BAB II TINJAUAN PUSTAKA

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. spektrofotometer UV-Vis dan hasil uji serapan panjang gelombang sampel dapat

BAB III METODE PENELITIAN. mulai bulan Maret 2011 sampai bulan November Alat alat yang digunakan dalam peneletian ini adalah

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga BAB I PENDAHULUAN. gelombang cahaya yang terbuat dari bahan silica glass atau plastik yang

FABRIKASI DAN KARAKTERISASI DIRECTIONAL SINGLE DAN DOUBLE COUPLER PADA BAHAN SERAT OPTIK PLASTIK STEP INDEX MULTIMODE TIPE FD

DAN KONSENTRASI SAMPEL

Pengembangan Spektrofotometri Menggunakan Fiber Coupler Untuk Mendeteksi Ion Kadmium Dalam Air

BAB I PENDAHULUAN. dengan tujuan dan manfaat dari penelitian ini. teknologi telekomunikasi, terutama dalam era moderen seperti sekarang ini.

SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

BAB III METODE PENELITIAN

APLIKASI DIRECTIONAL COUPLER DAN DOUBLE COUPLER SEBAGAI SENSOR PERGESERAN BERDIMENSI MIKRO

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III DASAR DASAR GELOMBANG CAHAYA

BAB II TINJAUAN UMUM HUKUM-HUKUM OPTIK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Sumber Cahaya, Detektor dan Serat Optik

Deteksi Konsentrasi Kadar Glukosa Dalam Air Destilasi Berbasis Sensor Pergeseran Serat Optik Menggunakan Cermin Cekung Sebagai Target

PEMANFAATAN PENGUKURAN REDAMAN SERAT OPTIK MENGGUNAKAN OTDR UNTUK MENDETEKSI KADAR GLUKOSA DALAM AIR

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol.6, No.1, (2017) ( X Print) B-9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Bab kedua ini akan dijelaskan secara detail mengenai serat optik, fiber

Sistem Transmisi Telekomunikasi. Kuliah 8 Pengantar Serat Optik

BAB III METODE PENELITIAN. Pada bab ini akan dijelaskan tentang metode penelitian aplikasi multimode

TUGAS. : Fitrilina, M.T OLEH: NO. INDUK MAHASISWA :

ANALISA RUGI-RUGI PELENGKUNGAN PADA SERAT OPTIK SINGLE MODE TERHADAP PELEMAHAN INTENSITAS CAHAYA

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga BAB I PENDAHULUAN. mengalami suatu gaya geser. Berdasarkan sifatnya, fluida dapat digolongkan

Studi Awal Aplikasi Fiber coupler Sebagai Sensor Tekanan Gas

Analisis Pengaruh Panjang Kupasan dan Perubahan Suhu Terhadap Pancaran Intensitas pada Serat Optik Plastik Multimode Tipe FD

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Fiber Optics (serat optik) Oleh: Ichwan Yelfianhar (dirangkum dari berbagai sumber)

Rancang Bangun Directional Coupler Konfigurasi 3x3 Planar Step Index Multimode Fiber Optic sebagai Sensor Kemolaran dan ph

Fabrikasi Directional Coupler Serat Optik Multimode

BAB III METODE PENELITIAN. karakterisasi tegangan keluaran detektor terhadap pergeseran cermin. Selanjutnya,

LASER (LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION)

TUGAS MAKALAH FISIKA INTI LASER GAS. Di Susun Oleh : Arinal Haqqo ( ) Iis Avriyanti ( ) Pendidikan Fisika B 2014

Studi Teori dan Eksperimen Sensor Pergeseran Menggunakan Fiber Coupler dengan Target Cermin Cekung

Gambar 2.1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Young & Freedman, 2008)

Endi Dwi Kristianto

Spektrofotometer UV /VIS

FABRIKASI DAN KARAKTERISASI DIRECTIONAL COUPLER KONFIGURASI 3 3 SUSUNAN SEGITIGA BERBAHAN SERAT OPTIK PLASTIK STEP INDEX MULTIMODE TIPE FD

BAB III TEORI PENUNJANG. Perambatan cahaya dalam suatu medium dengan 3 cara : Berikut adalah gambar perambatan cahaya dalam medium yang ditunjukkan

Analisis Directional Coupler Sebagai Pembagi Daya untuk Mode TE

Pembuatan Model Laser Nd-YAG Gelombang Kontinyu Daya Rendah

FABRIKASI SENSOR PERGESERAN BERBASIS MACROBENDING SERAT OPTIK

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Dalam Bab IV ini akan dipaparkan hasil penelitian aplikasi multimode fiber

11/9/2016. Jenis jenis Serat Optik. Secara umum blok diagram transmisi komunikasi fiber optik. 1. Single Mode Fiber Diameter core < Diameter cladding

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Deteksi Kadar Glukosa dalam Air Destilasi Berbasis Sensor Pergeseran Menggunakan Fiber Coupler

BAB I PENDAHULUAN. informasi dengan kapasitas besar dengan keandalan yang tinggi. Pada awal

PERANCANGAN SENSOR SERAT OPTIK UNTUK PENGUKURAN PERGESERAN OBYEK DALAM ORDE MIKRON MENGGUNAKAN SERAT OPTIK MULTIMODE WIDYANA

DAB I PENDAHULUAN. komponen utama dan komponen pendukung yang memadai. Komponen. utama meliputi pesawat pengirim sinyal-sinyal informasi dan pesawat

BAB II CAHAYA. elektromagnetik. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x

ANALISIS PENGARUH PEMBENGKOKAN PADA ALAT UKUR TINGKAT KEKERUHAN AIR MENGGUNAKAN SISTEM SENSOR SERAT OPTIK

DASAR-DASAR OPTIKA. Dr. Ida Hamidah, M.Si. Oleh: JPTM FPTK UPI Prodi Pend. IPA SPs UPI

Karakteristik Serat Optik

Xpedia Fisika. Optika Fisis - Soal

2015 DESAIN DAN OPTIMASI FREKUENSI SENSOR LINGKUNGAN BERBASIS PEMANDU GELOMBANG INTERFEROMETER MACH ZEHNDER

PROPOSAL SKRIPSI PERANCANGAN DIRECTIONAL COUPLER VARIABLE MENGGUNAKAN DUA JENIS SERAT OPTIK MULTIMODE

PERANCANGAN SENSOR SERAT OPTIK UNTUK PENGUKURAN PERGESERAN OBYEK DALAM ORDE MIKROMETER MENGGUNAKAN SERAT OPTIK MULTIMODE

KARAKTERISASI FIBER BRAGG GRATING (FBG) TIPE UNIFORM DENGAN MODULASI AKUSTIK MENGGUNAKAN METODE TRANSFER MATRIK

BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA BAB I PENDAHULUAN. tiga jenis bahan pembuat gigi yang bersifat restorative yaitu gigi tiruan berbahan

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN JURUSAN FISIKA NAMA : HERLIN TARIGAN NPM :

RANCANG BANGUN INSTRUMENTASI TEMPERATUR TINGGI MENGGUNAKAN PRINSIP DEFLEKSI LASER HE-NE SEBAGAI BAGIAN DARI SISTEM KENDALI OPERASI DI BIDANG INDUSTRI

Hal tersebut mencerminkan ide inti atom bagaimana laser dapat bekerja. Setelah elektron bergerak ke orbit energi yang lebih tinggi, pada akhirnya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Analisis Penggunaan Gelatin Sapi dan Gelatin Babi sebagai Cladding pada Serat Optik untuk Perancangan Sensor Kelembaban

PERKEMBANGAN JARINGAN KOMPUTER DENGAN MENGGUNAKAN FIBER OPTIK

BAB III METODE PENELITIAN. Mulyorejo Surabaya pada bulan Februari 2012 sampai bulan Juni 2012.

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 4, No.2, (2015) ( X Print) B-50

PERALATAN GELOMBANG MIKRO

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada bagian ini akan diperlihatkan hasil penelitian aplikasi multimode fiber

Laporan Kimia Analitik KI-3121

TEKNOLOGI SERAT OPTIK

BAB IV TINJAUAN MENGENAI SENSOR LASER

BAB II SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK. informasi pada gelombang elektromagnetik yang bertindak sebagai pembawa

PEMBAGIAN SERAT OPTIK

SUMBER OPTIK (Laser) Ref : Keiser. Fakultas Teknik 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PENENTUAN RUGI-RUGI BENGKOKAN SERAT OPTIK JENIS SMF-28. Syahirul Alim Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 4, No.2, (2015) ( X Print) B-38

Karakterisasi XRD. Pengukuran

Antiremed Kelas 12 Fisika

BAB II ISI MAKALAH A. PENGIRIM OPTIK

ANALISA RUGI DAYA MAKROBENDING SERAT OPTIK MODA TUNGGAL TERHADAP PENGARUH PEMBEBANAN DENGAN VARIASI JUMLAH DAN DIAMETER LILITAN

: Dr. Budi Mulyanti, MSi. Pertemuan ke-15 CAKUPAN MATERI

BAB 4 PERANCANGAN PERANGKAT OPTIK UNTUK MENGUKUR KOSENTRASI FITOPLANKTON

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB II KAJIAN PUSTAKA. Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka cahaya

SERAT OPTIK oleh : Sugata Pikatan

MAKALAH FABRIKASI DAN KARAKTERISASI XRD (X-RAY DIFRACTOMETER)

Perancangan Sensor Kebakaran (Asap) Menggunakan Serat Optik Plastik

APLIKASI SERAT OPTIK SEBAGAI SENSOR KEKENTALAN OLI MESRAN SAE 20W-50 BERBASIS PERUBAHAN TEMPERATUR

DAFTAR ISI. LEMBAR PENGESAHAN. iii. LEMBAR PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... KATA PENGANTAR. vi. DAFTAR ISI ix. DAFTAR GAMBAR... xi BAB I PENDAHULUAN.

DINAS PENDIDIKAN KOTA PADANG SMA NEGERI 10 PADANG Cahaya

ANALISIS SPLITTING PULSA PADA SERAT OPTIK DUA-CORE DENGAN KENONLINEARAN KERR BERDASARKAN VARIASI KOEFISIEN KOPLING DAN DISPERSI INTERMODAL

SUMBER OPTIK (Laser) Ref : Keiser

Berdasarkan interaksi yang terjadi, dikembangkan teknik-teknik analisis kimia yang memanfaatkan sifat dari interaksi.

BAB GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Spektrofotometri UV-Vis

I. PENDAHULUAN. Kaca merupakan salah satu produk industri kimia yang banyak digunakan dalam

Transkripsi:

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.1 Tinjauan Umum Spektrofotometri Spektrofotometri adalah salah satu analisis instrumental yang berhubungan dengan segala sesuatu tentang interaksi sinar dengan molekul. Hasil interaksi tersebut dapat menimbulkan satu atau lebih peristiwa seperti pemantulan, pembiasan, penyerapan, fluoresensi, fosforesensi dan ionisasi. Dalam analisis karakterisasi zat kimia dalam bahan, peristiwa penyerapan atau absorbsi merupakan dasar dari metode spektrofotometri karena proses tersebut bersifat spesifik untuk setiap zat kimia. Spektrofotometri merupakan suatu metode untuk analisis struktur kimia secara kualitatif dan kuantitatif (Funatik, 006). Aplikasi metode spektrofotometri dapat dibedakan menjadi beberapa macam seperti spektrofotometri fototermal, fotoakustik, dan lain-lain. Bentuk umum dari spektrofotometri fotoakustik adalah sebagai berikut : Gambar.1. Diagram Blok Spektrofotometri Fotoakustik Secara Umum 5

6 Dari Gambar.1 dapat diuraikan proses spektrofotometri fotoakustik sebagai berikut: 1. Sumber cahaya akan memberikan rangsangan kepada sampel berupa energi cahaya. Sumber cahaya yang digunakan harus memiliki panjang gelombang yang sesuai dengan rentang panjang gelombang serapan sampel yang digunakan.. Modulator akan memodulasi cahaya yang datang dari sumber. Pada penelitian ini modulator yang digunakan adalah modulator eksternal (chopper). 3. Sampel akan mengabsorbsi cahaya yang datang dan memberikan respons berupa indikasi adanya besaran fisis seperti termal, besaran optis seperti indeks bias, dan lain sebagainya. 4. Detektor akan menangkap respon yang diberikan oleh sampel dan mengubahnya ke dalam bentuk informasi listrik berupa tegangan, arus, dan frekuensi. 5. Lock-in amplifier akan memperkuat sinyal yang dideteksi oleh detektor. 6. Osiloskop digital akan menampilkan sinyal yang dikirim oleh detektor.. Sumber Cahaya Sumber cahaya yang digunakan pada pembangkitan sinyal fotoakstik adalah laser dioda dan laser Nd:YAG yang memiliki panjang gelombang yang sesuai dengan rentang panjang gelombang serapan sampel, sedangkan sumber cahaya yang digunakan pada sensor pergeseran serat optik adalah laser He-Ne. Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) adalah suatu sistem

7 penguatan cahaya sehingga emisi radiasi yang dihasilkan dari proses stimulasi dapat memancarkan gelombang pada frekuensi cahaya tampak dan inframerah. Dilihat dari sumber cahaya pemompa, laser dapat dibagi menjadi laser kontinu (Continous Wave/ CW) dan berbentuk pulsa (Neimz, 007), sedangkan pengaturan sistem pemompaan optis dapat dilakukan secara melintang (transversal, arah berkas pemompa tegak lurus dengan arah lasing) atau membujur (longitudinal, arah berkas pemompa sejajar dengan arah lasing). Pada laser dioda bahan aktif yang digunakan adalah bahan semikonduktor, pada laser He-Ne bahan aktif yang digunakan adalah gas helium dan neon dan pada laser Nd:YAG adalah ion Nd 3+ yang dimasukkan dalam jaringan Y 3 Al 5 O 1 (yang dinyatakan oleh simbol YAG, singkatan Yttrium Aluminium Garnet) (Apsari, 009). Laser Nd:YAG terdiri dari kristal padat yaitu Yttrium Aluminium Garnet. Kristal tersebut didopping dengan neodymium yang memproduksi energi sinar laser ketika disinari oleh pencahayaan dari flash lamp. Panjang gelombang yang dihasilkan adalah 1064 nm. Panjang gelombang ini berada pada daerah inframerah dekat pada spektrum gelombang elektromagnetik. Operasi laser dapat dimodifikasi untuk memproduksi panjang gelombang ganda dengan panjang gelombang 53 nm (Apsari,009). Laser Nd:YAG dapat dioperasikan pada dua mode yaitu continous wave dan pulsa.

8.3 Q-Switching Sel Pockel Q-switch pada umumnya bekerja dalam resonator laser, yang merupakan satu teknologi yang digunakan untuk menghasilkan jangka waktu pemodulasian pendek dengan daya puncak yang tinggi. Teknologi ini dikenal dengan efek elektrooptik (Beesley, 1971; Yariv dan Yeh, 1984). Ketika inversi populasi mencapai tingkat tinggi, rintangan yang terjadi pada resonator diubah dan laser memberikan luaran berupa pulsa pendek dengan daya yang tinggi. Proses ini disebut Q-switching (Apsari, 009)..4 Serat Optik Serat optik adalah pandu gelombang dielektrik atau media transmisi gelombang cahaya yang terbuat dari bahan transparan berbentuk silinder. Serat optik terdiri dari bagian teras (core) yang dikelilingi oleh bagian yang disebut selubung (clading). Bagian terluar dari serat optik disebut jaket (coating) yang berfungsi sebagai pelindung. Bagian teras yang mempunyai indeks bias n 1 merupakan jalur utama pemanduan gelombang cahaya, sedangkan bagian selubung mempunyai indeks bias n yang nilainya sedikit lebih rendah daripada n 1 (Sholikhan, 008). Skema bagian yang menyusun serat optik diperlihatkan pada Gambar.. Gambar.. Skema Bagian Penyusun Serat Optik (Keiser, 1991)

9 Berdasarkan struktur indeks bias bahan bagian teras, serat optik terbagi menjadi dua jenis yaitu serat optik step-index dan serat optik graded-index. Jenis step-index bagian teras mempunyai nilai indeks bias yang seragam, sedangkan jenis graded-index bagian teras mempunyai nilai indeks bias yang menurun secara gradual dari sumbu serat sampai ke bidang batas selubung. Selubung kedua jenis mempunyai nilai indeks bias yang seragam. Berdasarkan jumlah moda gelombang yang terpandu, serat optik dibedakan menjadi dua yaitu serat optik moda tunggal (singglemode) jika hanya satu moda gelombang yang dipandu dan serat optik moda jamak (multimode) jika moda gelombang yang terpandu lebih dari satu (Sholikhan, 008). Mekanisme pemanduan gelombang cahaya dalam serat optik berdasarkan pada hukum Snellius dan pemantulan dalam total. Untuk memudahkan pemahaman mekanisme pemanduan gelombang cahaya dalam serat optik stepindex, digunakan teori sinar dalam mendeskripsikan perambatan muka gelombang cahaya seperti diperlihatkan pada Gambar.3. Gambar.3. Perambatan Sinar Pada Serat Optik Step-Index (Keiser, 1991) Penerapan hukum Snellius dilakukan pada proses pemantulan dan pembiasan sinar pada bidang batas antara dua medium yang berbeda. Pada bidang batas antara teras dan selubung dalam Gambar.4, pada sudut tertentu sinar

10 akan dibiaskan dalam arah sejajar bidang batas dan sudut pada keadaan tersebut dinamakan sudut kritis yang dilambangkan dengan c. Gambar.4. Sketsa perambatan sinar pada serat optik (Keiser, 1991) Dengan menggunakan hukum Snellius diperoleh nilai sudut c seperti berikut. n arcsin c (.1) n 1 Dengan n 1 dan n menunjukkan indeks bias teras dan indeks bias selubung. Dalam ungkapan sudut melalui hubungan = /-, sudut kritis dapat ditulis dalam bentuk n arccos c (.) n 1 untuk nilai sudut < c dalam Gambar.4, tidak ada sinar yang dibiaskan ke dalam selubung, sehingga seluruh sinar akan terpandu dalam teras serat optik. Untuk mengetahui sudut sinar masukan pada bagian teras serat optik agar sinar dapat terpandu, diterapkan hukum Snellius pada bidang batas antara teras

11 dan udara. Agar sinar dapat terpandu, maka sudut = c dan a = 0 = 0 maks, dengan demikian persamaan snellius menjadi: n sin 0 maks = n 1 sin c (.3) dengan n adalah indeks bias udara yang nilanya 1. berdasakan persamaan (.), 1 sin 0maks n1 n sehingga persamaan (.3) menjadi persamaan berikut. n nsin maks n n (.4) 0 1 Persamaan (.4) menunjukkan hubungan antara sudut masukan sinar dengan indeks bias ketiga medium yang berinteraksi. Hubungan tersebut dinyatakan dengan tingkap numeris atau NA (numerical aperture), sehingga nilai NA serat optik dapat ditulis sebagai berikut. NA = n (.5) 1 n Didefinisikan beda indeks bias antara teras dan selubung () menurut persamaan: = n1 n n1 (.6) perbedaan nilai n 1 dan n sangat kecil, sehingga nilai juga kecil. Dengan demikian bentuk persamaan (.5) dapat ditulis: NA = n 1 (.7) Nilai berkisar 1% sampai 3% untuk serat optik multimode dan 0.% sampai 1% untuk serat optik singlemode ( Sholikhan, 009).

1.5 Fiber Coupler Fiber coupler adalah piranti optik yang berfungsi sebagai pembagi daya optik (power divider). Fiber coupler dapat dibuat dari serat optik multimode dengan cara menggabungkan (fused) kedua buah serat optik tersebut dengan panjang lintasan kopling dan lebar gap tertentu (Samian, 008). Fiber coupler yang demikian disebut fiber coupler struktur simetri x yang mempunyai empat port. Serat optik multimode dipilih karena gejala evanescent yaitu penetrasi gelombang pada daerah selubung cukup besar untuk moda-moda orde tinggi, sehingga transfer daya optik antara serat optik cukup tinggi (Sholikhan, 008). Skema fiber coupler struktur simetri x dari bahan serat optik dengan metode fused diperlihatkan pada Gambar.5 berikut. Gambar.5. Fiber Coupler Struktur Simetri x Berbahan Serat Optik Dengan Metode Fused (Fernando, 007 dalam Sholikhan, 008). Parameter-parameter fiber coupler sebagai devais optik yang perlu diketahui adalah coupling ratio (CR), insertion loss (L ins ), excess loss (L e ) dan crosstalk (C t ). Dengan mengacu pada Gambar.5, parameter-parameter tersebut dituliskan dalam persamaan-persamaan sebagai berikut.

13 PB CR (.8) ( P P ) A B L ins P input 10 log (.9) P output L e 10log P P A A1 P B (.10) C t P 10log P B1 A1 (.11) Jika P 1 = P, maka nilai CR = 0.5, disebut coupler 3 db (Fernando, 007 )..6 Fiber Coupler Sebagai Sensor Pergeseran Alat-alat yang digunakan pada sensor pergeseran serat optik antara lain fiber coupler x, cermin datar, laser He-Ne, mikrometer, detektor. Gambar sensor pergeseran diperlihatkan pada Gambar.6. Gambar.6. Struktur Fiber Coupler Sebagai Sensor Pergeseran (Samian,008) Prinsip pengukuran pergeseran Z adalah dengan cara membandingkan daya optik cahaya pantulan dari cermin yang dikopel balik ke port A terhadap daya

14 optik cahaya yang dipancarkan oleh sumber melalui port A. Nilai daya optik yang diterima oleh port A dapat diketahui dari persamaan berikut: Pi = Po 1 exp CZ+1 (.1) Dengan Pi, Po, Z berturut-turut adalah daya optik cahaya yang diterima port A, daya yang dipancarkan oleh sumber melalui port A, dan pergeseran cermin. Nilai C adalah sebagai berikut C = tan sin 1 NA /d (.13) Dengan NA dan d masing-masing adalah tingkap numerik dan diameter core serat optik (Samian, 008). Fiber coupler yang digunakan pada sensor pergeseran serat optik memiliki nilai coupling ratio 0,7 dan excess loss 1,064. Hasil ekperimen menunjukkan performansi sensor mampu mendeteksi pergeseran objek sampai rentang 4 mm, rentang daerah linier sebesar 1 mm, resolusi sebesar 5 µm dan sensitivitas sebesar 55,4 µw/mm (Samian, 008)..7 Sampel Pada penelitian ini digunakan sampel berupa larutan Al(OH) 3. Larutan Al(OH) 3 diencerkan sehingga mendapat beberapa konsentrasi. Penggunaan bahan kimia yang serapannya tidak berada pada daerah panjang gelombang (UV, cahaya tampak dan infrared) dapat diubah frekuensi atau panjang gelombang serapannya dengan direaksikan bahan kimia lain yang hasilnya dapat ditunjukkan dengan adanya perubahan warna pada substansi tersebut (D. Christian, Gary, 1994). Penggunaan reagen alizarin pada larutan Al(OH) 3 dapat menghasilkan serapan pada daerah panjang gelombang warna hijau.

15.8 Peristiwa Terjadinya Fotoakustik Peristiwa serapan radiasi pada spektrofotometri fotoakustik terjadi jika molekul sampel menyerap radiasi foton, maka molekul yang menduduki tingkat energi dasar E 0 (ground state) akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi E 1 (excited state), dengan ΔE = E1 E0 = hυ merupakan perbedaan energi antara dua tingkat tersebut sedangkan υ merupakan frekuensi radiasi foton yang diserap. Molekul yang tereksitasi tersebut berada dalam keadaan tidak stabil sehingga cenderung kembali ke keadaan dasar yang stabil dengan cara membuang energi ΔE (proses deeksitasi). Efek fotoakustik terjadi karena atom-atom atau molekul-molekul sukar mengalami deeksitasi radiatif, tetapi mengalami deeksitasi secara mekanis (melalui tumbukan). Radiasi infamerah menyebabkan molekul tereksitasi keseluruh tingkat vibrasi. Dari tingkat vibrasi tersebut, energi eksitasi ditransfer ke dalam bentuk energi translasi melalui proses tumbukan molekul satu dengan yang lain. Panas yang timbul akibat tumbukan tersebut mengakibatkan kenaikan energi kinetik rata-rata, sehingga temperatur molekul-molekul naik. Pada volum tertutup kenaikan temperatur akan mengakibatkan kenaikan tekanan. Jika berkas radiasi yang datang pada sampel dimodulasi intensitasnya secara periodik pada frekuensi audio maka akan didapatkan kenaikan dan penurunan tekanan secara periodik pula yang mengakibatkan gelombang akustik pada frekuensi yang sama dengan frekuensi modulasi radiasi yaitu pada frekuensi audio.

16 Hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa intensitas radiasi yang menembus sampel (I trans ) dengan konsentrasi substansi penyerap cahaya (C) diberikan oleh (Funatik, 006): I trans = I 0 e αc (.14) Dengan α merupakan keserapan (absorbance) cuplikan tiap satuan panjang (m -1 ), sedang I 0 mewakili intensitas radiasi yang datang. Dengan demikian intensitas yang diserap sampel atau materi (I abs ) I abs = I 0 I trans = I 0 (1 e αc ) (.15) Apabila serapan sampel cukup lemah (αc<<1 ) maka ekspansi persamaan (.15) dapat dihasilkan besarnya intensitas absorpsi (I abs ) berbanding langsung dengan intensitas radiasi yang datang (I 0 ), koefisien serapan (α), dan konsentrasi cuplikan (C) yang dapat dinyatakan oleh persamaan (.16) I abs I 0 αc (.16).9 Optical Breakdown Pada dasarnya apabila laser berkekuatan tinggi difokuskan dalam udara atau cairan, maka fenomena optical breakdown akan dihasilkan. Ketika densitas daya laser berkekuatan tinggi diberikan, maka medan listriknya mempunyai potensial tinggi untuk menghasilkan optical breakdown (Mills, 1991). Parameter fisik yang mempengaruhi optical breakdown oleh Q-switch laser Nd:YAG adalah panjang gelombang dan jangka waktu pemodulasian (pulse duration) sinar laser (Torrisi, et al, 001). Sebagian besar optical breakdown dapat dilihat sebagai cahaya terang dan ditandai dengan munculnya bunyi klik. Dalam proses optical breakdown, foton

17 bebas akan diserap dan ini akan membuat gas disekitarnya menjadi panas (Koechner, 1988). Proses penyerapan dan pemanasan akan membuat penempatan gas meluas dan menghasilkan gelombang kejut (shock wave) (Apsari, 009).