LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA MODERN SPEKTROMETER

Spektrometer

Yulita Inayatus Shiddiqah, Nurul Rosyidah Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: vivat.itsku@gmail.com

Abstrak—Telah dilakukan percobaan spektrometer bdengan tujuan untuk mempelajari teori spektrometer prisma dengan pendekatan eksperimental, mengamati spektrum warna cahaya dari panjang gelombang tertentu, menentukan indeks bias prisma kaca, serta menentukan panjang gelombang dengan menggunakan prisma yang telah dikalibrasi. Alat yang digunakan adalah spektrometer. Cara melakukan percobaan adalah; pertama lampu gas diletakkan kemudian disejajarkan menggunakan kolimator. Kemudian lampu dinyalakan dengan tegangan tinggi PLN. Spektrum yang terbentuk pada prisma diamati dan dicatat sudut yang ditunjukkan oleh skala vernier. Dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Lakukan langkah-langkah tersebut untuk lampu gas yang lain.  Hasil percobaan menujukkan bahwa indeks bias kaca prisma adalah 1.83 serta panjang gelombang untuk lampu Hidrogen, warna merah 681.25 nm, warna orange 543.75 nm, warna kuning 537.5 nm, warna hijau muda 500 nm, warna hijau tua 443.75 nm, dan warna ungu adalah  393.75 nm. Sedangkan untuk lampu helium panjang gelombang untuk warna merah adalah 716,67 nm, warna jingga  650 nm, warna hijau 533,33 nm, warna biru  450 nm, dan ungu 416.67 nm.

Kata Kunci—spektrometer prisma, indeks bias, panjang gelombang, spektrum warna.

I.     PENDAHULUAN

Cahaya mempunyai sifat yang dapat dipantulkan dan dibiaskan. Jika kita melihat benda yang berasa didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. Hal ini karena peristiwa pembiasan atau refraksi. Sedangkan pada pemantulan dapat dibedakan berdasarkan bidang pantulnya, dimana cahaya akan terpantul sempurna jika dipantulkan oleh bidang datar dan akan memantul secara tidak teratur jika pada bidang yang tidak rata.

Salah satu alat yang bekerja berdasarkan prinsip tersebut adalah spektrometer. Spektrometer mempunyai sebuah prisma didalamnya dan berfungsi untuk mendispersikan cahaya menjadi beberapa warna spektrum tertentu. Agar kita dapat memahami tentang sifat cahaya, serta spektrum warna gas tertentu maka dirasa perlu untuk melakukan percobaan spektrometer ini.

Menurut teori gelombang, gelombang cahaya menyebar dari suatu sumber seperti riak menyebar dari permukaaan air

Perambatan cahaya paling baik dijelaskan dengan model gelombang tetapi pemahaman tentang pemancaran dan penyerapan memerlukan pendekatan partikel. Dari semua analisis pengukuran sampai tahun 1983, nilai yang paling mungkin untuk laju cahaya saat itu adalah^[4]

                C = 2,99792458 x 10⁸ m/s .....................(2.1)

Bila sudut datang, sudut pantul, sudut bias disimbolkan θi, θr, dan θt masing-masing terhadap normal bidang AB. Secara eksperimental dapat diturunkan hukum-hukum sebagai berikut :

1. sinar datang, sinar pantul, dan sinar bias yang

    diteruskan serta normal bidang semuanya terletak

    dalam satu bidang.

2. sudut datang θi sama dengan sudut pantul θr.

3. perbandingan antara sinus sudut datang dengan

    sinus sudut bias adalah konstan. Hal ini dikenal

    dengan hukum snellius, dan dinyatakan dalam :

                            sin θi/sin θi = n₂₁ ...................... (2.2)

konstanta n₂₁ disebut indeks bias medium (2) relatif terhadap medium (1). .^[2]

      Suatu prisma adalah medium yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang saling membentuk sudut α. Prisma dapat mendispersikan cahaya polikromatik menjadi cahaya monokromatik. Jika gas atomik atau uap atomik yang bertekanan sedikit dibawah tekanan atmosfer “dieksitasikan” biasanya dengan melakukan arus listrik, radiasi yang dipancarkan mempunyai spektrum yang berisi hanya panjang gelombang tertentu saja. Spektrometer yang sesungguhnya memakai kisi difraksi. Setiap unsur memperlihatkan spektrum garis yang unik bila sampelnya dalam fase uap dieksitasikan; jadi spektroskopi merupakan alat yang berguna untuk menganalisis komposisi zat yang tak diketahui.

                        n = ....................................(2.3)

      Jumlah, kekuatan, dan kedudukan yang tepat dari garis spektrum dari suatu unsur tergantung pada temperatur, tekanan, keberadaan listrik dan medan magnet, dan gerak dari sumber.

    Tulisan ini melaporkan hasil percobaan spektrometer. Yaitu mengetahui indeks bias prisma serta mengetahui spektrum warna berdasarkan panjang gelombangnya. .^[1]

II.     METODE

     Pada percobaan spektrometer kali ini akan diukur sudut yang terbaca pada skala vernier saat membaca spektrum warna. Kemudian dari sudut tersebut dapat ditentukan nilai indeks bias prisma. Sehingga pada percobaan spektrometer ini memiliki nilai output berupa kuantitatif. Kemudian data yang diperoleh diolah dalam bentuk grafik antara indeks bias dan nilai panjang gelombang berdasarkan referensi. Dari grafik ini dapat diketahui nilai panjang gelombang setiap warna hasil percobaan.

 

 

         III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah dilakukan percobaan, maka diperoleh data sudut deviasi dengan tiga kali pengulangan sebagai berikut :

3.1 Tabel data sudut deviasi pada lampu gas helium

Warna	β (sudut deviasi)			β rata-rata
	1	2	3
Merah	71,6	71,7	71,7	71,67
Jingga	72,2	72,2	72,2	72,2
Hijau	73,3	73,2	73,2	73,23
Biru	73,9	73,9	73,9	73,9
Ungu	74.3	74.3	74.3	74.3

3.2  Tabel data sudut deviasi pada lampu gas hidreogen

Warna	β (sudut deviasi)			β rata-rata
	1	2	3
Merah	71.3	71.3	71.3	71.3
Orange	71.4	71.3	71.3	71.33
Kuning	71.5	71.5	71.5	71.50
Hijau Muda	72,5	72,2	72,2	72.3
Hijau Tua	73.6	73,7	73.7	73.67
Ungu	74.7	74.7	74.8	74.73

Berdasarkan data hasil percobaan pada lampu gas hidrogen dan helium diatas dapat diketahui bahwa setiap warna spektrum yang muncul pada prisma mempunyai frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda. Pada warna ungu sudut deviasi merupakan sudut terbesar sedangkan sudut deviasi terkecil terjadi pada warna merah hal ini dikarenakan besar sudut deviasi sebanding dengan frekuensi gelombang. Karena warna ungu merupakan warna yang meliki frekuensi terbesar sehingga sudut deviasi yang dihasilkan juga paling besar, sedangkan pada warna merah yang memiliki frekuensi yang paling kecil sehingga sudut deviasi yang dihasilkan juga yang paling kecil.

Dari data hasil percobaan pada tabel 3.1 dan 3.1 dapat dihitung nilai indeks bias untuk masing-masing spektrum warna dengan menggunakan persamaan (2.3) dengan 60⁰ karena pada prisma merupakan segitiga sama sisi. Dari perhitungan ini, diperoleh hasil indeks bias sebagai berikut:

3.3 Tabel data indeks bias pada lampu gas helium

Warna	Indeks bias (n)
Merah	1,824
Kuning	1,828
Hijau	1,835
Biru	1,84
Ungu	1,842
n rata	1.83

3.4 Tabel data indeks bias pada lampu gas hidrogen

Warna	Indeks bias (n)
Merah	1,833
Orange	1,822
Kuning	1,823
Hijau Muda	1,829
Hijau Tua	1,838
Ungu	1,846
n rata	1.83

Dari hasil perhitungan di atas, maka dapat dirata-rata nilai dari indeks bias pada masing – masing lampu. Untuk lampu Hidrogen diperoleh nilai indeks bias sebesar 1.83 dan pada lampu Helium sebesar 1.83. Sehingga diperoleh indeks bias dari prisma kaca adalah 1.83.

Setelah didapatkan data indeks bias, langkah selanjutnya adalah nilai panjang gelombang dari masing warna untuk setiap lampu gas dengan menggunakan formula Cauchy yaitu  n = Al+B. Nilai panjang gelombang dapat diperoleh dengan meregresi linier antara indeks bias dengan panjang gelombang referensi berikut ini.

Gambar 3.1 Grafik indeks bias dengan panjang gelombang refrensi pada lampu gas hidrogen

Gambar 3.2 Grafik indeks bias dengan panjang gelombang refrensi pada lampu gas helium

Dari grafik di atas, diperoleh nilai kosntanta  A pada lampu gas helium adalah  -0.0006 dan nilai  konstanta B adalah 1.867.  Sementara pada lampu Hidrogen, nilai A adalah -0.00016 dan nilai B adalah 1.909 setelah nilai konstanta A dan B diperoleh, maka langkah selanjutnya menghitung l. Dari Formula Cauchy diperoleh nilai panjang gelombang dalam tabel berikut.

Tabel 3.5 Panjang gelombang pada lampu helium

Warna	l (nm)
Merah	716.67
Jingga	650
Hijau	533.33
Biru	450
Ungu	416.67

 Tabel 3.6 Panjang gelombang pada lampu hydrogen

Warna	l (nm)
Merah	681.25
Orange	543.75
Kuning	537.5
Hijau Muda	500
Hijau Tua	443.75
Ungu	393.75

Berdasarkan pada tabel diatas, dapat diketahui bahwa nilai panjang gelombang tertinggi adalah warna merah pada  kedua lampu gaxs tersebut. Dan warna yang memiliki panjang gelombang terpendek adalah warna ungu.    

Dari hasil panjang gelombang di atas langkah selanjutnya adalah mencari error dengan panjang gelombang yang diperoleh dari referensi. Nilai error didapatkan dengan cara membandingkan antara nilai panjang gelombang hasil percobaan dengan panjang gelombang referensi. Berikut adalah nilai error untuk panjang gelombang.

Tabel 3.7 Nilai error pada panjang gelombang lampu gas helium

Warna	l Percobaan (nm)	l referensi	Error
Merah	716.67	680	1.053
Jingga	650	580	1.12
Hijau	533.33	530	1.006
Biru	450	450	1
Ungu	416.67	380	1.096

Tabel 3.8 Nilai error pada panjang gelombang lampu gas helium

Warna	l Percobaan (nm)	l referensi	Error
Merah	681.25	680	1
Orange	543.75	620	0.87
Kuning	537.5	580	0.92
Hijau Muda	500	525	0.95
Hijau Tua	443.75	480	0.92
Ungu	393.75	400	0.98

III.     KESIMPULAN

Dari percobaan spektrometer maka dapat ditarik kesimpulan bahwa indeks bias kaca prisma adalah 1.83 serta panjang gelombang untuk lampu Hidrogen, warna merah 681.25 nm, warna orange 543.75 nm, warna kuning 537.5 nm, warna hijau muda 500 nm, warna hijau tua 443.75 nm, dan warna ungu adalah  393.75 nm. Sedangkan untuk lampu helium panjang gelombang untuk warna merah adalah 716,67 nm, warna jingga  650 nm, warna hijau 533,33 nm, warna biru  450 nm, dan ungu 416.67 nm.

           

              UCAPAN TERIMA KASIH

  penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten, rekan-rekan praktikan dan semua pihak terkait praktikum spektrometer dalam melakukan percobaan dan penyelesaian laporan ini

DAFTAR PUSTAKA

[1]   Beiser, Liong. 2003. “Konsep Fisika Modern”. Eelangga, Jakarta.

[2]   Dosen – dosen FISIKA. 2011. “FISIKA DASAR II”. ITS Press, Surabaya.

[3]   Nolan, Peter. 1993. ”Fundamental of college physics “. Brown Publishers, Melbourne.

[4]   Young, Freedman. 2008. “FISIKA UNIVERSITAS”. Erlangga, Jakarta.