Post on 15-Apr-2017
PERCOBAAN IVKARAKTERISTIK PIRANTI CAHAYA
LAPORAN EKSPERIMENFISIKA OPTIK
ZULFIKARG 101 14 057
JURUSAN FISIKAPROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS TADULAKO
DESEMBER, 2016
HALAMAN PENGESAHAN
JUDUL : KARAKTERISTIK PIRANTI CAHAYA
NAMA : ZULFIKAR
STAMBUK : G 101 14 057
Laporan ini telah diperiksa dan disahkan.
Palu, Desember 2016
Mengetahui
Koordinator asisten Asisten
Fazri Mangendre Fazri Mangendre Nim. G 101 12 001 Nim. G 101 12 001
ii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segala limpahan
rahmat dan karunia yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan
praktikum Eksperimen Fisika Optik ini yang berjudul “Karakteristik Piranti
Cahaya” sebagai salah satu syarat untuk dapat lulus pada mata kuliah eksperimen
Fisika Optik.
Dalam penulisan laporan ini banyak hambatan dan masalah yang dihadapi, namun
berkat petunjuk dan saran dari asisten, sehingga Laporan ini dapat terselesaikan
dengan baik. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Fazri Mangendre
selaku asisten pada Praktikum Karakteristik Piranti Cahaya atas bantuannya dalam
penyusunan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan ini masih jauh dari
kesempurnaan, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang
membangun dari segenap pembaca. Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih
dan besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Palu, Desember 2016
Penulis
iii
ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan “Karakteristik Piranti Cahaya” yang bertujuan untuk memahami karakteristik piranti cahaya. Pada percobaan ini digunakan sensor cahaya yaitu LDR sebagai piranti cahayanya dan menggunakan beberapa Plastik Warna yang bertindak sebagai prisma, diantaranya yaitu warna biru, merah, orange, dan hijau. Percobaan dilakukan dengan dua metode yaitu dengan mengukur variasi kuat penerangan (intensitas) dan variasi warna (panjang gelombang sinar). Dari percobaan yang dilakukan pada pengukuran variasi kuat penerangan (intensitas) antara tegangan dan kuat arus saling berbanding lurus yang dapat dilihat pada grafik hubungan antara tegangan dan kuat arus. Pada pengukuran variasi warna (panjang gelombang sinar) warna merah memiliki intensitas cahaya lebih besar dan warna biru memiliki intensitas cahaya yang paling kecil hal ini dapat dilihat dari kuat arus dan tegangan yang terukur.
Kata Kunci : Karakteristik Piranti Cahaya, Intensitas, Panjang Gelombang
Sinar
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL
HALAMAN PENGESAHAN.............……………………………………….ii
KATA PENGANTAR.........................…………………………………….....iii
ABSTRAK...........................................…………………………………….....iv
DAFTAR ISI........................................……………………………………….v
DAFTAR TABEL...............................……………………………………….vii
DAFTAR GAMBAR...........................……………………………………….viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................……………………………………….1
1.2 Rumusan Masalah..................……………………………………….2
1.3 Tujuan Percobaan...................……………………………………….2
1.4 Manfaat Percobaan.................……………………………………….2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Light Dependent Resitor (LDR)...………………………………….3
2.2 Efek Fotolistrik.....................……………………………………….4
2.3 Efek Fotovoltaik (Photovoltaic / PV)……………………………....5
2.4 Karakteristik Sel Fotovoltaik……………………………………….5
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat...............……………………………………….7
3.2 Alat dan Bahan.....................……………………………………….7
3.3 Prosedur Kerja......................……………………………………….8
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan.................……………………………………….10
4.2 Pembahasan..........................……………………………………….12
v
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan...........................…………………………………….....14
5.2 Saran.....................................……………………………………….14
DAFTAR PUSTAKA..........................……………………………………….15
LAMPIRAN
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengamatan variasi kuat penerangan atau intensitas cahaya........10
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan variasi Warna (Biru)............................................…10
Tabel 4.3 Hasil pengamatan variasi warna (Merah)..............................................11
Tabel 4.4 Hasil pengamatan variasi warna (Orange).........................................…11
Tabel 4.5 Hasil pengamatan variasi warna (Hijau)............................................…12
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sensor Cahaya (LDR)....................................................................4
Gambar 2.2 Karakteristik Arus Tegangan (I-V) Terhadap Daya (P)................6
Gambar 3.1 Rangkaian Karakteristik Piranti Cahaya........................................8
viii
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sensor cahaya merupakan sebuah piranti yang mampu mengubah secara langsung
energi cahaya menjadi energi listrik. Proses pengubahan energi ini terjadi
melalui efek fotolistrik. Efek fotolistrik adalah peristiwa terpentalnya sejumlah
elektron pada permukaan sebuah logam ketika disinari seberkas cahaya
(Krane,1992). Gejala efek fotolistrik dapat diterangkan melalui teori kuantum
Einstein. Menurut teori kuantum Einstein, cahaya dipandang sebagai sebuah paket
energi (foton) yang besar energinya bergantung pada frekuensi cahaya. Pada
Sensor cahaya, foton akan diserap oleh elektron sehingga elektron akan terpental
keluar menghasilkan arus dan tegangan listrik. Arus(I) dan tegangan (V) yang
dihasilkan ketika sensor memperoleh penyinaran, merupakan karakteristik setiap
piranti cahaya. Karakteristik ini dapat dilihat dalam bentuk kurva hubungan I
dan V.
Pada percobaan ini dilakukan pengukuran terhadap variasi kuat penerangan
(intensitas cahaya) dan variasi warna (panjang gelombang sinar) dengan LDR
sebagai sensor cahaya untuk menentukan karakteristik piranti cahayanya. Untuk
membuktikan hal tersebut maka dilakukanlah percobaan Karakteristik Piranti
Cahaya.
1
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang adapun rumusan masalah pada percobaan kali ini yaitu
bagaimana memahami karakteristik piranti cahaya ?
1.3 Tujuan Percobaan
Adapun Tujuan pada percobaan kali ini yaitu memahami karakteristik piranti
cahaya
1.4 Manfaat Percobaan
Adapun manfaat pada percobaan kali ini yaitu mahasiswa dapat memahami
karakteristik piranti cahaya.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Light Dependent Resistor (LDR)
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengetahui magnitude
tertentu. Sensor merupakan jenis transduser yang digunakan untuk mengubah
variasi mekanis, magnetis,panas,sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus
listrik. Sensor memegang peranan penting dalam mengendalikan proses pabrikasi
modern. (Petruzella, 2001).
Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik salah satunya
adalah sensor cahaya (LDR). Sensor cahaya adalah alat yang digunakan dalam
bidang elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran cahaya menjadi
besaran listrik. Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
merupakan suatu jenis resistor yang peka terhadap cahaya. Nilai resistansi LDR
akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima. Jika LDR
tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan menjadi besar (sekitar 10MΩ) dan
jika terkena cahaya nilai tahanan akan menjadi kecil (sekitar 1kΩ) (Novianty
dkk,2012).
Cara kerja dari sensor ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron,
umumnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor ini mempunyai
3
kegunaan yang sangat luas salah satu yaitu sebagai pendeteksi cahaya pada tirai
otomatis. Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian
sensor cahaya adalah LDR (Light Dependent Resistor), Photodiode, dan
Photo Transistor. (Novianty dkk, 2012).
Gambar 2.1 Sensor Cahaya (LDR)
2.2 Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari
cahaya atau gelombang elektromagnetik pada umumnya. Elektron yang terlepas
pada efek fotolistrik disebut elektron foto (Photoelektron). Fenomena ini pertama
kali diamati oleh Heinrich Hertz (1886-1887) melalui percobaan tabung lucutan.
Hertz melihat bahwa lucutan elektrik akan menjadi lebih muda jika cahaya
ultraviolet dijatuhkan pada elektroda tabung lucutan (sebagai bahan elektroda
digunakan logam natrium). Ini menunjukkan bahwa cahaya ultraviolet dapat
melepaskan elektron dari permukaan logam atau sekurang-kurangnya
memudahkan elektron terlepas dari logam. Pengamatan Hertz ini kemudian
diselidiki lebih lanjut oleh P. Lenard sekitar 18 tahun. Kemudian pada tahun 1905
secara teoritis, Einstein berhasil menjelaskan fenomena ini. (Syakbaniah dan
hasra, 2014).
4
2.3 Efek Fotovoltaik (Photovoltaic / PV)
Sistem fotovoltaik adalah suatu sistem mengubah energi cahaya menjadi
energi listrik. Konversi ini didasarkan pada fenomena efek fotovoltaik. Efek ini
ditemukan oleh fisikawan asal Perancis bernama Antoine Cesar Becquerel pada
tahun 1839. Fenomena efek fotovoltaik adalah suatu fenomena dimana
timbulnya tegangan listrik akibat adanya loncatan elektron antara dua
elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan/cairan ketika sinar
matahari menyinari permukaan bahan PV.
Radiasi cahaya matahari terdiri dari biasan foton dengan tingkat energi yang
berbeda – beda sesuai dengan panjang gelombang dari spektrum cahaya. Ketika
sinar matahari menyinari permukaan bahan fotovoltaik, foton –foton dari cahaya
matahari akan dibiaskan, diserap, ataupun diteruskan menembus sel fotovoltaik.
Foton yang terserap oleh sel PV akan menyebabkan electron menyembur keluar
yang memicu timbulnya energi listrik (Papadopoulou, 2011).
2.4 Karakteristik Sel Fotovoltaik
Sifat elektrik dari sel fotovoltaik dalam menghasilkan energi listrik dapat diamati
dari karakteristik listrik sel tersebut, yaitu berdasarkan arus dan tegangan yang
dihasilkan sel fotovoltaik pada kondisi cahaya dan beban yang berbeda-beda.
Kurva I-V menggambarkan sifat dari sel surya secara lengkap yang dapat dilihat
pada Gambar 2.2.
5
Gambar 2.2 Karakteristik Arus Tegangan (I-V) Terhadap Daya (P)
Pada Gambar 2.2 menunjukan bahwa ketika sel dihubungkan dengan beban (R).
Beban kemudian memberi hambatan sebagai garis linear dengan garis I/V = I/R.
Hal tersebut menunjukan daya yang didapat bergantung pada nilai resistensi.
Jika resistensi kecil maka sel beroperasi pada daerah kurva MN, dimana sel
beroperasi sebagai sumber arus yang konstan atau short circuit. Pada keadaan
lain, jika resistensi besar, sel akan beroperasi pada kurva PS, dimana sel
beroperasi sebagai tegangan yang konstan atau open-circuit. Jika dihubungkan
dengan hambatan optimal atau Ropt berarti sel surya menghasilkan daya dengan
tegangan maksimal dan arus maksimal. Daya maksimum (Pmax) pada Gambar
5 dapat dilihat padatitik merah (Pmax) saat Vmax dan Imax (Hansen dkk,
2000).
6
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 waktu dan Tempat
Adapun waktu dan tempat yang digunakan pada percobaan kali ini yaitu :
Hari/ Tanggal : Senin, 28 November 2016
Pukul : 13:30 – Selesai Wita
Tempat : Laboratorim Fisika Dasar, Jurusan Fisika, Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Tadulako.
3.2 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakaan pad percobaan kali ini yaitu :
1. Piranti Cahaya
2. Lampu
3. Multimeter 2 Buah
4. Power Suplay 1 Buah
5. Kabel Penghubung
6. Potensiometer (10 KΩ)
7. Prisma (Plastik Warna)
7
3.3 Prosedur Kerja
Adapun Prosedur kerja pada percobaan kali ini yaitu :
A. Variasi kuat penerangan (intensitas)
1. Membuat rangkaian seperti Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Rangkaian Karakteristik Piranti Cahaya
2. Memasang piranti pada tempat yang disediakan
3. Memasang lampu yang dapat diubah inensitasnya.
4. Menyalakan lampu dengan memutar potensiometer dari nyala yang cukup
kecil.
5. Mengukur intensitasnya, melihat amperemeter untuk nilai arus yang keluar
dari piranti.
6. Mengubah intensitas lampu dan mlekukan seperti no 3. Mengulangi
dengan intensitas yang lain.
7. Membuat karakteristiknya.
8
B. Variasi warna (panjang gelombang sinar)
1. Memasang lampu dengan intensitas yang cukup besar dan piranti pada
tempat yang tersedia.
2. Memasang prisma (plastic warna) diantara lampu dan piranti, sehingga
yang keluar merupakan berkas yang cukup kecil
3. Mengganti prisma (plastik warna) piranti sehingga yang terukur adalah
warna yang dikehendaki.
4. Membuat karakteristiknya
9
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
A. Variasi kuat penerangan atau intensitas cahaya
Tabel 4.1 Hasil Pengamatan variasi kuat penerangan atau intensitas cahaya
No Tegangan (V) Kuat Arus (I) Keterangan
1 0.005 V 1.0 mA Gelap2 0.006 V 1.2 mA Gelap3 0.008 V 1.4 mA Gelap4 0.011 V 2.0 mA Gelap5 0.024 V 4.3 mA Gelap6 0.126 V 22.5 mA Gelap7 0.209 V 37.1 mA Redup8 0.244 V 43.3 mA Redup9 0.433 V 76.6 mA Terang10 0.446 V 78.7 mA Terang Sekali
B. Variasi Warna (Biru)
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan variasi Warna (Biru)
No Tegangan (V) Kuat Arus (I) Keterangan
1 0.005 V 0.9 mA Gelap2 0.005 V 1.0 mA Gelap3 0.006 V 1.2 mA Gelap4 0.007 V 1.3 mA Gelap5 0.008 V 1.5 mA Gelap6 0.009 V 1.6 mA Gelap7 0.010 V 1.9 mA Gelap8 0.284 V 50.5 mA Redup9 0.430 V 76.3 mA Terang
10
10 0.443 V 78.3 mA Terang Sekali
C. Variasi Warna (Merah)
Tabel 4.3 Hasil pengamatan variasi warna (Merah)
No Tegangan (V) Kuat Arus (I) Keterangan
1 0.005 V 1.0 mA Gelap2 0.006 V 1.0 mA Gelap3 0.006 V 1.1 mA Gelap4 0.007 V 1.3 mA Gelap5 0.008 V 1.4 mA Gelap6 0.009 V 1.6 mA Gelap7 0.009 V 1.7 mA Gelap8 0.012 V 2.2 mA Gelap9 0.019 V 3.4 mA Redup10 0.446 V 78.8 mA Terang
D. Variasi Warna (Orange)
Tabel 4.4 Hasil pengamatan variasi warna (Orange)
No Tegangan (V) Kuat Arus (I) Keterangan
1 0.005 V 1.0 mA Gelap2 0.006 V 1.2 mA Gelap3 0.007 V 1.4 mA Gelap4 0.009 V 1.7 mA Gelap5 0.011 V 2.1 mA Gelap6 0.015 V 2.8 mA Gelap7 0.024 V 4.3 mA Gelap8 0.263 V 46.6 mA Redup9 0.433 V 76.4 mA Terang10 0.445 V 78.5 mA Terang Sekali
11
E. Variasi Warna (Hijau)
Tabel 4.5 Hasil pengamatan variasi warna (Hijau)
No Tegangan (V) Kuat Arus (I) Keterangan
1 0.006 V 1.0 mA Gelap2 0.007 V 1.3 mA Gelap3 0.009 V 1.6 mA Gelap4 0.011 V 2.1 mA Gelap5 0.016 V 2.9 mA Gelap6 0.024 V 4.4 mA Gelap7 0.053 V 9.6 mA Gelap8 0.428 V 75.7 mA Redup9 0.448 V 79.1 mA Terang10 0.447 V 78.7 mA Terang
4.2 Pembahasan
Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari
cahaya atau gelombang elektromagnetik. Pada umumnya, Elektron yang terlepas
pada efek fotolistrik disebut elektron foto (Photoelektron) Sedangkan efek
fotovoltaik adalah proses mengubah energi (foton atau partikel) cahaya menjadi
energi listrik.
Pada percobaan karakteristik piranti cahaya digunakan LDR sebagai piranti
cahaya. Percobaan dilakukan dengan dua metode yaitu mengukur variasi kuat
penerangan (intensitas) dan variasi warna (panjang gelombang sinar). Pada
pengukuran intensitas cahaya, pengukuran dilakukan dengan cara mengubah
intensitas cahaya lampu dari gelap ke terang dengan mengatur potensiometer,
kemudian mengukur kuat arus dan tegangan yang dihasilkan. Hal yang sama
dilakukan pada pengukuran variasi warna, hanya saja antara lampu dan piranti
12
dipasang sebuh plastik warna (prisma) yang terdiri dari warna biru, merah,
orange, dan hijau yang dilakukan secara bergantian.
Dari percobaan yang dilakukan pada pengukuran variasi kuat penerangan
(intensitas) antara tegangan dan kuat arus saling berbanding lurus yang dapat
dilihat pada grafik hubungan antara tegangan dan kuat arus . Hal ini juga dapat
dibuktikan dari hasil intensitas cahaya pada lampu, dimana pada tegangan dan
kuat arus yang besar lampu menyala lebih terang. Sedangkan pada pengukuran
variasi warna (panjang gelombang sinar) warna merah memiliki intensitas cahaya
lebih besar dan warna biru memiliki intensitas cahaya yang paling kecil hal ini
dapat dilihat dari kuat arus dan tegangan yang terukur. Hasil percobaan ini sesuai
dengan literatur yang dikemukakan (Novianty dkk, 2012), dimana Nilai resistansi
LDR akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima. LDR
yang tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan menjadi besar (sekitar 10MΩ)
dan jika terkena cahaya nilai tahanan akan menjadi kecil (sekitar 1kΩ), yang
dapat dilihat dari tabel hasil pengamatan dan grafik, makin terang intensitas
cahayanya maka arus dan tegangan yang dihasilkan makin besar.
13
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan pada percobaan kali ini yaitu :
1. Piranti cahaya memiliki karakteristik sebagai pengubah besaran cahaya
menjadi besaran listrik, dimana semakin besar intensitas cahaya yang
diterima oleh sebuah piranti cahaya maka arus dan tegangan yang dihasilkan
akan semakin besar pula
5.2 Saran
Sebaiknya sebelum melakukan percobaan praktikan lebih memahami percobaan
yang akan dilakukan sehingga pada saat praktek lebih menguasai percobaan.
14
DAFTAR PUSTAKA
Frank D. Petruzella. 2001. Elektronika Industri, Penerbit Andi, Penerjemah Suminto, Drs. MA., Yogyakarta.
Hansen dkk. 2000. Penentuan Parameter-Paremeter Karakteristik Sel Surya untuk Kondisi Gelap dan Kondisi Penyinaran dari Kurva Karakteristik Arus Teganga (IV). Jurnal Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI.
Krane, Kenneth S. 1992. Fisika Modern. Jakarta : UI Press.
Novianty,Lubis,& Tony. 2012. Perancangan Prototipe Sistem Penerangan Otomatis Ruangan Berjendela Berdasarkan Intensitas Cahaya. Jurnal Fakultas Teknologi Informasi UNTAR.
Papadopoulou, Elena V.M. 2011. Photovoltaic Industrial Systems. Berlin: Springer.
Syakbaniah dan hasra. 2014. Eksperimen fisika petunjuk kegiatan dan lembar kerja. Padang: UNP.
15
16
LAMPIRAN
A. Variasi kuat penerangan atau intensitas cahaya
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan (V)
Arus
(I)
Gambar 1. Grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I)
B. Variasi Warna
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan (V)
Arus
(I)
Gambar 1. Grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) warna biru
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan (V)
Arus
(I)
Gambar 1. Grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) warna merah
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan (V)
Arus
(I)
Gambar 1. Grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) warna orange
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tegangan (V)
Arus
(I)
Gambar 1. Grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) warna hijau
BIOGRAFI
Penulis bernama Zulfikar lahir di Kota Palu pada
tanggal 30 juli 1996, merupakan anak pertama dari
3 orang bersaudara. Ia memulai pendidikan
dasarnya pada tahun 2002 di SDN Inpres 1 Talise
dan lulus pada tahun 2008. Kemudian ia
melanjutkan pendidikannya di SMPN 1 Palu dan
lulus pada tahun 2011. Setelah itu ia melanjutkan
pendidikannya di SMAN 2 Palu dan lulus pada tahun 2014. Sekarang ia sedang
menjalani pendidikan S1 Fisika MIPA semester 5 di Universitas Tadulako dengan
mengambil Kelompok Bidang Keahlian (KBK) Elektronika.