PENGUKURAN INTENSITAS CAHAYA MATAHARI

“Fisika Lingkungan”

Oleh:Ellinda Eka Wahyuni 100210102019Hendrawan 100210102001Evin Andriani 100210102034Halimatus Sa’diyah 100210102054M. Thorieq Yusuf 100210102063

PROGRAM PENDIDIKA FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

2013

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Setiap hari manusia terlibat pada suatu kondisi lingkungan kerja yang berbeda-

beda dimana perbedaan kondisi tersebut sangat mempengaruhi terhadap kemampuan

manusia. Manusia akan mampu melaksanakan kegiatannya dengan baik dan mencapai

hasil yang optimal apabila lingkungan kerjanya mendukug. Salah satunya adalah

penerangan yang baik. Di beberapa tempat kerja telah membuktikan bahwa penerangan

memberikan dampak positif seperti peningkatan produksi yang maksimal, tersedianya

barang dan jasa, serta perluasan lingkungan kerja.

Rumah adalah tempat tinggal dimana kita banyak melakukan aktivitas di

dalamnya, baik di siang hari maupun di malam hari. Di dalam rumah kita membutuhkan

penerangan baik penerangan yang bersumber dari listrik maupun dari matahari. Pada

siang hari untuk menghemat penggunaan listrik, kebanyakan orang memanfaatkan sinar

matahari untuk penerangan di dalam rumah dengan menggunakan genting – genting kaca

yang tembus cahaya.

Penerangan yang baik yaitu penerangan yang memungkinkan kita dapat melihat

obyek yang dikerjakan secara jelas, cepat dan tanpa upaya yang tidak perlu, berikut hal-

hal yang menentukan penerangan yang baik, antara lain:

  Pembagian luminensi dalam lapangan penglihatan

  Pencegahan kesilauan

  Panas penerangan terhadap keadaan lingkungan

  Arah sinar

  Warna

Penerangan yang buruk yaitu penerangan dimana kita kurang dapat melihat objek

yang dikerjakan secara tidak jelas dan memungkinkan dibantu oleh alat Bantu

penglihatan. Pengaruh yang mengakibatkan penerangan yang buruk, antara lain:

  Kelelahan mata

  Kerusakan alat penglihatan

  Keluhan pegal disekitar mata

  Bertambahnya kecelakaan

Pada siang hari, penerangan di dalam rumah dan di luar rumah memiliki tingkat

panas yang berbeda. Tingkat pencahayaan dapat diukur dengan menggunakan alat Lux

Meter. Lux meter merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengukur kuat atau

lemahnya cahaya yang terdapat pada suatu ruangan atau tempat tertentu.

1.2. Rumusan Masalah

1) Bagaimanakah perbedaan intensitas cahaya di dalam ruangan dan di luar ruangan?

2) Apakah intensitas cahaya di dalam dan di luar ruangan selalu sama setiap hari?

3) Factor – factor apa saja yang mempengaruhi perbedaan intensitas baik di dalam

maupun diluar ruangan?

1.3. Tujuan

1) Mengetahui besar intensitas cahaya di dalam dan di luar ruangan

2) Mengetahui rata – rata intensitas cahaya di suatu tempat

3) Mengetahui factor – factor yang mempengaruhi besar kecilnya intensitas cahaya di

suatu tempat.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Intensitas cahaya adalah besaran pokok fisika untuk mengukur daya yang dipancarkan

oleh suatu sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut. Satuan SI dari intensitas

cahaya adalah Candela (Cd). Dalam bidang optika dan fotometri (fotografi), kemampuan

mata manusia hanya sensitif dan dapat melihat cahaya dengan panjang gelombang tertentu

(spektrum cahaya nampak) yang diukur dalam besaran pokok ini.

Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir

yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika

atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. Radiasi surya

memegang peranan penting dari berbagaai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia.

Cahaya bisa dikatakan sebagai suatu bagian yang mutlak dari kehidupan manusia. Untuk

mendukung teknik pencahayaan buatan yang benar, tentu saja perlu diketahui seberapa besar

intensitas cahaya yang dibutuhkan pada suatu tempat. Maka, untuk mengetahui sebeapa besar

intensitas cahaya tersebut dibuthkan suatu alat ukur cahaya yang dapat digunakan untuk

mengukur besarnya cahaya dalam satuan lux. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting:

radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet). (Hoesin,

Haslizen,1983)

Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh

keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy

matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan

adanya rotasi bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan

atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi.

Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi.

Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu

arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan

tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke

permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit. Radiasi yang sampai ke

permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini

sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang

lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi

menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. ( Susanto, 1995).

Intensitas Cahaya Matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan, tanpa

adanya cahaya matahari kehidupan tidak akan ada lagi pertumbuhan tanaman ternyata

pengaruh cahaya selain ditentukan oleh kualitasnya ternyata ditentukan intensitasnya ,cahaya

berpengaruh nyata terhadap sifat morfologi tanaman.

Energi cahaya matahari yang digunakan oleh tanaman dalam proses fotosintesis

berkisar antar 0,5 – 2,0 % dari jumlah total energi yang tersedia. Sehingga hasil fotosintesis

berkurang apabila intensitas cahaya kurang dari batas optimum yang dibutuhkan oleh

tanaman, yang tergantung pada jenis tanaman (Leopold & Kriedemann, 1975) hal ini juga

berlaku terhadap jenis-jenis anggrek. Pemberian naungan pada tanaman baik secara alami &

buatan, akan berarti mengurangi intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman tersebut, hal

ini akan mempengruhi pertumbuhan maupun hasil tanaman . Tanaman yang kurang

mendapatkan cahaya matahari akan mempunyai akar yang pendek, cahaya matahari penuh

menghasilkan akar lebih panjang dan lebih bercabang.

Faktor – factor yang mempengaruhi intensitas matahari ialah:

1. Jarak matahari

Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap

penerimaan energi matahari.

2. Intensitas radiasi matahari

yaitu besar kecilnya sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang

diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang

yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya

tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan

atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus.

3. Panjang hari (sun duration)

yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam.

4. Pengaruh atmosfer.

Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air,

dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

5. Pengaruh Cuaca

Alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya adalah luxmeter. Luxmeter

digunakan sebagai salah satu alat untuk melakukan penelitian ( research ) bidang ilmu yang

memerlukan informasi intensitas cahaya yang lebih akurat. Luxmeter yang ada saat ini masih

terbatas kemampuannyakarena belum dilengkapi dengan memori penyimpanan data yang

dapat disimpansetiap saat. Memori ini sangat bermanfaat pada saat luxmeter digunakan untuk

penelitian dengan dengan jumlah data yang banyak dan waktu yang lama serta akurat.

BAB III

HASIL DAN ANALISIS PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penenitian

Pengamatan yang dilakukan untuk mengamati besar intensitas cahaya sinar

matahari dilaksanakan pada:

Tempat : rumah hendrawan dan lapangan di sekita

Waktu : jum’at – selasa 6 – 10 desember 2013

3.2 Hasil dan Analisis

a. Hari Pertama

WaktuDalam (candela) Luar Ruangan

(candela)

Keterangan

Pagi

66 56900

Cerah64 56800

64 56400

Rata – rata 64,67 56700

Siang

10 27300

Mendung/ berawan10 27300

11 28000

Rata – rata 10,33 27533,33

Sore

0 18400

Setelah hujan

(berawan gelap)

0 18400

0 18500

Rata – rata 0 18433,33

Grafik pengamatan:

pagi (cerah) siang (mendung) sore (berawan gelap)

0100200300400500600700

diluar ruangandi dalam ruangan

Analisis:

Pada pengukuran pertama di pagi hari yang cerah, intensitas cahaya yang terukur cukup

tinggi. Sedangkan pada siang dan sore intensitas cahaya menurun karena cuaca yang sedang

berawan. Cuaca yang berawan ini menghalangi cahaya matahari menuju permukaan bumi,

sehingga intensitas cahaya yang diterima bumi jumlahnya menjadi lebih sedikit dibandingkan

pada saat cuaca cerah.

b. Hari kedua

WaktuDalam (candela) Luar Ruangan

(candela)

Keterangan

Pagi

19 24800

Berawan/ mendung20 24800

20 24800

Rata – rata 19,67 24800

Siang

11 27000

Mendung/ berawan11 27300

11 27800

Rata – rata 11 27367

Sore

2 25900

Setelah hujan

(berawan gelap)

2 25500

2 25200

Rata – rata 2 25533

Grafik pengamatan:

pagi (mendung) siang (mendung)

sore (setelah hujan)

0

50

100

150

200

250

300

350

di luar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan

Analisis:

Pada hari kedua cuaca relatif berawan dan intensitas cahaya pun relatif kecil.

c. Hari ketiga

WaktuDalam (candela) Luar Ruangan

(candela)

Keterangan

Pagi

25 37500

Berawan25 37800

28 38000

Rata – rata 26 37767

Siang

206 81900

Cerah206 81800

210 81700

Rata – rata 207,33 81800

Sore

0 Tidak dapat

mengambil data

karena hujanBerawan

0

0

Rata – rata 0

Grafik:

pagi (berawan) siang (cerah) sore(hujan)0

200

400

600

800

1000

1200

di luar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan

Analisis:

Pada hari ketiga di pagi hari keadaan cuaca tidak begitu berawan meski matahari tidak

terlihat. Intensitas cahaya pun relatif kecil. Pada siang cuaca cerah dan panas. Intensitas

cahaya yang dihasilakan tinggi. Sedangkan sore hari karena terjadi hujan maka cahaya dalam

ruang tidak dapat masuk.

d. Hari keempat

WaktuDalam (candela) Luar Ruangan

(candela)

Keterangan

Pagi

19 24600

Berawan20 24800

22 24400

Rata – rata 20,33 24600

Siang

20 55100

Cerah sedikit

berawan

22 55300

24 55400

Rata – rata 22 55266,7

Sore

4 24000

Berawan3 24400

3 24300

Rata – rata 3,33 24233,33

Grafik pengamatan:

pagi (berawan) siang (cerah) sore (berawan)0

100

200

300

400

500

600

700

di luar ruangandi dalam ruangan

Analisis:

Pada hari keempat cuaca pagi berawan dan matahari tidak terlihat. Intensitas yang dihasilkan

pun kecil. Pada siang hari keadaan mulai sedikit cerah meski sinar matahari tidak sepanas

pada hari kedua namun intensitas yang dihasilkan cukup tinggi. Pada sore hari intensitas

rendah sebab keadaan luar yang baru saja hujan.

e. Hari kelima

WaktuDalam (Candela ) Luar Ruangan

(Candela)

Keterangan

Pagi 20 23500 Berawan

23 23700

22 24000

Rata – rata 21,67 23733,33

Siang

160 113900

Cerah150 113300

160 114000

Rata – rata 156,67 113733,33

Sore

20 36400

Berawan21 36600

22 36500

Rata – rata 21 36500

Grafik pengamatan:

pagi berawan siang cerah sore berawan0

200

400

600

800

1000

1200

1400

diluar ruangan x 100 luxdi dalam ruangan

Analisis:

Pada pagi hari keadaan masih berawan dan matahari tidak terlihat sehingga intensitas cahaya

yang teamati kecil. Pada siang hari keadaan cerah atau dapat dikatakan sangat panas, keadaan

ini menyebabkan intesitas cahaya yang sangat tinggi. Pada sore hari intensitas menurun

karena berawan.

3.3 Analisis Data

Grafik intensitas cahaya Matahari di pagi hari

hari 1 (cerah) hari 2 (berawan)

hari 3 (berawan)

hari 4 (berawan)

hari 5 (berawan)

0100200300400500600700

di luar ruangandi dalam ruangan

Grafik intensitas cahaya Matahari di siang hari

hari 1 (mendung)

hari 2 (mendung)

hari 3 (cerah)

hari 4 (cerah berawan)

hari 5 (cerah)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

di luar ruangandi dalam ruangan

Grafik intensitas cahaya matahari di sore hari

050

100150200250300350400450

di luar ruangandi dalam ruangan

Dari ketiga grafik intensitas cahaya dengan keadaan yang sama, diperoleh besar

intensitas cahaya yang berbeda setiap harinya. Hal ini dipengaruhi oleh cuaca pada kondisi

dan waktu setempat yang selalu berubah - ubah setiap hari.

Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh

keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy

matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan

adanya rotasi bumi. Ini terlihat dari Intensitas cahaya yang dihasilkan di luar (lapangan)

menunjukkan bahwa intensitas cahaya matahari dipengaruhi sudut dari posisi matahari. Ini

terlihat dari data pada hari kelima dimana intensitas cahaya matahari sangat tinggi di siang

hari dimana matahari tepat berada di atas.

Sedangkan intensitas cahaya di dalam ruangan dipengaruhi oleh keadaan ruangan

tersebut. Apakah ruangan tersebut mampu memantulkan cahaya dengan baik atau tidak.

Intensitas yang tinggi pada siang hari ini lah yang menyebabkan udara panas. Karena

bumi sangat padat, maka cahaya ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke

atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan

tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke

permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit.

Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh

bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan

di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. bumi memencarkan radiasi dalam bentuk

gelombang panjang. Pada radiasi bumi dari 115% radiasi yang keluar dari bumi (outgoing

radiatio) diserap 106% oleh awan, uap air, CO2, dan O3 dan dikembalikan ke bumi 100%,

hilang ke angkasa 9% secara langsung, emisi dari uap air, CO2, dan O3 sebesar 40%, emisi

dari awan 20%. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan

bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. permukaan mengalami surplus

sebanyak 31% dari energi radiasi (+46-115+100), sedangkan atmosfer defisit sebesar 31%

(+23+106-100-60). Bumi mentrasfer surplus 31% energi radiasi ke atmosfer dalam dua

bentuk, yaitu melalui panas terasa (sensible heat) sebesar 7% yang secara umum dapat diukur

dengan termometer, serta lewat panas tersembunyi (latent heat) sebesar 24% yakni panas

yang tersembunyi pada saat evaporasi (perubahan fase air menjadi uap) dan energi ini

terlepas saat kondensasi terjadi . Ini lah yang menjadi salah satu factor terjadinya pemanasan

global saat ini. Intensitas cahaya matahari yang tinggi menjadi indikasi bahwa pemanasaan

global yang terjadi semakin parah.

bumi lebih hangat dibandingkan hasil perhitungan rata-rata suhu muka bumi 300 K,

pada kenyataanya lebih adalah indikator keberadaan zat yang dikenal sebagai GRK (gas

rumah kaca). GRK terdiri atas CO2, O3, uap H2O, N2O, CFC, dan CH4. GRK mempunyai

sifat khas layaknya seperti rumah kaca yang dapat meneruskan radiasi surya langsung ke

permukaan, tetapi secara selektif menahan radiasi bumi dalam bentuk gelombang panjang

yang terakumulasi sehingga menimbulkan efek panas. Persis seperti di dalam rumah kaca

yang tertutup.

Pada jumlah yang ada saat ini, dirasakan GRK masih dianggap menguntungkan

karena bumi menjadi hangat dan dapat dihuni, tetapi bila aktivitas manusia pada berbagai

sektor yang cenderung meningkatkan keberadaan GRK, dikhawatirkan akan menimbulkan

dampak pemanasan bumi secara global, yang pada akhirnya dapat mencairkan es di kutub,

sehingga volume air laut menjadi bertambah, tenggelamlah beberapa pulau atau pantai serta

kota pantai. Meskipun sebagian pakar kurang meyakini fenomena ini dan menganggap ada

faktor penyeimbang seperti letusan gunung api yang menghamburkan jutaan ton partikel ke

udara akan menimbulkan dampak pendinginan bagi bumi juga secara global.

LampiranPengambilan data hari pertama

Hari kedua

Hari ketiga

Hari keempat

Hari kelima

Setelah melakukan beberapa pengukuran dan pengamatan kami mendapatkan beberapa kesimpulan yaitu :

1. Terjadi perbedaan yang mencolok antara intensitas cahaya didalam ruangan dengan di luar ruangan,salah satu datanya yaitu 156,67 didalam ruangan dan 1137,33 diluar ruangan pada siang hari.

2. Intensitas cahaya di dalam dan diluar ruangan berbeda setiap hari.3. Banyak factor yang mempengaruhi data pengukuran intensitas cahaya yang kami

lakukan diantarabya, sudut matahari terhadap alat, cuaca, ketinggian tempat, dan laian – lain sehingga terjadi perbedaan pengukuran setiap hari.