PENGEMBANGAN SENSOR LARUTAN GULA Pengembangan Sensor Larutan Gula Berbasis Absorbsi Gelombang Evanescent…

Embed Size (px)

Text of PENGEMBANGAN SENSOR LARUTAN GULA Pengembangan Sensor Larutan Gula Berbasis Absorbsi Gelombang...

1

PENGEMBANGAN SENSOR LARUTAN GULA BERBASIS

ABSORBSI GELOMBANG EVANESCENT PADA SERAT

OPTIK

WELLY TANJUNG

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

i

WELLY TANJUNG. Pengembangan Sensor Larutan Gula Berbasis Absorbsi

Gelombang Evanescent pada Serat Optik. Dibimbing oleh: Dr.Ir. IRMANSYAH,

M.Si. dan Dr. AKHIRUDDIN MADDU, M.Si.

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui dan membuktikan hubungan nilai

medan evanescent pada antara muka inti serat optik dengan larutan gula. Perubahan

indeks bias (n2) pada larutan gula menyebabkan adanya perubahan intensitas medan

evanescent, sehingga sebagian energi cahaya terserap oleh larutan gula keluar dari inti

secara eksponensial. Penyerapan cahaya yang disebabkan oleh perubahan indeks bias

cladding berpengaruh terhadap besarnya intensitas cahaya yang ditransmitansikan.

Larutan gula (cladding) yang diuji dengan 10 nilai konsentrasi (molaritas) yang berbeda,

dari 0,1 M sampai dengan 1 M. Nilai panjang gelombang yang digunakan adalah 530 nm,

sudut bias terbesar sebagai batas untuk menghasilkan pemantulan internal total () adalah

900 dan indeks bias (n1) core 1,492.

Kata kunci : serat optik,core,cladding, transmitansi, medan evanescent,

kedalaman penetrasi

ii

PENGEMBANGAN SENSOR LARUTAN GULA BERBASIS

ABSORBSI GELOMBANG EVANESCENT PADA SERAT

OPTIK

WELLY TANJUNG

Skripsi

sebagai salah satu syarat memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

iii

Judul : Pengembangan Sensor Larutan Gula Berbasis Absorbsi

Gelombang Evanescent pada Serat Optik

Nama : Welly Tanjung

NRP : G74060288

Menyetujui,

Tanggal lulus:

Pembimbing I

Dr. Ir. Irmansyah, M.Si

NIP. 196809161994031001

Pembimbing II

Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si.

NIP.196609071988021006

Mengetahui :

Kepala Departemen Fisika FMIPA IPB

Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si.

NIP.196609071988021006

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 23April 1988

sebagai anak pertama dari empat bersaudara dari ayahanda Yelvi

Nofri dan ibunda Erdayati. Riwayat pendidikan formal penulis

dimulai dari TK Asyiyah Pasar Minggu Jakarta Selatan, SDN 20

Batu Taba Kec.Batipuah Selatan, kemudian penulis melanjutkan

pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 3 (SMPN3)

Padangpanjang. Penulis lulus dari SMAN 1 Padangpanjang pada

tahun 2006 kemudian melanjutkan pendidikan ke Departemen Fisika Institut Pertanian

Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) 2006.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Fisika

Dasar. Selain itu penulis juga aktif dalam organisasi Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM

KM) IPB sebagai anggota departemen Budaya Olahraga dan Seni (BOS) tahun 2006-

2007, Lembaga Dakwah Fakultas (LDF) FMIPA SERUM-G sebagai anggota divisi

Relasi 2007-2008, ketua divisiRelasi 2009-2010,anggota Himpunan Mahasiswa Fisika

(HIMAFI) IPB, wakil ketua organisasi mahasiswa daerah Ikatan Mahasiswa Serambi

Mekah Pagaruyung (IMASERAMPAG). Penulis juga aktif dalam berbagai kegiatan

diantaranya CO.Divisi Humas of Sports on MIPA Faculty (COSMIC) 2008, Committee

of Kompetisi Fisika (KF)Pesta Sains Nasional 2008, dan Committee of International

Zakat Conference (IZC) 2011. Selama menempuh pendidikan di IPB penulis pernah

mendapatkan beasiswa pemerintah daerah provinsi Sumatera Barat dan mendapatkan

prestasi juara 3 lomba MTQ (bidang fahmul Quran) se IPB.

v

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas segala rahmat

dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan usulan penelitian dengan judul

Pengembangan Sensor Larutan Gula Berbasis Absorbsi Gelombang Evanescent

pada Serat Optik. Karya ilmiah ini merupakan penelitian penulis sebagai salah satu

syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam

penyusunan usulan penelitian ini, diantaranya kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Irmansyah, M.Si dan Bapak Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si selaku dosen

pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.

2. Ayahanda Yelvi Nofri, ibunda Erdayati, adik-adik ku Cholil Tanjung, Indah Puspita,

dan Rama Jenriko yang telah mendoakan dan memotivasi penulis

3. Bapak Hanedi selaku editor dan bapak Firman yang telah membantu dalam hal

administrasi.

4. Pak ca, pak ye, nenek ku zuraida yang selalu memotivasi penulis

5. Teman-teman fisika, khususnya angkatan 43 yang telah banyak membantu dan

memotivasi penulis

6. Teman-teman kost di Al Inayah yang sering memotivasi penulis

7. Dewi Eriyanti Ranami yang telah banyak dan sangat membantu dalam teknis dan

penulisan skripsi ini, selalu memotivasi penulis.

8. Wahyu PT, teman sekamar yang selalu mengingatkan penulis

Semoga usulan penelitian ini dapat bermanfaat.Saran dan kritik yang membangun

sangat penulis harapkan untuk hasil yang lebih baik.

Bogor, Desember 2012

Welly Tanjung

vi

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... vii

BAB IPENDAHULUAN .................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 1

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 1

1.4 Manfaat ............................................................................................................... 1

1.5 Hipotesis ............................................................................................................. 1

BAB IITINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 1

2.1 Serat Optik ......................................................................................................... 1

2.2 Single Mode ........................................................................................................ 3

2.3 Multi Mode .......................................................................................................... 3

2.4 Propagasi Cahaya pada Serat Optik .................................................................... 4

2.5 Sensor Serat Optik (Optical Fiber Sensors) ..................................................... 4

2.6 Sensor Serat Optik Ekstrinsik ............................................................................. 5

2.7 Sensor Serat Optik Intrinsik ................................................................................ 5

2.8 Gelombang Evanescent ...................................................................................... 5

BAB IIIBAHAN DAN METODE ...................................................................................... 5

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................. 5

3.2 Bahan dan Alat .................................................................................................... 5

3.3 Metode ................................................................................................................ 6

3.3.1 Pembuatan larutan gula .................................................................................. 6

3.3.2 Pengukuran nilai %brix larutan gula .............................................................. 6

3.3.3 Pengukuran kinerja sensor .............................................................................. 6

3.3.4 Hubungan kedalaman penetrasi dan indeks bias larutan ................................ 7

3.3.5 Hubungan medan evanescent(Ez) terhadap panjang penjalaran sinar

gelombang (z) ................................................................................................. 7

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 7

4.1 Indeks Bias Larutan Gula .................................................................................... 7

4.2 Kedalaman Penetrasi Gelombang Evanescent (dp) ............................................ 8

4.3 Pengukuran Kinerja Sensor ......................