Kamis, 07 Juni 2012

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II KUAT PENERANGAN


 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
KUAT PENERANGAN


Disusun oleh:
Nama: Anis Stiyani
NIM: 4211411046


JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2012

KUAT PENERANGAN
2. ABSTRAK
          Cahaya merupakan sebuah gelombang yang memiliki tingkat energi tertentu yang secara spesifik dipelajari pada fotometri. Kuat penerangan memiliki hubungan dengan fluks cahaya, tegangan dan jarak. Untuk mengetahui hubungan tersebut maka dilakukanlah percobaan ini. Percobaan dilakukan dengan cara mengukur kuat penerangan dengan berbagai variasi, yaitu variasi jarak dan tegangan. Untuk variasi jarak dari 10 sampai 60 cm dengan interval 10 cm didapatkan hasil F= 1,92± 0,36 lumen dengan KR= 18,75%. Sedangkan utuk Variasi tegangan, digunakan jarak r tetap pada 10cm dari sumber cahaya dengan variasi tegangan V antara  170 sampai220 VAC (tegangan naik) dengan interval 10 VAC dan  didapatkan hasil F= 48,68± 46,26 lumen dengan KR= 93% sedangkan pada tegangan turun, metodenya sama seperti pada tegangan naik, namun variasi V-nya dimulai dari tegangan 220 sampai 170 VAC dengan interval 10 VAC dan didapatkan hasil F= 49,73± 41,03 lumen dengan KR= 82%.




3. PENDAHULUAN
I.                  LATAR BELAKANG
            Pada era klasik, Newton berpendapat bahwa cahaya merupakan sebuah partikel yang kemudian didukung oleh Einsten pada era modern. Sedangkan ilmuan di era modern lainnya, Huygens mengatakan bahwa cahaya merupakan sebuah gelombang yang dapat merambat tanpa medium perantara. Cahaya mempunyai berbagai tingkat penerangan. Ilmu yang mempelajari tentang pengukuran kuantitas cahaya ini adalah Fotometri yang merupakan cabang ilmu astrofisika.  Dalam kajian fotometri disebutkan bahwa kuat penerangan mempunyai hubungan dengan fluks cahaya, jarak, dan tegangan. Untuk mengetahui hubungan-hubungan tersebut maka dilakukanlah eksperimen ini.
II.               KAJIAN PUSTAKA
Fotometri merupakan ilmu yang mempelajari tentang pengukuran kuantitas cahaya.
Fluks cahaya (arus cahaya) F
          Energi radian yang dipancarkan oleh sumber cahaya tiap satuan waktu disebut daya radian atau  fluksi radian. Jika sumber cahaya berupa lampu yang menggunakan tenaga listrik, tidak semua tenaga listrik berubah menjadi fluksi cahaya, beberapa bagian terbuang akibat konduksi panas, konveksi panas dan penyerapan. Dari fluksi radian yang muncul, hanya sebagian kecil saja yang dapat merangsang mata normal, yaitu yang terletak pada interval panjang gelombang 400 nm sampai 700 nm. Bagian dari fluksi radian yang mempengaruhi indera penglihatan disebut fluks cahaya dengan satuan lumen.
Jumlah banyaknya cahaya
          Cahaya adalah suatu bentuk energi.  Fluks cahaya adalah jumlah energi cahaya yang mengalir tiap satuan waktu. Banyaknya cahaya yang mengalir dalam wktu tertentu dapat ditentukan dengan
Q =  F . t  (lumen sekon = lmsk)                      (M-1.1)
Illuminasi (Kuat penerangan) E
          Jika fluks cahaya mengenai sebuah permukaan, maka dikatakan permukaan itu diterangi. Illuminasi E adalah fluksi cahaya yang menyinaridaerah per satuan luas.
  lumen / m2                                                    (M-1.2)
Dengan dF    = fluks cahaya yang mengenai daaerah luasan kecil
            dA     = daerah luasan kecil
jika kuat penerangan sama untuk semua titik pada permukaan dengan luas tertentu, dan F adalah fluks cahaya yang mengenai permukaan tersebut, maka:
                                                (M-1.3)
Illuminasi pada permukaan dapat diukur dengan menggunakan luxmeter.
Intensitas cahaya dari sebuah titik
          dF adalah fluks melalui suatu bagian dari sebuah kerucut sempit dengan sudut ruang d steradian yang puncaknya terletak disumber. Intensitas cahaya sumber dalam arah kerucut didefinisikan sebagai perbandingan fluksi dF terhadap sudut ruang d, atau sebagai fluks yang dipancarkannpersatuan ruang,
 lumen/steradian(lilin)                             (M-1.4)
          Sebuah titik sumber yang ideal memancarkan cahaya merata kesemua arah. Jika sudut ruang total yang dibentuk pada suatu titik sumber adalah 4 steradian, maka sebuah sumber yang mempunyai intensitas ke semua arah I lilin (lumen/steradian) memancarkan fluks total 4I lumen.
Illuminasi yang dihasilkan oleh sebuah sumber titik
          Jika dA adakah sebuah bagian permukaan yang membuat sudut , dengan jarak r terhadap titik sumber S, maka intensitas I dalam arah radial radial keluar dA adalah
  dengan d =                                  (M-1.5)
Fluks dF dalam sudut ruang d ialah:
          dF = I . d =
dengan demikian iluminasi pada dA adalah
                                                                (M-1.6)
        Bila bagian permukaan diterangi oleh lebih dari satu sumber cahaya maka illuminasi total adalah jumlah aljabar yang dihasilkan oleh masing-masing sumber.
Penempatan sumber terang
        Sumber cahaya yang mempunyai intensitas I lilin akan memancarkan fluks cahaya sebesar
F = 4I                        lumen                         (M-1.7)
        Kuat penerangan pada suatu titik sejauh r meter dari sumber cahaya dapat dianggap sama dengan kuat penerangan pada titik di bidang bola yang berjari-jari r meter dan berpusatkan sumber cahaya tersebut.
  (Hukum Utama Kuadrat Fotometri)
Bila bidang B terbentang n kali lebih jauh daripada bidang A (terhadap titik tengah sumber cahaya), rB = nrA maka kuat penerangan di B adalah
                                    (M-1.8)
Atau 1/n2 lebih lemah daripada kuat penerangan di A.
          Berdasarkan rumus utama kuadrat fotometri dapat ditentukan bahwa besarnya kuat penerangan di titik P (bidang sangan kecil di P yang tegak lurus terhadap r) adalah
                       (Hukum Cosinus Fotometri) (tim dosen fisika dasar 2, 2010:40-43)

III.           RUMUSAN MASALAH
1.      Bagaimanakah hubungan antara fluks cahaya dan kuat penerangan?
2.      Bagaimanakah hubungan antara jarak dan kuat penerangan?
3.      Bagaimanakah hubungan antara tegangan dan kuat penerangan?
IV.           TUJUAN PERCOBAAN
1.      Memahami hubungan fluks cahaya dan kuat penerangan
2.      Memahami hubungan jarak dan kuat penerangan
3.      Memahami hubungan tegangan dan kuat penerangan
4.     METODE PERCOBAAN
percobaan dilakukan dengan metode eksperimen, sebagai berikut:
1.      Mengukur kuat penerangan E dengan tegangan V tetap dan jarak r berubah
a.       Menyusun alat dan bahan sesuai dengan petunjuk
b.      Menghubungkan slide regulator voltage ke sumber tegangan AC, kemudian menghidupkan slide regulator serta mengatur tegangan slide regulator sehingga tegangannya menjadi 240 volt AC
c.       Meletakkan sensor luxemeter pada jarak 10 cm dari sumber cahaya
d.      Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel pengamatan
e.       Mengulangi langkah c dan d uuntuk menvariasikan jarak dengan interaval 10 cm sampai 6 kali percobaan.
f.       Membuat grafik hubungan kuat penerangan E dan jarak r.
g.      Mencari besarnya fluks cahaya.
2.      Mengukur kuat penerangan E dengan tegangan V berubah dan jarak r tetap.
a.       Tegangan naik
1.      Menyusun alat dan bahan sesuai dengan petunjuk
2.      Meletakkan sensor luxemeter pada jarak 10 cm dari sumber cahaya
3.      Menghubungkan slide regulator voltage ke sumber tegangan AC, kemudian menghidupkan slide regulator serta mengatur tegangan slide regulator sehingga tegangannya menjadi 170 volt AC
4.      Mencatat hasil pengukuran kedalam tabel pengamatan
5.      Mengulangi langkah 3 dan 4 untuk menvariasikan tegangan  naik dari 170VAC sampai 220 VAC dengan interval 10 VAC
6.      Membuat grafik hubungan kuat penerangan E dan tegangan V
7.      Mencari besarnya fluks cahaya
b.      Tegangan turun
Mengulangi percobaan 2a untuk tegangan turun dari 220 VAC sampai 170 VAC dengan interval 10 VAC.







5.     HASIL DAN PEMBAHASAN
A.   Data Pengamatan
Untuk Variasi R, Vtetap= 60 VAC
NO
R(cm)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
1
10
2
2
2
2
20
1
1
1
3
30
1
1
1
4
40
1
1
1
5
50
1
1
1
6
60
1
1
1





Untuk Variasi V, Rtetap =10 cm (tegangan naik)
NO
V(volt)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
1
170
220
219
219
2
180
267
288
277
3
190
327
342
334
4
200
427
434
430
5
210
506
513
509
6
220
590
524
557





Untuk Variasi V, Rtetap =10 cm (tegangan turun)
NO
V(volt)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
1
220
570
639
604
2
210
525
514
519
3
200
427
421
424
4
190
355
328
341
5
180
270
280
275
6
170
198
228
213

B.   Analisis data
1.      Perhitungan untuk Vtetap= 60 VAC
Untuk Variasi R, Vtetap= 60 V
NO
R(m)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
A (m2)
1
0,1
2
2
2
0,1256
2
0,2
1
1
1
0,5024
3
0,3
1
1
1
1,1304
4
0,4
1
1
1
2,0096
5
0,5
1
1
1
3,1400
6
0,6
1
1
1
4,5216

Berdasarkan metode (M-1.3),          maka F = E . A
dengan A= 4r2
·         F1 =  E̅1 . A1
F1= 2 . 0,1256
F1= 0,25 lumen
·         F2= E̅2. A2
F2= 1 . 0,5024
F2= 0,50 lumen
·         F3= E̅3.A3
F3=1. 1,1304
F3= 1,13 lumen
·         F4= E̅4.A4
F4= 1. 2,0096
F4=2,00 lumen
·         F5= E̅5. A5
F5= 1. 3,140
F5= 3,14 lumen
·         F6= E̅6. A6
F6= 1. 4,526
F6= 4,52 lumen
·         F̅=
F̅=
F̅= 1,92 lumen

=
=0,36 lumen
Kesalahan Relatif (KR) = x 100%
                                       =x 100%
                                    = 18,75 %
Jadi, F= 1,92± 0,36 lumen dengan KR= 18,75%

2.    Perhitungan untuk rtetap=10 cm= 1 . 10-1 m
Untuk Variasi V, Rtetap =0,1 m (tegangan naik)
NO
V(volt)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
1
170
220
219
219
2
180
267
288
277
3
190
327
342
334
4
200
427
434
430
5
210
506
513
509
6
220
590
524
557
Berdasarkan metode (M-1.3),          maka F = E . A
dengan A= 4r2= 4 . 3,14 . 0,1 = 0,1256 m2
F1 =  E̅1 . A
F1= 219 . 0,1256
F1= 27,50 lumen
F2= E̅2. A
F2= 277 . 0,1256
F2= 34,79 lumen
F3= E̅3 .  A
F3= 334 . 0,1256
F3= 41,95 lumen
F4= E̅4 . A
F4= 430 . 0,1256
F4= 54, 00 lumen
F5= E̅5. A
F5= 509 . 0,1256
F5= 63,93 lumen
F6= E̅6 . A
F6= 557 . 0,1256
F6=69,95 lumen
F̅=
F̅= 

F̅= 48,68 lumen
=
      = 46,26 lumen
Kesalahan Relatif (KR) = x 100%
                                       =x 100%
                                       = 93 %
Jadi, F= 48,68± 46,26 lumen dengan KR= 93%

Untuk Variasi V, Rtetap =0,1 m (tegangan turun)
NO
V(volt)
E1 (lux)
E2 (lux)
E̅ (lux)
1
220
570
639
604
2
210
525
514
519
3
200
427
421
424
4
190
355
328
341
5
180
270
280
275
6
170
198
228
213
Berdasarkan metode (M-1.3),          maka F = E . A
dengan A= 4r2= 4 . 3,14 . 0,1 = 0,1256 m2
F1 =  E̅1 . A
F1= 604 . 0,1256
F1= 75,86 lumen
F2= E̅2. A
F2= 519 . 0,1256
F2= 65,18 lumen
F3= E̅3 .  A
F3= 424 . 0,1256
F3= 53,25 lumen
F4= E̅4 . A
F4= 341. 0,1256
F4= 42,82 lumen
F5= E̅5. A
F5= 275 . 0,1256
F5= 34,54 lumen
F6= E̅6 . A
F6= 213. 0,1256
F6=26,75 lumen
F̅=
F̅= 

F̅= 49,73 lumen
=
      = 41,03 lumen
Kesalahan Relatif (KR) = x 100%
                                       =x 100%
                                       = 82 %
Jadi, F= 49,73± 41,03 lumen dengan KR= 82%


C.   Pembahasan
      Percobaan kali ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara kuat penerangan dengan fluks cahaya, tegangan dan jarak. Pada percobaan yang menvariasikan jarak dengan Vtetap, didapatkan hasil , F= 1,92± 0,36 lumen dengan KR= 18,75% sedangkan pada percobaan dengan jarak tetap dan tegangan di variasikan, didapatkan hasil F= 48,68± 46,26 lumen dengan KR= 93% untuk tegangan naik, dan F= 49,73± 41,03 lumen dengan KR= 82% untuk tegangan turun. Seharusnya hasil pada variasi tegangan naik dan tegangan turun tersebut memiliki hasil akhir yang sama. Namun pada percobaan ini, didapat hasil fluks cahaya yang berbeda, karena kurang telitinya praktikan dalam melakukan praktikum. KR yang didapat pada percobaan ini pun terlalu besar, karena adanya kekurang telitian praktikan dalam praktikum, misalnya dikarenakan oleh ketidaktepatan praktikan dalam membaca luxmeter dan voltmeter yang selalu berubah-ubah. Dan dari percobaan ini dapat diketahuai bahwa semakin jauh jarak antara sumber cahaya dengan titik sensor, maka kuat penerangannya semakin kecil. Selain itu didapatkan pula hubungan antara tegangan dan kuat penerangan, semakin besar tegangan, maka kuat penerangannya semakin besar pula, serta kuat penerangan berbanding lurus dengan fluks cahaya, semakin besar fluks cahaya, maka semakin besar pula kuat penerangannya.


6.     PENUTUP
I.                  SIMPULAN
Dari percobaan, dapat disimpulkan bahwa:
1.      Kuat penerangan berbanding terbalik dengan fluks cahaya
2.      Kuat penerangan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya
3.      Kuat penerangan berbanding lurus dengan tegangannya.
II.               SARAN
Sebaiknya dalam membaca luxmeter dan voltmeter dilakukan serempak, karena angka pada voltmeter angkanya terus bergerak- gerak maka harus ditunggu sampai voltmeter tersebut menunjukkan ngka yang kita kehendaki serta membaca angka pada luxmeternya pula.
7.     DAFTAR PUSTAKA
Tim Dosen Fisika Dasar 2. 2010. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 2. Semarang:               Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika-FMIPA Universitas Negeri Semarang.











Lampiran
Tugas akhir

1.     GRAFIK
F naik(lumen)
E̅ (lux)
27,5
219
34,79
277
41,95
334
54
430
63,93
509
69,95
557


 

F turun(lumen)
E̅ (lux)
75,86
604
65,18
519
53,25
424
42,82
341
34,54
275
26,75
213



2.      Diket F= 78 lumen
   Ew= 79, 17
Dit: Q untuk t = 90 s
       E?
Jawab: Q= F. t
               = 78.90
               = 7020
3.      Diket :  lampu 40 w/220v
            Efisiensi: 11,7 lumen/ watt
            Titik s= 4m
            R=2,3 m dari S
Dit: E?
Jawab:  efisiensi= F/P
                       F =  efisiensi . p
                          = 11,7. 40
                         = 468
                  X=
                     = 4,6
            E=  F/A
              = 468/4. 3,14. 4.62
             = 8,10 lumen
Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)