...

pengaruh konsentrasi berbagai larutan gula sakarosa terhadap

by user

on
Category: Documents
4

views

Report

Comments

Transcript

pengaruh konsentrasi berbagai larutan gula sakarosa terhadap
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
PENGARUH KONSENTRASI BERBAGAI LARUTAN GULA
SAKAROSA TERHADAP SUDUT PUTAR JENIS CAHAYA MERAH,
HIJAU DAN KUNING
Mita Kusuma Purwasih
Universitas Ahmad Dahlan, jalan Pramuka 42, Sidikan, Umbulharjo, Yogyakarta 55161
[email protected]
Abstrak
Gula merupakan zat optis aktif yang mempunyai sifat dapat memutar arah getar cahaya yang
melewatinya. Dalam penelitian ini dilakukan penelitian tentang pengaruh berbagai larutan gula sakarosa pada
berbagai konsentrasi dan pengaruh panjang gelombang terhadap perubahan sudut putar jenis cahaya.
Sebagai sumber cahaya digunakan laser merah dengan panjang gelombang 650 nm, laser hijau dengan
panjang gelombang 532 nm, dan sumber cahaya kuning dari lampu halogen projecteur dengan daya maksimum
150 watt. Larutan yang digunakan berupa tiga jenis yaitu gula Tropicana Slim, gula Gulaku dan gula MK dengan
masing-masing konsentrasi 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Sudut polarisator divariasi dari 0o, 30o dan 60o
dengan masing-masing diulang sebanyak 10 kali, kemudian dicari sudut analisator yang bersesuaian dengan
intensitas cahaya transmisi minimum. Pengolahan data dilakukan dengan teknik rata-rata berbobot, kemudian
dibuat kurva hubungan antara konsentrasi terhadap sudut analisator atau perubahan sudut putar jenis.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi larutan gula dan panjang gelombang sumber cahaya
mempengaruhi perubahan sudut putar jenis cahaya. Semakin besar konsentrasi larutan gula semakin besar
perubahan sudut putar jenisnya. Besarnya nilai perubahan sudut putar jenis berturut-turut dari yang paling besar
terjadi pada larutan gula Tropicana Slim, Gulaku dan MK. Sedangkan untuk panjang gelombang, semakin kecil
nilai panjang gelombang sumber cahaya maka perubahan sudut putar jenisnya semakin besar. Besarnya nilai
perubahan sudut putar jenis berturut-turut dari yang paling besar terjadi pada sumber cahaya laser hijau, cahaya
kuning dan laser merah.
Kata kunci: Polarisasi, zat optis, panjang gelombang, larutan gula
Abstract
Sugar is optically an active substance that has a ability to rotate the direction of vibration light passing
through it. The aim of this research is to study the influence of concentrations of various sucrose solutions to the
light polarization angle.
As a light source was used red laser pointer with wavelength of 650 nm, green laser pointer with
wavelength of 532 nm, and yellow light source from halogen lamp projecteur with maximum power of 150 watt.
The solution used including three kinds of sugar, there were Tropicana Slim, Gulaku sugar, and MK, with each
concentration was 10%, 20%, 30%, 40% and 50%. The angle of polarization were varied from 0o, 30o, and 60o
with each ot the angle is repeated as much as 10 times, then it was sought analisator angle corresponding to the
minimum light intensity transmission. The data processing is done by the weighted average techniques, and then
made curve the relations between concentration of analisator angle to angle of polarization.
The result of the research indicate that concentration of sugar and wavelength influence the change of
polarization angle. The higher the concentration of sugar the larger the angle of polarization. The changes of
polarization angel from the biggest were Tropicana Slim, Gulaku and MK. While for the wavelength, the smaller
of the wavelength the larger the changes of total polarization angle. The changes of polarization angel from the
biggest were green laser, yellow light, and red laser.
Key words: polarization, optical substance, wavelength, sugar solution
1. Pendahuluan
Gelombang cahaya memiliki arah getaran
medan listrik E dan medan magnetik B yang saling
tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah
rambat gelombang cahaya. Karena kuat medan listrik
jauh lebih besar daripada kuat medan magnetik, maka
hanya arah getaran medan listrik E yang
diperhitungkan.
Fungsi
gelombang
untuk
gelombang
elektromagnet dapat dituliskan sebagai
E = E0 cos (
)
(1)
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-39
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
B = B0 cos (
)
VOLUME IV, OKTOBER 2015
(2)
dimana k merupakan angka gelombang, kecepatan
sudut, t waktu, E0 intensitas E maksimum, dan B0
intensitas B maksimum (Sutrisno, 1979).
Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap
disebut cahaya terpolarisasi, dan jika cahaya hanya
mempunyai satu arah getar tertentu disebut cahaya
terpolarisasi linier. Teknik umum untuk menghasilkan
cahaya terpolarisasi adalah menggunakan polaroid.
Polaroid akan meneruskan gelombang-gelombang
yang arah getarnya sejajar dengan sumbu transmisi
dan menyerap gelombang-gelombang pada arah getar
lainnya. Polaroid ideal akan meneruskan semua
komponen medan listrik E yang sejajar dengan sumbu
transmisi dan menyerap seluruh komponen medan
listrik E yang tegak lurus pada sumbu transmisi.
Seberkas cahaya tak terpolarisasi berjalan pada
arah z masuk ke polarisator pada arah sumbu y.
Setengah cahaya masuk memiliki medan listrik pada
arah y dan setengah pada arah x. Setengah intensitas
ditransmisikan, dan cahaya yang ditransmisikan
terpolarisasi linier dengan medan listriknya pada arah
y. Misalkan analisator membentuk sudut
dengan
sumbu transmisi polarisator. Jika E adalah medan
listrik diantara kedua polarisator, komponen
sepanjang arah sumbu transmisi dari kedua polarisator
adalah E cos . Intensitas cahaya sebanding dengan
E, intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kedua
polarisator diberikan oleh rumus (Tipler, 2001).
I
1
I 0 cos 2 
2
(3)
Gambar 1. Dua Polarisator Membentuk Sudut
Sama Lain.
ini disebut aktivitas optis. Jika seberkas cahaya
terpolarisasi linier melalui suatu bahan optis aktif,
maka gelombang yang ditransmisikan juga
terpolarisasi linier tetapi pada bidang yang lain, yang
membentuk sudut
dengan bidang datang (Finn,
1994).
Ditinjau dari keaktifan optiknya, senyawa
dibedakan atas dua yaitu senyawa yang bersifat optis
aktif dan optis pasif. Jika cahaya terpolarisasi bidang
dilewatkan pada suatu cairan yang mengandung
senyawa yang bersifat optis aktif maka bidang
polarisasi ini diputar ke kiri atau ke kanan. Tetapi jika
senyawa cairan optis pasif, bidang polarisasi cahaya
tidak akan diputar. Sifat optis aktif senyawa
bergantung pada sudut polarisasi cahaya yang
melaluinya. Makin besar sudut polarisasi maka
senyawa itu makin bersifat optis aktif. Berbagai jenis
cairan organik dan anorganik mempunyai sifat optis
aktif yang berarti dapat memutar bidang polarisasi
cahaya yang melaluinya. Besar sudut polarisasi
bergantung pada panjang lintasan cahaya yang
melalui medium, dan konsentrasi zat aktif dalam
cairan (Wierna, 2011).
Gula merupakan contoh molekul yang memutar
arah getar cahaya, dengan sudut putar yang
berbanding lurus dengan konsentrasinya. Molekul
gula mempunyai bentuk spiral (heliks), dengan arah
putar tertentu. Gula merupakan golongan sukrosa
dimana sukrosa terdiri atas glukosa dan fruktosa.
Glukosa termasuk golongan aldosa sehingga pada
deret rantai molekul dapat dituliskan huruf D (dexter).
Pemberian huruf D berkaitan dengan gugus OH yang
terikat pada atom C yang mengikat gugus CH2OH.
Bila gugus OH berada disisi kanan maka senyawa
yang bersangkutan berkonfigurasi D.
Satu
Dimana I0 adalah nilai maksimum dari
intensitas yang di transmisikan. Nilai maksimum
tersebut terjadi bila arah-arah pemolarisasi dari P1 dan
P2 adalah sejajar, yaitu apabila = 0 atau 180o.
Persamaan (3) yang dinamakan hukum Malus
menjelaskan bahwa intensitas yang keluar dari
analisator adalah hasil dari cos2 sudut putar jenisnya
terhadap intensitas cahaya yang masuk melalui
polarisator(cahaya tak terpolarisasi).
Jika sebuah gelombang elektromagnetik
terpolarisasi melewati bahan-bahan tertentu, maka
bidang polarisasinya terputar. Rotasi bidang polarisasi
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Gambar 2. Rantai molekul glukosa
2. Metode Penelitian
Peralatan dan bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:
a.
Sumber cahaya
Sumber cahaya yang digunakan laser merah
dengan panjang gelombang 650 nm dengan daya
keluaran maksimum 5 mW class III A, laser
hijau dengan panjang gelombang 532 nm dengan
daya keluaran maksimum 1800 mW class II, dan
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-40
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
b.
c.
d.
e.
f.
sumber cahaya kuning dari lampu halogen
projecteur dengan daya maksimum 150 watt.
Polarisator
Berfungsi
untuk
menghasilkan
cahaya
terpolarisasi dari cahaya tak terpolarisasi (cahaya
alami).
Analisator
Berfungsi untuk mengurangi intensitas cahaya
terpolarisasi.
Tempat sampel
Digunakan sebagai tempat larutan yang akan
dikaji sifat optisnya. Tempat sampel terbuat dari
kaca preparat dengan tebal 1 mm dan berbentuk
balok dengan ukuran panjang 2,5 cm, lebar 2,5
cm dan tingginya 7,5 cm.
Layar
Digunakan untuk menangkap cahaya dari hasil
polarisasi.
Gelas ukur
Digunakan untuk membuat konsentrasi larutan
gula.
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah
larutan gula putih dari gula sakarosa atau gula tebu
Gulaku, Tropicana Slim, dan MK dengan konsentrasi
masing-masing 10%, 20%, 30%, 40%, 50%.
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Metode analisis yang digunakan yaitu analisis
grafik yaitu dengan dideskripsikan dengan koordinat
kartesius, yaitu hubungan antara perubahan sudut
putar jenis terhadap perubahan konsentrasi zat dan
analisis matematis dengan rumus rata-rata berbobot.
(4)
kemudian dicari persamaan garis lurus dengan
menggunakan rumus
(5)
3. Hasil dan Pembahasan
Pengaruh konsentrasi larutan gula tehadap
perubahan sudut putar jenis berbagai warna
sumber cahaya
a. Pengaruh konsentrasi larutan gula tehadap
perubahan sudut putar jenis laser merah
Didapat hasil bahwa perubahan sudut putar
jenis terhadap konsentrasi larutan gula yaitu
linier seperti pada gambar 4.
Prosedur percobaan:
a.
b.
c.
d.
e.
Membuat beberapa sampel larutan gula dari
ketiga merek gula dengan konsentrasi 10%,
20%, 30%, 40%, 50%.
Melakukan observasi terhadap arah polarisasi
cahaya tanpa menggunakan sampel dan tanpa
wadah (hanya udara) untuk mengetahui
kelayakan polarisator dan analisator yang
digunakan.
Memposisikan laser merah, polarisator, wadah
sampel, dan analisator sehingga cahaya laser
merah yang melewati semua peralatan terletak
pada posisi segaris.
Berkas laser merah dilewatkan pada setiap
sampel larutan gula dan mengamati sudut putar
jenis cahaya laser merah setelah melewati
analisator. Dalam hal ini diambil nilai intensitas
minimum sumber cahaya dengan cara memutar
analisator. Sudut yang terbaca pada analisator
ketika ada sampel dikurangi dengan sudut yang
terbaca ketika tidak ada sampel, merupakan
perubahan sudut putar jenisnya.
Diulangi langkah d untuk larutan gula dengan
konsentrasi yang berbeda serta sumber cahaya
laser hijau dan cahaya kuning.
Gambar 3. Diagram Alat Penelitian
Gambar 4. Grafik Pengaruh Konsentrasi Ketiga
Larutan Gula terhadap Perubahan
Sudut putar jenis Laser Merah
b. Pengaruh konsentrasi larutan gula tehadap
perubahan sudut putar jenis laser hijau
Didapat hasil bahwa perubahan sudut putar
jenis terhadap konsentrasi larutan gula yaitu
linier seperti pada gambar 5.
Gambar 5. Grafik Pengaruh Konsentrasi
Ketiga
Larutan
Gula
terhadap
Perubahan Sudut putar jenis Laser
Hijau
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-41
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
c. Pengaruh konsentrasi larutan gula tehadap
b. Pengaruh panjang gelombang sumber cahaya
perubahan sudut putar jenis cahaya kuning
Didapat hasil bahwa perubahan sudut putar
jenis terhadap konsentrasi larutan gula yaitu
linier seperti pada gambar 6.
terhadap perubahan sudut putar jenis pada
larutan gula Gulaku
Gambar 6. Grafik Pengaruh Konsentrasi Ketiga
Larutan Gula terhadap Perubahan
Sudut putar jenis Cahaya Kuning
Dari data yang diperoleh menunjukkan adanya
kenaikan perubahan sudut putar jenis ( ) secara linier
terhadap kenaikkan konsentrasi gula. Peristiwa ini
akibat adanya atom C pada molekul gula sehingga
larutan gula bersifat optis aktif yaitu dapat memutar
bidang polarisasi tanpa pengaruh medan. Larutan gula
yang merupakan larutan optis aktif berfungsi untuk
membelokkan cahaya yang telah melalui polarisator.
Untuk menemukan sinar yang telah dibelokkan oleh
larutan gula, digunakan analisator yang sudutnya
dapat diubah-ubah. Besarnya sudut yang ditunjukkan
analisator setelah menemukan sinar dengan intensitas
paling kecil disebut sudut putar atau perubahan sudut
putar jenis.
Pengaruh panjang gelombang sumber cahaya
terhadap perubahan sudut putar jenis berbagai
larutan gula
a. Pengaruh panjang gelombang sumber cahaya
terhadap perubahan sudut putar jenis pada
larutan gula Tropicana Slim
Gambar
7. Grafik Pengaruh Panjang
Gelombang Sumber Cahaya terhadap
Perubahan Sudut putar jenis pada
Larutan Gula Tropicana Slim
Gambar 8. Grafik Pengaruh Panjang
Gelombang Sumber Cahaya terhadap
Perubahan Sudut putar jenis pada
Larutan Gula Gulaku
c. Pengaruh panjang gelombang sumber cahaya
terhadap perubahan sudut putar jenis pada
larutan gula MK
Gambar 9. Grafik Pengaruh Panjang
Gelombang Sumber Cahaya Terhadap
Perubahan Sudut putar jenis pada Larutan
Gula MK
Jika dibandingkan,
yang dihasilkan oleh laser
hijau lebih besar dibandingkan yang dihasilkan oleh
laser merah dan cahaya kuning. Penyebabnya adalah
panjang gelombang laser hijau lebih kecil daripada
panjang gelombang laser merah dan cahaya kuning
sehingga frekuensi yang dimiliki oleh laser hijau lebih
besar daripada yang dimiliki oleh laser merah dan
cahaya kuning. Sesuai dengan persamaan gelombang
(6)
dimana frekuensi dan panjang gelombang saling
berbanding terbalik.
Penggunaan laser merah menghasilkan perubahan
sudut putar jenis paling kecil dibanding yang lain,
karena laser merah mempunyai panjang gelombang
paling besar dibanding laser hijau dan cahaya kuning
sehingga frekuensi yang dimiliki laser merah paling
kecil dibandingkan yang lain. Sedangkan ketika
menggunakan cahaya kuning, efek perubahan sudut
putar jenis yang terjadi lebih besar dibanding saat
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-42
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
menggunakan laser merah dan lebih kecil
dibandingkan saat menggunakan laser hijau.
Penyebabnya
ialah
cahaya
kuning
yang
ditransmisikan ke polarisator dan kemudian mengenai
larutan gula memiliki panjang gelombang diatas
panjang gelombang laser hijau dan dibawah panjang
gelombang laser merah yaitu 560-590 nm. Karena
panjang gelombang cahaya kuning diantara dua
gelombang yang lain maka frekuensi cahaya kuning
juga berada diantara frekuensi dari panjang
gelombang yang lain.
4. Kesimpulan
Berdasar hasil penelitian yang telah dilakukan
maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Pengaruh konsentrasi larutan gula yaitu
sebanding dengan besarnya perubahan sudut
putar jenis. Semakin besar konsentrasi larutan
gula semakin besar perubahan sudut putar
jenisnya.
2. Pengaruh
panjang
gelombang
terhadap
perubahan sudut putar jenis yaitu berbanding
terbalik dimana semakin kecil nilai panjang
gelombang sumber cahaya maka perubahan
sudut putar jenisnya semakin besar. Besarnya
nilai perubahan sudut putar jenis berturut-turut
dari yang paling besar terjadi pada sumber
cahaya laser hijau, cahaya kuning dan laser
merah. Ini disebabkan panjang gelombang laser
hijau paling kecil yaitu 532 nm, cahaya kuning
560-590 nm dan laser merah 650 nm.
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Alat Polarmeter Secara Non-Invasive. Artikel
Skripsi Mahasiswa. Malang: Program Studi
Fisika Universitas Negeri Malang.
Nunik Sri Ritasari. 2014. “Pengembangan Materi
Praktikum Penentuan Sudut Polarisasi Cahaya
pada Minuman Kemasan Berbasis Data
Logging”,Tesis. Yogyakarta: Program Magister
Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan.
Nuraniza. 2013. Uji Kualitas Minyak Goreng
Berdasarkan Perubahan Sudut Polarisasi Cahaya
Menggunakan Alat Semiautomatic Polarymeter.
Prima Fisika, 87-91.
Sutrisno. 1979. Fisika Dasar: Gelombang dan Optik.
Bandung: ITB
Wierna Yusanti. 2011. “Perubahan Sudut putar jenis
Cahaya Terhadap Variasi Medan Listrik pada
Madu”,Skripsi. Semarang: Program Studi Fisika
Universitas Diponegoro
Ucapan Terimakasih
Terimakasih kepada Dr. Moh. Toifur M. Si.
yang telah membimbing dan membantu penelitian dan
kepada widodo S.Kom. yang telah membantu diskusi
serta pembuatan alat penelitian
Daftar Pustaka
Agustina, E. 2010. Penentuan Kemurnian Minyak
Kayu Putih dengan Teknik Analisis Perubahan
Sudut Putar Polarisasi Cahaya Akibat Medan
Listrik Luar. Neutrino.
C., A. L. 2012. Comparative Analysis of
Monosaccharide and Disaccharide Using
Different
Instrument
Refactometer
and
Polarimeter. Okonkwo et al. Int. J. Res. Chem.
Environ., 270-274.
Finn, M. A. 1994. Dasar-Dasar Fisika Universitas.
Jakarta: Erlangga.
Muhammad Lailia Nurafik, S. A. 2013. Pengaruh
Kadar Gula Dalam Darah Manusia Terhadap
Sudut Putar Sumbu Polarisasi Menggunakan
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-43
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-V-44
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Fly UP