ABSORPSI CAHAYA
A. LATAR BELAKANG
Spektometer absorbsi adalah
sebuah instrument untuk mengukur absorbsi/ penyerapan cahaya dengan energy
(panjang gelombang) tertentu oleh suatu atom/ atau molekul.
Spektrofotometer di kembangkan beberapa
tahun lalu untuk kepentingan dan keperluan para fisikawan dalam mempelajari
struktur molekul dan mengembangkan dengan teori molekul kini.
Istilah spektrofotometer menyiratkan
pengukuran jauhnya energy cahaya oleh suatu sistem kimia ini sebagai fungsi
dari panjang gelombang tertentu, untuk mengalami atau memahami spektrofotometer
kita perlu meninjau ulang peristilahan yang di gunakan untuk mencirika energy
cahaya, memperhatikan antara radiasi dengan spesies kimia dengan cara
erlementer dan secara umum mengurus apa kerja instrumen-instrumen
spektrofotometri dapat di bayangkan sebagai suatu perpanjangan pemilikan visual
dimana studi yang lebih rinci mengenai energy cahaya.
B.
TUJUAN
Eksperimen ini bertujuan untuk :
1.
Menentukan
intensitas cahaya secara langsung
2.
Menentukan
daya pantul (refleksivitas)
3.
Menentukan
daya tembus (transmisivitas) suatu bahan
4.
Menentukan
daya serap (absorpsivitas) suatu bahan
5.
Menentukan
koefisien penyerapan suatu bahan
C.
LANDASAN
TEORI
Intensitas cahaya (radiasi) akan berkurang bila cahaya
tersebut telah melewati suatu bahan (inaterial), sebab energi cahaya yang
berisi foton-foton dihamburkan keseluruh bagian material sehingga arahnya tidak
lagi seperti semula. Berkurangnya intensitas cahaya disebabkan oleh karena
adanya efek foto listrik, efek compton dan efek produksi pasangan. Pengurangan
intensitas cahaya tersebut dapat dihitung dengan persamaan:
It = Io
e-µx ..................................................................... (3.1)
Dimana: It = Intensitas yang diteruskan
Io
= Intensitas langsung
x = Ketebalan material
µ = Koefisien penyerapan bahan material
persamaan (3.1) dapat dipergunakan untuk menentukan
besarnya penyerapan bahan yakni:
µ =
.............................................................(3.2)
Besarnya nilai koefisien penyerapan suatu bahan
bergantung pada struktur material yang dipergunakan dan panjang gelombang
radiasi yang dipancarkan. Dalam percobaan ini,
besarnya intensitas yang diukur adalah intensitas langsung (Io),
Intensitas pantul (Ir), dan Intensitas yang diteruskan (It).
Besarnya intensitas yang
diserap mengikuti persamaan sebagai berikut :
Io = It + Ir +
Ia
Ia = Io – (It
+ Ir)……………….(3.3)
Dari persamaan (3.3) tersebut,
kita dapat menentukan daya pantul (refleksivitas), daya serap (absorpsivitas)
dan daya tembus (transmisivitas) yang dirumuskan sebagai berikut :
(Anonim, 2011: 49).
Spektrometer
absorbsi adalah sebuah instrumen untuk mengukur absorbsi/penyerapan cahaya dengan energi (panjang
gelombang) tertentu oleh suatu
atom/molekul. Spektrofotometer dikembangkan beberapa puluh tahun lalu untuk
keperluan para fisikawan dan kimiawan dalam mempelajari struktur molekul dan
mengembangkan dengan teori molekul. Kini, spektrofotometer juga banyak
digunakan untuk berbagai seperti studi bahan, lingkungan ataupun untuk
mengontrol suatu proses kimiawi dalam industri. Amersham Biosciences adalah
perusahaan intrumentasi yang memfokuskan diri dalam pengembangan
spektrofotometer untuk keperluan penelitian Biologi molekuler. Setiap
laboratorium Biologi pasti memiliki spektrofotometer sebagai salah satu tools modernnya
(Underwood, 1986).
Sejauh
ini telah dibahas absorbsi cahaya dan transmisi cahaya untuk cahaya
monokromatik sebagai fungsi ketebalan lapisan penyerap saja. Tetapi dalam
analisis kuantitatif orang terutama berurusan dengan larutan. Beer mengkaji
efek konsentrasi penyusun yang berwarna dalam larutan, terhadap transmisi
maupun absorbsi cahaya. Dijumpainya hubungan yang sama antara transmisi dan
konsentrasi seperti yang ditemukan Lambert antara transmisi dan ketebalan
lapisan, yakni intensitas berkas cahaya monokromatik berkurang secara
eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier. Ini
dapat ditulis dalam bentuk:
It = I0 . e-k’c =
I0 . 10-0,4343k’c = I0 . 10-K’c
(Bassett et. all., 1994).
D.
ALAT
DAN BAHAN
Alat
dan bahan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah sebagai berikut:
Tabel 8.1 Alat
dan bahan paada percobaan absobsi cahaya
|
No.
|
Nama
Alat dan Bahan
|
Kegunaan
|
|
1.
|
Catu daya
|
Sebagai sumber
tegangan
|
|
2.
|
Rel presisi
|
Sebagai tempat
meletakkan alat
|
|
3.
|
Lampu bertangkai 12V, 18W
|
Sebagai sumber cahaya
|
|
4.
|
Pemegang material
|
Untuk menjepit
material
|
|
5.
|
Tumpukan berpenjepit
|
Untuk menjepit
lensa, lampu dan material
|
|
6.
|
Lensa cembung
|
Untuk memfokuskan
cahaya
|
|
7.
|
Kabel penghubung merah
|
Untuk menghubungkan
lampu ke catu daya
|
|
9.
|
Material plastik tiga jenis
|
Sebagai bahan yang
diamati
|
|
10.
|
Lux meter
|
Untuk mengukur
intensitas cahaya
|
|
11.
|
Jangka sorong
|
Untuk mengukur
ketebalan objek amatan
|
E.
PROSEDUR
PERCOBAAN
Prosedur percobaan
kali ini dappat di lihat sebagai berikut :
1.
Merangkai
alat seperti pada gambar berikut!
2. Memasang material pertama pada tempat
material
3. Memastikan posisi power supply pada 2
Volt DC, kemudian meng-On kan power supply
4. Mengatur posisi lensa cembung sehingga
cahaya lampu terfokuskan pada material
5. Dengan menggunakan Lux Meter, mengukur
intensitas awal (Io), intensitas pantul (Ip), dan
intensitas yang diteruskan (It). Melakukan pengukuran seperti ini
untuk setiap perubahan tegangan lampu.
6. Mengganti material pertama dengan
material kedua pada tempat material dan mengulangi langkah (5)
7. Mengganti material kedua dengan
material ketiga pada tempat material dan mengulangi langkah (5)
F.
HASIL PENGAMATAN
Table 8.2 Hasil
pengamatan pada percobaan absorbs cahaya
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
Io (lux)
|
Ip (lux)
|
It (lux)
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
9,3
|
11,55
|
|
9
|
261,6
|
16,65
|
20
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
10,28
|
13,57
|
|
9
|
261,6
|
16,35
|
16,62
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
561,8
|
13,34
|
21,86
|
|
9
|
261,6
|
31,61
|
22,48
|
G.
ANALISIS DATA
1. Menentukan nilai Ia
Untuk material merah
a. Dengan tegangan 6 V
Ia = Io – (It + Ir)
Ia = 57,8 – (11,55 +9,3)
Ia = 57,8 – 20,86
Ia = 36,95 lux
b. Dengan tegangan 9 V
Ia = Io – (It + Ir)
Ia = 57,8– (13,57 + 10,28)
Ia = 57,8 – 32,85
Ia = 33,95 lux
Dengan
cara yang sama untuk data material biru dan hijau diperoleh nilai Ia
sebagai berikut :
Tabel 8.3 Menetukan nilai Ia untuk material hijau dan biru
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
IO (lux)
|
Ip (lux)
|
It (lux)
|
Ia (lux)
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
9,3
|
11,55
|
36,95
|
|
9
|
261,6
|
16,65
|
20
|
324,95
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
10,28
|
13,57
|
33,95
|
|
9
|
261,6
|
16,35
|
16,62
|
228,6
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
13,34
|
21,86
|
22,6
|
|
9
|
261,6
|
31,61
|
22,48
|
207,51
|
2. Menentukan Daya Pantul
Untuk material Hijau
a. Dengan tegangan 6 V
r =
r =
r = 16,098%
b.
Dengan tegangan 6 V
r =
r =
r = 17,78%
Dengan cara yang sama untuk data material biru dan
hijau diperoleh nilai r sebagai berikut :
Tabel 8.4 Menentukan nilai r
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
IO (lux)
|
IP (lux)
|
r
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
11,555
|
16,089
|
|
9
|
261,6
|
20
|
6,364
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
13,57
|
17,78
|
|
9
|
261,6
|
16,62
|
6,25
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
21,86
|
29,07
|
|
9
|
261,6
|
22,48
|
12,083
|
3. Menentukan nilai t
Untuk material merah
a. Dengan tegangan 6 V
t =
x 100%
t =
x 100%
t = 19,89 %
b. dengan tegangan 6V
t =
x 100%
t =
x 100%
t = 23,47 %
Dengan
cara yang sama untuk data material biru dan hijau diperoleh nilai t sebagai berikut
:
Tabel 8.5 Menentukan nilai t
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
IO (lux)
|
Ir (lux)
|
Lt (lux)
|
t (%)
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
9,3
|
11,55
|
19,89
|
|
9
|
261,6
|
16,65
|
20
|
7,64
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
10,28
|
1357
|
23,47
|
|
9
|
261,6
|
16,35
|
1`6,62
|
6,35
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
13,34
|
21,86
|
37,82
|
|
9
|
261,6
|
31,61
|
22,48
|
8,59
|
4. Menentukan nilai a
Untuk material merah
a. Dengan tegangan 6 V
a =
x 100%
a =
x 100%
a = 0,6392x 100%
a = 63,92 %
b. Dengan tegangan 6 V
a =
x 100%
a =
x 100%
a = 0,5873 x 100%
a = 58,73 %
Dengan
cara yang sama untuk data material biru dan hijau diperoleh nilai a sebagai
berikut :
Tabel 8.6 Menentukan nilai a
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
IO (lux)
|
Ir (lux)
|
It (lux)
|
a (%)
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
9,3
|
11,55
|
63,92
|
|
9
|
261,6
|
16,65
|
20
|
85,99
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
10,28
|
13,57
|
58,73
|
|
9
|
261,6
|
16,35
|
10,62
|
87,38
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
13,34
|
21,86
|
39,10
|
|
9
|
261,6
|
31,61
|
22,48
|
79,32
|
5. Menentukan nilai
Untuk material hijau
a. Dengan tegangan 6 V
µ = -
ln (
)
µ = -
ln (
)
µ = -
ln (-1,610)
µ = 2,825 x 103
M-1
untuk
material biru
b. Dengan tegangan 6 V
µ = -
ln (
)
µ = -
ln (
)
µ = -
ln (-1,4449)
µ = 2,842 x 103 M-1
Dengan
cara yang sama untuk data material biru dan hijau diperoleh nilai µ sebagai berikut :
Tabel 8.7 Menentukan nilai µ
|
No
|
Material
|
V(volt)
|
x (m)
|
IO (lux)
|
It (lux)
|
µ
|
|
1
|
Hijau
|
6
|
0,00057
|
57,8
|
11,55
|
2,825x103
|
|
9
|
261,6
|
20
|
4,510x103
|
|||
|
2
|
Biru
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
13,57
|
2,842x103
|
|
9
|
261.6
|
16,62
|
5,400x103
|
|||
|
3
|
Merah
|
6
|
0,00051
|
57,8
|
21,86
|
1,944x103
|
|
9
|
261,6
|
22,84
|
4,908x103
|
H.
PEMBAHASAN
Absorbsi
cahaya oleh suatu molekul merupakan suatu bentuk interaksi antara gelombang
cahaya (foton) dan atom/molekul. Energi cahaya diserap oleh atom/molekul dan
digunakan oleh elektron di dalam atom/molekul tersebut untuk bertransisi ke
tingkat energi elektronik yang lebih tinggi. Absorbsi hanya terjadi jika selisih
kedua tingkat energi elektronik tersebut (ΔE = E2 – E1)
bersesuaian dengan energi cahaya (foton) yang datang, yakni ΔE = Efoton.
Pada
eksperimen ini kami mencoba untuk melakukan pengamatan pada absorsi cahaya.
Absorbsi cahaya berkaitan dengan intensitas langsung, intensitas pantul,
intensitas yang diteruskan dan intensitas penyerapan. Untuk
mengukur intensitas digunakan lux meter Jadi pancaran sinar cahaya atau
intensitas cahaya dapat diukur dengan alat ini. Intensitas suatu cahaya akan
berkurang apabila cahaya tersebut telah melewati suatu material. Dan juga
setruktur material yang ditembus cahaya juga mempengaruhi koefisien
penyerapannya dan juga panjang gelombang radiasi yang dipancarkan. Dalam praktiknya
kita gunakan plastik. Untuk membuktikan bahwa struktur material/bahan yang
digunakan juga mempengaruhi nilai koefisien penyerapan, maka digunakan tiga
jenis plasti, yang berbeda warna dan ketebalannya.
Pertama digunakan plastik berwarna hijau dengan ketebalan 0,00057 m. Sumber cahaya yang digunakan adalah bola lampu dengan daya 6 Volt.
Maka intensitas cahaya yang terukur langsung di depan sumber cahaya adalah 1712 Lux, setelah cahaya tersebut
melewati plastic tersebut intensitas cahaya yang terukur menurun menjadi 9,3 Lux dengan intensitas
pantulannya sebesar 11,55 Lux.
Kedua , daya pada lampu dinaikan menjadi 9 Volt, dengan bahan
yang sama terukur intensitas cahaya langsungnya adalah 261,6 Lux, sedangkan
cahaya yang berhasil diteruskan setelah melalui suatu bahan adalah 16,65. Hasil ini menurun dibandingkan dengan sebelumnya dimana
daya lampu hanya 6 Volt. Hal ini tidak
sesuai dengan teori pertama yang
menyatakan bahwa nilai koefisien penyerapan suatu bahan bergantung pada
panjang gelombang radiasi
yang dipancarkan. Adanya kesalahan
disebabkan kurangnya ketelitian praktikan dalam pengukuran dan didukung alat
yang kurang berfungsi secara maksimal.
Untuk membuktikan teori yang kedua bahwasanya struktur
material juga mempengaruhi koefisien penyerapan suatu bahan, maka digunakanlah
plastic yang kedua yakni plastic berwarna merah dengan ketebalan yang
sama yaitu 0,04 mm.
Dengan memfariasikan tegangan lampu sepeti perlakuan yang diterapkan pada plastik sebelumnya, maka diperoleh
untuk daya lampu 6 Volt
tercatat intensitas cahaya terusan adalah 36,95 Lux dan yang menggunakan lampu
berdaya 9 Volt tercatat dalam lux meter adalah 234.95 Lux. Hal ini juga cukup
membuktikan teori kedua.
Plastik
warna biru dengan ketebalannya
yang sama dengan plastik lainnya,
juga menunjukkan hasil yang berbeda. hasil dengan daya 6 Volt lampu, intensitas
cahaya yang ditembuskan adalah 33,95 Lux sangat jauh berbeda dengan plastic
biru yang hanya 36,95 Lux saja, begitu juga pada daya lampu 9 Volt dimana
plastic warna merah intensitas cahaya tembusnya adala 237,82 Lux sedangkan pada
plastic biru hayanya 23,47 lux. Dari
data ini bahwasannya memang benar, struktur materi suatu bahan juga mempengaruhi intensitas cahaya
tembusnya karena plastic biru, dan merah memliki struktur yang berbeda.
I.
KESIMPULAN
Dari hasil pengamatan
dan pembahasan sebelumnya dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1.
Untuk
menentukan intensitas cahaya secara langsung dapat digunakan alat pengukur
intensitas cahaya yang biasa disebut lux meter.
2.
Dalam
menentukan daya pantul cahaya dapat dilakukan dengan membandingkan antara nilai
intensitas cahaya setelah dipantulkan dengan intensitas cahaya mula-mula
3.
Menentukan
daya tembus cahaya yaitu dengan cara membandingkan antara intensitas cahaya
yang diteruskan dengan intensitas cahaya mula-mula
4.
Untuk
menentukan daya serap plastik dapat dilakukan dengan membandingkan antara
intensitensitas cahaya yang diteruskan dengan intensitas cahaya yang
dipantulkan
5.
Koefisien
penyerapan suatu bahan sangat ditentukan oleh struktur material yang digunakan
dan juga panjang radiasi yang dipancarkan.
J.
SARAN
Saran saya pada
praktikum kali ini yaitu agar para praktikan mengikuti jalannya praktikum
dengan baik sehingga dapat mendukung proses praktikum itu sendiri.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2011,
Penuntun Praktikum Gelombang dan Optik, Universitas Haluoleo. Kendari.
