spektrometer bagian 1

I  PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pada tahun 1802, William Hyde Wollaston membuat temuan  yang  mencengangkan mengenai cahaya matahari. Ia menemukan bahwa spektrum matahari bukanlah seberkas  cahaya yang perbatasan antara satu warna dan warna lain berupa gradasi yang sambung-menyambung tidak terputus , melainkan berisi beratus-ratus celah sempit. Di dalam setiap celah tersebut tidak terdapat panjang gelombang. Tahun 1804, seorang ahli optika Jerman bernama Josef  Von Fraunhofer, yang mempelajari penemuan Sir Isaac Newton , meneliti spektrum yang dibentuk oleh cahaya yang berasal dari matahari dan melihat adanya sejumlah garis kelam yang melintasinya. Ia juga menetapkan alur-alur spektrum matahari kemudian alur-alur tersebut dikenal dengan nama garis-garis Fraunhofer.

Penggunaan spektroskopi sebagai sarana penentuan struktur senyawa memiliki sejarah yang panjang. Reaksi nyala yang populer berdasarkan prinsip yang sama dengan spektroskopi. Di pertengahan abad ke-19, kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) dan fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) berkerjasama mengembangkan spektrometer. Dengan bantuan alat baru ini, mereka berhasil menemukan dua unsur baru, rubidium dan cesium. Kemudian alat ini digunakan banyak kimiawan untuk menemukan unsur baru semacam galium, indium dan unsur-unsur tanah jarang. Spektroskopi telah memainkan peran penting dalam penemuan gas-gas mulia.

1.2  Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:

Dapat mengetahui prinsi kerja, kalibrasi, cara pengukuran dan cara penggunaan spectrometer

II  PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Spektrometer

Spektroskopi merupakan alat analisis cahaya yang dihasilkan suatu objek yang sangat berguna dalam bidang fisika. Spektroskopi menggunakan prinsip difraksi dan interferensi untuk memisahkan cahaya yang dihasilkan suatu objek menjadi garis-garis warna berbeda yang dikenal dengan Spektrum. Alat ukur yang digunakan disebut Spektrometer. Spektrometer adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengamati spektrum  cahaya yang terurai setelah melewati suatu medium sehingga membentuk suatu spektrum. Spektrometer adalah alat untuk mengukur spektrum. Dalam astronomi dan beberapa cabang kimia, spektrometer adalah alat optik untuk menghasilkan garis spektral dan mengukur panjang gelombang mereka dan intensitasnya. Metoda penyelidikan dengan bantuan spektrometer disebut spektrometri. Variabel yang diukur adalah yang paling sering adalah lampu. Dalam spektrometer modern, sinar yang datang pada sampel diubah panjang gelombangnya secara kontinyu. Hasil percobaan diungkapkan dalam spektrum dengan absisnya menyatakan panjang gelombang (atau bilangan gelombang atau frekuensi) sinar datang dan ordinatnya menyatakan energi yang diserap sampel.

2.2 Bagian-bagian Spektrometer

Spektroskop prisma merupakan alat yang digunakan untuk melihat spektrum dari suatu sumber cahaya. Spektrometer prisma merupakan alat yang digunakan untuk mengukur spektrum  cahaya yang terurai setelah melewati suatu medium atau untuk mengukur panjang gelombang dan indeks bias dari suatu prisma. Susunan spektrometer prisma terdiri dari komponen-komponen kolimator, teleskop, meja spectrometer, dan skala.

a. Kolimotorolimator merupakan sebuah tabung yang dilengkapi dengan lensa akromatik di mana satu ujungnya (yang menghadap prisma) dan sebuah celah. Fungsi lensa kolimator adalah untuk mensejajarkan berkas sinar yang keluar dari celah.  Lebar celah dapat diatur dengan menggunakan skrup pengatur yang terdapat pada ujung kolimator didekat celah. Skrup pengatur PC digunakan untuk mengatur lebar berkas cahaya yang jatuh pada prisma sedangkan posisi lensa terhadap celah dapat diatur dengan skrup, PL. Dalam penggunaan spectrometer prisma ini, celah dihubungkan dengan sumber cahaya yang akan diamati spektrumnya. Sumber cahaya dibungkus dalam sebuah tabung (agar cahaya tidak terpencar) dan diberi celah sejajar dengan celah yang terdapat pada kolimator.

b. Teleskop

Teleskop yang digunakan terdri dari lensa obyektif dan lensa okuler. Posisi lensa okuler terhadap lensa obyektif dapat diatur dengan skrup,yang terdapat pada ujung teleskop. Teleskop ini dapat digerak-gerakan, selain berfungsi sebagai tempat melihat spectrum cahaya yang dihasilkan prisma,, teleskop ini dapat menunjukan besar sudut yang dihasilkan dari pembiasan prisma. Untuk menentukan posisi celah dengan tepat, digunakan benang silang sebagai rujukan.

c. Meja Spektrometer

Meja spectrometer merupakan tempat untuk meletkkan prisma. Kedudukannya dapat dinaikkan / diturunkan atau diputar dengan melonggarkan skrup dan mengeratkannya. Prisma merupakan suatu objek yang membiaskan spectrum dari suatu sumber cahaya.

d. Skala Utama dan Skala Nonius

Dibawah meja spectrometer, terdapat piringan yang merupakan tempat dari skala utama dan skala nonius. Skala-skala ini menunjukan besar sudut yang dihasilkan dari pembiasan lensa. Pada sekala utama terdapat 360 skala yang menunjukan besar sudut pada lingkaran penuh. Sedangkan pada skala nonius terdapat skala-skala yang lebih kecil. Jumlah skala pada skala nonius todak tetap, hal ini tergantung pada pada ketelitian spectrometer, semakin banyak skala nonius dan semakin kecil jarak dari skala satu dan yang lain, maka ketelitian spectrometer semakin kecil pula. Dan kesalahan dalam pengukuran juga sangat kecil.

2.3 Prinsip Kerja Spektrometer

Sebuah spectrometer menggunakan kisi difraksi atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pengukuran panjang gelombang dapat dilakukan dengan menggunakan kisi difraksi yang diletakkan pada meja spektrometer. Saat cahaya melewati kisi, terjadi peristiwa difraksi. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

d sin θ = nλ

dimana n adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Untuk spectrometer prisma, cahaya yang sejajar kemudian masuk kesebuah prisma. Disini, cahaya mengalami dispersi atau peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik karena perbedaan indeks bias.

Sebuah lensa menfokuskan cahaya dicelah keluar. Hanya satu warna cahaya yang dapat melewati celah ini dalam satu waktu. Oleh karena itu, prisma harus diputar untuk membawa warna-warna lain masuk kedalam celah keluar dan membaca seluruh spektrum. Skala yang berbentuk lingkaran mencatat sudut prisma sehingga panjang gelombang cahaya dapat ditentukan.

Namun ada juga spektrometer yang menggunakan cermin datar yang disebut gratting alur sebagai pengganti prisma. Permukaan sebuah gratting berisi ribuan alur sejajar yang tipis. Cahaya yang menembus gratting akan menghasilkan sebuah spektrum.