TUGAS TEKNIK OPTIK RESUME FOTOMETRI DAN RADIOMETRI

Transkripsi

1 TUGAS TEKNIK OPTIK RESUME FOTOMETRI DAN RADIOMETRI Disusun oleh: Alfany Hardiyanty ( ) JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

2 2011 A. FOTOMETRI 1. Pengertian Fotometri Fotometri adalah bagian dari optik yang mempelajari mengenai kuat cahaya(intensity) dan derajat penerangan(brightness). Cahaya adalah foton. Dimana foton tersebur merambat membawa paket-paket energy gelombang elektromagnetik. Secara eksperimental, mata sensitif terhadap panjang gelombang daerah rendah dari pancaran cahaya sehingga dapat membedakan intensitas antara dua sumber cahaya yaitu dengan mengukur jumlah daya yang dipancarkan oleh cahaya tampak. Jumlah luks pancaran cahaya yang sama oleh mata diterima berbeda untuk tiap warna. Panjang gelombang cahaya yang dapat ditangkap oleh mata adalah nm. Gambar 1. Spektrum Cahaya 2. Besaran-besaran Fotometri a. Arus Cahaya (F) Arus cahaya adalah fluks cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber(luminous flux). Satuannya lumen (lm). Gambar 2. Distribusi fluks cahaya (1) b. Intensitas Cahaya (I) Intensitas cahaya adalah banyaknya cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber titik per satuan sudut ruang (luminous intensity). Satuannya candela (cd) 2

3 3011 Gambar 3. Skema intensitas cahaya (2) c. Illuminansi (E) Illuminansi adalah banyaknya fluks cahaya yang jatuh tegak lurus pada satu satuan luas permukaan. Satuannya lumen/luas atau lux. Gambar 4. Illuminansi (3) d. Luminansi (B) Luminansi adalah kuat cahaya per satuan luas permukaan (brightness). Gambar 5. Luminansi (4) 3. Hukum-hukum Fotometri a. Hukum Kuadrat Terbalik Titik P adalah sumber cahaya dengan kuat penerangan I, jika A, B dan C adalah permukaan bola yang berjari-jari 1m, 2m dan 3m dari titik P dan mempunyai sudut ruang yang sama maka, ( ) 3

4 4011 (5) Penerangan pada sebuah permukaan yang tegak lurus cahaya jatuh berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari permukaan ke sumber. b. Hukum Lambert Hukum kuadrat terbalik dipakai untuk cahaya jatuh tegak lurus permukaan. Jika arah cahaya jatuh tidak tegak lurus yaitu membuat sudut θ dengan sudut normal maka luasnya menjadi A cosθ. Penerangan pada sebuah titik diatas suatu permukaan berbanding lurus dengan cosinus sudut antara cahaya jatuh dan arah normal. Hal tersebut disebut dengan Hukum Cosinus Lambert. (6) dimana d adalah jarak dari sumber dan I 0 adalah intensitas pada arah tertentu. Maka dapat dikatakan suatu permukaan ternyata sama terangnya jika dilihat dari arah yang berbeda. (7) Gambar 6. Penerangan di satu titik di atas permukaan (8) Dimana z adalah tinggi sumber dari permukaan (9) ( ) ( ) (10) 4. Aplikasi Fotometri Fotometer Fotometer digunakan untuk menentukan benar eksposur dalam fotografi. Modern kamera, yang photometers biasanya built in sebagai iluminasi dari berbagai bagian dari gambar bervariasi., maju photometers mengukur intesitas cahaya diberbagai bagian dari 4

5 5011 gambar potensi dan menggunakan alogaritma untuk menentukan eksposur yang paling cocok untuk gambar terakhir, mengadaptasi alogaritma ke jenis gambar dimaksud. Gambar. Diagram Fotometer Dua jenis yang digunakan photometer : spektrofotometer dan filter photometer. Dalam spektrofotometer sebuah monokromator digunakan untuk memperoleh monokromatik cahaya dari satu didefinisikan panjang gelombang. Dalam photometer optik filter, filter optik digunakan untuk memberikan cahaya monokromatik. 5. Contoh Soal A lens with a diameter of 1.25 in. and a focal length of 2.0 in. projects the image of a lamp capable of producing 3,000 cd/cm 2. Find the illuminance E in lm/ft 2 (footcandles) on a screen 20 ft from the lens. Solution: The focal length of the lens is f = 2.0 in=5.08 cm, the image distance is x i = 20 ft= cm, the object distance therefore is x o = 5.12 cm. The magnification m = /5.12 = The radius of the lens is R=0.625 in = cm. The lens subtends a solid angle of W = 2px o (1/x o 1/(x 2 o +R 2 ) 1/2 ) sr = sr at the lamp. [In the figure below, the area of the spherical cap on a sphere with r is q ò 0 2pr 2 sinq' dq' = 2pr 2 (1 - cosq), the solid angle W subtended by the cap is 2p(1 - cosq). 5

6 6011 For the lens cosq = x o /(x 2 o +R 2 ) 1/2.] The radiant energy emitted per cm 2 into a solid angle sr is 3000 times = lm. This energy falls onto an area of m 2 *(1 cm 2 ) = cm 2 on the screen. The illuminance E is therefore lm/cm 2, or 55.4 lm/ft 2. B. RADIOMETRI 1. Pengertian Radiometri Radiometri ialah bidang yang mengkaji pengukuran radiasi elektromagnet, termasuk cahaya tampak. Terdapat dua aspek radiometri yaitu teori dan praktek. Dalam prakteknya, ilmu instrument dan dan bahan digunakan dalam pengukuran cahaya, antara lain termokopel radiasi, bolometer, fotodioda, dll. Sedangkan teori radiometri membahas tentang teorema radiometri secara umum dengan menggunakan persamaan matematika sehingga radiometri dapat mudah dipahami. 2. Besaran-besaran Radiometri a. Tenaga Sinaran (Q) Radiasi gelombang elektromagnetik mentransportkan energy tanpa medium. Ketika cahaya diserap oleh suatu bendfa atau medium, maka enegi tersebut dapat mengalami perubahan menjadi bentuk lain. Energy inilah yang disebut sebagai tenaga sinaran. Lambangnya Q dan satuannya Joule b. Fluks Sinaran (ϕ) Fluks sinaran adalah banyaknya energy sinaran per satuan waktu. Φ=dQ/dt c. Intensitas Sinaran (I) Intensitas sinaran adalah banyaknya fluks sinaran yang mengalir tiap perubahan satuan luas. d. Kesinaran (L) 6

7 7011 (a) Radiasi menuju permukaan (b) Radiasi keluar permukaan e. Irradian (E) Irradian adalah banyaknya fluks sinaran yang mengenai suatu permukaan benda per satuan luas. f. Kepancaran Sinaran (M) Kepancaran sinaran adalah banyaknya fluks sinaran yang meninggalkan suatu permukaan benda per satuan luas. g. Kesinaran Spektrum (L λ ) h. Irradian Spektrum (E λ ) 7