ALAT-ALAT UKUR MATERIALPENGUKURAN DAN ALAT UKUR FISIKA

DISUSUN OLEH :HALIMATUS SADYAH SIREGARGITA DANIATILISA RAHMAYANI PURBAM.RAHMANPRASWANDI TARIGANFISIKA DIK A / 2014

DOSEN PENGAMPU : FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI MEDAN2014

KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca.adapun judul makalah ini adalah Alat-alat Ukur Material.Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.Medan, November 2014Penyusun

i

DAFTAR ISIKATA PENGANTAR.iDAFTAR ISIiiBAB I PENDAHULUAN11.1 latar Belakang11.2 Tujuan1BAB II PEMBAHASAN22.1 Mikroskop Elektron22.2 Scanning Elektron Mikroskop52.3 Transmission Elektron Mikroskop2.4 Spektroskopi inframerah FTIR7BAB III PENUTUP 113.1 Kesimpulan11DAFTAR PUSTAKA12

ii

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangMikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu melakuakan pembesaran obyek sampai dua juta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus dari pada mikroskop cahaya. Mikroskop electron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektro maknetikmyang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.

Macam macam mikroskop elektron diantaranya adalah : Mikroskop transmisi elektron (TEM) Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) Mikroskop pemindai electron Mikroskop pemindai lingkungan electron (ESEM) Mikroskop refleksi elektron (REM)

Pada makalah ini, kami akan membahas tentang Mikroskop Elektron, beberapa jenis mikroskop elektron, yaitu Scanning Elektron Microscope dan Transmission Elektron Microscope, serta Spektroskopi inframerah atau FTIR.

Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 1,00 m atau pada bilangan gelombang 13.000 10 cm-1.Penemuan inframerah pertama ditemukan pertama kali olehWilliamHerschelpada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan olehYoung, Beer, Lambert, danJuliusmelakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul degan inframerah, dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya.1

1.2.TujuanAdapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:1. Mengetahui defenisi dari Mikroskop Elektron, dan Spektroskopi inframerah2. Mengetahui fungsi dari Mikroskop Elektron, dan Spektroskopi inframerah3. Mengetahui jenis-jenis Mikroskop Elektron dan Spektroskopi Inframerah.4. Mengetahui bagian-bagian Mikroskop Elektron dan Spektroskopi Inframerah5. Memahami cara penggunaan Mikroskop Elektron dan Spektroskopi Inframerah

2

BAB IIPEMBAHASAN2.1 MIKROSKOP ELEKTRONMIKROSKOP ELEKTRON1. PENGERTIAN MIKROSKOP Kata mikroskop bersal dari bahasa Yunani yaitu micron yang artinya kecil dan scropos yang artinya melihat atau tujuan. mikroskop adalah alat untuk melihat obyek yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Alat utama dalam mikroskop yang digunakan untuk mengamati adalah lensa objektif dan lensa okuler. Mikroskop pertama kali dikembangkan pada abad ke 16 menggunakan lensa sederhana untuk mengatur cahaya biasa. Pertama kali perbesaran terbatas kira-kira 10 kali dari ukuran objek sebenarnya. Setelah mengalami perbaikan akhirnya perbesaran bisa mencapai 270 sampai 400 kali. Mikroskop terdiri atas mikroskop optik dan mikroskop elektron. 2. MIKROSKOP ELEKTRONMikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu melakuakan pembesaran obyek sampai duajuta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus dari pada mikroskop cahaya. Mikroskop electron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektro maknetikmyang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.

Macam macam mikroskop elektron diantaranya adalah :

Mikroskop transmisi elektron (TEM) Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) Mikroskop pemindai electron Mikroskop pemindai lingkungan electron (ESEM) Mikroskop refleksi elektron (REM)

3

A. Pembuatan preparat untuk mikroskop elektronAgar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan preparat. Prinsip penyediaan preparat untuk mikroskop elektron adalah sebagai berikut :1. Melakukan fiksasi : bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. Fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida.2. Pembuatan sayatan : bertujuan untuk memotong spesimen hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui proses pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan menggunakan mikrotom. Umumnya mata pisau mikrotom terbuat dari berlian, karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat. Hasilnya, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati.3. Pelapisan/pewarnaan : bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.

B. GAMBAR MIKROSKOP ELEKTRON

4

C. KEGUNAAN MIKROSKOP ELEKTRON :1. Untuk mempelajari pola- pola sel hewan, tumbuhan, dan bakteri serta organisme kecil. 2. Mikroskop elektron juga digunakan dalam menganalisishasil industri dan pengontrol hasilproduksi.D. KELEMAHAN MIKROSKOP ELEKTRON

1. Kelemahan mikroskop electron ialah dalam hal metode yang digunakan untuk mempersiapkan sel mati spesimennya. Selain itu mikroskop electron menghasilkan artifak-artifak, cirri- ciri structural yang terlihat dalam mikrograf yang sebenarnya tidak ada dalam sel hidup. (artifak dapat juga terlihat dalam mikroskop cahaya).2. Jauh lebih banyak energi dan radiasi elektro maknetik yang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.

E. CARA MENGGUNAKAN MIKROSKOP ELEKTRONElektron yang dilepas dari filamen metal yang dipanaskan ditempatkan pada ruang hampa dikumpulkan dan difokuskan pada objek melalui lensa kondenser elektromagnetik. Setelah elektron dilewatkan pada objek, mereka dikumpulkan lagi oleh kumparan elektromagnet yang berfungsi sebagai lensa objektif. Lensa ini menghasilkan citra yang diperbesar dari objek yang diterima oleh lensa elektromagnetik ketiga yang kemudian, berlaku sebagai lensa okuler atau lensa proyeksi. Citra akhir kemudian dapat divisualisasi pada layar fluoresdent atau dapat direkam pada pelat fotografis.

52.2. SCANNING ELEKTRON MICROSCOPE

6

2.3. TRANSMISSION ELEKTRON MICROSCOPEMikroskop transmisi elektron (Transmission electron microscope-TEM)adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, di mana elektron ditembuskan ke dalam obyek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.SEJARAH PENEMUANSeorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska menggabungkan penemuan ini dan membangun mikroskop transmisi elektron (TEM) yang pertama pada tahun 1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).A. CARA KERJAMikroskop transmisi eletron saat ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm (atau 1 angstrom) atau sama dengan pembesaran sampai satu juta kali. Meskipun banyak bidang-bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop transmisi elektron ini. Adanya persyaratan bahwa obyek pengamatan harus setipis mungkin ini kembali membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyek yang tidak dapat dengan serta merta dipertipis. Karena itu pengembangan metode baru mikroskop elektron terus dilakukan.B. PREPARASI PENGAMATAgar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut: 1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. pembuatan sayatan, yang bertujuan untuk memotong sayatan hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui proses pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan menggunakan mikrotom. Umumnya mata pisau mikrotom terbuat dari berlian karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat. Oleh karena itu, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.7

C. CARA KERJA TEMPrinsip kerja TEM dimulai dari sumber emisi (pistol elektron) yaitu tungsten filament dan sumber lanthanum hexaboride (LaB6). Dengan menghubungkan pistol ini dengan sumber tegangan tinggi (biasanya ~ 100-300 kV) pistol akan mulai memancarkan elektron baik dengan termionik maupun emisi medan elektron ke sistem vakum. ekstraksi ini biasanya dibantu dengan menggunakan silinder Wehnelt. Interaksi elektron dengan medan magnet akan menyebabkan elektron bergerak sesuai dengan aturan tangan kanan, sehingga memungkinkan elektromagnet untuk memanipulasi berkas elektron. Penggunaan medan magnet akan membentuk sebuah lensa magnetik dengan kekuatan fokus variabel yang baik. Selain itu, medan elektrostatik dapat menyebabkan elektron didefleksikan melalui sudut yang konstan. Dua pasang defleksi yang berlawanan arah dengan intermediete gap akan membentuk arah elektron yang menuju lensa.Berbeda dengan mikroskop optik yang lensanya bisa langsung difungsikan, optik TEM bisa cepat berubah, TEM memiliki kekuatan lensa yang berubah-ubah. Lensa TEM memungkinkan adanya konvergensi, dengan sudut konvergensi yang sesuai variabel parameter, TEM berkemampuan untuk mengubah perbesaran dengan cara memodifikasi jumlah arus yang mengalir melalui kumparan, lensa quadrupole atau lensa hexapole.Biasanya TEM terdiri dari tiga tahap lensing. Tiga tahapan itu adalah lensa kondensor, lensa objektif, dan lensa proyektor. Lensa kondensor bertanggung jawab untuk pembentukan balok primer, sedangkan fokus lensa objektif datang melalui sampel itu sendiri (dalam STEM mode pemindaian, ada juga lensa objektif atas sampel untuk membuat konvergen insiden berkas elektron). Lensa proyektor digunakan untuk memperluas sinar ke layar fosfor atau perangkat pencitraan lain, seperti film. Pembesaran TEM berasal dari rasio jarak antara spesimen dan lensa objektif. Selain itu, lensa Quad dan hexapole digunakan untuk koreksi distorsi balok asimetris, yang dikenal sebagai astigmatisme. Perlu dicatat bahwa konfigurasi TEM optik sangat berbeda dengan kenyataannya.

8

2.4 SPEKTROSKOPI INFRARED FTIR

Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 1,00 m atau pada bilangan gelombang 13.000 10 cm-1.Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi tekhnik serapan(absorption),tekhnik emisi(emission),tekhnik fluoresensi(fluorescence).Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pementulan, pembiasan, dan penyerapan.Penemuan inframerah pertama ditemukan pertama kali olehWilliamHerschelpada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan olehYoung, Beer, Lambert, danJuliusmelakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul degan inframerah, dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya.Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasiContoh aplikasi sederhana untuk far infra red adalah terdapat pada alat alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infra red ada pada alat ini untuk sensor alarm biasa, sedangkan near infra red digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti padanightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data.A. Karakteristik :tidak dapat dilihat oleh manusiatidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandangdapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panasPanjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.

B. Interaksi Sinar Infra Merah Dengan Molekul BerkasRadiasi elektromagnetikDasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan olehHookedan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar disamping ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik.9

Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu :Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, danGerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya.

Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari pegas dan massa ( m1 dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi. JENIS JENIS SPEKTROSKOPI INFRAMERAHBerdasarkan pembagian daerah panjang gelombang, sinar inframerah dibagi atas tiga daerah, yaitu:Inframerah jarak dekat dengan panjang gelombang 0.75 1.5 mInframerah jarak menengah dengan panjang gelombang 1.50 10 mInframerah jarak jauh dengan panjang gelombang 10 100 m

Dalam metode spektroskopi inframerah ini alat yang digunakan disebut dengan Spektrofotometer Inframerah Dimana alat spektrofotometer inframerah ini terdiri daricahaya inframerahmonokromatordetector2.CARA KERJA ALAT SPEKTROFOTOMETER (FTIR)Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar dibawah ini dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya disebut sebagai retardasi ( d ). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red.10

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik.Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah.Prinsip Kerja Spektroskopi IRJika radiasi inframerah dikenakan pada sampel senyawa organik, beberapa frekuensi bisa diserap oleh senyawa tersebut. Jumlah frekuensi yang melewati senyawa diukur sebagai transmitansi.Sebuah persentase transmitansi bernilai 100 jika semua frekuensi diteruskan senyawa tanpa diserap. Dalam prakteknya, hal itu tidak pernah terjadi. Dengan kata lain selalu ada serapan kecil, dan transmitansi tertinggi hanya sekitar 95%. Dalam spektrum inframerah, akan terdapat suatu grafik yang menghubungkan bilangan gelombang dengan persen transmitansi. Berikut adalah contoh spektrum IR senyawa 2-heksanol.

Untuk tujuan determinasi gugus fungsi, pengamatan pertama kali ditujukan pada puncak yang berada di daerah bilangan gelombang 4000-1500 cm-1. Daerah sebelah kanan 1500cm-1disebut dengan daerah sidik jari (fingerprint region). Daerah sidik jari akan sangat khas untuk masing-masing senyawa.

11

BAB IIIPENUTUP3.1. KESIMPULANMikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu melakuakan pembesaran obyek sampai duajuta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus dari pada mikroskop cahaya. Mikroskop electron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektro maknetikmyang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.Macam macam mikroskop elektron diantaranya adalah :

Mikroskop transmisi elektron (TEM) Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) Mikroskop pemindai electron Mikroskop pemindai lingkungan electron (ESEM) Mikroskop refleksi elektron (REM)

Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 1,00 m atau pada bilangan gelombang 13.000 10 cm-1.Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi tekhnik serapan(absorption),tekhnik emisi(emission),tekhnik fluoresensi(fluorescence).Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pementulan, pembiasan, dan penyerapan.

12

DAFTAR PUSTAKABasyaruddin noor cholis.(1995).Pengukur dan Pengukuran.Bandung.Pusat Pengembangan Pendidikan PoliteknikBishop,owen.(2004). Dasar - Dasar Elektronika.Jakarta:ErlanggaCooper william davit.(1991).Intrumentasi Elektronik dan Teknik.Jakarta.ErlanggaDaryanto.(1997). Teknik dasar Fisika.Jakarta:ErlanggaMarvio, Alonso.(1994).Fisika.Surabaya:Pradana

13