Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan Menggunakan Metode Difraksi Oleh : Lusiana Weny Setyarini 2408100005 Dosen Pembimbing : Ir. Heru Setijono, M.Sc 19490120 197612 1 001 Agus Muhammad Hatta, ST, M.Si, PhD 19780902 200312 1 002 Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Seminar Tugas Akhir 10 Juli 2012
21
Embed
Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan ... · CELAH LAYAR (pola gelap terang) θ. x L. ... Sudut difraksi yang diperoleh dimasukkan ke persamaan ... dengan memanfaatkan
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Perancangan Sistem Pengukuran Konsentrasi Larutan Menggunakan Metode Difraksi
2) Penelitian N. L. Dmitruk, N. L. Dmitruk, O. I. Mayeva, S. V. Mamykin, O. B.Yastrubchak, dan M. Klopfleisch (2001) Menentukan kadar alkohol Multilayer diffraction grating
3) Penelitian T. Tamulevicˇius, R. Sˇeperys, M. Andrulevicˇius, dan S.Tamulevicˇius (2011) Menentukan indeks bias larutan Metode GLRS (Grating Light Reflection Spectroscopy)
4) Penelitian Gang Ye, Xiaogong Wang (2010) Menentukan kadar glukosa Kisi difraksi berbahan hidrogel
Teori Penunjang
DIFRAKSI
Pembelokan gelombang saat melewati suatu objek berupa rintangan ataupun
celah.
Cahaya yang melewati celah, sebagian akan diteruskan, sebagian lagi akan
dibelokkan.
Pola difraksi berupa pola gelap-terang.
CELAH
LAYAR(pola gelap terang)
θx
L
Transmission
KISI DIFRAKSI
Kumpulan dari elemen reflecting (pantulan) atau transmitting (terusan) yang
dipisahkan oleh jarak yang sebanding dengan panjang gelombang dari cahaya yang
dikenakan.
Reflection grating : kisi yang dikenai pada permukaan yang memantulkan
cahaya.
Transmission grating : terdiri dari kisi yang dikenai pada permukaan yang
transparan (meneruskan cahaya).
Reflection
SKEMA DIFRAKSI PANTULAN
PERSAMAAN DIFRAKSI
Seminar Tugas Akhir
PENETUAN ORDE
Seminar Tugas Akhir
KADAR ZAT DALAM LARUTAN
Persen Massa (% massa)Persen massa menyatakan bagian massa zat terlarut dalam 100 bagian
massa campuran (pelarut + zat terlarut)
Persen Volume (% volume)Persen volume menyatakan bagian volume zat terlarut dalam 100
bagian volume campuran (pelarut + zat terlarut)
Seminar Tugas Akhir
Mulai
Identifikasi permasalahan
Menentukan persamaan matematis
Pengambilan data sudut difraksi untuk berbagai larutan
Identifikasi komponen-komponen yang diperlukan
Perancangan sistem pengukuran konsentrasi
larutan dengan kisi difraksi
Pengujian sistem dengan variasi konsentrasi larutan
Grafik sudut difraksi fungsi konsentrasi padaorde -1
m = -1
Linear (m = -1)
Orde m = -1
y = -0.139x + 66.93R² = 0.848
596061626364656667
0 10 20 30 40 50 60
Sudu
t Difr
aksi
, Ø(°
)
Konsentrasi, C (%)
Grafik sudut difraksi fungsi konsentrasi padaorde -2
m = -2Linear (m = -2)
Orde m = -2
y = -0.209x + 78.54R² = 0.838
6869707172737475767778
0 10 20 30 40 50 60
Sudu
t Difr
aksi
, Ø(°
)
Konsentrasi, C (%)
Grafik sudut difraksi fungsi konsentrasi padaorde -3
m = -3
Linear (m = -3)
Orde m = -3
Persamaan Matematis
Orde m = -1
Orde m = -2
Orde m = -3
Seminar Tugas Akhir
Ø = sudut difraksiC = konsentrasi larutan
Validitas Sistem
Dilakukan pengambilan sudut difraksi pada larutan A
(konsentrasi 14%) dan larutan B (konsentrasi 18%)
Sudut difraksi yang diperoleh dimasukkan ke persamaan
matematis sesuai orde difraksi
Diperoleh nilai akurasi pada orde difraksi m = -2 dengan error
sebesar 3,3% untuk larutan A dan 6,6% untuk larutan B
Seminar Tugas Akhir
Kesimpulan
Seminar Tugas Akhir
Metode difraksi dapat dilakukan untuk mengukur konsentrasi larutan
dengan memanfaatkan hubungan antara indeks bias dan sudut difraksi.
Indeks bias sendiri berbanding lurus dengan konsentrasi larutan.
Karakteristik dari sistem adalah linier dengan linieritas 0,86 untuk orde
m = -1; 0,848 untuk orde m = -2, dan 0,838 untuk orde m = -3
Pengukuran konsentrasi larutan dengan akurasi paling tinggi terletak pada
orde m = -2 karena memiliki error yang paling kecil setelah dilakukan
pengujian kembali, yaitu 3,3%
Range pengukuran konsentrasi adalah pada konsentrasi 10% sampai
dengan 50%
Resolusi dari sistem adalah 0,102% pada perubahan 1° sudut difraksi untuk
orde m = -1; 0,139% pada perubahan 1° sudut difraksi untuk orde m = -2; dan
0,209% pada perubahan 1° sudut difraksi untuk orde m = -3.
Saran
Seminar Tugas Akhir
Setting alat sebaiknya dikondisikan tetap saat pengambilan data
validasi untuk meminimalisir besarnya error.
Daftar Pustaka
1. Amri, F. K. 2011. Pengukuran Kadar Gula dengan Indeks Bias Menggunakan Refraktometer.<URL:http://genting bocor.wordpress.com /2011/04/03/laporan-pengukuruan-kadar-gula-dengan-indeks-bias-menggunakan refraktomet er/>
2. Bass, M. 1995. Handbook of Optics Volume I Fundamental, Techniques, and Design. New York :McGraw-Hill Inc
3. Keiser, G. 1991. Optical Fiber Communication (Second Edition). Singapore : McGraw-Hill Inc4. Palmer, C. 2005. Diffraction Grating Handbook Sixth Edition. New York : Newport Corporation5. Pikatan, S. Januari 1991. “Laser”. Kristal 4:1-116. Ratnawati, C. D., 2007. Reflektansi dan Transmitansi Cahaya pada Larutan Gula dan Larutan Garam.
Semarang : Jurusan Fisika Universitas Diponegoro7. Sainov, S., 1994. “Optical Sensor Based on Total Internal Reflection Diffraction Grating”. Sensor and
Actuators A 45: 1-68. Sainov, S., dan Tontchev, D., 1989. “Using a Total Internal Reflection Diffraction Grating for Investigating
Absorbing Liquids”. Optics and Laser in Engineering 10: 17-269. Singh, S. 2002. Refractive Index Measurement and It Applications. Physica Scripta10. Steen, W., dan Mazumdeer, J. 2010. Laser Material Processing 4th Edition. London : Springer11. Subedi, D. P., Adhikari, D. R., Joshi, U. M., Poudel, H. N., dan Niraula, B. 2006. Study of Temperature and
Concentration Dependence of Refractive Index of Liquids using a Novel Technique. KathmanduUniversity Journal of Science, Engineering and Technology
12. Sutapun, B., dan Tabib-Azar, M., Feb. 2000. “Grating-coupled Multimode Fiber Optics for Filtering andChemical-sensing Applications”. Sensor and Actuators B, 69: 63-69
13. Tamulevicˇius, T., Sˇeperys, R., Andrulevicˇius, M., Tamulevicˇius, S., 2011. “Total Internal Reflection BasedSub-wavelength Grating Sensor for the Determination of Refractive Index of Liquids. Photonics andNanostructures 9: 140-148
14. Tim Penyusun. 2005. Diktat Kuliah Fisika Optik. Bandung : Fakultas Teknik Elektro UniversitasLanglangbuana
15. Ye, G., and Wang, X., 2010. “Glucose Sensing Through Diffraction Grating of Hydrogel BearingPhenylboronic Acid Groups”. Biosensor and Bioelectronics 26: 772-777