INTENSITAS CAHAYA

I.  PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

                Matahari merupakan pengatur iklim yang sangat penting dan sebagai sumber energy utama di bumi yang menggerakkan udara dan arus laut. Energi matahari dipancarakan ke segala arah dalambentuk gelombang elektromagnetik. Penyinaran matahari sangat tergantung dari kondisi keawanaan. Jika di udara banyak terdapat awan, khususnya awan- awan yang mendatangkan hujan, maka keberadaan awan akan menghalangi pancaran sinar matahari yang sampai ke bumi. Tetapi sebaliknya jika di udara tidak ada awan langit tampak biru bersih dan pancaran energy matahari yang kuat.

 Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. Radiasi surya memegang peranan penting dari berbagai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia. Cahaya bisa dikatakan sebagai suatu bagian yang mutlak dari kehidupan manusia. Untuk mendukung teknik pencahayaan buatan yang benar, tentu saja perlu diketahui seberapa besar intensitas cahaya yang dibutuhkan pada suatu tempat. Maka, untuk mengetahui sebeapa besar intensitas cahaya tersebut dibuthkan suatu alat ukur cahaya yang dapat digunakan untuk mengukur besarnya cahaya dalam satuan lux. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting: radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet).

Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan adanya rotasi bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi. Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit. Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut.

B. Tujuan

            Untuk mengetahui  tata letak penempatan peralatan lux meter, mengenal cara pengamatan alat–alat meteorologi pertanian. Untuk mengetahui prinsip penggunaan alat anemometer secara detail dan benar sehingga kesalahan dalam penggunaan dapat diminimalisirkan seminim mungkin. Untuk mengetahui fungsi- fungsi alat tersebut dan untuk mengetahui jenis- jenis alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya .

II. TINJAUAN PUSTAKA

Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. Radiasi surya memegang peranan penting dari berbagaai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia. Cahaya bisa dikatakan sebagai suatu bagian yang mutlak dari kehidupan manusia. Untuk mendukung teknik pencahayaan buatan yang benar, tentu saja perlu diketahui seberapa besar intensitas cahaya yang dibutuhkan pada suatu tempat. Maka, untuk mengetahui sebeapa besar intensitas cahaya tersebut dibuthkan suatu alat ukur cahaya yang dapat digunakan untuk mengukur besarnya cahaya dalam satuan lux. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting: radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet). (Hoesin, Haslizen,1983)

Matahari merupakan pengatur iklim yang sangat penting dan sebgai sumber energy utama di bumi yang menggerakkan udara dan arus laut. Energi matahari dipancarakan ke segala arah dalambentuk gelombang elektromagnetik. Penyinaran matahari sangat tergantung dari kondisi keawanaan. Jika di udara banyak terdapat awan, khususnya awan- awan yang mendatangkan hujan, maka keberadaan awan akan menghalangi pancaran sinar matahari yang sampai ke bumi. Tetapi sebaliknya jika di udara tidak ada awan langit tampak biru bersih dan pancaran energy matahari yang kuat. ( Sahala Hutabarat, 1999)

Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan adanya rotasi bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi. Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit. Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. ( Susanto, 1995)

Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara sebagai berikut, diserap oleh aerosol dan awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas. Radiasi yang terserap ini menyebabkan naiknya temperatur gas-gas dan aerosol-aerosol. aerosol= kumpulan cairan kecil atau partikel-partikel solid yang menyebar dalam suatu gas, seperti uap air di atmosfir, debu-debu angkasa, etc. Dan diitangkis oleh atmosfer (oleh gas2 dan aerosol-aerosol), dalam hal ini radiasi ditangkis dan disebarkan ke segala penjuru. Sebagian radiasi menuju kembali ke angkasa, sebagian sampai ke permukaan bumi.( Marbun, 2000)

Adapun peranan intensitas cahaya  terhadap tumbuhan dan organisme berklorofil tidak diragukan bahwa tumbuhan dan organisme memegang peran utama dalam menjadikan bumi sebagai tempat yang dapat dihuni. Tumbuhan membersihkan udara untuk kita, menjaga suhu bumi tetap konstan, dan menjaga keseimbangan proporsi gas-gas di atmosfer.    Oksigen yang kita hirup di udara dihasilkan oleh tumbuhan. Bagian penting dari makanan kita juga disediakan oleh tumbuhan. Setiap tahun, seluruh tumbuhan di muka bumi dapat menghasilkan zat-zat atau bahan-bahan sebanyak 200 miliar ton. Berbeda dari sel manusia dan hewan, sel tumbuhan dan organisme berklorofil dapat memanfaatkan langsung energi matahari. Tumbuhan dan organisme berklorofil mengubah energi matahari menjadi energi kimia dan menyimpannya sebagai nutrisi dengan cara yang sangat khusus. Proses ini disebut "fotosintesis". Fotosintesis merupakan proses biologi yang dilakukan tanaman dan organisme berklorofil untuk menunjang proses hidupnya yakni dengan memproduksi gula (karbohidrat) pada tumbuhan hijau dengan bantuan energi sinar matahari, yang melalui sel-sel yang ber-respirasi, energi tersebut akan dikonversi menjadi energi ATP sehingga dapat digunakan bagi pertumbuhannya. Reaksi umum dari proses fotosintesis adalah :
6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2   

Cahaya Proses fotosintesis adalah reaksi yang hanya akan terjadi dengan keberadaan sinar matahari, baik kualitas maupun kuantitasnya. Hasil dari fotosintesis seperti yang sudah tersebut di atas adalah C6H12O6 atau dengan sebutan umum yaitu gula (karbohidrat).(Hari Suseno, 1976).

Peranan intensitas cahaya  terhadap keberlangsungan ekosistem. Karbohidrat merupakan jenis molekul yang paling banyak ditemukan di alam. Karbohidrat terbentuk pada proses fotosintesis sehingga merupakan senyawa perantara awal dalam penyatuan karbon dioksida, hidrogen, oksigen, dan energi matahari kedalam bentuk hayati. Pengubahan energi matahari menjadi energi kimia dalam reaksi biomolekul menjadikan karbohidrat sebagai sumber utama energi metabolit untuk organisme hidup. Dari karbohidrat hasil fotosintesis dalam tanaman inilah yang merupakan dasar dari perkembangan kehidupan makhluk hidup dalam suatu ekosistem.

Intensitas Cahaya Matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan, tanpa adanya cahaya matahari kehidupan tidak akan ada lagi pertumbuhan tanaman ternyata pengaruh cahaya selain ditentukan oleh kualitasnya ternyata ditentukan intensitasnya ,cahaya berpengaruh nyata terhadap sifat morfologi tanaman. Tanaman yang mendapatkan cahaya matahari dengan intensitas yang tinggi menyebabkan lilit batang tumbuh lebih cepat, susunan pembuluh kayu lebih sempurna, internodianya lebih pendek, daun lebih tebal, tetapi ukurannya lebih kecil dibanding dengan tanaman yang terlindung.

Energi cahaya matahari yang digunakan oleh tanaman dalam proses fotosintesis berkisar antar 0,5 – 2,0 % dari jumlah total energi yang tersedia. Sehingga hasil fotosintesis berkurang apabila intensitas cahaya kurang dari batas optimum yang dibutuhkan oleh tanaman, yang tergantung pada jenis tanaman (Leopold & Kriedemann, 1975) hal ini juga berlaku terhadap jenis-jenis anggrek. Pemberian naungan pada tanaman baik secara alami & buatan, akan berarti mengurangi intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman tersebut, hal ini akan mempengruhi pertumbuhan maupun hasil tanaman . Tanaman yang kurang
mendapatkan cahaya matahari akan mempunyai akar yang pendek, cahaya matahari penuh menghasilkan akar lebih panjang dan lebih bercabang.

Radiasi matahari untuk pengeringan produk pertanian. Energi surya dapat dimanfaatkan ke dalam dua bentuk yaitu pemanfaatan secara termal dan pemanfaatan untuk listrik. Pada bidang pertanian pemanfaatan energi surya termal biasa digunakan pada proses pengeringan bahan pertanian.      Cahaya Matahari Sebagai Sumber Energi. Matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan. Energi cahaya matahari masuk ke dalam komponen biotik melalui produsen. Oleh produsen, energi cahaya matahari diubah menjadi energi kima Energi kimia mengalir dari produsen ke konsumen dari berbagai tingkat trofik melalui jalur rantai makanan.    

Energy sinar matahari yang dipancarkan ke bumi salah satunya digunakan untuk memanaskan atmosfer. Pemanasan atmosfer ini memerlukan proses- proses sebagai berikut:

1.  Pemanasan langsung melalui absorpsi       

Di dalam atmosfer terkandung uap air, debu, asam arang, dan zat asam. Adanya zat- azat tersebut berfungsi menyerap sebagian panas sinar matahari. Jadi, sebelum sampai di permukaan bumi, panas sinar matahari sudah diserap oleh zat- zat tersebut.

2.  Pemanasan Tidak Langsung         

            Ternyata panas matahari setelah melewati atmosfer, kemudian diserap oleh bumi. Akibatnya bumi menjadi panas. Karena itu, permukaan bumi merupakansumber panas atmosfer, terutama pada lapisan udara yang paling bawah.

III.  PELAKSANAAN PRAKTIKUM

A.  Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari jum’at,  tanggal 27 mei 2011, pukul 17.00 wib – 18.00 wib, dan pada hari sabtu, tanggal 28 mei 2011, pukul 06.00 wib -12.00 wib di Agro Techno Park 1 daerah Gelumbang Sumatera Selatan.

B. Alat dan Bahan

            Adapun alat dan bahan yang digunakan adalah pengamatan intensitas cahaya  adalah lux meter, tabel pengamatan dan alat-alat tulis. 

C. Cara Kerja

1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2. Kemudian buka sensor yang terdapat dalam luxmeter dan setelah lux meter menunjukkan angka, maka tekan tombol range maka kita akan mendapatkan data mengenai intensitas cahaya pada saat itu

3. Jika luxmeter tidak menunjukkan angka pada saat kondisi awal maka kita atur perbesarannya mulai dari 10x sampai 100 x pembesaran.kemudian catat hasil pada tabel pengamatan.

3. Pengamatan dilakukan secara berkala, setelah pengamatan awal dilakukan pengamtan selanjutnya dilakukan setelah 30 menit pengamatan pertama.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN`

A.  Hasil

Jam	Intensitas Radiasi Surya
17.00	2872 lux
17.30	816 lux
18.00	2,30
06.00	451 lux
06.30	3006 lux
07.00	1369  x 10 lux
07.30	429  x 100 lux
08.00	437 x 100 lux
08.30	917 x 100 lux
09.00	2033 x 10 lux
09.30	631 x 100 lux
10.00	302 x 100 lux
10.30	366 x 100 lux
11.00	241 x 100 lux
11.30	1079 x 100 lux
12.00	1124 x 100 lux

B. Pembahasan

Kami dari kelompok IV mengambil sampel pengamatan intensitas radiasi surya pada pukul 06.00 wib, dan pukul 10.00 wib, dan diperoleh hasilnya sebagai berikut 451 lux dan 302 x 100 lux. Sedangkan secara keselurahan data intensitas radiasi surya yang tertinggi terdapat pada pengamatan pukul 12.00 wib dengan intensitas radiasi yang didapat 1124 x 100 lux.

 Pada saat pengukuran dengan menggunakan luxmeter hendaknya sensor yang terdapat dalam luxmeter tidak terlalu didekatkan dengan sumber cahaya lain selain matahari karena dapat menggangu dan dapat menimbulkan kesalahan pada saat pengamatan karena jika sensor tersebut terkena sinar dari sumber lain maka alat tersebut tidak dapat berfungsi dengan baik.

Luxmeter digunakan sebagai salah satu alat untuk melakukan penelitian    ( research ) bidang ilmu yang memerlukan informasi intensitas cahaya yang lebih akurat. Luxmeter yang ada saat ini masih terbatas kemampuannyakarena belum dilengkapi dengan memori penyimpanan data yang dapat disimpansetiap saat. Memori ini sangat bermanfaat pada saat luxmeter digunakan untuk penelitian dengan dengan jumlah data yang banyak dan waktu yang lama serta akurat.

Selain menggunakan luxmeter intensitas cahaya surya dapat juga diukur dengan menggunakan alat Campbell stokes, gun bellani, aktinograf dan lain sebgainya. Intensitas radiasi surya akan meningkat pada saat siang hari karena cahaya yang di pantulkan berkekuatan besar dan jumlahnya yang banyak.

Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy matahari yang diterima bumi. Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan adanya rotasi bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi.

Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit.

Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut. Energy sinar matahari yang dipancarkan ke bumi salah satunya digunakan untuk memanaskan atmosfer

Alat pengukur lama penyinaran adalah solarimeter. Sedang pengukur intensitas penyinaran adalah bimetal actinograf. Sedangkan di laboratorium hanya terdapat sebuah actinograf yaitu Actinograf dwi logam/bimetal Actinograf. Prinsip kerja alat ini adalah perbedaan muai antara lempeng logam hitam dan lempeng logam putih. Pada actinograf cara pengukuran dilakukan dengan mengukur luasan yang tercatat di dalam kertas grafik dengan bantuan planimeter, yang kemudian dikonversi ke dalam satuan intensitas matahari dengan mengalikan terhadap konstanta actinograf. Actinograph bimetal alat ini untuk mendapatkan ukuran radiasi penyinaran total dengan mencatat perbedaan temperatur antara jalur bimetalik berselubung hitam yang menyerap radiasi sinar matahari dan dua lajur bimetalik yang sama dicat putih yang memantulkan radiasi sinar matahari.

Perbedaan temperatur adalah fungsi radiasi matahari total yang diterima dan alat ini hanya baik untuk mendapatkan total harian. Memasang bimetal actinograf dengan cara diletakkan di atas tonggak yang terbuat dari beton yang kokoh atau kayu dan diletakkan pada tempat terbuka.

Matahari merupakan pengatur iklim yang sangat penting dan sebagai sumber energy utama di bumi yang menggerakkan udara dan arus laut. Energi matahari dipancarakan ke segala arah dalambentuk gelombang elektromagnetik. Penyinaran matahari sangat tergantung dari kondisi keawanaan. Jika di udara banyak terdapat awan, khususnya awan- awan yang mendatangkan hujan, maka keberadaan awan akan menghalangi pancaran sinar matahari yang sampai ke bumi. Tetapi sebaliknya jika di udara tidak ada awan langit tampak biru bersih dan pancaran energy matahari yang kuat.

Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara sebagai berikut, diserap oleh aerosol dan awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas. Radiasi yang terserap ini menyebabkan naiknya temperatur gas-gas dan aerosol-aerosol. aerosol= kumpulan cairan kecil atau partikel-partikel solid yang menyebar dalam suatu gas, seperti uap air di atmosfir, debu-debu angkasa, etc. Dan diitangkis oleh atmosfer (oleh gas2 dan aerosol-aerosol), dalam hal ini radiasi ditangkis dan disebarkan ke segala penjuru. Sebagian radiasi menuju kembali ke angkasa, sebagian sampai ke permukaan bumi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

            Berdasarkan pengamatan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi.

2. Radiasi surya memegang peranan penting dari berbagai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia

3. Luxmeter digunakan sebagai salah satu alat untuk melakukan penelitian    ( research ) bidang ilmu yang memerlukan informasi intensitas cahaya yang lebih akurat.

4. Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh keawanan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energy matahari yang diterima bumi.

5. Penyinaran matahari sangat tergantung dari kondisi keawanaan. Jika di udara banyak terdapat awan, khususnya awan- awan yang mendatangkan hujan, maka keberadaan awan akan menghalangi pancaran sinar matahari yang sampai ke bumi.

6. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pengamatan dan pengambilan data meteorologi antara lain cara pengamatan, waktu pengamatan, dan tata letak penempatan alat dalam stasiun sehingga dapat mewakili kondisi fisik lingkungan.

7.  Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara sebagai berikut, diserap oleh aerosol dan awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas.

B. Saran

Pada saat pengukuran dengan menggunakan luxmeter hendaknya sensor yang terdapat dalam luxmeter tidak terlalu didekatkan dengan sumber cahaya lain selain matahari karena dapat menggangu dan dapat menimbulkan kesalahan pada saat pengamatan karena jika sensor tersebut terkena sinar dari sumber lain maka alat tersebut tidak dapat berfungsi dengan baik.

Sebaiknya pada praktikum kali ini, para praktikan harus benar-benar objektif dalam pengolahan data agar hasil yang diperoleh tidak salah. Selain itu, dalam praktikum ini haruslah ada koordinasi antar kelompok agar informasi yang ada pada masing-masing kelompok karena data yang diperoleh memiliki hubungan antar data dari masing-masing kelompok