Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan Dengan Menggunakan Interferometer Michelson

Transkripsi

1 Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan Dengan Menggunakan Interferometer Michelson MAHASISWA : Friska Ayu Nugraheni NRP DOSEN PEMBIMBING : Ir. Heru Setijono. M.Sc NIP Agus Muhammad Hatta, ST, M.Si, PhD NIP

2 Pengukuran konsentrasi larutan merupakan hal yang sangat penting di dunia industri dan kehidupan sehari-hari Sistem pengukuran konsentrasi larutan harus mampu miliki akurasi yang baik dan juga tidak merusak larutan itu sendiri Prinsip-prinsip optik banyak digunakan dalam dunia metrologi dikarenakan mampu menghasilkan sistem pengukuran yang baik OPL n r 1 = 1 OPD = OPL 2 OPL 1 OPL n r 2 = 2

3 Fenomena perbedaan panjang lintasan optik terjadi pada peristiwa interferensi cahaya Pada larutan dengan konsentrasi yang berbeda maka karakteristik fisis medium berbeda hingga terjadi perbedaan pada interaksi cahaya dengan medium tersebut Sehingga fenomena tersebut mampu digunakan untuk menentukan bagaimana pola interferensi dapat digunakan untuk mengamati perbedaan karakteristik fisis medium tersebut

4 Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan Dengan Menggunakan Interferometer Michelson

5 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana mengukur konsentrasi larutan dengan menggunakan pengamatan terhadap pola interferensi?

6 TUJUAN DAN MANFAAT Adapun manfaat penelitian pada tahap ini adalah dihasilkannya sistem pengukuran konsentrasi larutan melalui pengamatan terhadap pola interferensi dengan menggunakan interferometer Michelson. Penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk perkembangan metrologi optik ke depannya terutama untuk pengukuran indeks bias yang akurat.

7 BATASAN MASALAH Perubahan suhu yang terjadi pada larutan diabaikan Sumber cahaya yang digunakan ialah Laser He-Ne Jenis interferometer yang digunakan ialah interferometer Michelson Larutan yang digunakan ialah larutan gula

8 TEORI PENUNJANG LARUTAN GULA Sifat larutan gula yang memiliki daya putar optis membuat prinsip fisika terutama yang berkaitan dengan optis mampu diaplikasikan dalam pengukuran larutan gula

9 TEORI PENUNJANG LARUTAN DAN INTERAKSI CAHAYA DENGAN MEDIUM Konsentrasi = perbandingan antara jumlah partikel yang terlarut dengan larutannya Bila molaritas suatu larutan tinggi, hal itu menandakan jumlah partikel yang terlarut dalam larutan juga tinggi. Semakin pekat suatu larutan, kecepatan cahaya dalam medium tersebut semakin berkurang.

10 TEORI PENUNJANG INTERFERENSI CAHAYA Interferensi ialah penggabungan secara superposisi dua gelombang atau lebih yang bertemu dalam satu titik di ruang. Pola terang terjadi apabila gelombang-gelombangdari kedua berkas sinar sefase sewaktu tiba di layar. Sebaliknya pola gelap terjadi apabila gelombang-gelombang dari kedua berkas sinar berlawanan fase sewaktu tiba di layar.

11 TEORI PENUNJANG INTERFEROMETER MICHELSON fixed mirror Beda lintasan optik (d) akan membentuk suatu frinji (Resnick,1993) Laser He-Ne Movable mirror Screen

12 TEORI PENUNJANG KOMPONEN PENTING PENYUSUN INTERFEROMETER MICHELSON A B C A. Laser He-Ne Monokromatis, Koheren, Tingkat kecerahan tinggi B. Beam splitter Membagi kedua berkas dengan intensitas sama D C. Cermin datar 1 D. Cermin datar 2

13 TEORI PENUNJANG MACAM-MACAM BENTUK POLA FRINJI

14 METODOLOGI PENELITIAN

15 ALAT DAN BAHAN 1. Meja Optik 2. Sumber cahaya (Laser He-Ne) 3. Beam Splitter 4. Movable mirror (cermin datar) 5. Adjustable mirror (cermin datar) 6. Convex lens 7. Cell (wadah) 8. Larutan sampel 9. Microdisplacement 10. Photodetector 11. Layar

16 URUTAN PROSES PENELITIAN UJI BEAM SPLITTER I Laser ditembakkan ke beam splitter. Berkas yang keluar dan yang dipantulkan dari beam splitter dihitung intensitasnya. SETUP MICHELSON INTERFEROMETER fixed mirror Jarak kedua lengan harus sama 2 Laser He- Ne Beam splitter diletakkan 45 Movable mirror Screen Movable mirror digeser hingga didapatkan bentuk frinji sempurna lalu movable mirror ditetapkan dalam posisi fix

17 URUTAN PROSES PENELITIAN Keterangan : 1. Beam splitter diletakkan pada sudut 45 derajat 2. Movable mirror dipasang 3. Fixed mirror dipasang 4 & 5. Adjusting mirror untuk mendapatkan berkas frinji 5. Kedua cermin dibuat fix pada posisi dimana frinji jelas diamati

18 URUTAN PROSES PENELITIAN MENGAMBIL DATA PERUBAHAN FRINJI PADA WADAH SAMPEL YANG KOSONG 3 Wadah diletakkan di antara movable mirror dan beam splitter, dengan posisi tegak lurus sinar datang Wadah digeser dalam variasi satuan jarak 20 dan 30 mikrometer Catat perubahan frinji yang terjadi mirror Laser He-Ne Cell mirror Screen

19 Gambar 2D pada wadah

20 URUTAN PROSES PENELITIAN HITUNG PERUBAHAN OPD YANG TERJADI PADA WADAH KOSONG 4 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 4 1,2656 1,39216 kosong d = N λ 2 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 7 2,2148 2,02496

21 URUTAN PROSES PENELITIAN PENGAMBILAN DATA PERUBAHAN FRINJI SEPERTI PADA LANGKAH 3 DENGAN WADAH DIISI LARUTAN GULA 5 0,01 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 5 1,582 1,77184 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 8 2,5312 2,40464

22 URUTAN PROSES PENELITIAN PENGAMBILAN DATA PERUBAHAN FRINJI SEPERTI PADA LANGKAH 3 DENGAN WADAH DIISI LARUTAN GULA 6 0,08 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 7 2,2148 2,08824 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 9 2,8476 2,65776

23 URUTAN PROSES PENELITIAN PENGAMBILAN DATA PERUBAHAN FRINJI SEPERTI PADA LANGKAH 3 DENGAN WADAH DIISI LARUTAN GULA 7 0,16 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 8 2,5312 2,34136 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 9 2,8476 3,03744

24 URUTAN PROSES PENELITIAN PENGAMBILAN DATA PERUBAHAN FRINJI SEPERTI PADA LANGKAH 3 DENGAN WADAH DIISI LARUTAN GULA 8 0,34 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 9 2,8476 2,72104 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 11 3,4804 3,35384

25 URUTAN PROSES PENELITIAN 0,42 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 10 3,164 2,97416 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 12 3,7968 3, ,50 gram/ml Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 12 3,7968 3,41712 Titik ke y (µm) N OPD (µm) , , , , Rata-rata 11 3,4804 3,86008

26 PEMBAHASAN Pada pergeseran 20 (µm) Konsentrasi (gram/ml) OPD (µm) 0 1, ,08 2, ,16 2, ,34 2, ,42 2, ,5 3,41712 Pada pergeseran 30 (µm) Konsentrasi (gram/ml) OPD (µm) 0 2, ,08 2, ,16 3, ,34 3, ,42 3, ,5 3,86008 Perubahan pola frinji bergantung pada adanya beda lintasan optis yang terjadi Dengan adanya konsentrasi yang berbeda, dihasilkan bahwa tiap larutan memiliki beda lintasan optis yang tidak sama. Hal ini menunjukkan bahwa beda lintasan optis dipengaruhi konsentrasi larutan

27 PEMBAHASAN

28 PEMBAHASAN Untuk pergeseran 20 µm maka persamaan linear regresinya ialah C g / ml = 0,247 OPD 0,430 Untuk pergeseran 30 µm maka persamaan linear regresinya ialah C = 0,255 OPD g / ml 0,611 Jika misal larutan gula dengan konsentrasi yang belum diketahui dimasukkan ke dalam wadah sampel kemudian dilakukan pergeseran wadah sebesar 30 µm sebanyak 5 kali dan didapatkan nilai OPD sebesar 3,03744 maka ketika dimasukkan ke persamaan linear 4.2 akan menghasilkan nilai C sebesar 0, Sehingga dapat diketahui error relative dari pengukuran yang selanjutnya mampu menunjukkan akurasi pengukuran yaitu 2 %.

29 KESIMPULAN

30 DAFTAR PUSTAKA [1] Bahrudin, Drs. MM Kamus Fisika Plus. Epsilon Group: Bandung [2] Bentley, John P., 1983, Principles of measurement systems, Prentice Hall, London. [3] Bass. Michael, Handbook of Optics,2nd ed.vol 1. New York: McGraw-Hill [4] Frank L, Leno S. Pedrotti, Introduction to Optics, 2nd ed,.prentice Hall, New Jersey. [5] Halliday, D. dan Resnick, R Physics (terjemahan Pantur Silaban dan Erwin Sucipto). Jilid 2. Edisi 3. Penerbit Erlangga: Jakarta. [6] Hariharan, P Basic Of Interferometry. Academic Press: Sydney, Australia