[oleh: Eko Widiatmoko, alumni Fisika ITB]

» APA ITU SPEKTROSKOP?
Spektroskop adalah alat untuk melihat spektrum cahaya.

» APA ITU SPEKTRUM?
Spektrum adalah sebuah kata dari bahasa Latin yang artinya “hantu”.

Pertama, cahaya adalah gelombang. Setuju? Memang cahaya adalah partikel, tapi cahaya adalah gelombang. Gelombang mempunyai frekuensi, panjang gelombang, dan kecepatan. Cahaya dengan panjang gelombang tertentu memiliki warna tertentu juga. Misalnya, 650 nm adalah merah, sedangkan 400 nm adalah biru. Nilai panjang gelombang yang lain menentukan warnanya, seperti yang terdapat pada pelangi.

Sekarang, cahaya bisa dicampur. Misalnya, campuran semua warna pelangi menjadi putih, sedangkan merah dicampur hijau menjadi kuning. Spektrum merupakan susunan warna-warna yang menghasilkan suatu warna. Misalnya, merah dan hijau dengan intensitas sama menjadi kuning. Jika hijaunya sedikit, dihasilkan oranye.

Demikian juga, cahaya putih matahari, lampu fluoresens (“neon”), LED putih, putih layar komputer tersusun atas komposisi warna-warna yang (mungkin) berbeda. Misalnya, 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, putih lampu “neon” ternyata merupakan campuran tiga nilai panjang gelombang saja yang dominan, yaitu biru sekian nanometer, hijau sekian nm, dan jingga sekian nm. Ini menunjukkan bahwa lampu “neon” tidak berisi gas neon, tetapi gas raksa.

Foto ini agak beda dengan kalau dilihat langsung, karena kameranya hanya punya sensor cahaya merah, hijau, biru (RGB). Jadi warna kuning dan ungu tidak tertangkap. Sebenarnya ada satu garis lagi di daerah jingga.
Jadi, bisa dibilang bahwa spektrum adalah uraian dari campuran berbagai cahaya. (tepatnya: energi)

» APA ITU CAHAYA?
… cape ah (males deh jelasinnya)

» CARA MEMBUAT SPEKTROSKOP?

Nah, sekarang cara membuat spektroskop. Pertama, kita memerlukan sesuatu yang bisa menguraikan cahaya campuran menjadi pelangi. Prisma tentu saja bisa dipakai, hanya saja sulit didapat. Kisi difraksi juga bisa dipakai, karena benda ini juga bisa menguraikan spektrum cahaya. Rumusnya yaitu:

d adalah jarak antara tiap celah pada kisi, θ (theta) sudut keluarnya cahaya, sedangkan λ (lambda) panjang gelombang. Koefisien m merupakan bilangan bulat yang menunjukkan orde difraksi. Nol artinya tidak ada pembelokan cahaya, satu berarti pola pertama dan seterusnya.
Jadi, cahaya yang panjang gelombangnya berbeda akan dibelokkan pada sudut yang berbeda pula. Inilah yang menghasilkan penguraian spektrum.

Kisi difraksi betulan lebih langka daripada prisma, tapi bisa dibuat cukup dengan tangan. Bahan yang diperlukan adalah sebuah CD atau DVD kosong. Potong dengan gunting besar.

Dalam sebuah cakram optik terdapat jalur-jalur melingkar. Jika diambil sepotong arah radial seperti gambar, akan didapat sekeping plastik dengan jalur-jalur yang rapat. Inilah yang berfungsi sebagai kisi difraksi. Jarak antarjalur adalah 1,6 mikrometer pada CD dan 740 nanometer pada DVD. Dengan kisi difraksi ini, spektrometer dapat langsung dibuat. Disarankan untuk menggunakan DVD karena jalurnya lebih rapat, sehingga menghasilkan sebaran spektrum yang lebih lebar sudutnya, yaitu pada sekitar 45 derajat.

Gunakan segenap kemampuan prakarya untuk membuat kotak seperti ini dari karton duplek. Perhatikan, kisi tegak lurus sinar datang, tetapi sinar terdifraksi bersudut sekitar 45^o.

Kalau bentuk seperti ini dirasa kurang bagus, ada pilihan lain. Belah DVD dengan pisau, ambil bagian bawahnya (yang tidak ada label). Kalau kepingan ini masih terlihat mengkilap dari bawah, berarti perlu diproses lebih lanjut. Gunakan selotip untuk mengelupas lapisan mengilap ini, yang tadinya ada di tengah DVD. Sekarang kepingan plastik seharusnya menjadi transparan, tetapi tetap bisa menghasilkan pola pelangi. Kisi difraksi ini bisa dipasang pada kotak seperti ini:

Dengan alat ini, bisa dilakukan percobaan pengamatan spektrum berbagai sumber cahaya.
Yang bisa dicoba yaitu:

• Matahari, langit biru, langit merah
• Lampu bohlam berbagai warna dan ukuran
• Lilin, api gas, petromaks, api las karbit, api las listrik
• Lampu fluoresens (“neon”) berbagai merek dan warna
• Lampu kuning penerangan jalan (natrium)
• Laser pointer (awas mata)
• LED merah, kuning, hijau, biru, ungu, putih, televisi CRT, TV plasma, layar LCD
• Bunga api listrik, kilat (gimana lihatnya ya?)

  

• Lampu neon betulan (warnanya merah)

  

• Tabung lucutan gas: hidrogen, helium, neon, argon, raksa, cadmium, natrium, dll
• Kunang-kunang

Asyik kan…