PEMANFAATAN KAMERA DIGITAL UNTUK MENGGAMBAR PANJANG GELOMBANG SPEKTRUM BERBAGAI JENIS LAMPU Bidayatul Armynah 1,*, Paulus Lobo Gareso 1, Hardiyanti Syarifuddin 1 Universitas Hasanuddin UTILIZATION DIGITAL CAMERATO DRAWSPECTRUMWAVELENGTH VARIOUS KIND OF LAMPS Bidayatul Armynah 1,*, Paulus Lobo Gareso 1, Hardiyanti Syarifuddin 1 Hasanuddin University Penelitian panjang gelombang spektrum dari berbagai jenis lampu, yaitu lampu Pijar (putih, orange, kuning, hijau, biru), Lampu Neon (Spiral, Esensial), dan Lampu Halogen dilakukan dengan menggunakan Software Matlab. Masing-masing garis pada spektrum memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Penelitian ini memanfaatkan kisi untuk melihat garis-garis spektrum dan kamera digital untuk merekam garis-garis spektrum kemudian dianalisis. Hasil analisis masing-masing lampu memiliki panjang gelombang dan intensitas yang berbeda-beda. Panjang gelombang dari lampu Pijar dari 381,5nm sampai dengan 751,2 nm, lampu Neon dari 351,4 nm sampai dengan 698,2 nm dan pada lampu halogen memiliki panjang gelombang dari 371,3 nm sampai dengan 697,7 nm. Kata Kunci: Lampu, Garis, Kisi, Kamera Digital The wavelength of several lamps; Incandescent lamps (white, orange, yellow, green, and blue), neon lamps (spiral, essential) and halogen lamps have been investigated using a Matlab Software. Each line of the spectrum have a different wavelength. In this study, the lattice was utilized to look the spectral lines as well as a digital camera was used to record the spectral lines. The result showed that each of lamp has different wavelength and intensity. The wavelength of incandescent lamp was varried from nm to 751.2 nm, neon lamps from 35.4 nm to 698.2 nm, while the halogen lamp has the wavelength from 371.3 nm to 697.7 nm. Keywords: Lamp, Line Spectral, Lattice, Digital Camera PENDAHULUAN Cahaya putih adalah kombinasi cahaya dari panjang gelombang yang berbeda. Ketika melewati prisma, cahaya putih menyebar berdasarkan panjang gelombang penyusunnya dan menghasilkan sebuah spektrum. [1] Lampu pijar merupakan sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik lewat filamen, yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya, sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. [2] Lampu halogen merupakan sebuah lampu pijar dimana sebuah filamen wolfram disegel didalam sampul transparan kompak yang diisi dengan gas lembam dan sedikit unsur halogen seperti iodin atau bromin. [3] Lampu neon yang berisi tiga jenis zat kimia yakni neon, argon, dan krypton merupakan salah satu tabung gas yang memancarkan cahaya. [4] Penggambaran spektrum cahaya dapat dilakukan dengan metode lebih sederhana dibandingkan dengan spektrometer terkini, yaitu dengan menggunakan kisi dan kamera digital dimana panjang gelombang dan intensitas lampu tergantung warna dan terangnya suatu spektrum lampu. Penelitian ini dilakukan berdasarkan pemanfaatan spektrum panjang gelombang dari berbagai jenis lampu. TEORI A. Warna Warna dapat didefinisikan sebagai bagian dari pengalamatan indera pengelihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda 1
tersebut memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. B. Lampu a. Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 3 volt. [5] b. Lampu Halogen Lampu halogen pada hakikatnya adalah sebuah variasi atas lampu pijar standar, bukan lampu pendar. Sebuah lampu pijar berisi sebuah filamen tungsten yang dilindungi oleh sebuah bola kaca yang juga diisi gas. Ketika arus listrik dinaikkan, filamen mengalami pemanasan sangat tinggi sampai berpijar dan memancarkan cahaya putih. Dalam bola lampu pijar biasa, gas di dalamnya adalah gas lembab (tidak reaktif) seperti argon atau kripton dengan tambahan sedikit nitrogen. Tugas halogen dalam bola lampu pijar adalah menurunkan laju penguapan tungsten dengan cara yang sangat menarik. Mula-mula uap Iodium bereaksi dengan atom-atom tungsten yang menguap sebelum mereka sempat mengembun di bawah permukaan kaca kemusian mengubah merekan menjadi tungsten iodida, senyawa kimia berwujud gas. Molekul-molekul tungsten iodida selanjutnya melayanglayang dalam bola lampu sampai bertemu dengan filamen yang sedang berpijar. [6] c. Lampu Neon Lampu neon atau lampu pendar, juga disebut neon adalah lampu yang menghasilkan cahaya seperti lampu uap raksa bertekanan rendah dan yang biasanya digunakan untuk penerangan rumah tangga dan industri. Keuntungan utama dibandingkan jenis lain seperti lampu pijar, adalah efisiensi energi. [7] C. Kisi Kisi difraksi merupakan suatu piranti atau alat optik yang terdiri dari serangkaian aperatur dan digunakan untuk mengubah atau menghasilkan panjang gelombang yang didifraksikan dengan cara mengatur perioda atau jarak antar celah atau sudut cahaya datang. [8] D. Matlab R21a a. Signal Processing Signal processing toolbox berfungsi untuk menyederhanakan banyak komputasi yang diperlukan untuk menyelesaikan masalahmasalah umum dimana akan membahas konsep dasar dengan mengorganisasikan fungsi-fungsi yang ada. b. Image processing.operasi image processing dibagi menjadi tiga kelas berbasiskan informasi yang dibutuhkan untuk melakukan transformasi. Dari tingkat yang paling kompleks ke yang sederhana, yaitu : - Transform. Mewakili nilai pixel akan tetapi pada bentuk yang masih sama. Transform dapat berefek pada algoritma yang sangat cepat dan efisien. - Neighbourhood processing. Mengubah greylevel pada masing-masing pixel. - Point Operation. Mengubah nilai dari grey value pada masing-masing pixel c. Citra RGB RGB2GRAY merupakan konversi gambar RGB atau colormap ke Grayscale. RGB2GRAY akan mengkonversi gambar ke grayscale dengan menghilangkan saturasi warna dan informasi sementara, tapi akan tetap mempertahankan pencahayaan. [9] METODE PENELITIAN Pada eksperimen ini kamera digital dipasang tepat pada sudut kisi difraksi. Kemudian lampu berada pada jarak 3 cm dari kisi. Sumber cahaya yang sudah segaris dilihat dari sinar utama yang masuk mengenai kisi difraksi. Lensa di letakkan di dekat kisi untuk memfokuskan cahaya agar berkas cahaya nya tidak menyebar. Dengan demikian, spektrum cahaya dapat diterima oleh kamera digital. Posisi kamera, kisi difraksi, dan sumber cahaya dipasang tetap. Setelah semuanya dipasang, kemudian sumber cahaya dinyalakan. Pancaran cahaya yang sejajar 2
masuk ke lensa kamera digital kemudian direkam dalam bentuk digital. Eksperimen ini dilakukan secara bergantian dari beberapa sumber cahaya dengan posisi tetap. Hasil dari rekaman kamera digital disimpan dalam bentuk file kemudian dianalisis menggunakan Matlab. Analisis menggunakan matlab mengubah foto spektrum menjadi grafik intensitas terhadap pixel. Kemudian dikalibrasi menggunakan standar panjang gelombang dari sumber cahaya sehingga didapatkan grafik intensitas terhadap panjang gelombang. Gambar 1. Susunan alat penelitian HASIL DAN DISKUSI Pada gambar IV.2, IV.3, IV.4 menunjukkan adanya perbedaan warna-warna yang muncul dari lampulampu atom setelah melewati kisi 1 mm/lines. lampu pijar, neon, halogen pada gambar IV.4,IV.5,IV.6 di analisis ke dalam matlab dengan mengkonversi gambar sehingga didapatkan grafik perbandingan intensitas terhadap nomor pixel. Lampu Neon (e) Biru. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) (a) Gambar IV.3. Hasil cahaya lampu neon yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel. (a) Lampu neon philipsjenis Spiral sebesar 2 watt, Lampu neonphilips jenis Esensial sebesar 18 watt. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) Lampu Halogen Gambar IV.4. Hasil cahaya lampu Halogen 25 watt yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel. (Gambar telah diperkecil dan dipotong) Grafik terhadap nomor pixel pada lampu pijar (a) (c) (d) IV.5(a) (e) Gambar IV.2. Hasil cahaya yang diambil menggunakan kamera digital Sony dengan ukuran gambar 5 megapiksel dengan menggunakan lampu pijar Philips 15 watt. (a) putih, Orange, (c) Lampu Pijar Kuning, (d) Hijau, 3
(c) Gambar IV.6. Grafik terhadap nomor pixel (a) putih, (a) Lampu neon berjenis spiral, lampu neon berjenis essential Grafik terhadap nomor pixel pada lampu Halogen (d) Gambar IV.7. Grafik terhadap nomor pixel lampu halogen. (e) Gambar IV.5. Grafik terhadap nomor pixel (a) putih, Orange, (c) Kuning, (d) Hijau, (e) Biru. Grafik terhadap nomor pixel pada lampu Neon Pada Gambar IV.5, IV.6, IV.7 Memperlihatkan hasil grafik spektrum warna yang dihasilkan pada masingmasing lampu dari titik sampai 256 memiliki intensitas yang berbeda-beda, tergantung terang nya masing-masing warna spektrum. Untuk mendapatkan grafik intensitas terhadap panjang gelombang terlebih dahulu dicari fungsi grafik panjang gelombang terhadap nomor pixel. Dimana diperoleh dari referensi panjang gelombang masing-masing lampu yaitu lampu pijar,neon dan halogen dengan memenuhi fungsi grafik ax e +bx+c. IV.6 (a) 4
Grafik terhadap panjang gelombang lampu pijar. intensitas 35 3 7 6 5 4 3 2 1 73.4 IV.8 (a) Orange Putih 4 35 3 25 2 15 1 5 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 73.4 (d) 73.4 Hijau Biru 25 2 15 1 5 427.9 474.3 52.7 567.1 613.5 659.9 76.3 4 3 2 1 73.4 (c) Orange Kuning (e) Gambar IV.8. Grafik terhadap panjang gelombang (a) putih, Orange, (c) Kuning, (d) Hijau, (e) Biru. Grafik terhadap panjang gelombang lampu neon. 18 16 14 12 1 8 6 4 2 351.4 49.8 468.3 526.8 585.3 643.8 IV.9 (a) Lampu Neon Spiral 5
Gambar IV.9. Grafik terhadap panjang gelombang (a) Lampu neon berjenis spiral. lampu neon berjenis essensial. Grafik terhadap panjang gelombang lampu halogen. 8 6 4 2 14 12 1 8 6 4 2 351.4 41.7 452. 52.3 552.6 63. 653.3 371.3 418.6 466. 513.4 56.7 68.1 655.4 Lampu Esensial Lampu Halogen Gambar IV.1. Grafik terhadap panjang gelombang pada lampu halogen. Terlihat jelas grafik IV.8, IV.9, dan IV.1 menunjukkan bahwa spektrum mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda tergantung pada garis spektrum lampu masing-masing lampu. Dimana setiap garis spektrum pada lampu pijar, neon, dan halogen masing-masing memiliki nilai puncak gelombang yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena terangnya warna spektrum pada masingmasing lampu tersebut diantara warna spektrum yang lainnya. Panjang gelombang spektrum yang dihasilkan dari berbagai jenis lampu bermacam-macam, dimana panjang gelombang pada jenis lampu pijar yaitu dari 381,5nm sampai dengan 751,2 nm, pada lampu Neon mulai dari 351,4 nm sampai dengan 698,2 nm dan pada lampu halogen memiliki panjang gelombang dari 371,3 nm sampai dengan 697,7 nm. DAFTAR PUSTAKA [1] Endarko, dkk. 28. Fisika Jilid 3 Teknologi. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Managemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional. [2] Romario, Frans. 212. Pengaturan Cahaya Menggunakan Transistor. Fakultas Teknik. Universitas Sultan Ajeng Tirtayasa. [3] Djafar, Ilham. 212. Lampu. Diakses tanggal 23 April 213. [4] Afriadi,Meiriza. 212. Sifat Partikel dari Cahaya. Universitas Sriwijaya. Diakses tanggal 23 April 213. [5] SN, Wan Muhammad. 21.. Diakses tanggal 23 April 213. [6] Amirla L, Kuswanto H, Purwanto A. Cahaya. Yogyakarta: Jurusan Fisika FMIPA UNY,26. [7] Rusdi,Putu Ariawan.21. Sifat dan Manfaat Gas Neon. Universitas Udayana: Jurusan Teknik Elektro. Diakses tanggal 2 Mei 213. [8] Halliday, David dan Resnick. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga. [9] Wijaya, Marvin dan Agus Prijono. 28. Pengolahan Citra Digital Menggunakan Matlab. Bandung. KESIMPULAN Telah dimanfaatkan kamera digital untuk merekam spektrum dari berbagai jenis lampu yaitu lampu Pijar ( Putih, orange, kuning, hijau, biru), Lampu Neon (Spiral dan Esensial) dan Lampu Halogen. 6
7