Pengaruh Molaritas Larutan NaCl sebagai Cladding Serat Optik Terhadap Intensitas Cahaya

Abstrak—Telah dilakukan percobaan Pengaruh Molaritas larutan NaCl srbagai Cladding Serat Optik Terhadap Intensitas Cahaya dengan tujuan untuk mengetahui hubungan antara rugi daya yang diterima terhadap perbedaan konsentrasi. Alat dan bahan percobaan ini adalah power supply, led, kabel buaya, statip, gelas ukur, gelas biasa, bubuk NaCl, akuades, multimeter, dan fiber optic. Percobaan ini menggunakan led yang dihubungkan dengan power supply sebagai penghasil cahaya yang akan diteruskan ke core fiber optik. Cahaya dari led, selanjutnya diteruskan ke core fiber optic yang terdapat kupasan cladding  sehinga core terhubung dengan larutan di gelas. Lalu cahaya di core diterima oleh photodioda. Selanjutnya, di ukur tegangan beda potensial kedua kaki photodioda dengan multimeter. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakkan larutan dengan molaritas 0, 1M, 2M, 3M, 4M, dan 5M. Sedangkan tegangan rata-rata yang dihasilkan  untuk variasi tersebut adalah 1,26V, 1,06V, 0,86V, 0,68V, 0,62V, dan 0,34V. Hasil tersebut, selanjutnya dibuat grafik. Dari grafik yang dibuat, diketahui bahwa regresi linier yang dihasilkan adalah y = -0,1743x +1,239 Hasil pengukuran menunjukan semakin tinggi konsentrasi larutan, maka tegangan yang dihasilkan oleh pengukuran photodioda juga semakin kecil. 

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah percobaan Pengaruh Molaritas larutan NaCl sebagai Cladding Serat Optik Terhadap Intensitas Cahaya didapat hasil data berupa nilai tegangan terhadap konsentrasi larutan yang digunakan.

A.    Analisa Data

Dari percobaan yang telah dilakukan, didapat data berupa nilai molaritas dan nilai tegangan. Nilai molaritas disini adalah nilai molaritas NaCl yang digunakan. Sedangkan nilai tegangan disini adalah tegangan output dari photodioda setelah mendapatkan sinar dari fiber optic setelah meneruskan sinar dari LED yang dipancarkan. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan multimeter.

Tabel 1. Data hasil pengukuran tegangan pada berbagai nilai molaritas

M	Repeat	Vin(V)	Vout(mV)	M	Repeat	Vin(V)	Vout(mV)
0	1	2	1.2	3	1	2	0.6
	2	2	1.3		2	2	0.6
	3	2	1.3		3	2	0.7
	4	2	1.4		4	2	0.7
	5	2	1.1		5	2	0.8
1	1	2	1.1	4	1	2	0.5
	2	2	1.2		2	2	0.6
	3	2	0.9		3	2	0.7
	4	2	1.1		4	2	0.6
	5	2	1		5	2	0.7
2	1	2	0.9	5	1	2	0.3
	2	2	1		2	2	0.4
	3	2	0.8		3	2	0.5
	4	2	0.9		4	2	0.2
	5	2	0.7		5	2	0.3

Selanjutnya, dari data pada tabbel 1 di atas dilakukan perhitungan rata-rata nilai tegangan pada setiap pengukuran dengan menggunakan konsentrasi yang berbeda pada kelima pengulangan. Data hasil perhitungan nilai rata-rata yang dihasilkan ditunjukan pada tabel berikut

Tabel 2. Nilai rata-rata tegangan yang dihasilkan pada berbagai molaritas

M	V
0	1.26
1	1.06
2	0.86
3	0.68
4	0.62
5	0.34

Dari tabel 2 di atas, terlihat pola penambahan nilai yang teratur dimana setiap penambahan nilai M yang berarti molaritas dan V yang berarti tegangan atau beda potensial saling berbanding terbalik satu sama lainya. Selanjutnya dibuat grafik tegangan terhadap nilai molaritas yang digunakan.

Gambar 7. Grafik Tegangan terhadap molaritas

Dari grafik yang ditunjukan pada gambar 6 di atas, terlihat bahwa sumbu vertical menunjukan nilai tegangan keluaran yag dihasilkan oleh photodioda dan sumbu horizontal adalah nilai molaritas yang digunakan. Grafik di atas membentuk regresi linier y = -0,1743x +1,239.

B.    Pembahasan

Pecobaan Pengaruh Molaritas larutan NaCl sebagai Cladding Serat Optik Terhadap Intensitas Cahaya ini menggunakan alat dan bahan seperti power supply, LED, Photodioda, statip, bubuk NaCl, akuades, multimeter, gelas ukur, gelas biasa, dan fiber optik. Power supply digunakan sebagai penyupali tegangan yang digunakan untuk menyalakan LED dengan cara merubah arus AC yang dihasilkan PLN menjadi arus DC. LED yang digunakan adalah LED 3mm berwarna merah sebagai penghasil sumber cahaya yang akan diteruskan fiber optik. Photodioda adalah bahan semikonduktor yang berfungsi menyerupai sel surya dimana akan menghasilkan tegangan saat diberi sinar. Tegangan yang dihasilkan sendiri sangat kecil, yaitu sekitar 2mV. Statip yang digunakan disini berfunngsi untuk tempat peletakan photodioda, LED, dan kabel fiber optik. Bubuk NaCl pada percobaan ini berfungsi untuk mengatur konsentrasi larutan sebagai variasi cladding yang digunakan pada fiber optik. Akuades yang digunakan disini berfungsi untuk pelarut NaCl. Multimeter disini digunakan sebagai pengukur tegangan keluaran yang dihasilkan oleh photodioda. Gelas yang digunakan disini ada dua, yaitu gelas ukur dan gelas biasa. Gelas biasa digunakan untuk tempat larutan yang akan digunakan sebagai cladding fiber optik. Sedangkan gelas ukur, digunakan untuk mengukur volume pelarut yang akan digunakan untuk melarutkan NaCl. Sedangkan Fiber Optik digunakan untuk media transmisi cahaya LED agar diterima oleh photodioda.

Percobaan dimulai dengan menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. Setelah itu, dihitung massa NaCl yang digunakan untuk membuta 150 ml larutan NaCl dengan konsentrasi 5 molar. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan 4. Setelah itu, dirangkain alat dan bahan. Lalu, larutan awal yang digunakan adalah akuades. Larutan ini di anggap sebagai larutan NaCl dengan nilai molaritas nol. Setelah itu, dihitung tegangan yang dihasilkan photodioda dengan cara menggunakan multimeter. Pada setiap pengulangan, multimeter dimatikan, lalu dinyalakan kembali. Pengulangan bertujuan untuk menambah akurasi pengambilan data. Setalah itu, dimasukan  NaCl yang sudah ditimbang ke dalam akuades yang ada di gelas biasa, dan dilakukan pengukuran tegangan. Setelah itu, larutan di encerkan menjadi 4 molar dengan cara menambahkan akuades pada gelas biasa. Perhitungan akuades dilakukan dengan menggunakan persamaan 5. Untuk membuat larutan menjadi 4 molar, ditambahkan 37,5 ml akuades pada larutan. Setelah itu, dilakukan penguangan dengan pengenceran larutan menjadi 3 molar, 2 molar, dan 1 molar dengan menambahkan akuades pada larutan masingmasing 62,5ml, 125ml, dan 375ml.

Pada percobaan ini dengan menggunakan tegangan input sebesar 2V dari power supply, lalu dengan menggunakan sumber cahaya berupa LED dan kemudian dirangkai dengan fiber optik, photodiode, multimeter. Digunakan variasi larutan sebagai pengganti cladding yakni dengan menggunakan konsentrasi larutan NaCl yaitu 0M, 1M, dan 2M. Dari variasi yang digunakan ini dapat dilakukan perbandingan bagaimana tegangan output yang dihasilkan oleh larutan NaCl dalam berberapa molaritas seperti yang ditunjukan gambar 6.

Dalam tabel 2 tampak bahwa semakin besar nilai molaritas suatu larutan maka tegangan atau voltase keluaran yang dihasilkan photodioda yang terbaca pada multimeter semakin kecil. Hal tersebut dikarenakan, ketik molaritas suatu larutan semakin besar maka struktur molekul-molekul didalam larutan menjadi semakin rapat. Perubahan kerapatan struktur molekul ini akan berpengaruh terhadap nilai indeks bias larutan. Sehingga ketika cahaya dari LED mengenai larutan, maka sinar LED akan sulit dipantulkan untuk larutan yang lebih pekat. Hal ini sesuai dengan prinsip snellius dimana saat seberkas cahaya melewati medium yang lebih rapat, maka akan dibiaskan mendekati sumbu utama. Sehingga sesuai oercobaan ini, penambahan konsentrasi larutan akan mengakibatkan semakin banyak sinar dari led yang diteruskan ke larutan dan tidak berada di fiber optik. Hal ini akan menyebabkan sinar yang diterima photo diode juga berkurang. Hal ini, akan mengakibatkan  tegangan keluaran photodioda juga berkurang.

Pada penggunaan larutan dengan molaritas yang kecil, dalam hal ini larutan yang digunakan adalah akuades, maka indeks bias larutan yang digunakan bernilai kecil. Hal ini akan mengakibatkan sinar LED yang mengenai larutan akan mengalam pemantulan dalam total akibat kecilnya indeks bias larutan. Hal ini akan membuat cahaya tea berada di dalam fiber optik sehingga terjadi pandu gelombang. Adanya pandu gelombang membuat cahaya yang berada di core fiber ptik dapat diterima oleh photo diode dan menghasilkan beda potensial yang dapat terbaca di multimeter dengan niai maksimal.

Bengkokan pada serat optik yang akan menyebabkan bagian dalam serat optik termampatkan dan nilai indeksnya bertambah. Pada saat yang sama, bagian luar menjadi tertarik lebih panjang sehingga kepadatan material berubah, dan mengakibattkan nilai indeks biasnya berkurang. Perubahan indeks bias serat optik akan mengakibatkan perubahan lintasan penjalaran cahaya yang terjadi di dalam inti serat optik. Perubahan penjalaran cahaya pada serat optik karena rugi-rugi daya yang diterima atau macrobending akan mengakibatkan perubahan pada kinerja serat optik selama percobaan dilaksanakan. Akibatnya, cahaya yang ditransmisikan mempunyai nilai intensitas yang lebih kecil dan mengakibatkan tegangan keluaran photodioda lebih kecil.

KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan Pengaruh Molaritas larutan NaCl sebagai Cladding Serat Optik Terhadap Intensitas Cahaya ini, didapat kesimpulan bahwa semakin besar konsentrasi larutan NaCl yang digunakan sebagai cladding fiber optic, maka tegangan yang dihasilkan photodioda semakin kecil. Nilai konsentrasi larutan berbanding terbalik dengan tegangan keluaran photodioda.

inilah salah satu praktikum yang saya lakukan di semester 5 ini. Untuk selengkapnya, klik disini 

Posted in: Optoelektronika