SPEKTROMETER
(Makalah Instrumentasi
Fisika)
Oleh :
Diana Anjar Sari 1213022016
Putri
Rahayu Wulan Sari` 1213022057
 |
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2015
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada tahun 1802, William Hyde Wollaston membuat
temuan yang
mencengangkan mengenai cahaya matahari. Ia menemukan bahwa spektrum
matahari bukanlah seberkas cahaya yang
perbatasan antara satu warna dan warna lain berupa gradasi yang
sambung-menyambung tidak terputus , melainkan berisi beratus-ratus celah
sempit. Di dalam setiap celah tersebut tidak terdapat panjang gelombang. Tahun
1804, Seorang ahli optika Jerman bernama Josef
Von Fraunhofer, yang mempelajari penemuan Sir Isaac Newton , meneliti
spektrum yang dibentuk oleh cahaya yang berasal dari matahari dan melihat
adanya sejumlah garis kelam yang melintasinya. Ia juga menetapkan alur-alur
spektrum matahari kemudian alur-alur tersebut dikenal dengan nama garis-garis
Fraunhofer.
Sekitar tahun 1905 terdapat
alat yang digunakan untuk melihat cahaya dalam spektrum. Zat yang akan diamati
diletakkan di dalam tabung dan cahaya putih yang memancar melaluinya dipecah
oleh gesekan difraksi. Di atas bagian tapik tiang terbawah di bagian tengah.
Pengamat melihat spektrum melalui tabung. Mengingat pentingnya mempelajari alat
ukur spectrometer ini, maka saya membuat makalah ini.
1.2
Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah agar dapat
mengetahui pengertian, prinsip kerja,bagian-bagian spektrometer, kalibrasi, cara penggunaan spektrometer.
II.
PEMBAHASAN
2.1
Pengertian Spektrometer
Spektrometer adalah sebuah alat
yang digunakan untuk melihat spektrum dari suatu sumber
cahaya. Atom-atom atau molekul semua zat
memancarkan cahaya ketika dipanaskan sampai temperatur yang tinggi. Pola spektrum
cahaya yang dipancarkan berbeda-beda untuk setiap zat,sehingga para ilmuwan
dapat mengenal suatu zat atau dapat menentukan komposisi kimiawinya melalui
analisis spektrum.
Spektrometer dilingkupi suatu
wadah yang mencegah cahaya yaitu cahaya yang tidak ingin diketahui spektrumnya.
Cahaya masuk melalui celah kecil dan melewati lensa kolimator. Lensa kolimotor
akan menyebabkan cahaya menjadi sinar yang sejajar. Cahaya yang sejajar
kemudian masuk kesebuah prisma. Disisni, cahaya dipisahkan menjadi spektrum,
sebuah lensa menfokuskan cahaya dicelah keluar. Hanya satu warna cahaya yang
dapat melewati celah ini dalam satu waktu. Oleh karena itu, prisma harus
diputar untuk membawa warna-warna lain masuk kedalam celah keluar dan membaca
seluruh spektrum. Skala yang berbentuk lingkaran mencatat sudut prisma sehingga
panjang gelombang cahaya dapat ditentukan.
Ada spektrometer yang menggunakan
cermin datar yang disebut gratting alur sebagai pengganti prisma. Permukaan
sebuah gratting berisi ribuan alur sejajar yang tipis. Cahaya yang menembus
gratting akan menghasilkan sebuah spektrum.
Spektroskopi, yaitu bidang ilmu yang mengkaji spektrum, mulai pada tahun
1860-an. Pada tahun 1871, terdapat tabung kaca yang berisi larutan berbagai
zat. Zat-zat ini digunakan sebagai seperangkat standar bila kita mengkaji spektrum.
Masing-masing dari zat-zat ini menyerap panjang gelombang tertentu bila cahaya
melaluinya.
Sudah lebih dari satu abad para astronom dapat mempelajari komposisi
kimia bintang dan betapa panasnya bintang-bintang itu dengan spektroskopi.
Sebuah spektroskop menguraikan cahaya “putih” dari benda langit menjadi
spectrum yang sangat rinci. Seorang ahli optika Jerman Josef Fraunhofer, yang
mempelajari penemuan Isaac Newton, meneliti spektrum yang dibentuk oleh cahaya
yang berasal dari matahari dan melihat adanya sejumlah garis kelam yang
melintasinya.
2.2
Spektrometer Prisma
Spektroskop prisma merupakan alat yang digunakan untuk melihat spektrum
dari suatu sumber cahaya. Spektrometer prisma merupakan alat yang digunakan
untuk mengukur spektrum cahaya yang
terurai setelah melewati suatu medium atau untuk mengukur panjang gelombang dan
inbeks bias dari suatu prisma..
a.
Bagian – Bagian Spektrometer Prisma
Susunan spektrometer prisma terdiri dari komponen-komponen kolimator
, teleskop, dan meja spektrometer. Berikut merupakan gambar dari spektrometer
prisma.
1.
Kolimator
Kolimator merupakan sebuah tabung yang dilengkapi dengan lensa
akromatik di mana satu ujungnya (yang menghadap prisma) dan sebuah celah.
Fungsi lensa Kolimator adalah untuk mensejajarkan berkas sinar yang keluar dari
celah . Lebar celah dapat diatur dengan menggunakan skrup pengatur yang
terdapat pada ujung kolimator didekat celah. Skrup pengatur PC digunakan untuk
mengatur lebar berkas cahaya yang jatuh pada prisma sedangkan posisi lensa
terhadap celah dapat diatur dengan skrup, PL. Dalam penggunaan spectrometer
prisma ini, celah dihubungkan dengan sumber cahaya yang akan diamati
spektrumnya. Sumber cahaya dibungkus dalam sebuah tabung (agar cahaya tidak
terpencar) dan diberi celah sejajar dengan celah yang terdapat pada kolimator.
2.
Teleskop
Teleskop yang digunakan terdri dari lensa obyektif dan lensa okuler.
Posisi lensa okuler terhadap lensa obyektif dapat diatur dengan skrup,yang
terdapat pada ujung teleskop. Teleskop ini dapat digerak-gerakan, selain berfungsi
sebagai tempat melihat spektrum cahaya yang dihasilkan prisma,, teleskop ini
dapat menunjukan besar sudut yang dihasilkan dari pembiasan prisma. Untuk
menentukan posisi celah dengan tepat, digunakan benang silang sebagai rujukan.
3.
Meja Spektrometer
Meja spektrometer merupakan tempat untuk meletakkan prisma.
Kedudukannya dapat dinaikkan / diturunkan atau diputar dengan melonggarkan
skrup dan mengeratkannya. Prisma merupakan suatu objek yang membiaskan spectrum
dari suatu sumber cahaya.
4.
Skala Utama dan Skala Nonius
Dibawah meja spektrometer, terdapat piringan yang merupakan tempat
dari skala utama dan skala nonius. Skala-skala ini menunjukan besar sudut yang
dihasilkan dari pembiasan lensa. Pada sekala utama terdapat 360 skala yang
menunjukan besar sudut pada lingkaran penuh. Sedangkan pada skala nonius
terdapat skala-skala yang lebih kecil. Jumlah skala pada skala nonius todak
tetap, hal ini tergantung pada pada ketelitian spectrometer, semakin banyak
skala nonius dan semakin kecil jarak dari skala satu dan yang lain, maka
ketelitian spectrometer semakin kecil pula. Dan kesalahan dalam pengukuran juga
sangat kecil.
b.
Prinsip Kerja Spektrometer
Spektrometer prisma memiliki prisip kerja yaitu prinsip dispersi
cahaya. Keadaan dimana terurainya cahaya putih yang melewati sebuah prisma
menjadi spektrum warna. Pada spektrometer dilingkupi suatu wadah yang
mencegah cahaya yaitu cahaya yang tidak ingin diketahui spektrumnya. Cahaya
masuk melalui celah kecil dan melewati lensa kolimator. Lensa kolimotor akan
menyebabkan cahaya menjadi sinar yang sejajar. Cahaya yang sejajar kemudian
masuk kesebuah prisma. Disisni, cahaya dipisahkan menjadi spektrum, sebuah
lensa menfokuskan cahaya dicelah keluar. Hanya satu warna cahaya yang dapat melewati
celah ini dalam satu waktu. Oleh karena itu, prisma harus diputar untuk membawa
warna-warna lain masuk kedalam celah keluar dan membaca seluruh spektrum. Skala
yang berbentuk lingkaran mencatat sudut prisma sehingga panjang gelombang
cahaya dapat ditentukan.
c.
Kalibrasi spektrometer prisma
Cara yang digunakan untuk mengkalibrasi spektrometer prisma adalah
sebagai berikut:
1.
Memutar teleskop hingga sesumbu
dengan kolimator, selanjutnya pada teleskop tampak benang berhimpit dengan
cahaya yang akan diamati, seperti gambar dibawah ini
 |
2.
Mengatur sekala utama dan
sekala nonius dengan cara mensejajarkan angka 0 pada skala utama dengan angka 0
yang terdapat pada skala nonius, seperti ganbar dibawah ini
|
 |
||
 |
||
d.
Cara penggunaan spektrometer prisma
Berikut ini merupakan cara untuk menggunakan spectrometer prisma:
1.
memasang lampu natrium (Na) atau sumber cahaya
lain
2.
mengarahkan spektrometer kearah lampu sehingga
kolimator tepat berada didepan lampu
3.
mengkalibrasi spektrometer dan mencatat sudut
mula-mula ketika teleskop dan kolimator sesumbu.
4.
meletakan prisma yang akan ditentukan indeks
biasnya
5.
mengatur teleskop pada satu arah sampai terlihat
garis-garis spektrum untuk masing-masing panjang gelombang
6.
menggeser teleskop sehingga benang silang berhimpit dengan garis-garis
spektrum tadi
7.
mencatat sudut yang dibentuk ketika telah
terbentuk spektrum cahaya, yang terlihat jelas.
8.
melanjutnya menghitung indeks bias prisma dan
panjang gelombangnya.dengan menggunakan rumus :
Dengan: b = sudut pembiasan prisma
dmin = sudut deviasi minimum
i =
sudut datang berkas sinar
n =
indeks bias prisma
Keterangan:
Setelah mengetahui berapa sudut deviasi minimum maka selanjutnya
akan ditentukan berapa panjang gelombangnya dengan menggunakan rumus balmer.
Sinar yang jatuh pada salah satu permukaan bidang prisma dapat
digambarkan sebagai berikut;
N1 N2
D
i1 r2
 |
Prisma
Keterangan:
i = sudut datang
r = sudut bias
N1 = sudut normal 1
N2 = sudut normal 2
Cahaya yang merambat melalui prisma akan mengalami dua kali
pembiasan, yaitu saat memasuki dan meninggalkan prisma. Apabila sinar yang
dating dan sinar yang keluar dari prisma diperpanjang, maka keduanya akan
berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut tertentu yang disebut sudut
deviasi.
Besar sudut datang ini dapat dilihat dari sekala yang ada pada meja
spektrometer. Sedangkan sudut bias didapatkan dari percobaan yaitu sudut
perubahan teropong dari posisi pengkalibrasian hingga terbentuknya spektrum
cahaya dengan jelas.
e.
Cara pembacaan skala pada spektrometer prisma
|
Cara pembacaan skala pada spektrometer prisma
adalah sebagai berikut:
 |
||||||
|
|
|||||
Berdasarkan gambar diatas, skala yang dekat dengan angka 0 adalah 30
dan skala nonius yang segaris dengan skala utama adalah 5 sehingga besar sudut
yang didapatkan dari pengukuran adalah 30,5 derajat. Contoh diatas merupakan
pengukuran dengan menggunakan spektrometer prisma yang memiliki ketelitian 0,1
derajat . Ketelitian ini diperoleh berdasarkan alat yang digunakan. Pada
spektrometer ini, dalam satu putaran penuh, antara skala utama dengan skala
nonius memiliki selisih 1o seperti pada gambar. Sehingga ketelitian
spektrometer ini adalah 1/10 atau 0,1 derajat.
|
10 |
||
|
||
2.3 Spektrometer Pandang Langsung
Spektroskop
pandang langsung digunakan untuk mengukur panjang gelombang cahaya
dari suatu benda. Spektrometer ini mempunyai bentuk yang sederhana dan mudah
dalam penggunaannya. Berikut merupakan gambar sederhana spektrometer pandang
langsung:
Dengan menggunakan spektrometer pandang langsung ini
kita dapat dengan mudah melihat spektrum cahaya dan mengukur panjang
gelombangnya yaitu hanya dengan melihat melalui celah spektrometer. Cahaya yang
berbeda intensitasnya memiliki panjang gelombang yang berbeda di setiap spektrum
warnanya. Misalnya pada cahaya yang terang seperti cahaya matahari, berbeda
dengan panjang gelombang dari spektrum yang dihasilkan dari bola lampu. Panjang
gelombang dari spektrum yang dihasilkan cahaya matahari lebih panjang jika
dibandingkan dengan panjang gelombang dari spektrum yang dihasilkan dari bola
lampu.
a.
Kalibrasi spektrometer pandang langsung
Mengkalibrasi
sperktrometer pandang langsung adalah
dengan cara meletakkan warna spektrum cahaya yang paling bawah pada skala yang
paling bawah dalam spektrometer yaitu dengan cara memutar-mutar skrup yang ada
pada bagian samping spektrometer. Pemutaran skrup kearah kiri digunakan
untuk menurunkan spektrum yang terbentuk pada spektrometer, sedangkan pemutaran
skrup kearah kanan digunakan untuk menaikkan spektrum kebawah.
b.
Cara penggunaan spektrometer pandang
langsung
Cara menggunakan spektrometer
pandang langsung adalah sebagai berikut:
1.
mengarahkan sperktrometer kearah sumber cahaya
2.
mengkalibrasi spektrometer dengan cara yang telah
disebutkan diatas
3.
memperhatikan warna yang akan dihitung panjang
gelombangnya
c.
Membaca
skala spectrometer pandang langsung
Memperhatikan cahaya yang akan dihitung panjang gelombangnnya,
selanjutnya melihat batas skala yang ditunjukan pada warna tersebut. Sekala
terkecil dalam spektrometer adalah 4. Selanjutnya mengalikan kisaran sekala yang
ditunjukan oleh warna spektrum yang sedang diamati dengan 1000 A atau 100 nm.
2.4 Perawatan Spektrometer
Adapun cara merawat spektrometer
adalah sebagai berikut:
a.
Membersihkan
spektrometer sebelum dan sesudah pemakaian.
b.
Menyimpan
spektrometer ditempat yang kering.
c.
Hindari
spektrometer dari tempat yang lembab dan terkena sinar matahari secara
langsung.
III. KESIMPULAN
Berdasarkan penjelasan yang telah dijabarkan di atas, maka dapat
disimpulkan bahwa :
1.
Spektrometer adalah alat yang
digunakan untuk mengamati spektrum cahaya yang terurai setelah melewati medium.
Sehingga panjang gelombang dan indeks bias cahaya dapat diketahui.
2.
Spektrometer prisma merupakan
alat yang digunakan untuk mengukur spektrum
cahaya yang terurai setelah melewati suatu medium atau untuk mengukur
panjang gelombang dan inbeks bias dari suatu prisma.
3.
Spektrometer prisma bekerja
berdasarkan prinsip dispersi cahaya. Yakni terurainya cahaya putih yang
melewati sebuah prisma menjadi spectrum warna.
4.
Spektrometer pandang langsung digunakan untuk
mengukur panjang gelombang cahaya dari suatu benda.
5.
Mengkalibrasi sperktrometer pandang langsung adalah dengan cara meletakkan warna spektrum
cahaya yang paling bawah pada skala yang paling bawah dalam spektrometer yaitu
dengan cara memutar-mutar skrup yang ada pada bagian samping spektrometer
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. Spektrometer. http//www.google.spektrometer.com. Diakses Pada 25 Maret 2015 pukul 13.00 WIB.
Anonim. 2007. Gambar Spektrometer. http//www.yahoo.gambar spectrometer.com. Diakses Pada 23 Maret 2015 pukul 08.00
WIB.
Manurung,Posman. 2004. Petunjuk
Praktikum Fisika Eksperimen II. Lampung;
Unila.
Staf Penulis. 1979. Energi
Gelombang dan Medan Bandung
Book Serie’s Bandung
Tim Penyusun . 1999.Jendela Iptek. Jakarta
Kebudayaan.
terimakasih. sangat bermanfaat
ReplyDelete