06. Mengukur Besaran Optik dengan Luxmeter

Wafa Sholihah[1], Ahmad Haris, Hanifuddin Malik, Ratih Aszarinka, Sharah

Nataz Silfa.

Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)

Universitas Indonesia, Depok, 12345, Indonesia

E-mail: wafaslhh@gmail.com

Abstract. Percobaan ini bertujuan menjelaskan teori dasar pengukuran cahaya, mengukur

besaran optik dengan luxmeter, membuat dan menganalisis grafik data hasil pengukuran.

Luxmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu

tempat. Hasil yang didapatkan dari percobaan ini berupa intensitas dan variasi jarak yang

kemudian digunakan untuk mengukur kuat penerangan. Besarnya iluminansi cahaya perlu

untuk diketahui karena pada dasarnya manusia memerlukan pencahayaan yang cukup. Dalam

percobaan ini, terdapat sensor photodiode yang disinari oleh cahaya lampu dalam ruang gelap

lalu luxmeter akan membaca luminisitas dari cahaya lampu yang dideteksi oleh photodiode

tersebut.

Kata Kunci— Cahaya, Iluminansi, Intensitas, Luxmeter, Sensor.

1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Luxmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di

suatu tempat. Besarnya iluminansi cahaya perlu untuk diketahui karena pada dasarnya manusia

memerlukan pencahayaan yang cukup. Dalam percobaan ini, terdapat sensor photodiode yang

disinari oleh cahaya lampu dalam ruang gelap lalu luxmeter akan membaca luminisitas dari

cahaya lampu yang dideteksi oleh photodiode tersebut.

1.2 Perumusan Masalah

Apa itu Intensitas Cahaya

Bagaimana tekik pengukuran Luxmeter dalam pengukuran intensitas cahaya

1.3 Tujuan

Menjelaskan Teori Dasar Pengukuran Cahaya.

Mengukur Besaran Optik dengan Luxmeter.

Membuat dan Menganalisis grafik data hasil pengukuran

[1] Penulis

2. Teori Dasar

Intensitas cahaya adalah besaran pokok fisika untuk mengukur daya yang dipancarkan

oleh suatu sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut. Satuan SI dari intensitas cahaya

adalah Candela (Cd) atau Luminous Intensity (Iv). Satuan lainnya untuk cahaya adalah lumen (lm)

atau Luminous Flux (Φv) dimana jika kita ingin mengubah candela menjadi lumen dapat

dirumuskan:

1 cd = 4π lm (1)

1 lm = 1/4π cd (2)

1 lm = 0.079 cd (3)

Luxmeter adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya atau

tingkat pencahayaan. Luxmeter pada hakikatnya tidak mengukur intensitas cahaya, tetapi yang

diukur adalah luminance (Lv). Luminance adalah ukuran fotometri dari intensitas cahaya per

satuan luas cahaya yang berjalan dengan arah tertentu atau dapat dikatakan bahwa luminance

menggambarkan jumlah cahaya yang melewati atau dipancarkan dari suatu daerah tertentu.

Besaran SI dari luminance adalah candela per meter kuadrat (Cd/m2), sedangkan besaran CGS

nya adalah stilb, yang sama dengan satu candela per sentimeter kuadrat (Cd/cm2) atau

(10KCd/cm2). Sehingga jika kita ingin mencari nilai dari Luminance (Lv) kita dapat

menghitungnya dengan membagi Luminous Intensity (Cd) dengan luas penampang dari luxmeter

yang digunakan (m2).

Prinsip kerja dari lux meter adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron.

Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Cahaya akan menyinari sel foto yang

kemudian akan ditangkap oleh sensor sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus

listrik. Kemudian alat ini mengkonversi cahaya menjadi arus listrik, mengukur arusnya dan

mengubahnya menjadi satuan lux. Di dalam perangkat lux meter ini terdapat suatu penguat yang

berfungsi memperkuat arus yang masuk sehingga arus dapat terbaca. Tanpa penguat arus ini arus

yang dihasilkan oleh cahaya tidak mungkin terbaca karena arus yang dihasilkan sangat kecil.

Untuk lux meter digital hasilnya akan ditampilkan pada layar panel sedangkan untuk lux meter

analog arus akan menggerakkan jarum penunjuk skala. Lux meter pada umumnya dapat bekerja

pada range suhu 0°C - 40°C, dengan penggunaan daya ±10 mW, dan memiliki akurasi ± (5%+1)

dibawah 3000 lx dan ± (7.5%+1) untuk 3000 lx keatas.

Sensor cahaya yang digunakan pada lux meter adalah photo dioda. Photo dioda

digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun dapat digunakan untuk

membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi intensitas cahaya dibawah 1 pW/cm2

sampai intensitas diatas 10 mW/cm2. Photo dioda mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi

forward bias, kita dapat memanfaatkan photo dioda ini pada kondisi reverse bias dimana

resistansi dari photo dioda akan turun seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Berbagai

jenis cahaya yang masuk pada luxmeter baik itu cahaya alami atapun buatan akan mendapatkan

respon yang berbeda dari sensor. Berbagai warna yang diukur akan menghasilkan suhu warna

yang berbeda, dan panjang gelombang yang berbeda pula. Oleh karena itu pembacaan hasil yang

ditampilkan oleh layar panel adalah kombinasi dari efek panjang gelombang yang ditangkap oleh

sensor photo dioda.

Gambar 1. Contoh lux meter

Gambar 2. Diagram Luxmeter

3. Metode Eksperimen

Mencari hubungan kuat penerangan dengan jarak sumber cahaya

1. Susun seluruh alat percobaan seperti pada gambar set-up percobaan.

2. Hubungkan lampu pijar ke catu daya

3. Atur jarak antara lampu dan luxmeter dengan jarak 15cm

4. Nyalakan lampu dengan mengatur catu daya hingga didapatkan angka pada amperemeter

menunjukkan pada arus sebesar 0.4A

5. Catat hasil yang tertera pada luxmeter

6. Lakukan percobaan untuk arus sebesar 0.4 A dengan interval jarak 5 cm dari 100 cm

hingga 15 cm.

Setelah menyelesaikan percobaan pertama, ubah transformator sehingga amperemeter

menunjukkan angka 0.375 A hingga 0.2A dengan interval sebesar 0.025A.

4. Data Eksperimen

Dari eksperimen didapatkan data sebagai berikut :

Jarak (cm)

Arus (A)0,4 0,375 0,35 0,325 0,3 0,275

5 8770 4860 3670 1647 999 44610 3429 1808 1374 614 340,3 194,315 1885 1055 639 367 219,2 97,520 1269 701 494 225,7 138,8 65,125 871 543 317,8 183,7 74,8 44,830 657 399 265,1 129,3 74,1 35,3635 495 338 221,5 102,8 52,6 28,3340 454 241,4 156,4 85,8 46,1 20,345 325,6 229,4 135,9 70,2 43,7 19,3150 309,2 186 123 52 37,72 16,1755 279,1 160,8 101,2 51 33,5 15,18

5. Pengolahan Data

5.1. Grafik Intensitas Terhadap Inversi Jarak antara Lampu Pijar dan Sel Foto

Saat arus 0.4 A

Gambar 5.1.a. Grafik Linear Gambar 5.1.b. Grafik Polinomial Saat arus 0.375 A

Grafik 5.1.c. Grafik Linear Gambar 5.1.d. Grafik Polinomial

Saat arus 0.275 A

Grafik 5.1.e. Grafik Linear Gambar 5.1.f. Grafik Polinomial

5.2. Grafik Intensitas Terhadap Inversi Jarak Kuadrat antara Lampu Pijar dan Sel Foto

Saat arus 0.4 A

Gambar 5.2.a. Grafik Linear Gambar 5.2.b. Grafik Polinomial

Saat arus 0.375 A

Gambar 5.2.c. Grafik Linear Gambar 5.2.d. Grafik Polinomial

Saat arus 0.275 A

Gambar 5.2.e. Grafik Linear Gambar 5.2.f. Grafik Polinomial

5.3. Grafik Intensitas Terhadap Arus Listrik yang Mengalir Pada Lampu Pijar

Pada jarak 5 cm

Gambar 5.3.a. Grafik Linear Gambar 5.3.b. Grafik Polinomial

Pada jarak 30 cm

Gambar 5.3.c. Grafik Linear Gambar 5.3.d. Grafik Polinomial

Pada jarak 55 cm

Gambar 5.3.e. Grafik Linear Gambar 5.3.f. Grafik Polinomial

6. Analisis

6.1 Analisis Percobaan

Pada percobaan modul 7 ini praktikan mencari nilai Intensitas dari cahaya lampu yang

dipancarkan dan dideteksi oleh sensor photodioda. Nilai luminescent didapatkan dengan

memvariasikan besar arus 0.40 A sampai 0.275 A dengan interval 0,025. Selama percobaan,

praktikan tidak mendapatkan kendala yang berarti, namun, praktikan tetap mendapatkan data

yang mungkin terjadi nilai error yang bisa disebabkan karena kurang teliti nya praktikan

dalam mengukur jarak antara lampu pijar dengan sel foto (sensor fotodioda), kesalahan alat

yang kurang akurat, dan sebagainya.

6.2 Analisis Grafik

Grafik yang didapat oleh praktikan adalah grafik lebih condong ke bentuk polinomial.

Dari grafik, praktikan mendapat kesimpulan bahwa nilai intensitas akan berbanding terbalik

dengan kuadrat jarak r. Hal ini juga berlaku untuk arus sehingga grafik yang didapatkan

adalah grafik polinomial.

6.3 Analisis Data & Hasil

Berdasarkan data yang didapat dari praktikum, semakin kecil arus yang dialirkan pada

lampu pijar semakin kecil intensitas cahaya yang diterima sel foto dan semakin jauh jarak

antara lampu pijar dan sel foto, semakin kecil juga intensitas cahaya yang diterima sel foto,

dan juga sebaliknya. Hal ini sesuai dengan teori yaitu bahwa distribusi gelombang cahaya

akan optimal pada benda yang memiliki jarak yang dekat dengan sumber cahaya. Semakin

jauh jarak sebuah benda dari sumber cahaya maka distribusi gelombang cahaya yang

mengenai permukaan benda tersebut akan semakin sedikit akibat gelombang cahaya menyebar

ke segala arah. Begitupun dengan semakin kecilnya arus yang mengalir pada lampu pijar,

mengakibatkan daya lampu pijar berkurang sehingga intensitas cahaya yang dipancarkan akan

lebih sedikit daripada ketika arus yang dialirkan pada lampu pijar bernilai besar.

Dalam melakukan percobaan mungkin terdapat nilai error yang dapat disebabkan oleh

beberapa faktor yaitu Akurasi dalam pengukuran, pengamatan, dan pembacaan pada luxmeter

dan Sensitivitas alat ukur yakni tang meter dan luxmeter yang masih kurang stabil dalam

pembacaannya.

7. Kesimpulan

Luxmeter dapat digunakan untuk mengukur intensitas cahaya.

Berdasarkan data yang didapat dari praktikum, semakin kecil arus yang dialirkan pada

lampu pijar semakin kecil intensitas cahaya yang diterima sel foto dan semakin jauh

jarak antara lampu pijar dan sel foto, semakin kecil juga intensitas cahaya yang

diterima sel foto, dan juga sebaliknya.

Dari grafik, praktikan mendapat kesimpulan bahwa nilai intensitas akan berbanding

terbalik dengan kuadrat jarak r.

8. Referensi

[1] ModulPraktikumTeknikPengukuran True RMS (www.scele.ui.ac.id)

[2] http://www.news.tridinamika.com/lux-meter-alat-pengukur-cahaya, diakses pada 24

November 2015 pukul 20.43.

9. Acknowledgments

Terima kasih kepada Allah swt karena atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan

jurnal ini. Terima kasih juga pada asisten laboratorium yang sudah memberikan bimbingan dalam

menyelesaikan praktikum dengan baik, serta terima kasih pada teman kerja yang sudah membantu

dalam menyelesaikan praktikum, memberikan ide, bertukar pikiran dan member pencerahan saat

terjadi kesulitan dalam menyelesaikan praktikum.