FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS S ANATA … · untuk reflektor plastik bercat putih adalah...

PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA

UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Program Studi Fisika

Oleh : Laurensius Lodofikus. L. Henakin

NIM : 013214015

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DETERMINING OF THE COEFICIENT OF LIGHT REFLECTION OF PLASTIC AND WHITE ALUMINUM REFLECTOR

Scription

Presented as Partial Fulfillment of The Requirement

To Obtain The Sarjana Sains Degree in Physics

By:

Laurensius Lodofikus. L Henakin

013214015

FACULTY of SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2008


SKRIPSI



Oleh:

Laurensius Lodofikus L. Henakin

NIM: 013214015

Telah disetujui untuk diujikan pada tanggal

Pembimbing

Ir. Sri Agustini Sulandari M.Si. Tanggal Agustus 2008

ii


iii iii


HALAMAN PERSEMBAHAN

Kupersembahkan S ripsi ini Untuk: k

n

Bapak & Mama sebagai tanda Bakti dan Hormatku.

Saudariku Tercinta. Seseorang yang Kukasihi dan Kucintai.....

Almamaterku Terci ta.

Motto: Siapa Yang Mengejar Kebenaran & Kasih

Akan Memperoleh Kehidupan, Kebenaran &Kehormatan (amsal 21:21)

iv


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis

ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 26 Agustus 2008

Penulis

Laurensius Lodofikus L. Henakin

v


INTISARI



Telah dilakukan pengukuran koefisien refleksi untuk dua jenis reflektor

(plastik dan alumunium bercat putih). Pengukuran koefisien refleksi berdasarkan

pada pengukuran intensitas cahaya dengan mengukur kuat penerangan cahaya

pada bidang kerja. Pengukuran intensitas cahaya dan kuat penerangan cahaya

menggunakan luxmeter. Dari hasil analisis data diperoleh nilai koefisien refleksi

untuk reflektor plastik bercat putih adalah 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi

untuk reflektor alumunium bercat putih adalah 0,42±0,01

vi


ABSTRACK

DETERMINING OF THE COEFICIENT OF LIGHT REFLECTION OF PLASTIC AND WHITE ALUMINUM REFLECTOR

The research has been conducted to measure the reflection coeficient for two

kinds of reflector (plastic and white aluminum). The measurement of reflection coeficient

based on measurement of illumination intensity by measuring the intensity of light

illumination on the space. The measurement of light intensity and intensity of light

illumination using the luxmeter. The result of analysis data has been shown that the

coeficient for plastic reflector is 0,34±0,03 and coeficient for white aluminum reflector is

0,42±0,01

vii


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini,saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Laurensius Lodofikus L Henakin

Nomor mahasiswa : 013214015

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

“PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA

UNTUK REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMINIUM BERCAT PUTIH”

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk

menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk

pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di

internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari

saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis.

Dengan pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal :26 Agustus 2008

Yang menyatakan

Laurensius Lodofikus. L. Henakin


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus atas segala berkat,

kasih serta karunia-Nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi dengan judul “PENENTUAN KOEFISIEN REFLEKSI CAHAYA UNTUK

REFLEKTOR PLASTIK DAN ALUMUNIUM PUTIH ”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains (S.Si.) untuk Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dengan selesainya penulisan skripsi ini, penulis menyampaikan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah

memberikan bimbingan, arahan, petunjuk, dan semangat selama penulisan

skripsi dan juga selaku Ketua Program Studi Fisika, Fakultas sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, sekaligus sebagai dosen penguji.

2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T., M.Sc., M.A., selaku dekan Fakultas

Sains dan Teknologi.

3. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku dosen penguji.

4. Bapak A. Prastyadi, M.Si. selaku dosen penguji.

5. Seluruh dosen pengajar Program Studi Fisika dan eks Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma.

6. Bapak & mama penulis yang tercinta atas kasih sayang, doa, dorongan

semangat, kesabaran dan pengorbanannya selama ini.

viii


7. Saudariku tercinta Helena Angelina Yuventa thanx atas Kasih dan Cinta

8. Paulina Meity Badilangoe, yang telah banyak memberikan bantuan, dorongan

semangat, dan warna kehidupan.

9. SN loundy Comunity ( Hary, Minto, Mili, Bento + Enu, P’Aryo, Jois, Santo),

atas tumpangan dan kebersamaannya.

10. Sahabat-sahabatku di Fisika USD (Mamat, Aris Korea, Mili, Rangga, mas P,

Neni, Ismeth, Mella, Nita, Raf, Golang, Dweek, Ade, Ratna, Manggar).

11. Kneu Gerry,Reu Bento,Reu Baleo,Reu Guterez thanx atas dorongan semangat

12. Komunitas Jogja Mercy Club (JMC), makasih atas kebersamaan kita, kapan

jadwal touringnya?

13. Santan Crue (Ronggeng, Jhotoz, Mansi, Allan, Jepho, Andris, Rommy, Yonis,

Ignas, Benny, Neloz, Ita, Merlin) thanx atas doa dan kebersamaan kita.

14. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Pemurah melimpahkan berkat dan

kasih-Nya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh

dari kesempurnaan, sehingga segala kritik dan saran yang bersifat membangun

sangat penulis harapkan demi perbaikan skripsi ini. Namun demikian, dengan

segala kekurangan yang ada, penulis berharap agar skripsi ini masih dapat diambil

manfaatnya, khususnya bagi perkembangan ilmu fisika.

Yogyakarta, 26 Agustus 2008

Penulis

ix


DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL………………………………………………………...

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………….

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………….

HALAMAN PERSEMBAHAN…………………………………………….

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………….

ABSTRAK......……………………………………………………………...

ABSTRACT ………………………………………………………………….

KATA PENGANTAR...……………………………………………………..

DAFTAR ISI………………………………………………………………...

DAFTAR TABEL...........................................................................................

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………...

BAB I. PENDAHULUAN…………………………………………………..

A. Latar Belakang…………………………………………………………..

B. Rumusan Permasalahan…………………………………………………

C. Batasan Masalah………………………………………………………....

D. Tujuan Penelitian……..…………………………………………………

E. Manfaat Penelitian ………………………………………………………

F. Sistematika Penulisan……………………………………………………

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

x

xii

xiv

xv

1

1

2

2

2

3

3

x


BAB II. DASAR TEORI…………………………………………………….

A. Gelombang………....................................................................................

B. Besaran-besaran dalam pengukuran cahaya…………………………….

C. Koefisien Refleksi....………………………...........................................

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN…………………………………..

A. Waktu dan Tempat Penelitian…………………………………………..

B. Alat dan Bahan…………………………………………………………..

C. Metode Eksperimen……………………………………………………...

D. Metode Analisis Data……………………………………………………

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………...

A. Hasil……………………………………………………………………..

B. Pembahasan……………………………………………………………...

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………

A. Kesimpulan……………………………………………………………...

B. Saran……………………………………………………………………..

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….

LAMPIRAN…………………………………………………………………

5

5

17

22

26

26

26

26

28

30

30

39

41

41

41

42

43

xi


DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Intensitas sumber cahaya titik................................................................

Tabel 4.2. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang

berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor

plastik......................................................................................................



plastik......................................................................................................



plastik......................................................................................................



alumunium bercat putih.......................................................................



alumunium bercat putih........................................................................



alumunium bercat putih.........................................................................

Tabel 4.8. Sudut (β) antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang

kerja........................................................................................................

29

30

31

31

32

32

33

33

xii


Tabel 4.9. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada

reflektor plastik dengan tinggi lampu (t)

0.30m....................................................................................................



0.25m......................................................................................................



0.20m......................................................................................................


reflektor alumunium bercat putih dengan tinggi lampu (t)

0.30m......................................................................................................



0.25m...................................................................................................



0.20m...................................................................................................

34

35

35

36

37

37

xiii


DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Gelombang berjalan ke kanan dan lama P bergetar sama

dengan lama O bergetar dikurangi waktu untuk merambat

dari O ke P...............................................................................

Gambar 2.2. Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung tetap (ujung

terikat) akan dipantulkan, sedangkan gelombang pantul ξ2

berbeda fase 1800 dengan gelombang datang.........................

Gambar 2.3. Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung bebas akan

dipantulkan. Gelombang pantul pada ujung bebas tidak

mengalami beda fase...............................................................

Gambar 2.4. Definisi sudut ruang................................................................

Gambar 2.5a Perbandingan jumlah arus yang jatuh pada bidang bola A dan

B..............................................................................................

Gambar 2.5b Bidang sangat kecil di P yang berada pada bidang kerja.......

Gambar 2.6. Bola yang mempunyai sumber cahaya dengan kekuatan

cahaya 1 cd di T......................................................................

Gambar 2.7 Kuat penerangan untuk luasan keseluruhan..............................

Gambar 3.1. Penelitian intensitas lampu.......................................................

Gambar 3.2 Skema penelitian......................................................................

Gambar 3.3 Proyeksi dari bidang dasar kap lampu......................................

6

8

12

18

20

20

22

23

26

27

28

xiv


DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran I Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya…………..

Lampiran II Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai θ dan tabel nilai

sudut θ……………………………………………………………

Lampiran III Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai sudut β....................

Lampiran IV Contoh perhitungan luasan kap lampu dan luasan permukaan

dasar kap lampu............................................................................

Lampiran V Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi…...............................

43

44

46

47

48

xv


BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Cahaya dapat dimengerti sebagai arus partikel-partikel (bagian materi) dan/atau

sebagai arus gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya antara 400 nm

atau 4x10-7 m hingga 700 nm atau 7x10-7 m (Mangunwijaya, 1981) Diatas 7x10-7 m

akan melepaskan sinar infra merah, sedangkan dibawah 4x10-7 m akan memberikan

sinar ultraviolet yang mengganggu proses kimiawi terutama pada lensa mata.

Salah satu sifat cahaya adalah jalannya lurus. Cahaya juga dapat direfleksikan

(dipantulkan), didifraksikan (dibiaskan), didispersikan (diuraikan), dan

dipolarisasikan (pengkutuban). Karena sifat yang dimiliki cahaya sama dengan sifat

gelombang elektromagnetik maka cahaya juga merupakan gelombang. Kecepatan

cahaya c = 2.99x108 m/s dan juga pada gelombang elektromagnetik c = 2.99x108 m/s

jadi cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Cahaya yang dipancarkan oleh matahari dapat sampai ke dalam kamar kita

dinamakan pencahayaan langsung ada pula pencahayaan yang tidak langsung atau

dengan kata lain pencahayaan buatan misalnya pencahayaan pada ruangan belajar,

pencahayaan pada ruang tidur dan masih banyak lagi. Makna pencahayan buatan

bukanlah sekedar menyediakan lampu dan terangnya tetapi untuk membentuk

suasana.

Cahaya buatan yang tidak baik tentunya akan mengganggu aktivitas keseharian kita,

1


2

misalnya ditempat kita bekerja. Bahkan, dengan cahaya buatan yang baik dan

disaring dari “kesilauan” akan bisa mempertinggi aktivitas kita dalam bekerja jika

dibandingkan jika beraktivitas pada cahaya siang alamiah. Sumber cahaya haruslah

bisa memberikan pencahayaan dengan intensitas yang memadai, menyebar, merata,

tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayangan yang mengganggu, dan

pencahayaan haruslah cukup intensitasnya, sesuai dengan beban aktivitas (bekerja)

(http:www.sinarharapan.co.id/berita/0611/28/ipt02.html).

Berdasarkan syarat-syarat pencahayaan buatan yang baik diatas dipengaruhi

juga oleh kap lampu yang digunakan, karena kap lampu dapat mempengaruhi

intensitas cahaya yang dapat meningkatkan aktifitas kita dalam ruangan belajar.

Untuk itu peneliti ingin meneliti macam kap lampu yang digunakan dalam ruangan

belajar agar terjadi pencahayaan dengan intensitas yang memadai dan tidak

menyilaukan. Oleh karena itu sebagai tahap awal peneliti ingin meneliti nilai

koefisien refleksi dari kap lampu yang digunakan untuk lampu belajar yang dapat

mempengaruhi pencahayaan pada ruangan belajar, untuk selanjutnya data ini bisa

digunakan oleh peneliti lain untuk merencanakan pencahayaan pada ruangan belajar.


3

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam tulisan ini adalah:

Bagaimana menentukan koefisien refleksi suatu reflektor pada kap lampu yang

digunakan untuk menerangi meja belajar.

C. Batasan Masalah

Dalam penelitan ini pengukuran terbatas pada pengukuran pada bidang kerja

dengan mengabaikan pantulan dinding dan perabot.

D. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini

Mengetahui koefisien refleksi suatu reflektor yang selanjutnya akan digunakan

untuk merancang pencahayaan pada ruangan belajar.

E. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah

1) Memberi manfaat bagi peneliti dalam bidang optik tentang koefisien refleksi

suatu reflektor yang selanjunya akan digunakan pada ruangan belajar.

2) Memberikan tambahan data di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi

terutama pemilihan jenis reflektor yang dapat mempengaruhi penerangan pada

ruang belajar.

F. Sistematika Penulisan

Penelitian ini akan ditulis dengan sistematika sebagai berikut


4

BAB I Pendahuluan

Dalam bab ini diuraikan tentang latar belakang permasalahan, rumusan

masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan batasan masalah.

BAB II Dasar Teori

Dalam bab ini diuraikan tentang teori gelombang sehubungan dengan cahaya

sebagai gelombang.

BAB III Metodelogi penelitian

Bab ini menguraikan tentang alat dan bahan yang digunakan dalam

eksperimen, prosedur eksperimen dan metode yang digunakan untuk analisa data.

BAB IV Hasil dan Pembahasan

Dalam bab ini diuraikan tentang menganalisis hasil eksperimen dan

pembahasanya.

BAB V Penutup

Bab ini berisi kesimpulan dan saran.


BAB II

DASAR TEORI

A. Gelombang

A.1 Pengertian

Gelombang merupakan energi yang merambat dalam suatu medium. Energinya

dipindahkan dari satu titik ke titik yang lain melalui suatu medium dan disebarkan

merata keseluruh medium (Prasetio at al, 1992). Besaran-besaran pokok yang

mempengaruhi gelombang adalah panjang gelombang (λ), frekuensi (ƒ), periode (Τ),

amplitudo (ξ0), dan laju perambatan gelombang (ν). Fungsi gelombang adalah suatu

fungsi yang menjelaskan simpangan partikel dalam medium pada sembarang posisi

dan waktu. Fungsi gelombang tersebut merupakan fungsi posisi dan waktu yang

dilambangkan sebagai ( )tx,ξ .

Ditinjau dari amplitudonya gelombang dibedakan menjadi 2 yaitu gelombang

berjalan dan gelombang diam. Gelombang berjalan adalah gelombang yang

amplitudonya sama pada setiap titik yang dilalui, sedangkan gelombang diam adalah

gelombang yang ampiltudonya tidak sama pada setiap titik yang dilalui.

a. Gelombang berjalan

Pada gambar 2.1 misalkan pada saat titik O bergetar selama t detik, dapat

diketahui waktu yang dibutuhkan suatu titik yang berjarak x dari titik O yaitu titik P.

5


6

Gambar 2.1 gelombang berjalan ke kanan dan lama P bergetar sama dengan lama O bergetar

dikurangi waktu untuk merambat dari O ke P

Bila cepat rambat gelombang adalah υ, maka waktu untuk titik P bergetar adalah

tp = t-x/υ. Persamaan gelombang berjalan sesuai dengan persamaan getaran harmonis

ξ= ξ0 Sin ωtp = ξ0 Sin 2πϕ 2.1

Dengan Tπω 2

= adalah kecepatan sudut dan ϕ = Tt p disebut fase

fase dititik P akibat gelombang dari titik 0 adalah

λ

ϕ xTt

Tvx

Tt

Tvxt

Tt p

p −=−=−

==.

2.2

Hubungan antara cepat rambat gelombang (v), panjang gelombang (λ) dan periode

(T) adalah

Tυλ =

Jika pϕ dimasukan ke persamaan (2.1) diperoleh

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

λπξξ x

TtSin 20 2.3


7

Karena Tπω 2

= dan λπ2

=k maka persamaan (2.3) dapat ditulis

)(0 kxtSin −= ωξξ 2.4

Dengan

ξ0 = Ampiltudo gelombang (m)

ω = Keceptan sudut (radian/detik)

ξ = Simpangan gelombang cahaya saat t dan pada jarak x (m)

k : Bilangan gelombang cahaya (λπ2

=k ) (m-1)

T = Periode (detik)

t = Lama getaran (detik)

λ = Panjang gelombang (m)

b. Gelombang diam

Gelombang diam atau gelombang tegak atau gelombang berdiri sering disebut

juga sebagai gelombang stasioner. Gelombang stasioner terjadi karena ada perpaduan

antara gelombang datang dan gelombang pantul, yang keduanya memiliki panjang

gelombang dan frekuensi yang sama. Pemantulan gelombang dapat terjadi pada ujung

tetap atau ujung bebas.


8

1) Pemantulan pada ujung tetap

Gambar 2.2 Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung tetap (ujung terikat) akan

dipantulkan, sedangkan gelombang pantul ξ2 berbeda fase 1800 dengan gelombang datang.

Misalkan ujung tali O digerakan sehingga gelombang menjalar ke kanan

dengan kecepatan υ. Jarak titik asal getaran dengan ujung tetap adalah OA = l. Jarak

titik P ke ujung tetap A adalah x. Pada saat titik O telah bergetar selama t detik, untuk

gelombang datang, lama titik P bergetar sama dengan lama titik O telah bergetar

dikurangi waktu untuk merambat dari O ke P. Lintasan optisnya adalah __

.OP

v

OPtt p

__

−=

v

xlt −−= 2.5

Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O adalah

Tvxl

Tt

Tv

xlt

Tt p

p .−

−=

−−

==ϕ

λ

xlTt −−= 2.6


9

Dari persamaan (2.6) dan (2.1) diperoleh

pSin ϕπξξ 201 =

= ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−λ

πξ xlTtSin 20 2.7

Untuk gelombang pantul, lama P telah bergetar sama dengan lama titik O telah

bergetar dikurangi waktu untuk merambat dari titik O ke titik A dan titik A ke titik P.

Lintasan optisnya adalah = __

APl + xl +

v

xltt p+

−= 2.8

Fase titik P akibat gelombang datang dari titik O dan gelombang pantul dari titik A

adalah

T

vxlt

Tt p

p

+−

==ϕ = Tvxl

Tt

.+

−

= λ

xlTt +− 2.9

Dari persamaan (2.9) dan (2.1) diperoleh persamaan gelombang pantul ξ2 apabila A

adalah ujung bebas.

pSin ϕπξξ 202 =

= ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−λ

πξ xlTtSin 20 2.10

Untuk ujung tetap, terjadi pembalikan fase (beda sudut fase 1800), sehingga

persamaan gelombang pantul ξ2 untuk B ujung tetap adalah


10

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−= 002 1802

λπξξ xl

TtSin

Berdasarkan rumus trigonometri sehingga diperoleh αα SinSin −=+ )180( 0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−−=λ

πξξ xlTtSin 202 2.11

Di titik P, bertemu dua buah gelombang, yaitu gelombang datang ξ1 dan gelombang

pantul ξ2. perpaduan kedua gelombang ini menghasilkan gelombang stasioner yang

persamaannya adalah

21 ξξξ +=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=λ

πξλ

πξ xlTtSinxl

TtSin 22 00

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−=λ

πλ

πξ xlTtSinxl

TtSin 220

Dengan persamaan trigonometri,

)(21)(

212 βαβαβα +−=− CosSinSinSin diproleh persamaan gelombang stasioner

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

λπ

λπξξ l

TtCosxSin 222 0 2.12

Dengan

ξ0 = Ampiltudo gelombang (m)

l = Jarak ujung tetap dari titik asal getaran (m)

ξ= Simpangan gelombang stasioner pada ujung tetap (m)

T = Periode (detik)


11

t = Lama getaran (detik)

λ = Panjang gelombang (m)

x = Jarak titik dari ujung tetap (m)

Sehingga beda gelombang berjalan dan gelombang stasioner terlihat pada

persamaan 2.3 dan 2.12 dimana pada persamaan 2.3 amplitudonya sama sedangkan

pada persamaan 2.12 amplitudonya tidak sama pada setiap titik dengan x yang

berbeda dari ujung tetap. Persamaan 2.12 juga merupakan persamaan untuk

gelombang harmonis dengan amplitudo

λ

πξξ xSinp 22 00 = 2.13

ξ0 merupakan amplitudo gelombang stasioner pada ujung tetap, di suatu titik

(P) yang berjarak x dari ujung tetap. Titik-titik dengan amplitudo maksimum disebut

perut, sedangkan titik-titik dengan amplitudo minimum disebut simpul.

Amplitudo mencapai maksimum apabila nilai .12 ±=λ

π xSin Yang

bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase ,...2

5,2

3,2

πππ2

12 π+n sehingga

2

)12(2 πλ

π += nSinxSin

2

)12(2 πλ

π += nx

λ41).12( += nx 2.14

Dengan n = 0, 1, 2, 3,...


12

Amplitudo mencapai minimum apabila nilai 02 =λ

π xSin Yang bersesuaian dengan

ini adalah pada sudut-sudut fase 0, π, 2π,...nπ sehingga

πλ

π nSinxSin =2

πλ

π nx=2

λ21.nx= 2.15

Dengan n = 0, 1, 2, 3,...

Untuk gelombang stasioner pada ujung tetap, jarak dari perut ke perut

berikutnya sama dengan jarak simpul ke simpul berikutnya yaitu sama dengan ½λ.

2) Pemantulan pada ujung bebas

Gambar 2.3 Gelombang datang ξ1 ketika sampai ke ujung bebas akan dipantulkan.

Gelombang pantul pada ujung bebas tidak mengalami beda fase

Untuk gelombang pantul, lama P telah bergetar sama dengan lama titik O

telah bergetar dikurangi waktu untuk merambat dari titik O ke titik A dan titik A ke

titik P. Lintasan optisnya adalah = __

APl + xl +


13

Perpaduan gelombang pada persamaan 2.7 dan persamaan 2.10 di titik P

menghasilkan gelombang stasioner pada ujung bebas.

21 ξξξ +=

= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−λ

πλ

πξ xlTtSinxl

TtSin 220

Dengan persamaan trigonometri

)(21)(

212 βαβαβα −+=+ CosSinSinSin diperoleh

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

λπ

λπξξ l

TtSinxCos 222 0 2.16

Dengan x = jarak titik (tempat) dari ujung bebas (m).

Persamaan 2.16 juga merupakan persamaan untuk gelombang harmonis

dengan amplitudo

λπξξ xCosp 22 00 = 2.17

Amplitudo mencapai maksimum apabila nilai 12 ±=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛λ

π xCos Yang

bersesuaian dengan ini adalah pada sudut-sudut fase pada sudut-sudut fase 0, π,

2π,...nπ sehingga

πλ

π nCosxCos =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛2

πλ

π nx=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛2


14

λ21.nx= atau

λ41.2nx= 2.18

Dengan n = 0, 1, 2, 3,...

Amplitudo mencapai minimum apabila nilai 02 =λ

π xCos Yang bersesuaian dengan

ini adalah pada sudut-sudut fase ,...2

5,2

3,2

πππ2

12 π+n sehingga

2

)12(2 πλ

π += nCosxCos

2

)12(2 πλ

π += nx

λ41).12( += nx 2.19

Dengan n = 0, 1, 2, 3,...

Untuk gelombang stasioner pada ujung bebas maupun gelombang stasioner

pada ujung tetap, jarak dari perut ke perut berikutnya sama dengan jarak simpul ke

simpul berikutnya yaitu sama dengan ½λ.

Dari persamaan gelombang pada persamaan 2.3, 2.12 dan 2.16 pada

gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada ujung tetap dan pada ujung bebas

terlihat adanya perbedaan amplitudo dimana pada persamaan 2.3 amplitudonya sama

yaitu ξ0, sedangkan pada persamaan 2.12 dan 2.16 amplitudonya tidak sama pada

pada setiap titik dengan x yang berbeda dari ujung tetap maupun ujung bebas.


15

Sehingga disimpulkan bahwa perpaduan antara gelombang datang dan

gelombang pantul suatu gelombang harmonis yang sama akan menghasilkan suatu

gelombang harmonis yang amplitudonya tidak sama besar pada setiap titik.

A.2 Gelombang Cahaya

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sferis yang mempunyai muka

gelombang berupa permukan bola. Gelombang cahaya dibangkitkan oleh medan

magnet dan medan listrik yang saling bergantung menurut persamaan Maxwell di

medium hampa.

2

2

002

tEE

∂∂

=∇ µε

2

2

002

tBB

∂∂

=∇ µε

Secara umum persamaan gelombang dalam bentuk skalar (Young at al, 2003)

2

2

22

2

2

2

2

2 1tzyx ∂

∂=

∂∂

+∂∂

+∂∂ ξ

νξξξ

dengan 00

1µε

υ = 2.20

dan )(0 kxtSin −= ωξξ

Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik ditentukan oleh permeabilitas

vakum µ0 dan permitivitas ε0 sesuai dengan hubungan persamaan (2.20)

Dengan memasukan nilai µ0 = 4π x 10-7 Wb/Am dan ε0 = 8.85 x 10-12 C/Nm2 ke

persamaan (2.20) diperoleh v = 2.998 x 108 m/s. Karena cepat rambat gelombang


16

elektromagnetik ini sama dengan cepat rambat cahaya dalam vakum (c), maka

disimpulkan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik (Peter Soedojo, 1999)

Mengingat tugas gelombang sebagai pengantar untuk memindahkan energi, sudah

tentu energi inilah yang ikut merambat bersama fasa getarannya sehingga υ disebut

sebagai laju perambatan fasa gelombang (Lea prasetio, 1992). Energi gelombang

merambat dengan laju tertentu yang dikenal sebagai laju kelompok gelombang vG

(laju grup) yang besarnya

VG =κω

dd 2.21

VG = Laju kelompok (m/s)

=ω Kecepatan sudut (radian/detik)

k = Bilangan gelombang (λπ2

=k ) (m-1)

Laju kelompok gelombang adalah laju perubahan frekuensi sudut (ω) yang

terjadi terhadap perubahan bilangan gelombang (k). Pada perambatan cahaya dalam

medium udara, kedua macam laju ini sama besarnya. Tetapi dalam medium-medium

tertentu laju fasa dan laju kelompok dapat memiliki besar yang berbeda. Medium

yang apabila dilalui gelombang, nilai laju fasanya berbeda dengan nilai laju

kelompoknya disebut medium dispersif, sedangkan medium tidak dispersif adalah

medium yang apabila dilalui gelombang, nilai laju fasanya sama dengan nilai laju

kelompoknya. Di dalam medium dispersif laju perambatan fasa gelombang υ


17

tergantung pula pada ferkuensinya. Laju perambatan fasa gelombang hanya

tergantung pada sifat dasar yang dimiliki oleh mediumnya.

B. Besaran – besaran dalam pengukuran cahaya

B.1 Kuat cahaya atau Intensitas Cahaya (I)

Intensitas cahaya adalah energi cahaya yang lewat melalui suatu satuan luas

penampang tiap satuan waktu, atau daya (P) yang melewati suatu satuan luas

penampang (A) (Hirose dan Lonngren, 1984)

cI 220 ωξρυ=

Dengan κω

=c yang merupakan kecepatan gelombang cahaya dan ρv adalah

massa jenis dari medium yang dilalui gelombang cahaya, ξ0 adalah amplitudo dan ω

adalah kecepatan sudut. Sehingga berdasarkan devinisi intensitas cahaya diperoleh:

API = 2.22

I = Intensitas cahaya (Watt/m2)

P = Daya (Watt)

A = Luas penampang (m2)

Satuan intensitas dengan demikian adalah [watt/m2]. Untuk sumber gelombang yang

berupa titik, penampang yang dilewati gelombang, yaitu muka gelombangnya adalah

luasan bola (Lea prasetio, 1992)


18

Arus cahaya dari sumber cahaya memancar ke segala arah. Arus cahaya (Φ)

yang dipancarkan per satuan sudut ruang (δ) pada satu arah tertentu disebut kuat

cahaya rata-rata (Ir), maka:

δΦ

=rI 2.23

Sudut ruang didefinisikan sebagai sudut yang terbentuk dari pusat bola yang

memotong luas permukaan bidang bola (Sears. Zemansky, 1962)

Gambar 2.4 Definisi sudut ruang

Pengukuran ste-radian dari sudut ruang δ didefinisikan sebagai

2rA

=δ 2.24

Jika luas A tepat sama dengan r2, maka sudut ruang adalah satu steradian. Karena luas

bola 4 π r2 maka sudut ruang total pada suatu titik adalah

2

24r

rπδ = = 4 π ste-radian 2.25

Untuk menghitung intensitas sumber cahaya titik yang berada pada pusat bola

pada gambar 2.4 menggunakan persamaan

δd

dI Φ= 2.26

I = Intensitas cahaya (watt/m2)


19

B.2. Kuat Penerangan

Bila ada arus cahaya dari sumber cahaya berupa titik jatuh pada permukaan

bidang bola seluas A, maka permukaan tadi menjadi terang. Jumlah arus cahaya yang

mengenai satu satuan luas bidang yang disinari disebut sebagai kuat penerangan (E)

dengan satuan lumen/m2=lux

)()(

2mlumen

AratarataE Φ

=− 2.27

Untuk memperoleh kuat penerangan yang merata sebesar 1 lux pada bidang seluas

1m2 dibutuhkan arus cahaya sebesar 1 lumen.

Semakin besar arus cahaya (Φ), semakin besar juga kuat cahaya (I) maka kuat

penerangan (E) dapat ditentukan dari persamaan (2.23) dan (2.27) sehingga

diperoleh:

A

IE δ=

2rIE = 2.28

Persamaan (2.28) Disebut hukum utama kuadrat fotometri

Dari gambar 2.5a dapat dijelaskan bahwa jumlah arus cahaya yang jatuh pada

bidang bola A dan B tetap sama, akan tetapi kuat penerangan pada bidang A lebih

besar dibandingkan pada bidang B, karena dipengaruhi oleh jarak yang berbeda


20

Gambar 2.5a Perbandingan jumlah arus yang jatuh pada bidang bola A dan B

Gambar 2.5b Bidang sangat kecil di P yang

berada pada bidang kerja

Bila bidang B terbentang n kali lebih jauh dari bidang A (terhadap titik-tengah sumber

cahaya maka berdasarkan persamaan (2.28) kuat penerangan pada titik B adalah 1/n2

lebih lemah dari kuat penerangan yang terdapat pada titik A.

Berdasarkan persamaan (2.28), dari gambar 2.5b dapat dihitung juga bahwa di

titik P (lebih tepat : bidang sangat kecil di P yang berada pada bidang kerja)

θCosdIE 2= 2.29

Dan karena

θCostd = 2.30

Maka diperoleh persamaan umum untuk menghitung kuat penerangan akibat sumber

cahaya titik.

θ32 CosdIE = 2.31

Keterangan

E =Kuat penerangan pada suatu titik yang disinari oleh sumber cahaya

titik, dengan satuan lumen/m2 atau lux


21

I = Intensitas cahaya dari sumber cahaya

d = Jarak dari lampu ke titik di bidang yang disinari

θ = Sudut yang dibentuk oleh garis yang tegak lurus dengan sinar dari

lampu terhadap bidang yang disinari.

B.3 Kecerlangan

Kecerlangan atau kepadatan cahaya atau luminasi (B) adalah intensitas cahaya

persatuan luas bidang yang bercahaya (Mangunwijaya, 1981). Bila ada dua bidang

sumber cahaya yang kuat penerangan rata-rata sama tetapi luas keduanya tidak sama,

maka bidang yang luasnya lebih kecil akan tampak lebih cemerlang dan menyilaukan

dari pada bidang yang luasnya lebih besar. Pada bidang kecil itulah seluruh kekuatan

cahaya dipadatkan dan karenanya nampak cemerlang. Dalam praktek biasanya

sumber cahaya dianggap sebagai sistem sumber dengan intensitas rata-rata tertentu

dan menghasilkan kuat penerangan rata-rata tertentu.

Jika 1 cm2 bidang yang memancarkan cahaya berkekuatan 1 cd ke arah garis

normal bidang, maka bidang tersebut mempunyai kecerlangan 1 sb. Atau :

)()()( 2mA

cdIsbB ratarata =− (2.32)

B = Luminasi kecerlangan dalam stilb (sb)

I = Intensitas cahaya (Watt/m2)

A = Luas bidang bola (m2)


22

Dari gambar 2.6 dapat ditunjukan bahwa cahaya dipancarkan oleh sumber

cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd mengenai permukaan sebuah bola dengan jari-

jari 1m, sehingga untuk setiap titik pada permukaan bola akan menerima kuat

penerangan sebesar 1 lux.

Gambar 2.6 Bola yang mempunyai sumber cahaya dengan kekuatan cahaya 1 cd di T

Lumen merupakan satuan arus cahaya (flux cahaya). Fluks cahaya sebesar 1

lumen dipancarkan dari sumber cahaya dengan kekuatan 1 cd yang berada dipusat

bola dengan jari-jari 1m yang menembus bidang kulit bola seluas 1m2. (Gabriel,1990)

C. Koefisien Refleksi

Sumber cahaya ada 2 macam yaitu

1. Sumber cahaya primer, yaitu yang merupakan penyebab pertama suatu arus

cahaya, misalnya matahari atau kawat pijar pada bola lampu. Dalam

penelitian ini yang menjadi sumber primer adalah lampu tanpa kap.

2. Sumber sekunder yaitu sumber cahaya hanya memberi terang karena diberi

terang, misalnya bulan, gelas buram bola lampu atau kap lampu dan

sebagainya. Dalam penelitian ini digunakan sumber cahaya yang berupa


23

lampu sehingga sumber primer adalah lampu dan sumber sekunder adalah

cahaya dari kap.

Salah satu faktor yang penting dalam perlengkapan cahaya, selain lampu adalah

kap lampu yang berfungsi sebagai reflektor. Reflektor berpengaruh pada banyaknya

cahaya yang mencapai area yang diterangi. Koefisien pantul bahan reflektor dan

bentuk reflektor berpengaruh langsung terhadap kuat penerangan yang diinginkan.

Bahan yang digunakan sebagai reflektor dalam penelitian ini adalah plastik putih

tidak trasparan dan aluminium yang dilapisi cat putih. Reflektor yang digunakan

berbentuk setengah bola. Melapisi aluminium dilakukan dengan tujuan untuk

memperoleh nilai pantul yang diinginkan.

Gambar 2.7 Kuat penerangan untuk luasan keseluruhan

Keterangan

A = Luasan kap lampu yang berbentuk setengah bola (m2)

A’ = luasan permukaan dasar kap lampu yang berbentuk lingkaran (m2)

Persamaan (2.31) merupakan persamaan umum untuk mencari kuat

penerangan pada setiap titik yang diterangi oleh sumber cahaya berbentuk titik.

Dalam penelitian ini intensitasnya dipengaruhi oleh cahaya dari sumber cahaya titik

dan cahaya pantul dari kap lampu, maka intensitasnya


24

'III total +=

dengan βρ CosA

AII ''=

sehingga diperoleh:

βρ CosA

AIII total '+= 2.33

I = Intensitas cahaya dari sumber cahaya (Watt/m2)

I’ = Proyeksi intensitas cahaya yang dipantulkan dari kap lampu (Watt/m2)

ρ = Koefisien pantul

A’ = Luasan permukaan dasar kap (m2)

A = Luasan kap lampu (m2)

β = Sudut proyeksi

Dengan substitusi persamaan 2.33 ke persamaan 2.31 diperoleh persamaan

kuat penerangan yang dipengaruhi oleh koefisien refleksi

θ

βρ3

2

'

Cosd

ACosAII

E⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

= 2.34

Dari persamaan 2.34 dapat ditentukan koefisien reflleksi untuk reflektor

θ

βρ3

2

' CosdE

ACosAII =+

ICos

dEACosAI

−=θ

βρ3

2

'

θ

θβρ3

32

' CosICosIdE

ACosA −

=


25

βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

Sehingga diperoleh persamaan untuk mencari koefisien refleksi dari suatu reflektor

βθθρ

CosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −= 2.35


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat penelitian

Penelitian dilakukan laboratorium Fisika Modern bagian ruang gelap Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta Kampus III, Paingan Maguwoharjo, Depok, Sleman.

B. Alat dan Bahan penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah

1. Luxmeter

2. Lampu pijar 40 watt

3. Reflektor

4. Statip

5. Meteran

C. Metode Eksperimen

a. Penelitian awal

a.1 Menentukan Intensitas Lampu

a.1.1 Susunan alat

Penysunan alat dalam penentuan intensitas lampu dilakukan seperti pada gambar

dibawah ini

Gambar 3.1 penelitian intensitas lampu Keterangan

Lampu yang digunakan tanpa kap.

26


27

a.1.2 Pengambilan data

Langkah-langkah yang dilakukan pada penentuan intensitas lampu adalah sebagai

berikut:

1. Meletakan lampu tanpa kap tepat ditengah-tengah bidang kerja

2. Menghidupkan luxmeter dengan membuka penutup sensor

3. Mengukur kuat penerangan lampu menggunakan luxmeter pada jarak yang

sama pada setiap titik yang membentuk sebuah bola, nilai kuat penerangan (E)

terbaca pada layar monitor luxmeter. Pembacaan dilakukan dengan menunggu

beberapa saat sehingga didapat nilai angka yang stabil pada luxmeter.

4. Mencatat hasil pengukuran kuat penerangan.

Data hasil pengukuaran terdapat pada tabel 4.1

b. Prosedur Percobaan

b.1 Susunan Alat

Penyususunan alat dalam pengambilan data dilakukan seperti gambar dibawah

ini.

Gambar 3.2 Skema penelitian.

Keterangan:

Reflektor berbentuk setengah bola.

Lampu diatur supaya cahaya yang keluar mengarah ke bidang kerja.


28

b.2 Pengambilan data.

Langkah-langkah yang dilakukan pada pengambilan data adalah sebagai berikut :

1. Menghidupkan luxmeter dengan membuka penutup sensor.

2. Mengukur kuat penerangan lampu dengan menggunakan luxmeter. Nilai kuat

penerangan (E) terbaca pada layar monitor luxmeter. Pembacaan dilakukan

dengan menunggu beberapa saat sehingga didapat nilai angka yang stabil pada

luxmeter.

3. Melakukan pengukuran kuat penerangan untuk tinggi lampu yang berbeda-beda.

4. Mencatat hasil pengukuran kuat penerangan untuk tempat yang berbeda pada

bidang kerja.

5. Mematikan luxmeter setelah selesai dilakukan pengukuran kuat penerangan.

D. Metode Analisis Data

Posisi kap lampu yang digunakan membentuk sudut tertentu (β) terhadap bidang

kerja,

Gambar 3.3 Proyeksi dari bidang dasar kap lampu.


29

sehingga intensitas yang dihasilkan oleh cahaya pantul dari kap lampu yang sejajar

dengan bidang adalah .' ' βρ CosA

AII = Intensitas total dari lampu dan kap adalah

βρ CosA

AII '+

Data hasil pengukuran adalah kuat penerangan lampu pada berbagai tempat / titik

pada jarak tertentu terhadap tinggi lampu menggunakan luxmeter.

Koefisien reflreksi dari reflektor yang digunakan dihitung dengan menggunakan

persamaan 2.35

βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. HASIL

A.1 Hasil Eksperimen

A.1.2 Penentuan Intensitas Cahaya

Dalam penelitian ini intensitas sumber cahaya titik yang berada pada pusat bola

diukur menggunakan persamaan 2rIE = Hasil pengukuran terdapat pada tabel 4.1

Lampu yang digunakan dalam penelitian ini adalah lampu merk Philips dengan daya

40 watt.

Tabel 4.1 Intensitas sumber cahaya titik

No Kuat penerangan E (lux)

Jarak r (m)

Luas bola A = 4π r2(m2)

Fluks cahaya Φ (lumen)

Intensitas I

(watt/m2) 1 355 0,3 1,13 401,5 32 2 355 0,3 1,13 401,5 32 3 355 0,3 1,13 401,5 32 4 355 0,3 1,13 401,5 32 5 355 0,3 1,13 401,5 32 6 355 0,3 1,13 401,5 32 7 355 0,3 1,13 401,5 32 8 355 0,3 1,13 401,5 32

Dari tabel hasil pengukuran diperoleh Intensitas rata-rata = 32 Watt/m2

Dari hubungan persamaan ][][][ 2m

lumeA

luxE Φ= dan persamaan

][]/[][ 2

2

mrmwattIluxE =

diperoleh fluks cahaya 401,5 Lumen dan intensitas cahaya 32 Watt/m2.

30


31

A.1.3 Penentuan Kuat Penerangan

A.1.3.1 Kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan

reflektor plastik putih tak transparan

Data hasil eksperimen pada penelitian ini adalah kuat penerangan dengan variasi

tinggi lampu dan jarak lampu dengan luxmeter. Lampu yang digunakan dalam semua

penelitian ini adalah lampu belajar Philips 40 watt. Hasil pengukuran kuat

penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan reflektor plastik

putih tak transparan terdapat pada tabel 4.2 sampai dengan tabel 4.4

Tabel 4.2. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor plastik putih tak transparan

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta E eksperimen

(lux)

1 0,10 18,43 650 2 0,15 26,56 531 3 0,20 33,66 425 4 0,25 39,79 339 5 0,30 45 264 6 0,35 49 215


32


NO Jarak Lampu a

(m)


(lux)

1 0,10 21,8 810 2 0,15 30,96 640 3 0,20 38,66 480 4 0,25 45 367 5 0,30 50,19 282 6 0,35 54,47 208


NO Jarak Lampu a

(m)


(lux)

1 0,10 25,57 1241 2 0,15 36,87 804 3 0,20 45 577 4 0,25 51,34 401 5 0,30 56,31 299 6 0,35 60,26 215

A.1.3.1 Kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan menggunakan

reflektor aluminium bercat putih


33

Hasil pengukuran kuat penerangan pada bidang kerja oleh lampu dengan

menggunakan reflektor aluminium bercat putih terdapat pada tabel 4.5 sampai dengan

tabel 4.7

Tabel 4.5. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,30 m untuk reflektor aluminium bercat putih

NO Jarak Lampu a

(m)


(lux)

1 0,10 18,43 699 2 0,15 26,56 587 3 0,20 33,66 475 4 0,25 39,79 378 5 0,30 45 296 6 0,35 49 237

Tabel 4.6. Nilai kuat penerangan secara eksperimental untuk jarak lampu yang berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,25 m untuk reflektor aluminium bercat putih

NO Jarak Lampu a

(m)


(lux)

1 0.10 21.8 963 2 0.15 30.96 710 3 0.20 38.66 568 4 0.25 45 429 5 0.30 50.19 321 6 0.35 54.47 236


34


berbeda-beda dengan tinggi lampu (t) 0,20 m untuk reflektor aluminium bercat putih

NO Jarak Lampu a

(m)


(lux)

1 0,10 25,57 1338 2 0,15 36,87 966 3 0,20 45 661 4 0,25 51,34 455 5 0,30 56,31 324 6 0,35 60,26 229

A.1.4 Analisis Data

A.1.4.1 Menentukan sudut antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang kerja

Dari gambar 3.2 diperoleh nilai sudut β yang merupakan sudut yang dibentuk

oleh luasan bidang dasar kap (A’) terhadap bidang kerja. Nilai sudut β ditunjukan

pada tabel 4.8

Tabel 4.8 Sudut (β) antara luasan bidang dasar kap terhadap bidang kerja

No Tinggi lampu (m) x (m) y (m) β = tg-1yx Luasan dasar kap

A’=πr2 (m2)

1 0,30 0,084 0,017 78,55 0,053 2 0,25 0,075 0,034 65,61 0,053 3 0,20 0,071 0,057 51,24 0,053


35

A.1.4.2 Menentukan koefisien refleksi dari reflektor dengan menggunakan

persamaan βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

A.1.4.2.1 Reflektor plastik putih tak transparan Hasil perhitungan koefisien reflektor ditunjukan pada tabel 4.9 sampai dengan

tabel 4.11

Tabel 4.9. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor plastik putih tak transparan dengan tinggi lampu (t) 0,30m

NO Jarak Lampu a

(m) tatg 1=θ ρ __

ρρ − 2__

)( ρρ −

1 0,10 18,43 0,11 0 0 2 0,15 26,56 0,10 -0,01 0,0001 3 0,20 33,66 0,10 -0,01 0.0001 4 0,25 39,79 0,11 0 0 5 0,30 45 0,11 0 0 6 0,35 49 0,11 0 0

__ρ = 0,11

Σ = 2x10-8

Ralat menggunakan persamaan1

)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ

Sehingga diperoleh: ρ±σ = 0,11±0,01


36


NO Jarak Lampu a

(m) tatg 1=θ ρ ρ -

__ρ (ρ - )

__ρ 2

1 0,10 21,8 0,20 -0,01 0,0001 2 0,15 30,96 0,20 -0,01 0,0001 3 0,20 38,66 0,20 -0,01 0,0001 4 0,25 45 0,21 0 0 5 0,30 50,19 0,23 0,03 0,0009 6 0,35 54,47 0,23 0,03 0,0009

__ρ = 0,21

Σ = 2,1x10-3


)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ



NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta ρ ρ -

__ρ (ρ - )

__ρ 2

1 0,10 25,57 0,35 0,01 0,0001 2 0,15 36,87 0,30 -0,04 0,0016 3 0,20 45 0,33 -0,01 0,0001 4 0,25 51,34 0,34 0 0 5 0,30 56,31 0,37 0,03 0,0009 6 0,35 60,26 0,38 0,04 0,0016

__ρ = 0,34

Σ = 4,3x10-3


37


)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ


A.1.4.2.2 Reflektor aluminium bercat putih

Hasil perhitungan koefisien reflektor ditunjukan pada tabel 4.12 sampai dengan

tabel 4.14


reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0,30m

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta ρ ρ -

__ρ (ρ - )

__ρ 2

1 0,10 18,43 0,12 -0,01 0,0001 2 0,15 26,56 0,13 0 0 3 0,20 33,66 0,13 0 0 4 0,25 39,79 0,13 0 0 5 0,30 45 0,13 0 0 6 0,35 49 0,13 0 0

__ρ = 0,13

Σ = 0,0001


)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ



38

Tabel 4.13. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0.25m

NO Jarak

Lampu a (m)

θ = tg-1ta Ρ ρ -

__ρ (ρ - )

__ρ 2

1 0,10 21,8 0,28 0 0 2 0,15 30,96 0,25 -0,03 0,0009 3 0,20 38,66 0,28 0 0 4 0,25 45 0,28 0 0 5 0,30 50,19 0,29 -0,01 0,0001 6 0,35 54,47 0,29 -0,01 0,0001

__ρ = 0,28

Σ = 1,1x10-3


)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ


Tabel 4.14. Nilai koefisien refleksi untuk jarak lampu yang berbeda-beda pada reflektor aluminium bercat putih dengan tinggi lampu (t) 0,20m

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta Ρ ρ -

__ρ (ρ - )

__ρ 2

1 0,10 25,57 0,40 -0,02 0,0004 2 0,15 36,87 0,42 0 0 3 0,20 45 0,42 0 0 4 0,25 51,34 0,42 0 0 5 0,30 56,31 0,43 0,01 0,0001 6 0,35 60,26 0,43 0,01 0,0001

__ρ = 0,42

Σ = 0,0006


39


)( 2__

−−∑

=n

i ρρσ


B. PEMBAHASAN

Pada identitas lampu dituliskan bahwa lampu yang digunakan mempunyai

intensitas 40 watt dan fluks cahaya 400 lumen. Identitas ini sama dengan data yang

diperoleh dalam penelitian.(tabel 4.1). Dalam penelitian ini intensitas ditentukan

dengan mengukur kuat penerangan pada setiap titik pada jarak yang sama. Lampu

yang digunakan adalah lampu tanpa kap sehingga nilai kuat penerangan yang

diperoleh sama besar pada setiap titik.

Kuat penerangan yang berbeda pada setiap titik dipengaruhi oleh intensitas

cahaya lampu dan cahaya pantul. Semakin jauh jarak luxmeter dari sumber dan

semakin tinggi sumber lampu maka kuat penerangan semakin kecil. Kuat penerangan

juga dapat dihitung menggunakan persamaan kuadrat fotometri (persamaan 2.28) dan

karena bidang kerja adalah bidang datar yang tidak tegak lurus terhadap sumbu lampu

(gambar 3.2) maka nilai kuat penerangan dipengaruhi oleh nilai Cosinus sudut antara

sumber cahaya titik dan bidang kerja, sedangkan koefisien refleksi suatu reflektor

dipengaruhi oleh jenis reflektor. Reflektor yang digunakan dalam penelitian ini

adalah reflektor plastik putih tak transparan dan reflektor aluminium bercat putih.

Dalam penelitian ini diperoleh nilai koefisien refleksi yang berbeda pada setiap


40

variasi tinggi. Perbedaan nilai koefisien refleksi pada setiap reflektor dipengaruhi

oleh perilaku keadaan (jarak) dan pemantulan cahaya oleh reflektor. Sebelum

cahaya mengenai bidang kerja, cahaya yang dikeluarkan oleh sumber cahaya

dipantulkan terlebih dahulu oleh reflektor sehingga ada sebagian cahaya yang

diteruskan ke bidang kerja dan ada juga cahaya yang hilang.

Dari analisis hasil penelitian diperoleh koefisien refleksi yang makin kecil

untuk posisi lampu yang makin tinggi. Makin tinggi posisi lampu makin banyak

cahaya yang hilang. Sehingga menurut peneliti nilai koefisien refleksi untuk reflektor

plastik adalah ρ = 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi untuk reflektor aluminium

bercat putih adalah ρ = 0,42±0,01 karena pada posisi lampu dimana nilai koefisien

refleksi ρ = 0,34±0,03 dan ρ = 0,42±0,01 cahaya yang hilang sangat sedikit, sehingga

cahaya yang dikeluarkan oleh sumber cahaya dan dipantulkan oleh reflektor

semuanya langsung mengenai bidang kerja.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Koefisien refleksi dapat diketahui dari pengukuran Intensitas cahaya dengan

mengukur kuat penerangan pada bidang kerja.

2. Koefisian refleksi suatu reflektor mempunyai nilai yang berbeda–beda pada setiap

bahan reflektor.

3. Dari hasil analisis diperoleh nilai koefisien refleksi untuk reflektor plastik adalah

ρ = 0,34±0,03 dan nilai koefisien refleksi untuk reflektor aluminium bercat putih

adalah ρ = 0,42±0,01.

B. Saran

Bagi peneliti lain, dapat dilakukan penelitian untuk mendapatkan nilai koefisien

refleksi dengan memperhatikan cahaya yang hilang.

41


DAFTAR PUSTAKA

Gabriel, J. F. 1996. Fisika Kedokteran. Jakarta: Penerbit EGC. Hirose, Akira dan Lonngren, Karl E. 1984. Introduction to wave phenomena. Canada:

A Wiley Interscience Publication. Mangunwijaya, Y. B. 1981. Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan. Jakarta:

Penerbit Gramedia.

Prasetio, Lea. Setiawan, Sandi. Hien, Tan kian. 1992. Mengerti Fisika: Gelombang. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset.

Sears, Francis Westone dan Zemansky, Mark W. 1962. Fisika untuk Universitas III: Optika & Fisika Atom. Jakarta: Penerbit Binatjipta.

Soedojo, P. 1999. Fisika Dasar. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset. Young, Hugh D. Freedman, Roger A. Sandin, T. R. Ford, Lewis. A. 2003. Fisika

Universitas Edisi Kesepuluh. Seri Sears dan Zemansky. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Daftar Pustaka dari Internet http://www.sinarharapan.co.id/berita/0611/28/ipt02.html--Dampak sistem

pencahayaan bagi kesahatan mata

42


Lampiran V

Contoh perhitungan nilai koefisien refleksi

Koefisien refleksi diperoleh dari persamaan:

βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

Nilai koefisien refleksi untuk reflektor plastik

βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

198,0x0,106132

053,085,032

85,0320,09 x 650⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

xxρ

11.0=ρ

Nilai koefisien refleksi untuk reflektor alumunium putih

βθ

θρCosAA

CosICosIdE '

3

32

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

199,0x0,106132

053,085,032

85,0320,09 x 699⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

xxρ

199,0x0,106132

053,085,032

85,0320,09 x 650⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

xxρ

13,0=ρ

48


Lampiran I

Contoh perhitungan intensitas cahaya dan arus cahaya

intensitas cahaya diperoleh dari persamaan :

2rIE =

m

LumenIlux 23.0355 =

2/32 mWattI =

Arus cahaya diperoleh dari persamaan:

)(

)(2m

LumenA

E Φ=

213.1355

mLumenlux Φ

=

Lumen5,401=Φ

43


Lampiran II

Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai θ

Diketahui : Jarak lampu 0,10m

Tinggi lampu 0,30m

tg θ = 0,10/0,30

θ = arctg 0,33

θ = 18,43

Tabel nilai sudut θ antara sumber cahaya titik dan bidang kerja terhadap tinggi lampu

(t) 0,30m

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta Cos3 θ

1 0,10 18,43 0,85 2 0,15 26,56 0,71 3 0,20 33,66 0,57 4 0,25 39,79 0,45 5 0,30 45 0,35 6 0,35 49 0,28

44


45

Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,25m

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta Cos3 θ

1 0,10 21,8 0,8 2 0,15 30,96 0,63 3 0,20 38,66 0,47 4 0,25 45 0,35 5 0,30 50,19 0,26 6 0,35 54,47 0,19

Tabel nilai Cos3 sudut antara sumber cahaya titik terhadap bidang kerja untuk tinggi lampu (t) 0,20m

NO Jarak Lampu a

(m)

θ = tg-1ta Cos3 θ

1 0,10 25,57 0,73 2 0,15 36,87 0,51 3 0,20 45 0,35 4 0,25 51,34 0,24 5 0,30 56,31 0,17 6 0,35 60,26 0,12


Lampiran III

Contoh perhitungan untuk memperoleh nilai sudut β

Nilai sudut β merupakan sudut yang dibentuk oleh luasan bidang dasar kap (A’) terhadap

bidang kerja.

Diketahui Jarak lampu 0.084m

Tinggi lampu 0,017m

tg β = 0,084/0,017

β = arctg 4,94

β = 78,55

Cos β = 0,19

46


Lampiran IV

Contoh perhitungan luasan kap lampu dan luasan permukaan dasar kap lampu.

Luasan kap lampu diperoleh dengan rumus luas bola A = 4π r2.

Diketahui kap lampu berbentuk setengah bola dengan jari-jari 0.13m sehingga rumus luas

setengah bola: A = 2π r2

A = 2 x 3,14 x 0,132

A = 0,106132 m2

Luasan permukaan dasar kap lampu diperoleh dengan rumus luas lingkaran A’ = π r2.

Diketahui kap lampu berbentuk lingkaran dengan jari-jari 0,13m sehingga luasan

permukaan dasar kap lampu:

A’ = π r2

A’ = 3,14 x 0,132

A’ = 0,053 m2

47


FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS S ANATA … · untuk reflektor plastik bercat putih adalah...

Documents

Transcript of FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS S ANATA … · untuk reflektor plastik bercat putih adalah...