGB2GRAY merupakan konversi gambar RGB atau colormap ke Grayscale. RGB2GRAY akan mengkonversi gambar ke grayscale dengan menghilangkan saturasi warna dan informasi sementara, tapi akan tetap mempertahankan pencahayaan.[9] METODE PENELITIAN Pada eksperimen ini kamera digital dipasang tepat pada sudut kisi difraksi. Kemudian lampu berada pada jarak 3 cm dari kisi. Sumber cahaya yang sudah segaris dilihat dari sinar utama yang masuk mengenai kisi difraksi. Lensa di letakkan di dekat kisi untuk memfokuskan cahaya agar berkas cahaya nya tidak menyebar. Dengan demikian, spektrum cahaya dapat diterima oleh kamera digital. Posisi kamera, kisi difraksi, dan sumber cahaya dipasang tetap. Setelah semuanya dipasang, kemudian sumber cahaya dinyalakan. Pancaran cahaya yang sejajar 2
masuk ke lensa kamera digital kemudian direkam dalam bentuk digital. Eksperimen ini dilakukan secara bergantian dari beberapa sumber cahaya dengan posisi tetap. Hasil dari rekaman kamera digital disimpan dalam bentuk file kemudian dianalisis menggunakan Matlab. Analisis menggunakan matlab mengubah foto spektrum menjadi grafik intensitas terhadap pixel. Kemudian dikalibrasi menggunakan standar panjang gelombang dari sumber cahaya sehingga didapatkan grafik intensitas terhadap panjang gelombang.
Gambar 1. Susunan alat penelitian
(e) Lampu Pijar Biru. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) Spektrum Lampu Neon
(a)
(b) Gambar IV.3. Hasil Spektrum cahaya lampu neon yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel. (a) Lampu neon philipsjenis Spiral sebesar 20 watt, (b) Lampu neonphilips jenis Esensial sebesar 18 watt. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) Spektrum Lampu Halogen
HASIL DAN DISKUSI Pada gambar IV.2, IV.3, IV.4 menunjukkan adanya perbedaan warna-warna yang muncul dari lampulampu atom setelah melewati kisi 100 mm/lines. Spektrum lampu pijar, neon, halogen pada gambar IV.4,IV.5,IV.6 di analisis ke dalam matlab dengan mengkonversi gambar sehingga didapatkan grafik perbandingan intensitas terhadap nomor pixel. Spektrum Lampu Pijar
Gambar IV.4. Hasil Spektrum cahaya lampu Halogen 25 watt yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) Grafik Intensitas terhadap nomor pixel pada lampu pijar
(a) (b)
(c) (d)
(e) Gambar IV.2. Hasil Spektrum cahaya yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel dengan menggunakan lampu pijar Philips 15 watt. (a) Lampu Pijar putih, (b) Lampu Pijar Orange, (c) Lampu Pijar Kuning, (d) Lampu Pijar Hijau,
IV.5(a)
(b) 3
(c) (b) Gambar IV.6. Grafik Intensitas terhadap nomor pixel (a) Lampu Pijar putih, (a) Lampu neon berjenis spiral, (b) lampu neon berjenis essential Grafik Intensitas terhadap nomor pixel pada lampu Halogen (d)
Gambar IV.7. Grafik Intensitas terhadap nomor pixel lampu halogen.
(e) Gambar IV.5. Grafik Intensitas terhadap nomor pixel (a) Lampu Pijar putih, (b) Lampu Pijar Orange, (c) Lampu Pijar Kuning, (d) Lampu Pijar Hijau, (e) Lampu Pijar Biru. Grafik Intensitas terhadap nomor pixel pada lampu Neon
Pada Gambar IV.5, IV.6, IV.7 Memperlihatkan hasil grafik spektrum warna yang dihasilkan pada masingmasing lampu dari titik 0 sampai 256 memiliki intensitas yang berbeda-beda, tergantung terang nya masing-masing warna spektrum. Untuk mendapatkan grafik intensitas terhadap panjang gelombang terlebih dahulu dicari fungsi grafik panjang gelombang terhadap nomor pixel. Dimana diperoleh dari referensi panjang gelombang masing-masing lampu yaitu lampu pijar,neon dan halogen dengan memenuhi fungsi grafik axe +bx+c.
IV.6 (a) 4
Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang lampu pijar. Intensitas
700 600
400 300
Spektrum Lampu Pijar Putih
200
Spektrum Lampu Pijar Hijau 381.5 435.1 488.8 542.4 596.1 649.7 703.4
intensitas
500
400 350 300 250 200 150 100 50 0
Panjang Gelombang (nm)
100
(d) 381.5 435.1 488.8 542.4 596.1 649.7 703.4
0
Intensitas
Panjang Gelombang (nm)
IV.8 (a)
Spektrum Lampu Pijar Biru 381.5 435.1 488.8 542.4 596.1 649.7 703.4
Lampu Pijar Orange
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
350
Panjang Gelombang (nm)
300 250
(e)
200 Lampu Pijar Orange
100 50
Gambar IV.8. Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang (a) Lampu Pijar putih, (b) Lampu Pijar Orange, (c) Lampu Pijar Kuning, (d) Lampu Pijar Hijau, (e) Lampu Pijar Biru. Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang lampu neon.
381.5 427.9 474.3 520.7 567.1 613.5 659.9 706.3
0
Intensitas
(b)
300 200
Spektrum Lampu Pijar Kuning
100 0 381.5 435.1 488.8 542.4 596.1 649.7 703.4
Intensitas
400
Panjang Gelombang (nm)
(c)
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Spektrum Lampu Neon Spiral 351.4 409.8 468.3 526.8 585.3 643.8
150
Panjang Gelombang (nm)
IV.9 (a) 5
Intensitas
800 600 400
Spektrum Lampu Esensial
200 351.4 401.7 452.0 502.3 552.6 603.0 653.3
0
Panjang gelombang spektrum yang dihasilkan dari berbagai jenis lampu bermacam-macam, dimana panjang gelombang pada jenis lampu pijar yaitu dari 381,5nm sampai dengan 751,2 nm, pada lampu Neon mulai dari 351,4 nm sampai dengan 698,2 nm dan pada lampu halogen memiliki panjang gelombang dari 371,3 nm sampai dengan 697,7 nm.
Panjang Gelombang (nm)
DAFTAR PUSTAKA
(b) Gambar IV.9. Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang (a) Lampu neon berjenis spiral. (b) lampu neon berjenis essensial. Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang lampu halogen. 1400
Intensitas
1200
[1] Endarko, dkk. 2008. Fisika Jilid 3 Teknologi. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Managemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional. [2] Romario, Frans. 2012. Pengaturan Intensitas Cahaya Menggunakan Transistor. Fakultas Teknik. Universitas Sultan Ajeng Tirtayasa. [3] Djafar, Ilham. 2012. Lampu. Diakses tanggal 23 April 2013. [4] Afriadi,Meiriza. 2012. Sifat Partikel dari Cahaya. Universitas Sriwijaya. Diakses tanggal 23 April 2013.
1000 800 600
Spektrum Lampu Halogen
400 200 371.3 418.6 466.0 513.4 560.7 608.1 655.4
0
Panjang Gelombang (nm)
[5] SN, Wan Muhammad. 2010. Lampu Pijar. Diakses tanggal 23 April 2013. [6] Amirla L, Kuswanto H, Purwanto A. Spektrum Cahaya. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UNY,2006. [7] Rusdi,Putu Ariawan.2010. Sifat dan Manfaat Gas Neon. Universitas Udayana: Jurusan Teknik Elektro. Diakses tanggal 2 Mei 2013.
Gambar IV.10. Grafik Intensitas terhadap panjang gelombang pada lampu halogen.
[8] Halliday, David dan Resnick. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Terlihat jelas grafik IV.8, IV.9, dan IV.10 menunjukkan bahwa spektrum mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda tergantung pada garis spektrum lampu masing-masing lampu. Dimana setiap garis spektrum pada lampu pijar, neon, dan halogen masing-masing memiliki nilai puncak gelombang yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena terangnya warna spektrum pada masingmasing lampu tersebut diantara warna spektrum yang lainnya.
[9] Wijaya, Marvin dan Agus Prijono. 2008. Pengolahan Citra Digital Menggunakan Matlab. Bandung.
KESIMPULAN Telah dimanfaatkan kamera digital untuk merekam spektrum dari berbagai jenis lampu yaitu lampu Pijar ( Putih, orange, kuning, hijau, biru) , Lampu Neon (Spiral dan Esensial) dan Lampu Halogen. 6
7
