POLARIMETER

POLARIMETER

 

Polarimetri adalah pengukuran dan interpretasi dari polarisasi dari gelombang transversal , terutama gelombang elektromagnetik , seperti gelombang radio atau cahaya. Biasanya polarimetri dilakukan pada gelombang elektromagnetik yang telah melakukan perjalanan melalui atau telah tercermin , dibiaskan , atau terdifraksi oleh beberapa materi untuk mengkarakterisasi obyek itu.

Sebuah polarimeter adalah dasar instrumen ilmiah yang digunakan untuk membuat pengukuran ini, meskipun istilah ini jarang digunakan untuk menggambarkan suatu proses polarimetri dilakukan oleh komputer, seperti yang dilakukan di polarimetrik synthetic aperture radar .

Polarimetri film tipis dan permukaan umumnya dikenal sebagai ellipsometry .

Polarimetri dapat digunakan untuk mengukur sifat optik berbagai bahan, termasuk linear birefringence , birefringence melingkar (juga dikenal sebagai rotasi optik atau rotary dispersi optik), linear dichroism , dichroism melingkar dan hamburan .

Untuk mengukur berbagai properti, ada banyak desain polarimeter. Beberapa kuno dan beberapa sedang digunakan saat ini. The polarimeter paling sensitif didasarkan pada interferometer , sedangkan polarimeter konvensional lebih didasarkan pada pengaturan filter polarisasi , piring gelombang atau perangkat lainnya.

 

Polarimetri juga dapat dimasukkan dalam analisis komputasi gelombang. Misalnya, radar sering menganggap polarisasi gelombang di pos-pengolahan untuk meningkatkan karakterisasi target. Dalam hal ini, polarimetri dapat digunakan untuk memperkirakan tekstur halus material, membantu menyelesaikan orientasi struktur kecil di target, dan, ketika antena sirkuler terpolarisasi digunakan, mengatasi jumlah bouncing dari sinyal yang diterima (yang kiralitas dari alternatif gelombang sirkuler terpolarisasi dengan refleksi masing-masing).

Mengukur rotasi optik

Optik aktif sampel, seperti solusi dari molekul kiral, sering menunjukkan melingkar birefringence . Birefringence Edaran menyebabkan rotasi polarisasi cahaya terpolarisasi pesawat saat melewati sampel.

 

Dalam cahaya Biasa, getaran terjadi pada semua pesawat tegak lurus dengan arah propagasi. Ketika itu diperbolehkan untuk melewati prisma Nicol maka getaran di semua arah kecuali arah sumbu prisma dipotong. Cahaya muncul keluar dari prisma dikatakan pesawat terpolarisasi karena getaran adalah dalam satu arah. Jika dua prisma Nicol ditempatkan dengan pesawat polarisasi mereka sejajar satu sama lain, maka sinar cahaya yang muncul keluar dari prisma pertama akan memasuki prisma kedua. Sebagai cahaya terang hasil lengkap diamati. Jika prisma kedua diputar dengan sudut 90 °, cahaya muncul dari prisma pertama dihentikan oleh prisma kedua karena yang gelap lengkap atau tidak ada wilayah cahaya diamati. Prisma pertama biasanya disebut polarizer dan prisma kedua disebut analyzer .

 

Sebuah polarimeter sederhana untuk mengukur rotasi ini terdiri dari sebuah tabung panjang dengan datar kaca berakhir, di mana sampel ditempatkan. Pada setiap ujung tabung adalah prisma Nicol atau polarizer lainnya. Cahaya yang bersinar melalui tabung, dan prisma di ujung yang lain, melekat pada sepotong mata, diputar untuk mengukur daerah kecerahan lengkap atau setengah-setengah gelap terang daerah atau wilayah gelap lengkap. Sudut rotasi kemudian membaca dari skala. Fenomena yang sama diamati setelah sudut 180 °.

polarimetri Astronomical

Cahaya yang dilepaskan oleh bintang adalah un-terpolarisasi, yaitu arah osilasi gelombang cahaya adalah acak. Namun, ketika cahaya tercermin dari atmosfer planet, gelombang cahaya berinteraksi dengan molekul di atmosfer dan mereka terpolarisasi.

Dengan menganalisis polarisasi dalam terang gabungan dari planet dan bintang (sekitar satu bagian dalam sejuta), pengukuran ini secara prinsip dapat dibuat dengan sensitivitas yang sangat tinggi, karena polarimetri tidak dibatasi oleh stabilitas atmosfer bumi. Hal ini mirip dengan transit dari planet di depan bintangnya.

 

Cara kerja Polarimeter

1.      Nyalakan lampu natrium.

2.      Mengkondisiakan ruangan antara polarisator dan analisator dalam keadaan gelap.

3.      Putar sekrup polariosator sambl mengamati lewatteropong okuler,kemudian atur kedudukan analisator sehingga muncul medan pandang yang sama terang antara tengah dan kedua sisinya,catat skala yang ada (untuk ketelitian gunakan kaca pembesar)

4.      Isi tabung gelas dengan aquadest dan letakkan di analisator dan polarisator (usahakan tidak ada gelembung udara).

5.      Amati perubahan medan pandang melalui lensa okuler,jika berubah maka atur kedudukan analisator sehingga muncul medang pandang semula.Catat kedudukan skala analisator dan mengulangi sampai 5 kali.

6.      Ulangi langkah 4 dan 5 untuk larutan garam dengan konsentrasi sembarang ( sekitar  1%).

7.      Cuci tabung gelas dengan air bersih  lalu bilas dengan aquadest.

Hal –hal yang hrus diperhatikan pada penggunaan polarimeter

1.  Larutan sampel harus jernih atau tidak mengandung partikel yang tersuspensi di dalamnya.partikel tersebut akan menghamburkan cahaya yang melewati larutan.

2.       Tidak terdapat gelembung udara pada tabung sampel saat diisi larutan.

3.       Selalu di mulai dengan menentukkan keadaan nol untuk mengkoreksi pembacaan.

4.    Pembacaan rotasi optic dilakukan beberapa kali,sampai di dapat data yang dapat di hitung rata-ratanya.

Komponen-komponen polarimeter

 

1.      Sumber cahaya monokromatis

Yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar monokromatis.Sumber cahaya nya yaitu lampu Natrium dengan panjang gelombang 589,3 nm dan lampu UAP raksasa dengan panjang gelombang 546 nm

2.      Polisator dan analisator

Fungsi Polisator untuk menghasilkan sinar terpolarisir.

Fungsi analisator untuk menganalisa sudut yang terpolarisasi.

Yang digunakan ialah prisma nikol.

3.      Prisma setengah nikol

Alat untuk menghasilkan bayangan setengah yaitu bayangan gelap dan gelap terang .

4.      Skala lingkar

Skala yang bentuknya melingkar.

5.      Wadah sampel

Berbentuksilinder yang terbuat dari kaca yang tertutup.Kedua ujungnya berukuran besar dan yang lain berukuran kecil.biasanya 0,5;1;2 dm.Wadah harus dibersihkan secara hati-hati dan tidak boleh ada gelembung udara yang terperangkap di dalamnya.

6.      Detector

Pada polarimeter manual yang menjadi detector yaitu mata,sedangkan di polarimeter lain dapat digunakan detector fotoeletrik.

 

Refraktometer

REFRAKTOMETER

Refractometer adalah suatu alat / instrumen yang digunakan untuk mengukur konsentrasi atau kadar dari bahan terlarut misalnya : garam, gula, dll. Pengukuran dengan refraktometer ditetapkan dalam satuan Brix. Brix ialah zat padat kering terlarut dalam suatu larutan (gram per 100 gram larutan) yang dihitung sebagai sukrosa.

PRINSIP KERJA REFRACTOMETER

Prinsip kerja dari refractometer sesuai dengan namanya adalah dengan memanfaatkan refraksi cahaya.

Seperti terlihat pada Gambar di bawah ini sebuah sedotan yang dicelupkan ke dalam gelas yang berisi air akan terlihat terbengkok.Besarnya sudut pembengkokan ini disebut Refractive Index (nD).

Adapun prinsip kerja dari refractometer dapat digambarkan sebagai berikut :

1.     Dari gambar dibawah ini terdapat 3 bagian yaitu : Sample, Prisma dan Papan Skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan dengan sample.

2.     Jika sample merupakan larutan dengan konsentrasi rendah, maka sudut refraksi akan lebar dikarenakan perbedaan refraksi dari prisma dan sample besar. Maka pada papan skala sinar “a” akan jatuh pada skala rendah.

3.     Jika sample merupakan larutan pekat / konsentrasi tinggi, maka sudut refraksi akan kecil karena perbedaan refraksi prisma dan sample kecil. Pada gambar terlihar sinar“ b” jatuh pada skala besar.

Cara Menggunakan hand refractometer

Cara penggunaan dari alat refraktometer ialah :

1.      Refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan tisu ke arah bawah

2.      Refraktometer ditetesi dengan  aquadest atau larutan NaCl 5% pada  

    bagian  prisma dan day light plate

3.      Refraktometer dibersihkan dengan kertas tissue sisa aquadest / NaCl yang tertinggal

4.      Sampel  cairan diteteskan pada prisma 1 – 3 tetes

5.      Skala kemudian dilihat ditempat yang bercahaya dan dibaca skalanya

6.      Kaca dan prisma dibilas dengan aquades / NaCl 5% serta dikeringkan dengan tisu

7.      Refraktometer disimpan di tempat kering  

p Prosedur kalibrasi hand refraktometer

1.     Letakkan satu atau dua tetes aquadest diatas kaca prisma

2.     Tutup penutup kaca prisma dengan perlahan

3.     Pastikan aquadest memenuhi permukaan kaca prisma

4.     Pembacaan : skala, melalui lubang teropong,pastikan garis batas biru tepa pada skala 0⁰Brix(% mark sukrosa)

5.     Jika garis batas biru tidak tepat pada skala  0⁰Brix,  putar skrup pengatur skala hingga garis batas biru tetpat pada skala  0⁰Brix

Bagian-Bagian Alat REFRACTOMETER

1.        Day light plate (kaca)

Day light plate berfungsi untuk melindungi prisma dari goresan akibat debu, benda asing, atau untuk mencegah agar sampel yang diteteskan pada prisma tidak menetes atau jatuh.

2.      Prisma (biru)

Prisma merupakan bagian yang paling sensitif terhadap goresan. Prisma berfungsi untuk pembacaan skala dari zat terlarut dan mengubah cahaya polikromatis (cahaya lampu/matahari) menjadi monokromatis.

3.      Knop pengatur skala

Knop pengagtur skala berfungsi untuk mengkalibrasi skala menggunakan aquades. Cara kerjanya ialah knop diputar searah atau berlawanan arah jarum jam hinggan didapatkan skala paling kecil (0.00 untuk refraktometer salinitas, 1.000 untuk refraktometer urine).

4.      Lensa

Lensa berfungsi untuk memfokuskan cahay yang monokromatis.

5.      Handle

Handle berfungsi untuk memegang alat refraktometer dan menjaga suhu agar stabil.

6.      Biomaterial strip

Biomaterial strip teerletak pada bagian dalam alat (tidak terlihat) dan berfungsi untuk mengatur suhu sekitar 18 – 28 ^OC. Jika saat pengukuran suhunya mencapai kurang dari 18 ^OC atau melebihi 28 ^OC maka secara otomatis refraktometer akan mengatur suhunya agar sesuai dengan range yaitu 18 – 28 ^OC.

7.      Lensa pembesar

Sesuai dengan namanya, lensa pembesar berfungsi untuk memperbesar skala yang terlihat pada eye piece.

8.      Eye piece

Eye piece merupakan tempat untuk melihat skala yang ditunjukkan oleh refraktometer.

9.  Skala

Skala berguna untuk melihat , konsentrasi, dan massa jenis suatu larutan.

pH meter dan Tubidimeter

pH (Pondus Hidrogen)

 

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H⁺) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.

Prinsip Kerja pH Meter

Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif. Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan potential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan. Skema elektroda pH meter akan mengukur potensial listrik antara Merkuri Klorid (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan di dalam gelas elektroda serta petensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya. Oleh karena itu, perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan yang equivalent yang lainnya untuk menetapkan nilai pH.

Elektroda pembanding calomel terdiri dari tabung gelas yang berisi potassium kloride (KCl) yang merupakan elektrolit yang berinteraksi dengan HgCl diujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsure natrium. Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh dan tersambung dengan gelembung kaca yang tipis. Di dalamnnya terdapat larutan KCl yang buffer ph 7. Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak kloride (AgCl2) dihubungkan ke dalam larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh elektrik yang tidak diinginkan, alat tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat di bagian dalam elektroda gelas. Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor temperature, yakni suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperature. Antara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.

Pemeliharaan pH Meter

pH meter harus dirawat secara berkala untuk menjaga umur pakai dari alat tersebut.
Pemeliharaannya meliputi :
- Penggantian batere dilakukan jika pada layer muncul tulisan low battery
- Pembersihan elektroda bisa dilakukan berkala setiap minimal 1 minggu sekali. Pembersihannya menggunakan larutan HCl 0.1 N (encer) dengan cara direndam selama 30 menit kemudian dibersihkan dengan air DI.
- Ketika tidak dipakai, elektroda utama bagian gelembung gelasnya harus selalu berada pada keadaan lembab. Oleh karena itu, penyimpanan elektroda disarankan selalu direndam dengan menggunakan air DA. Penyimpanan pada posisi kering akan menyebabkan membran gelas yang terdapat pada gelembung elektroda akan mudah rusak dan pembacaannya tidak akurat.
- Ketika disimpan, pH meter tidak boleh berada pada suhu ruangan yang panas karena akan menyebabkan sensor suhu pada alat cepat rusak.

Skema Elektrode pH meter

 

CARA PENGGUNAAN pH meter
- Kalibrasi
Sebelum pH meter digunakan, pH meter harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan menggunkan standar pH atau sering disebut buffer pH. Standard pH adalah larutan yang nilai pH-nya telah diketahui pada setiap perubahan suhu. Standar pH merupakan larutan buffer pH (penyangga pH) dimana nilainya relative konstan dan tidak mudah berubah.
Urutan kerja kalibrasi pH meter adalah :
1. Siapkan buffer pH 7 dan buffer pH 4
2. Buka penutup plastic elektroda
3. Bilas elektroda dengan air DI (De Ionisasi/ air bebas ion) dan keringkan dengan menggunakan kertas tisu
4. Nyalakan pH meter dengan menekan tombol ON/OFF.
5. Masukan elektroda kedalam larutan buffer pH 7
6. Tekan tombol CAL dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny
7. Biarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di disply tidak berubah
8. Tekan tombol CAL satu kali lagi, dan biarkan tulisan CAL pada disply berhenti berkedip
9. Angkat elektroda dari larutan buffer pH 7, kemudian bilas dengan air DI beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu
10. Masukan elektroda kedalam larutan buffer pH 4
11. Tekan tombol CAL dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny
12. Biarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di disply tidak berubah
13. Tekan tombol CAL satu kali lagi, dan biarkan tulisan CAL pada disply berhenti berkedip
14. Angkat elektroda dari larutan buffer pH 4, kemudian bilas dengan air DI beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu
15. Pada layar bagian bawah akan muncul angka 7 dan angka 4 yang menunjukan pH meter tersebut telah dikalibrasi dengan buffer pH 7 dan buffer pH 4
16. pH meter telah siap digunakan

- Pengukuran pH larutan
Setelah pH meter dikalibrasi maka pH meter tersebut sudah siap digunakan. Biasanya kalibrasi disarankan dilakukan setiap 1 kali sehari sebelum digunakan.
Cara pengukurannya adalah sebagai berikut
1. Siapkan sampel larutan yang akan di check pH-nya.
2. Jika larutan panas, biarkan larutan mendingin sampai dengan suhunya sama dengan suhu ketika kalibrasi. Contohnya jika kalibrasi dilakukan pada suhu 20°C maka pengukuran pun dilakukan pada suhu 20°C.
3. Buka penutup plastic elektroda, bilas dengan air DI dan keringkan dengan menggunakan kertas tisu.
4. Nyalakan pH meter dengan menekan tombol ON/OFF.
5. Masukan elektroda kedalam sampel, kumudian putar agar larutan homogeny.
6. Tekan tombol MEAS untuk memulai pengukuran, pada layar akan muncul tulisan HOLD yang kelapkelip.
7. Biarkan sampai tulisan HOLD pada layar berhenti kelap-kelip.
8. Nilai pH yang ditunjukan pada layar adalah nilai pH larutan yang di check
9. Matikan pH meter dengan menekan kembali tombol ON/OFF

 PEMELIHARAAN pH METER
pH meter harus dilakukan perawatan berkala untuk menjaga umur pakai dari alat tersebut. Pemeliharaannya meliputi :
a. Batere, penggantian batere dilakukan jika pada layar muncul tulisan low battery
b. Elektroda, pembersihan elektroda bisa dilakukan berkala setiap minimal satu minggu satu kali. Pembersihannya menggunakan larutan HCL 0.1N (encer) dengan cara direndam selama 30 menit, kemudian dibersihkan dengan air DI.
c. Penyimpanan, ketika tidak dipakai, elektroda terutama bagian gelembung gelasnya harus selalu berada pada keadaan lembab. Oleh karena itu penyimpanan elektroda disarankan selalu direndam dengan menggunkan air DI. Penyimpanan pada posisi kering akan menyebabkan membrane gelas yang terdapat pada gelembung elektroda akan mudah rusak dan pembacaannya tidak akurat.
d. Suhu penyimpan. Ketika disimpan, pH meter tidak boleh berada pada suhu ruangan yang panas karena akan menyebabkan sensor suhu pada alat cepat rusak.

Turbidimeter

Turbidimeter adalah salah satu alat pengujian kekeruan dengan sifat
optik akibatdispersi sinar dan dapat dinyatakan sebagai perbandingan
cahaya yang dipantulkanterhadap cahaya yang tiba.Intensitas cahaya
yang dipantulkan oleh suatu suspensiadalah fungsi konsentrasi jika
kondisi-kondisi lainnya konstan.

Metode pengukuran turbiditas dapat dikelompokkan dalam tiga golongan, yaitu :

1.     Pengukuran perbandingan intensitas cahaya yang dihamburkan
terhadapintensitas cahaya yang datang;

2.     Pengukuran efek ekstingsi, yaitu kedalaman dimana cahaya mulai tidak
tampak di dalam lapisan medium yang keruh.

3.     Instrumen pengukur perbandingan Tyndall disebut sebagai Tyndall
meter.Dalam instrumen ini intensitas diukur secara langsung.
Sedang pada nefelometer,intensitas cahaya diukur dengan larutan
standar.Turbidimeter meliputi pengukuran cahaya yang diteruskan.
Turbiditas berbandinglurus terhadap konsentrasi dan ketebalan, tetapi
turbiditas tergantung juga padawarna. Untuk partikel yang lebih kecil,
rasio Tyndall sebanding dengan pangkat tiga dari ukuran partikel dan
berbanding terbalik terhadap pangkat empat panjang gelombangnya.

Prinsip kerja turbidimeter:
Alat akan memncarkan cahaya pada media (sampel), cahaya tersebut akan
diserap, dipantulkan, atau menembus media tersebut. Cahaya yang
diserap media akan diukurdan ditransfer dalam bentuk agka yang dibaca
sebagai tingkat kekeruhan. (satuan: NTU=Nephelometric Turbidity unit)

Skema kerja Dual angle laboraory turbidimeter:
VIS/NIR lamp -> Primary Optics module dengan filter khusus -> Sample
chamber windows -> Sample chamber dengan waterbath dan turntable ->
forward scattered light optics -> 11 degree forward scatter photo
diodes -> direct beams photo diode -> Side scatter optics -> 90
degrees side scatter optics diode