Laser Education Kit Ca 1100 Molley [PDF]

Citation preview

LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Laser adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission and Radiation. Telah diperkenalkan pada tahun 1958. Dapat diartikan penguatan intensitas cahaya oleh pemancaran radiasi yang terstimulasi. Laser banyak dipakai dalam bidang-bidang optik, fisika, teknologi dan kedokteran. Laser digunakan untuk menghasilkan suatu berkas cahaya tampak yang intensitasnya kuat, monokhromatis dan koheren (dengan arah tunggal). Melalui proses stimulasi ini, cahaya yang dipancarkan oleh laser dapat memiliki karakteristik, yakni: Monokromatik: memiliki satu panjang gelombang yang spesifik, koheren memiliki frekuensi yang sama dan menuju arah yang sama (sehingga menempuh garis lurus). Karakteristik tersebut sangat berbeda dengan cahaya dari dari lampu yang cahayanya lemah karena memiliki panjang gelombang dan frekuensi bermacam-macam, cahaya laser memiliki sifat kuat dan terkonsentrasi. Yang dimaksud dengan cahaya dalam istilah laser adalah gelombang elektromagnetik secara umum, sehingga “cahaya” yang digunakan tidak hanya cahaya tampak, namun juga gelombang inframerah, ultraungu, sinarX dan lainnya. Saat ini kata laser telah menjadi perbendaharaan kata sehari-hari sehingga laser dapat juga di anggap sebagai alat yang dapat memancarkan cahaya (gelombang elektromagnetik) yang mempunyai sifat monokromatis, koheren, terarah dan mempunyai ingkat kecerahan tinggi. Prinsip yang melandasi mekanisme kerja laser dapat ditelusuri lebih lanjut dengan menelaah sifat elektron yang berada di dalam atom. Mekanisme laser melibatkan tiga proses dasar interaksi radiasi dengan materi yaitu serapan, emisi spontan, dan emisi terstimulasi. Pada kondisi kesetimbangan termal proses serapan dan emisi spontan saling mengimbangi sehingga untuk menghasikan laser maka emisi terstimulasi harus diperbesar.



1.2 Tujuan Percobaan 1. Untuk mengetahui panjang gelombang, frekuensi dan tegangan output yang dihasilkan pada masing-masing warna. 2. Untuk mengetahui prinsip kerja dari percobaan. 3. Untuk mengetahui pengaruh filter pada percobaan. 4. Untuk mengetahui aplikasi dari percobaan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 BAB II DASAR TEORI



Laser (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) adalah energi elektromagnetik. Sejak dibuatnya laser untuk aplikasi operasional pada tahun 1960, laser banyak digunakan untuk penyelesaian praktis dan bahkan untuk menyelesaikan berbagai problem di insutri termasuk di dalam proses sintering. Berkas cahaya laser merepresentasikan sumber energi radian atau power dalam rentang spektrum elektromagnetik dari UV (Ultra Violet) hingga IR (Infra Red). Energi ini dapat difokuskan atau disebarkan sehingga berkas cahaya ini dapat diserap pada atau dekat permukaan benda kerja dengan jumlah serapan energi bervariasi terhadap karakteristik material dan kondisi permukaan material (misalnya kasar, halus, gilap kaca) yang terkena cahaya laser tersebut. Selama energi radian tersebut diserap oleh material, lokasi serapan tersebut berubah menjadi panas, di lokasi dimana panas tersebut timbul kemudian dapat menyebabkan pada lokasi tersebut terjadi : 1. Pemanasan lokal atau material hampir meleleh 2. Material meleleh total atau fusi 3. Material menguap atau evaporasi atau sebagian material lepas dari material induknya. Dalam penggunaan laser pada manufaktur dan proses material, interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan material yang dikenai berkas cahaya laser bergantung pada kemampuan material tersebut menyerap energi laser. Semua material yang diproses menggunakan laser akan terjadi interaksi antara cahaya laser dalam bentuk radiasi elektromagnetik yang dibuat dalam bentuk energi laser dengan material target yang akan dikenai berkas cahaya laser. Sehingga properti lasernya sendiri dan material target perlu diketahui. menyajikan properti penting yang diperlukan dalam proses interaksi antara laser dan material target akan terkena cahaya tersebut yang perlu diperhatikan dapat dibagi dalam 3 kelompok yaitu 1. Karakteristik absorpsi cahaya material. Properti ini meliputi: kondisi permukaan (kasar, halus, gelap, dsb.) reflektivitas permukaan material terhadap cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang mengenainya, dan koefisien absorpsi material terhadap energi cahaya yang diserap. 2. Properti termal. Propertis ini meliputi kemampuan material menjadi media aliran panas terutama konduktivitas termal dan difusivitas termal. Pada umumnya, material yang memiliki kondutivitas termal dan difusivitas termal tinggi dapat menyerap dan mengalirkan energi termal sangat cepat. 3. Properties intrinsik. Properti ini berkaitan dengan seberapa besar energi yang diperlukan laser



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 untuk merubah fase material yang diinginkan, misalnya fase cair atau meleleh ke fase vaporasi atau gas. Properties ini meliputi desitas material, kalor spesifik atau sebenarnya kapasitas kalor dan efek kalor laten yaitu kalor fusi dan kalor vaporasi. Berkas cahaya laser yang berupa radiasi elektromagnetik ini telah lama menjadi teka-teki dan para peneliti dengan semangatnya mencoba membuka tabir teka-teki tersebut. Penelitian mengenai radiasi elektromagnetik tersebut juga telah banyak dan lama dilakukan. Beberapa contoh berikut antara lain: Pierre de Fermet (1608-1665) meneliti tentang perambatan cahaya, Christian Huygens (1629-1695) mengenalkan konsep gelombang cahaya untuk menjelaskan tentang konsep refraksi dan refleksi, Sir Isaac Newton (1642-1727) yang pada tahun 1704 mengenalkan konsep cahaya yang terdiri dari partikel-partikel kecil yang bergerak melewati ruang karena gaya mekaniknya. Sementara itu, Albert Einstein (1879-1955) yang pada tahun 1905 menemukan konsep photon untuk menjelaskan efek fotoelektrik kemudian melahirkan teori kuantum untuk radiasi. Dalam efek fotoelektrik cahaya yang mengenai target akan melepas elektron dengan energi E yang besarnya dapat dihitung menggunakan persamaan 2.1. E = hv- p............................................................................................................................... (2.1) dengan: h = konstanta Planck (6,625x10 J.s), v = frekuensi (c/), konstanta karakteristik material, c = kecepatan cahaya (2,99x10° m/s) dan  λ = panjang gelombang cahaya (m). Dalam teori kuantum, jika suatu gelombang memiliki periode T panjang gelombang 2, energi partikel E, dan momentum. Laser adalah cahaya yang berupa gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik ini merupakan kombinasi dari gelombang elektrik dan gelombang magnetik yang tersusun dengan posisi saling tegak lurus. Sedangkan material target yang dikenai cahaya laser adalah kumpulan atom yang mengandung inti atom, proton dan elektron. Dalam atom, proton dan elektron bergerak mengelilingi inti atom. Ketika radiasi elektromagnetik mengenai suatu permukaan material, gelombang radiasi tersebut merambat dengan bentuk gelombang seperti yang terdiri dari medan elektrik dan medan magnetik. Ketika berkas cahaya laser yang berupa radiasi elektromagnetik mengenai permukaan material, sebagian radiasi elektromagnetik tersebut akan direfleksikan, sebagian yang lain akan diserap.



(Tontowi, 2008)



Investigasi eksperimental terperinci dari transisi elektronik molekul poliatomik dan pemeriksaan lebih dekat terhadap keadaan molekul yang dikutip sering terhambat oleh kesulitan fundammental: Spektrum yang terlihat dan ultraviolet dari banyak molekul menunjukkan Kerapatan garis spektral yang tinggi di mana banyak garis tumpang tindih di dalamnya Penerapan "klasik", Doppler-terbatas teknik spektroskopi untuk kasus-kasus seperti itu sering menghasilkan spektrum yang menyembunyikan banyak detail yang lebih halus seperti struktur rotasi atau selanjutnya, keadaan bersemangat dari struktur tingkat terganggu yang menghasilkan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 diatomik atau lebar doppler mereka. Molekul sering kali memiliki spektrum. Spektrum padat dan tidak tera tur dan membuat tugas mereka tugas. Di sisi lain, pengetahuan yang lebih menyeluruh tentang molekul tereksitasi negara sangat diinginkan karena mereka memainkan peran penting dalam semua reaksi yang diinduksi cahaya, misalnya reaksi kimia. Proses fotobiologis, diproses melalui keadaan tereksitasi secara elektronik. Meskipun reaksi laser yang diinduksi laser telah meningkat meningkatnya minat, pengetahuan kita tentang struktur terperinci keadaan tereksitasi masih tidak cukup. Ada beberapa cara untuk mengatasi kesulitan eksperimental. Resolusi spektral dapat ditingkatkan melampaui batas lebar Doppler, atau jumlah garis harus dikurangi. Solusi pertama didasarkan pada teknik spektroskopi Dopper-free seperti spektroskopi saturasi, spektroskopi polarisasi atau ikatan. Spektroskopi laser linier dalam molekul terkoordinasi. Itu pengurangan jumlah tingkat penyerapan termal. Spektroskopi resonansi laser ganda mampu menggabungkan keduanya keuntungan untuk penyelidikan spektrum molekuler kompleks. Mereka memungkinkan resolusi bebas Doppler dan mereka mengurangi jumlah yang terdeteksi dipilih tunggal transisi molekuler ke beberapa yang dimulai dari 1 tingkat. Banyak skema resonansi ganda yang berbeda telah diterapkan jauh ke spektroskopi molekuler, menggunakan dua laser atau satu laser dan bidang gelombang mikro atau gelombang radio. menggambarkan secara skema tiga kemungkinan skema di mana dua laser independen laser pompa yang distabilkan pada transfer yang dipilih digunakan : antara dua tingkat i dan k dan laser yang memindai melalui rentang kepentingan spektral dan memonitor semua itu transisi yang terhubung baik dengan level i atau dengan level k. dari dua laser dapat melakukan perjalanan atau anti-paralel melalui sampel. Laser pompa "memberi label" pada kedua level i dan k dengan mengubah populasi mereka N, N karena pemompaan optik atau dengan mengubah orientasi molekul di tingkat ini. Kedua efek akan berubah absorpsi atau emisi yang ditimbulkan laser probe atau kondisinya polarisasi yang dapat dipantau. Kedua tipe memiliki kelebihan dan kekurangan mereka seperti yang akan dibahas di bawah ini. Di kasus cw laser akan lebih mudah untuk memotong intensitas pompa di frekuensi f dengan a tingkat dipompa. Siklus pompa, periode 1 / f panjang dibandingkan dengan waktu relaksasi Ini menjamin kondisi kuasi-stasioner selama populasi N i dan Nk kemudian diaktifkan di frekuensi f antara ion populasi termal N i (0), Nk (0) dengan memompa laser dan nilai-nilai Ni (L), Nk (L) dengan laser pompa menyala. Dalam molekul diatomik, untuk bilangan kuantum rotasi J hanya memungkinkan tingkat rotasi dengan J’ bagian atas m keduanya adalah hanya transisi dengan AJ = + l yang diizinkan dan jarak keduanya sinyal resonansi ganda ke level (v ', J + 1) dan (v', J 1) segera menghasilkan jarak rotasi di bagian atas.



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Ketika laser berdenyut dengan lebih besar dari pada yang tunggal dengan mode cw laser diterapkan untuk menggandakan suatu spektroskopi resonansi dari beberapa transisi molekuler mungkin termasuk dalam laser pompa, yang karena itu secara bersamaan label laser kemudian memonitor semua akses beberapa tingkat il, i2 transisi yang signifikan dari level-level ini dan spektrum resonansi ganda. Bahkan ketika mode cw laser mungkin kehilangan beberapa kesederhanaannya.



(Martellucci, 1982)



Laser sekarang mendekati akhir dekade kedua. Selama periode ini, telah berkembang dari apa yang pernah digambarkan sebagai "penemuan mencari sebuah aplikasi "menjadi salah satu perkembangan teknologi paling penting dari ini setengah abad. Ini telah membawa kelahiran kembali ilmu pengetahuan dan teknologi optik dan telah mengarah pada pengembangan industri baru. Dilihat dari hampir semua perspektif, laser adalah perangkat yang luar biasa. Mempertimbangkan standar waktu laser akurat untuk sebagian kecil per detik. Sinar laser sangat terarah sehingga bisa mudah dilihat dari bulan-atau dipantulkan kembali ke bumi dan terdeteksi di sini. Manik-manik kaca yang didukung di udara hanya oleh batang lampu hijau dari laser. Sistem pengukuran berbasis laser begitu akurat sehingga mereka menentukan ketinggiannya dari satelit yang mengorbit bumi hingga beberapa meter; deformasi permukaan objek bergetar hingga 0,05 nanometer (sepersejuta meter). Sinar laser terfokus begitu kuat sehingga mereka memulai reaksi nuklir. Laser industri besar dengan ribuan watt output dalam bentuk balok diameter jari seseorang. Pengalaman yang diperoleh dalam pengembangan radar selama Perang Dunia II dan kelanjutan dari pekerjaan seperti itu di frekuensi gelombang mikro yang lebih tinggi diminta ilmiah. Untuk mengeksplorasi kondisi yang diperlukan agar tindakan laser dapat dicapai. Pada awal 1950-an, sebuah kelompok di Universitas Columbia dipimpin oleh Charles H. Townes mengoperasikan perangkat gelombang mikro yang memperkuat radiasi oleh emisi terstimulasi proses. Perangkat ini disebut MASER, selama sisa lima puluhan, maser Arthur L. Schawlow menerbitkan sebuah makalah penting di mana mereka membahas perluasan prinsip maser ke daerah optik dari spesifikasi elektromagnetik trum. Pada 1960, sebagai dasar untuk suatu prinsip dipekerjakan dalam banyak bahan. Pada tahun 1958, Townes dan dulu menyelidiki sistem yang mungkin maser, seperti yang disebut oleh beberapa orang, atau laser. Kredit untuk sejumlah kelompok menyajikan tindakan laser mencapai pertama pada frekuensi optik diberikan kepada T. H. Maiman dari Laboratorium Penelitian Hughes. Lasernya terdiri dari tongkat ruby merah muda ujung perak untuk cermin dimasukkan. Dalam waktu enam bulan sejak penemuan laser ruby, tindakan laser diperoleh dalam campuran gas helium dan neon. Penelitian dengan cepat menjamur. Banyak bahan diselidiki semikonduktor, gas terionisasi, gas molekuler, dan larutan pewarna. Karena dimungkinkan untuk melarutkan pewarna dalam banyak media, beberapa di antaranya lebih banyak jenis laser eksotis



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 adalah pewarna laser dalam gelatin biasa (sesuai petunjuk pada kemasan, sesuai untuk peneliti), media laser yang bergetar diproduksi. Sebuah denyut ultraviolet cahaya digunakan untuk merangsang medium, dan bahan yang seperti jeli itu menyatu. Peneliti bahkan telah menemukan bahwa medium akan menahan laju pengulangan pulsa yang lebih tinggi jika itu diizinkan untuk bergetar daripada jika itu dijepit dalam kandang yang kaku. Ukuran dan bentuk laser beragam. Mereka bisa sekecil pengalaman mentäl laser miniatur yang merupakan jantung dari sirkuit terintegrasi optik, masa depan sahabat keajaiban semikonduktor hari ini, atau sebagai media laser aktif, termasuk kristal tidak murni, laser pewarna.



(O’shea, 1977)



Dengan laser para ilmuwan memperoleh kemungkinan dan banyak cara baru untuk menjajagi alam benda dan interaksinya dengan cahay. Penelitian dalam arah ini menaikkan jumlah segalaoptis baru dan sangat lain salah satu bidang penelitian yang paling menarik dimungkinkan dengan pengembangan laser berdaya tinggi adalah bidang optika nonlinear. Laser membuktikan suatu sarana berharga dalam kajian pembakaran. Ia dapat digunakan sebagai sumber penyalaan. Biasanya sebagi campuran gas yang sangat transparan untuk cahaya tampak, sehingga radiasi tidak mengakibatkan pemanasan. Namun, secara percobaan, didapatkam bahwa pulsa laser terpusat benar mengakibatkan penyalaan. Mekanisme terinci dari patahan laser masih merupakan tanda tanya. Monokromatis cahaya yang dipancarkan oleh laser jauh lebih monokromatis dibandingkan setiap sumber cahaya monokromatis konvensional. Pengamatan pada garis yang dipancarkan oleh sumber monokromatis konvensional menunjukkan bahwa tidak pernah tajam, tetapi menyebar pada daerah frekuensi sekitar ribuan mega siklus tiap detik. Pengamatan serupa dari cahaya yang dipancarkan dari laser akan tampak tidak ada penyebaran sama sekali. Namun perlu dicatat, bahwa tidak ada sumber cahaya, termasuk laser yang mampu secara absolut menghasilkan cahaya monokromatis, kita hanya dapatkan lebih baik dan pendekatan lebih baik ke ideal. Untuk lebih menyatakan lebih kualitatif tentang tingkat kemonokromasitasan cahay kita tandai penyebaran frekuensi dari suatu lebar garis Δν. Monokromasitasan absolut, dimana Δν=0 merupakan tujuan yang tidak pernah tercapai. Dapat kita katakan bahwa cahaya laser mempunyai tingkat kemonokromatisan yang lebih tinggi. Keluaran dari laser hampir gelombang sinus monokromatis sempurna, dengan lebar pita sangat sempit sekitar 1kc/detik. Keluaran laser gas stabil bermutu tinggi, terkunci dipusat absorpsi. Radiasi laser ditandai oleh order tingkat tinggi dari medan cahaya dibanding sumber sumber lain. Dengan kata lain, ia memiliki tingkat koherensi yang tinggi. Koherensi tingkat tinggi dari pancaran laser memungkinkan untuk melaksanakan pemusatan spasial luar biasa dari daya cahaya, misalnya 1013W dalam ruang dengan dimensi linear hanya 1 µm. radiasi yang demiikian tinggi intensitasnya dapat memotong logam, menghasilkan las mikro, mengebor lubang mikroskopis lewat Kristal intan dan sebagainya. Monokromatis, kesearahan dan intensitas



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 cahaya laser memberi kemungkinan jangkauan luas pengkajian ilmiah yang tidak dapat dibayangkan tanpa mereka. Walaupun demikian, kita kadang kadang masih terbatasi oleh sifat sifat laser yang tersedia, dan harus mencoba memperluas teknologi laser.



(Laud,1988)



(Laud, 1988)



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN



3.1 Peralatan dan Fungsi 1. Rel datar Fungsi: Sebagai tempat dudukan komponen alat 2. Lampu Halogen Fungsi: Sebagai sumbe rcahaya 3. Collimating dan fokus optik Fungsi: Untuk memfokuskan cahaya 4. Panjang gelombang pemisah Fungsi: Untuk mendeteksi warna dan mengukur panjang gelombang 5. Beam pembentuk dan optik (2 buah) Fungsi: Untuk memfokuskan cahaya pada titik focus lensa 6. Light chopper kontroler Fungsi: Untuk memfokuskan dan memaksimalkan cahaya serta mengontrol frekuensi 7. Filter holder Fungsi: Sebagai penyangga filter 8. Foto detector termoelektrik Fungsi: Untuk menangkap cahaya atau menghasilkan tegangan keluaran atauVout 9. Amplifier Fungsi: Sebagai pengatur intensitas cahaya 10. Optical chopper kontroler Fungsi: Untuk mengatur frekuensi pada chopper controller 11. Multimeter Fungsi: Untuk pengukur tegangan 12. Arus PLN Fungsi: Sebagai sumber tegangan 13. Kertas putih/ Tissue Fungsi: Sebagai alat untuk melihat warna yang dihasilkan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 14. Kabel BHC Fungsi: Sebagai alat penghubung antara kabel yang satu dengan yang lainnya 15. Kabel penghubung Fungsi: Sebagai penghubung kabel BHC dengan multimeter 16. Cok sambung Fungsi: Sebagai alat menyambungkan kabel-kabel



3.2 Prosedur Percobaan 3.2.1 Tanpa Menggunakan Filter 1.



Disediakan peralatan yang akan digunakan.



2.



Dirangkai peralatan yang akan digunakan seperti gambar berikut.



3.



Dihubungkan peralatan kearus PLN dan dihidupkan semua peralatan.



4.



Dihidupkan lampu halogen dan diatur intensitas cahaya yang diinginkan.



5.



Diatur frekuensi padalight chopper agar cahaya difokuskan dan dimaksimalkan.



6.



Diatur panjang gelombang pada panjang gelombang pemisah.



7.



Dideteksi cahaya dan ditentukan panjang gelombangcahaya pada masing-masing warna.



8.



Dihitung tegangan yang keluar pada multimeter.



9.



Dicatat hasilnya.



3.2.2 Dengan Menggunakan Filter RG 1000 1.



Disediakan peralatan yang akan digunakan.



2.



Dirangkai peralatan yang akan digunakan seperti gambar berikut, dengan tambahan filter holder dan filter RG 1000



3.



Dihubungkan peralatan kearus PLN dan dihidupkan semua peralatan.



4.



Dihidupkan lampu halogen dan diatur intensitas cahaya yang diinginkan.



5.



Diatur frekuensi pada light chopper agar cahaya difokuskan dan dimaksimalkan.



6.



Diatur panjang gelombang pada panjang gelombang pemisah.



7.



Dideteksi cahaya dan ditentukan panjang gelombang cahaya pada masing-masing warna.



8.



Dihitung tegangan yang keluar pada multimeter.



3.3 Gambar Percobaan (Terlampir)



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



BAB IV ANALISA DAN DATA



4.1 Data Percobaan a. Fotodetektor Termoelektrik Tanpa menggunakan Filter Warna



Panjang gelombang(nm)



frekuensi (Hz)



Vout(mV)



Merah Jingga



605-672 582-605



73.5 72.7



2.1 2.5



Kuning



550-582



73.3



2.4



Hijau



500-550



72.4



2.2



Biru Ungu



954-983 860-954



76.5 76.4



2.3 2.6



b. Fotodetektor Termoelektrik Menggunakan Filter RG 1000 Warna



Panjang gelombang(nm)



frekuensi (Hz)



Vout (mV)



Merah



595-660



75.9



3.1



Jingga



580-595



74



3



Kuning



548-580



73.9



2.7



Hijau



498-548



73.9



2.8



Biru



925-976



74



3.3



Ungu



830-925



72.2



3.2



Medan, 08 Desember 2020 Asisten



Praktikan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



(Nurul Yaulmilda Hasibuan)



(Molley Situmeang)



4.2 Analisa Data 1. Grafik Tegangan Vs Frekuensi a. Fotodetektor termoeletrik tanpa menggunakan filter



Grafik V- Vs- f (tanpa menggunakan filter) 3



V (Volt) x 103



2.5



2



1.5



1



0.5



0 73.5



72.7



73.3



72.4



76.5



Frekuensi (Hz)



Slope =



1 2.4−2.5 0,1 =| = | | = 0,11 |∆∆ VF | = |VF 2−V | | 2−F 1 73.3−72.4 0,9



b. Fotodetektor termoeletrik menggunakan filter RG 100



76.4



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Grafik V -Vs - f (menggunakan filter RG 100) 3.5



V (Volt) x 103



3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 75.9



74



73.9



73.9



74



72.2



Frekuensi (Hz)



Slope =



1 3−2.7 0,3 =| = | |= 3 |∆∆ VF | = |VF 2−V | | 2−F 1 74−73.9 0,1



2. Pengaruh filter RG 1000 terhadap percobaan yaitu untuk membuat intensitas cahaya yang terlihat seimbang. Fungsi filter dalam percobaan ini ialah untuk meningkatkan nilai tegangan keluaran yang dihasilkan dari foto detector. Jadi jika pada percobaan digunakan filter maka tegangan keluaran yang dihasilkan lebih besar dibandingkan jika menggunakan filter. 3.



Tentukanlah % Error panjang gelombang tiap warna percobaan: % Error = λ praktek = 



|



λteori −λ praktek x 100 % λteori



|



λ1 + λ 2 2



Fotodetektor termoelektrik tanpa menggunakan filter



|665−638.5 |x 100 % = 3,98 % 665 610−593.5 - Jingga :| |x 100 % = 2,70 % 610 575−566 x 100 % = 1,56 % - Kuning:| 575 | 520−525 x 100 % = 0.96 % - Hijau :| 520 | 465−968.5 - Biru :| |x 100 %= 101,82 % 465 - Merah :



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 x 100 % |425−907 425 |



- Ungu :







= 113,41 %



Fotodetektor termoelektrik menggunakan filter RG 1000



|665−627.5 |x 100 % = 5,63 % 665 610−587.5 Jingga : | |x 100 % = 3,68 % 610 575−564 x 100 % = 1,91 % Kuning:| 575 | 520−523 x 100 % = 0.57 % Hijau :| 520 | 465−950.5 Biru :| |x 100 % = 104,40 % 465 425−877.5 Ungu :| |x 100 % = 106,47 % 425



-



Merah :



-



4. Menghitung spektral dari masing-masing warna cahaya s=fxλ a. Fotodetektor termoelektrik tanpa menggunakan filter - Merah



: s = f x λ = 73,5 Hz × 638.5



- Jingga



: s = f x λ = 72,7 Hz ×593.5 = 43147,45



b.



= 46929,75



- Kuning



: s = f x λ = 73,3 Hz ×566



=41487,8



-



Hijau



: s = f x λ = 72,4 Hz ×525



= 38010



-



Biru



: s = f x λ = 76,5 Hz × 968.5 = 74090,25



-



Ungu



: s = f x λ = 76,4 Hz × 907= 69294,8



Fotodetektor termoelektrik menggunakan filter RG 1000 -



Merah



: s = f x λ = 75,9 Hz ×627.5 = 47627,25



-



Jingga



: s = f x λ = 74



-



Kuning



: s = f x λ = 73,9 Hz × 564



= 41679,6



-



Hijau



: s = f x λ = 73,9 Hz × 523



= 38649,7



-



Biru



: s = f x λ = 74



-



Ungu



: s = f x λ = 72,2 Hz × 877,5 = 63355,5



Hz ×587,5 = 43475



Hz × 950,5 = 70337



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN



5.1 Kesimpulan 1. Dari hasil percobaan telah didapatkan nilai panjang gelombang, frekuensi dan tegangan keluaran dari masing – masing spektrum warna : a. Fotodetektor Termoelektrik Tanpa menggunakan Filter Warna



Panjang gelombang(nm)



frekuensi (Hz)



Vout(mV)



Merah Jingga



605-672 582-605



73.5 72.7



2.1 2.5



Kuning



550-582



73.3



2.4



Hijau



500-550



72.4



2.2



Biru



954-983



76.5



2.3



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Ungu



860-954



76.4



2.6



b. Fotodetektor Termoelektrik Menggunakan Filter RG 1000 Warna



Panjang gelombang(nm)



frekuensi (Hz)



Vout (mV)



Merah



595-660



75.9



3.1



Jingga



580-595



74



3



Kuning



548-580



73.9



2.7



Hijau



498-548



73.9



2.8



Biru



925-976



74



3.3



Ungu



830-925



72.2



3.2



2. Prinsip kerja pada percobaan ini adalah, Arus PLN menghidupkan amplifier untuk menentukan besar intensitas cahaya, dan menyalakan lampu halogen, dimana lampu ini berfungsi sebagai sumber cahaya, lalu cahaya di fokuskan oleh collimating dan fokus optik menuju Light chopper controller dimana cahaya di maksimalkan dan diatur besar nya frekuensi oleh optical chopper controller, kemudian cahaya masuk ke panjang gelombang pemisah dimana dilihat warna yang terbentuk dengan mengatur panjang gelombang, kemudian cahaya di teruskan menuju 2 beam pembentuk optik untuk di fokuskan menuju fotodetektor, dan di tangkap besar intensitas serta Vout dari masing masing warna yang di ukur melalui multimeter yang telah di hubungkan dengan kabel penghubung. 3. Pengaruh filter RG 1000 terhadap percobaan yaitu untuk membuat intensitas cahaya yang terlihat seimbang. Fungsi filter dalam percobaan ini ialah untuk meningkatkan nilai tegangan keluaran yang dihasilkan dari fotodetektor. Jadi jika pada percobaan digunakan filter maka tegangan keluaran yang dihasilkan lebih besar dibandingkan jika tidak menggunakan filter. Maka dari itu kerja laser sangat berpengaruh pada filter yang digunakan. 4. Aplikasi Laser Education KIT RG 1000 dalam kehidupan sehari-hari salah satunya adalah dibidang Medis, peran laser dalam dunia medis sangat besar dikarenakan hampir di semua kegiatan medis menggunakan laser sebagai alat bantunya. Laser digunakan sebagai pisau bedah dalam operasi karena hasil sayatannya sangat halus, selain itu dapat juga digunakan untuk memperbaiki retina mata pada cacat mata, mampu merangsang pembentukan kolagen baru dengan cara memberi panas hanya pada kedalaman dan area kulit yang tertimpa sinar laser. Peremajaan kulit, mencerahkan kulit serta mengatasi masalah kulit lainnya seperti keriput, pigmentasi, tumor jinak, jerawat,kutil dan bekas luka, para ilmuwan berhasil mengkonsentrasikan setepat mungkin sinar laser yang berkekuatan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 seperti pancaran sinar matahari, hingga setajam ujung pensil. Sebuah pancaran sinar, yang akan merevolusi terapi kanker di masa depan. 



5.2 Saran 1. Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih dahulu mempelajari materi percobaan 2. Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih aktif dalam diskusi percobaan 3. Sebaiknya praktikan selanjutnya banyak bertanya saat praktikum



DAFTAR PUSTAKA



Laud, B. 1988. Laser Dan Optik Nonliniar. Jakarta: Universitas Indonesia Halaman: 100-102 Martellucci, S. 1982. Analytical Laser Spectroscopy. New York and London: Plenum Press Pages: 1-3 O’shea, Donald C. 1977. Introduction to Lasers and Their Applications. Massachusetts Menlo Park: Addison-Wesley Publishing compan. Pages: 1-3 Tontowi, Alva E. 2008. Laser Sintering Teori, Simulasi Numerik, dan Eksperimen. Edisi Pertama. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press Halaman: 48-52 Pages: 1-3



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



Medan, 08 Desember 2020 Asisten



Praktikan



(Nurul Yaulmida Hasibuan)



(Molley Situmeang)



LAMPIRAN



3.3 Gambar Percobaan



Filter Holder Multimeter Kabel Penghubung



Optical Chopper Controller



Collimating dan FokusOptik Amplifier Lampu Halogen



Tisu



Panjang Gelombang Pemisah



Panjang Gelombang Pemisah



Kabel BNC



Fotodetektor Rel Datar Fotodetektor



Beam Pembentuk



Light Chopper Controller



Panjang GelombangPemisah



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



LAMPIRAN



a. Tanpa Menggunakan Filter



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 b. Dengan Menggunakan Filter RG 1000