Spektrum matahari dan Spektrum Lampu
1. Bagaimana spectrum cahaya matahari?
Spektrum cahaya matahari terdiri atas berbagai warna yaitu:
• Cahaya tampak:
-merah
-jingga
-kuning
-hijau
-biru
-nila
-ungu
• Infra merah
• Ultraviolet
Akan tetapi, tidak semua warna bisa terdeteksi oleh mata, retina menangkap berkas-berkas cahaya yang dapat dipantulkan benda. Retina bisa melihat warna-warna dalam rentang Me-Ji-Ku-Hi-Bi-Ni-U , sedangkan inframerah, dan ultraviolet tidak.
Spektrum cahaya matahari terdiri atas berbagai warna yaitu:
• Cahaya tampak:
-merah
-jingga
-kuning
-hijau
-biru
-nila
-ungu
• Infra merah
• Ultraviolet
Akan tetapi, tidak semua warna bisa terdeteksi oleh mata, retina menangkap berkas-berkas cahaya yang dapat dipantulkan benda. Retina bisa melihat warna-warna dalam rentang Me-Ji-Ku-Hi-Bi-Ni-U , sedangkan inframerah, dan ultraviolet tidak.
Spektrum elektromagnetik di atas menggambarkan cahaya sebagai gelombang yang memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda.
• Lampu natrium tekanan rendah (LPS)
Dikenal sebagai lampu natrium oksida (SOX), terdiri dari pelindung hampa luar dari gelas yang dilapisi dengan lapisan pemantul inframerah dari indium timah oksida, sebuah bahan semikonduktor yang memungkinkan cahaya tampak untuk lewat dan memantulkan kembali inframerah, menjaganya agar tidak lolos. Lampu mempunyai pipa-U borosilikat bagian dalam yang berisi natrium padat serta sedikit gas neon dan argon (campuran Penning) untuk memulai lucutan gas, jadi ketika lampu dihidupkan, lampu ini memancarkan cahaya merah kabur untuk memanaskan logam natrium dan dalam beberapa menit berubah menjadi oranye terang setelah logam natrium menguap.
Lampu ini menghasilkan cahaya hampir monokromatik pada panjang gelombang 589.3 nm (sebenarnya dua panjang gelombang pada 589.0 dan 589.6 nm). Sebagai hasilnya, warna dari benda yang disinari tidak dapat dibedakan dengan mudah.
Spektrum cahaya dari lampu natrium tekanan rendah. Pita oranye di sebelah kiri adalah pancaran atomik jalur-D natrium, membentuk kira-kira 90% dari pancaran bahaya lampu jenis ini
• Lampu natrium tekanan tinggi (HPS)
Lampu ini menghasilkan cahaya hampir monokromatik pada panjang gelombang 589.3 nm (sebenarnya dua panjang gelombang pada 589.0 dan 589.6 nm). Sebagai hasilnya, warna dari benda yang disinari tidak dapat dibedakan dengan mudah.
Spektrum cahaya dari lampu natrium tekanan rendah. Pita oranye di sebelah kiri adalah pancaran atomik jalur-D natrium, membentuk kira-kira 90% dari pancaran bahaya lampu jenis ini
• Lampu natrium tekanan tinggi (HPS)
Lampu ini lebih kecil dan mengandung unsur tambahan seperti raksa, dan menghasilkan cahaya oranye kemerahjambuan. Beberapa bola lampu juga menghasilkan cahaya putih kebiruan. Ini mungkin dari cahaya raksa sebelum natrium menguap sempurna. Jalur-D natrium adalah sumber cahaya utama dari lampu HPS, dan spektrum sempit ini dilebarkan oleh natrium tekanan tinggi dalam lampu, karena pelebaran ini dan pancaran dari raksa, warna benda yang diterangi dapat dibedakan. Ini membuatnya digunakan di tempat yang diinginkan pembedaan warna yang baik.
Lampu HPS disukai untuk penyinaran tumbuhan dalam ruang karena lebarnya spektrum suhu warna yang dihasilkan dan efisiensinya yang relatif tinggi.
Lampu natrium tekanan tinggi a cukup efisien, kira-kira 100 lm/W.
Karena reaksi kimia dari busur natrium tekanan tinggi yang sangat tinggi, tabung lucutan biasanya dibuat dari alumina bening.
Spektrum cahaya dari lampu natrium tekanan tinggi
• Lampu Neon
Pada lampu neon, sekarang ada bermacam warna , hampir setiap warna selain merah, diproduksi oleh argon, fosfor dan merkuri.
Lampu HPS disukai untuk penyinaran tumbuhan dalam ruang karena lebarnya spektrum suhu warna yang dihasilkan dan efisiensinya yang relatif tinggi.
Lampu natrium tekanan tinggi a cukup efisien, kira-kira 100 lm/W.
Karena reaksi kimia dari busur natrium tekanan tinggi yang sangat tinggi, tabung lucutan biasanya dibuat dari alumina bening.
Spektrum cahaya dari lampu natrium tekanan tinggi
• Lampu Neon
Pada lampu neon, sekarang ada bermacam warna , hampir setiap warna selain merah, diproduksi oleh argon, fosfor dan merkuri.
Spectrum cahaya dari lampu neon
• Lampu Merkuri
Pada lampu merkuti, bagian luar secara internal dilapisi dengan lapisan tipis dari fosfor fluorescent yang mengubah UV ke dalam cahaya tampak, umumnya pada akhir merah spektrum di mana output merkuri yang kurang, untuk meningkatkan warna rendering sifat dari sumber cahaya.
Spektrum cahaya dari lampu merkuri
3. Perbedaan spectrum cahaya matahari dengan spectrum lampu
Pada cahaya matahari spectrum warna yang dipancarkan lebih lengkap daripada spectrum pada lampu. Pada lampu terdapat spektrum yang tidak sempurna sehingga terkadang warna yang kita lihat juga tidak seperti yang seharusnya.
Cahaya matahari merupakan campuran semua warna violet sampai merah dengan intensitas yang sesuai dengan pola radiasi benda hitam, dengan sedikit perubahan: pada nilai-nilai panjang gelombang tertentu ada sedikit pelemahan, ini disebut garis Fraunhofer. Sedangkan pada lampu neon, cahaya putih lampu neon ternyata merupakan campuran tiga nilai panjang gelombang saja yang dominan, yaitu biru sekian nanometer, hijau sekian nm, dan jingga sekian nm.
Pada spectrum cahaya matahari, selain menghasilkan cahaya tampak, tetapi juga menghasilkan cahaya tak tampak, yaitu inframerah dan ultraviolet. Sedangkan, pada sebagian lampu, pada umumnya menghasilkan cahaya tampak, dan sebagian kecil yang menghasilkan ultraviolet, seperti lampu merkuri.
• Lampu Merkuri
Pada lampu merkuti, bagian luar secara internal dilapisi dengan lapisan tipis dari fosfor fluorescent yang mengubah UV ke dalam cahaya tampak, umumnya pada akhir merah spektrum di mana output merkuri yang kurang, untuk meningkatkan warna rendering sifat dari sumber cahaya.
Spektrum cahaya dari lampu merkuri
3. Perbedaan spectrum cahaya matahari dengan spectrum lampu
Pada cahaya matahari spectrum warna yang dipancarkan lebih lengkap daripada spectrum pada lampu. Pada lampu terdapat spektrum yang tidak sempurna sehingga terkadang warna yang kita lihat juga tidak seperti yang seharusnya.
Cahaya matahari merupakan campuran semua warna violet sampai merah dengan intensitas yang sesuai dengan pola radiasi benda hitam, dengan sedikit perubahan: pada nilai-nilai panjang gelombang tertentu ada sedikit pelemahan, ini disebut garis Fraunhofer. Sedangkan pada lampu neon, cahaya putih lampu neon ternyata merupakan campuran tiga nilai panjang gelombang saja yang dominan, yaitu biru sekian nanometer, hijau sekian nm, dan jingga sekian nm.
Pada spectrum cahaya matahari, selain menghasilkan cahaya tampak, tetapi juga menghasilkan cahaya tak tampak, yaitu inframerah dan ultraviolet. Sedangkan, pada sebagian lampu, pada umumnya menghasilkan cahaya tampak, dan sebagian kecil yang menghasilkan ultraviolet, seperti lampu merkuri.
Susunan atau bagian-bagian matahari
Matahari terdiri dari bagian-bagian penting yaitu sebagai berikut:
- Bagian dalam matahari (solar interior)
- Fotosfer (permukaan matahari)
- Kromosfer
- Korona
1. Inti matahari
· Suhu inti = 15 juta 0k
· Tekanannya = 200 miliar kali tekanan permukaan bumi
Bagian dalam matahari (solar interior)
Bagian dalam matahari terdiri dari inti matahari, daerah radiatif, lapisan antara (interface layer), dan daerah konvektif. Di bagian inti terjadi reaksi inti yang mengubah hidrogen menjadi helium. Reaksi ini menghasilkan energi yang nantinya akan dilepaskan oleh matahari. Temperatur di inti mencapai 15.000.000 °C dengan kerapatan yang sangat besar, yaitu mencapai 150 g/cm3.
Energi yang dihasilkan di inti secara radiasi dipancarkan melalui zona radiatif. Di akhir daerah ini kerapatan turun dengan drastis hingga mencapai 0.2 g/cm3 dan temperaturnya menjasi 2.000.000 °C. Setelah zona radiatif ini terjadi perubahan kecepatan aliran fluida yang akan memperkuat garis gaya medan magnetik. Penelitian memperlihatkan bahwa pada lapisan ini dibentuk medanmagnet yang ada di matahari. Lapisan ini disebut sebagai tachocline (lapisan antara).
Bagian paling luar dari interior matahari adalah zona konvektif. Di sini energi dibawa ke permukaan matahari secara konveksi. Di permukaan matahari suhunya turun menjadi 5700°K dan kerapatannyapun menjadi sangat rendah, yaitu 0,0000002 g/cm3. Profil kerapatan dan temperatur di bagian dalam matahari diperlihatkan pada gambar 2.1.
2. Fotosfer
· Merupakan sebuah daerah yang agak tipis dengan kedalaman + 500 km.
· Cahaya fotosfer dapat terlihat dan berwarna kuning dari bumi karena gas-gas panas pada fotosfer memancarkan cahaya dengan intensitas sangat kuat.
· Kira-kira disusun oleh 94% hidrogen, 5,9% helium, 0,1% elemen-elemen lebih berat.
Fotosfer adalah lapisan matahari yang kita lihat sehari-hari. Cahayanya yang sangat terang mengalahkan lapisan paling luar matahari yaitu korona, sehingga sinar dari korona tidak terlihat oleh mata kita. Disekeliling fotosfer adalah lapisan gas merah cemerlang yang disebut kromosfer.
Ciri umum
Fotosfer memiliki kedalaman sekitar 500 km. Cahaya fotosfer dapat terlihat dan berwarna kuning dari bumi karena gas-gas panas pada fotosfer memancarkan cahaya dengan intensitas sangat kuat. Fotosfer kira-kira disusun oleh 94% hidrogen, 5,9% helium, dan 0,1% elemen-elemen lebih bera
Permukaan matahari yang terlihat disebut sebagai fotosfer (gambar 2.2). Fotosfer in berupa gas dan tebalnya ‘hanya’ 100 km. Matahari berotasi dengan kecepatan yang tidak sama antara bagian kutub dan bagian ekuator, yang disebut dengan rotasi diferensial. Di bagian ekuator, matahari berotasi lebih cepat, yaitu dalam 27 hari, sedangkan di kutub periode rotasinya adalah sekitar 30 hari. Dengan menggunakan teleskop, fitur yang tampak di permukaan matahari ini antara lain adalah bintik matahari, fakula, granula, dan supergranula. Berikut in adalah beberapa fitur yang tampak di permukaan matahari.
Pada fotosfer dapat teramati fakula, granulasi, filament, prominensa, bintik matahari, dan flare.
a. Fakula
Fakula tampak seperti benang-benang gelap di permukaan matahari, seperti halnya bintik, fakula juga merupakan manifestasi medan magnetik, akan tetapi lebih lemah dari 7pada medan magnetik di bintik matahari.
b. Granula dan Supergranula
Granula tampak seperti sel-sel yang menutupi seluruh permukaan matahari (lihat gambar 2.4), kecuali di daerah bintik matahari. Lebih mudahnya ini seperti buih-buih yang muncul ke permukaan air yang sedang mendidih. Granula merupakan akibat dari proses konveksi. Fluida yang panas muncul ke matahari, kemudian mendingin dan kembali lagi ke bawah. Granula berdiameter sekitar 700-1000 km. Sedangkan supergranula mempunyai ukuran yang lebih besar, yaitu sekitar 35000 km, dan mempunyai umur yang lebih panjang, yaitu sekitar 1 atau 2 hari, dibandingkan dengan granula yang hanya sekitar 20 menit.
Granulasi merupakan bukti hantaran energi dari dalam matahari yang berlangsung konvektif.
a. Plages
Bagian terang pada piringan matahari jika di amati pada daerah panjang gelombang merah (6563 Å)
b. Filamen
Bagian gelap pada piringan matahari jika diamati pada daerah panjang gelombang merah (6563 Å)
c. Prominensa
Filamen yang tampak di tepi proyeksi piringan matahari ke bidang langit. Diartikan sebagai lontaran membumnbung keluar dari permukaan matahari dan hanay dapat tampak dari bumi jika terjadi di tepi piringan matahari.
d. Bintik matahari
Merupakan wilayah matahari yang memiliki bentuk tidak teratur dan lebih gelap, disebabkan karena terhalangnya aliran gas dari dalam inti matahari. Waktu timbul dan menghilangnya bintik matahari disebut siklus bintik matahari (rata-rata lamanya 11 tahun).
Bintik matahari merupakan bintik-bintik yang relatif gelap disbanding dengan rata-rata terang fotosfer. Temperatur pada bintik mataharikira-kira 2000 K lebih rendah dari fotosfer. Kala hidup bintik matahari ini dapat mencapai beberapa bulan. Jumlah bintik matahari bervariasi dengan siklus 11,2 tahun (solar cycle) dan diketahui berkaitan dengan tingkat aktivitas matahari. Babcock (1960) memberikan gagasan bahwa terpuntirnya medan magnet matahari akibat rotasi diferensial fotosfer melambatkan gerak ion dan electron. Akibat dari perlambatan tersebut, energy kinetic berkurang da menyebabkan turunnya temperatur pada bintik.
e. Flare
Ledakan besar yang terjadi di permukaan matahari (ledakan atau letupan yang mendadak terjadi di sekitar daerah bintik matahari). Energi yang sangat besar
Energi dalam bentuk:
- elektromagnetik (gamma rays dan x rays)
- energetic particle (proton dan elektron)
- mass flow
Kala ledakannya berkisar antar 20 menit hingga 3 jam. Ledakan ini melontarkan sejumlah besar materi dan energy dari permukaan matahari.
3. Kromosfer
Terletak di atas fotosfer, lapisan ini mempunyai temperatur yang lebih tinggi, sekitar 20000°C. Kromosfer umumnya diamati dalam panjang gelombang Hα. Pada kromosfer tampak adanya chromospheric network, plage, fakula dan prominens. Plage tampak sebagai daerah yang terang, sedangkan fakula tampak seperti benang-benang gelap di permukaan matahari, dan bila terdapat di tepi disebut sebagai prominens.
Secara garis besar:
· Lapisan bawah atau yang paling dekat dengan fotosfer (bola warna)
· Lapisan kromosfer menjulang 12.000 km diatas fotosfer
· Tebal + 2400 km
· Suhu dibagian atasnya lebih dari 10.000 K
4. Korona
Lapisan terluar dari atmosfer matahari adalah korona. Temperatur dilapisan ini mencapai lebih dari satu juta derajat. Perbedaan panas yang sedemikian besar dengan kromosfer merupakan pertanyaan yang sampai sekarang belum terjawab seluruhnya. Pada korona juga terdapat lubang korona (coronal hole) yang merupakan tempat medan magnetik yang terbuka. Angin matahari yang berkecepatan tinggi berasal dari lubang korona.
Secara garis besar:
· Atmosfer matahari sbelah luar atau lapisan yang terdapat diatas kromosfer.
· Suhunya 2 juta0K
· Korona disebut juga mahkota matahari
· Untuk melihat korona kita dapat menggunakan teleskop khusus yaitu koronagraf.
Lara Edryan
Cedits:
Jagad Raya oleh Hakim L. Malasan-Moh. Ma’mur Tanudidjaja
Intisari ruang angkasa oleh Ian Graham, 2005.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar