Fisika SMA Kelas XI Semester 2
Pembimbing: Prof. Dr. Madlazim, M.Si. Dr. Wasis, M.Si.
Oleh: Titin Sunarti NIM: 127966009
Universitas Negeri Surabaya KATA PENGANTAR Program Pasca Sarjana Unesa Program Studi S3 Pendidikan Sains 2017
Pengembangan literasi merupakan salah satu aspek penting dalam penyelenggaraan pendidikan fisika di berbagai belahan dunia. Literasi sains sangat diperlukan masyarakat modern untuk menghadapi berbagai permasalahan
ilmu
pengetahuan
dan
teknologi,
serta
menunjang
pembangunan berkelanjutan. Perangkat RPP ini dikembangkan sebagai pendukung
Model
menumbuhkan
Scientific
sikap
Literacy
mahasiswa
Based calon
Learning guru
(SLBL)
terhadap
untuk sains,
mengkonstruksi literasi sains, dan merencanakan pembelajaran literasi sains. Contoh Perangkat RPP SMA yang dikembangkan terdiri atas Silabus 1: Sifat-Sifat Cahaya, RPP 1: Sifat-Sifat Cahaya, Buku Ajar Siswa 1: SifatSifat Cahaya, LKS 1: Fenomena Pelangi, LP 1: Angket Sikap terhadap Sains, dan LP 2: Literasi Sains. Penulis mengucapkan puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan petunjuk dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan contoh perangkat ini. Ucapan terima kasih juga kami sampaikan kepada Prof. Dr. Madlazim, M,Si. selaku Promotor dan Dr. Wasis, M.Si. selaku KoPromotor. Prof. Dr. Budi Jatmiko, M.Pd., Dr. ZA Imam Supardi, M.Si., Dr. Erman, M.Pd. Selaku validator model. Prof. Dr. Mundilarto, M.Pd., Dra. Sri Mulyaningsih, M.S., Suyidno, M.Pd., Binar Kurnia Prahani, M.Pd. serta berbagai
pihak
yang
telah
membantu
penyelesaian
perangkat
ini.
Perangkat ini diharapkan dapat membantu dosen dalam menyiapkan calon guru fisika sebagai pembelajar profesional dan mandiri, memiliki daya saing, dan mampu beradaptasi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mutakhir. Penulis sangat berharap adanya saran dan kritik dari pembaca demi penyempurnaan contoh perangkat pembelajaran ini di masa mendatang.
Surabaya, Februari 2017 Penulis
2
DAFTAR ISI
Halaman KAVER ........................................................................................
i
KATA PENGANTAR .....................................................................
ii
DAFTAR ISI ...............................................................................
iii
Silabus Mata Pelajaran: Fisika.......................................................
1
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran............................................
3
Buku Ajar Siswa: Sifat-Sifat Cahaya .............................................
6
LKS 1: Fenomena Pelangi.............................................................
19
Kunci LKS 1: Fenomena Pelangi ...................................................
24
Tabel Spesifikasi Lembar Penilaian Literasi Sains.........................
31
LP 1: Angket Sikap terhadap Sains .............................................
32
LP 2: Literasi Sains.......................................................................
34
Kunci LP 2: Literasi Sains .............................................................
37
3
Silabus Mata Pelajaran: Fisika Satuan Pendidikan : SMA Kelas/Semester : XI/2 Kompetensi Inti : KI 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
Kompetensi Dasar 2.1 Sikap terhadap sains*
Materi Pokok
Kegiatan Pembelajaran
Indikator
Sifat-sifat Menunjukkan 2.1.1 Motivasi dalam Cahaya sains sikap 2.1.2 Keyakinan Pemantulan terhadap belajar sains Cahaya sains selama 2.1.3 Dukungan dalam Pembiasan proses penyelidikan pembelajaran
1
Tekni k Peng a mata n
Penilaian Bentuk Instrum Instrum en en Penga LP 1 matan
Aloka si Sumber Wakt Belajar u 2 x 40 BAM: SifatMenit Sifat Cahaya LKM 1 dan Kunci LKM 1:
Cahaya Dispersi Prisma 3.1Menggunak an pengetahua n cahaya untuk menjelaskan fenomena
ilmiah, Tanggung jawab terhadap sumber daya dan lingkungan. Mendiskusikan 3.1.1 Menjelaskan konsepperistiwa konsep dalam pemantulan isu-isu sains pada jalan Diskusi kering dan Catatan *: KD sikap terhadap sains sesuai dengan KI 1 dan KI 2 membuat basah di malam beberapa hari. rumusan 3.1.2 Menentukan masalah sudut dispersi untuk sinar matahari eksplorasi. yang mengenai butir air hujan Kompetensi Dasar
3.2Mengevalua si dan
Materi Pokok
.
2.1.4
Kegiatan Pembelajaran
Indikator
Melakukan 3.1.3 Menjelaskan mengapa eksperimen dan penyelam membaca menggu-nakan berbagai kaca mata selam referensi, dan dapat melihat menarik lebih jelas kesimpulan. Mendiskusikan daripada mata
2
Esai
LP 2 Butir 1
Tes Esai
Butir 2
Tes
Tekni k Tes
Tes
Penilaian Bentuk Instrum Instrum en en Esai Butir 3
Esai
Butir 4
Aloka si Wakt u
Fenomena Pelangi Media PhET Kit Optik LP 1: Angket Sikap terhadap Sains LP 2: Literasi Sains
Sumber Belajar
merencanakan penyelidikan ilmiah
4.1Menafsirkan data dan bukti ilmiah
fenomena ilmiah yang lain, 3.2.1 produk teknologi, maupun pemecahan masalah. Mendiskusikan 3.2.2 hasil kinerja kelompok di depan kelas.
telanjang. Membedakan pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah berdasarkan informasi pelangi. Menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaanpertanyaan ilmiah. 3.2.3 Menggunakan pengetahuan ilmiah dalam pengambilan keputusan kepada masyarakat. 4.1.1 Mentransformasi data dari satu representasi ke representasi lain. 4.1.2 Menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat.
Daftar Pustaka
3
Tes
Esai
Butir 5
Tes
Esai
Butir 6
Tes
Esai
Butir 7
Tes
Esai
Butir 8
Jurusan Fisika. (2013). Kurikulum Prodi Pendidikan Fisika tahun 2013, berbasis KKNI. Surabaya: Tim Prodi Pendidikan Fisika. Serway, R.A & Jewett, J.W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc. Thomson, S., Hillman, K. & Bortoli, L.D. (2013). Programme for International Student Assessment, A teacher’s guide to PISAscientific literacy. Victoris: Acer Press.
4
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran Satuan Pendidikan : SMA Sains Mulia Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/1 Materi Pokok : Sifat-sifat Cahaya Pertemuan :1 Alokasi Waktu : 2 x 40 menit A. Kompetensi Inti KI Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 1 KI Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung 2 jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, 3 konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah 4 abstrak terkait pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Indikator Dasar 2.1 Sikap 2.1.1 Motivasi dalam sains 2.1.2 Keyakinan belajar sains terhadap 2.1.3 Dukungan dalam penyelidikan ilmiah, sains* 2.1.4 Tanggung jawab terhadap sumber daya dan lingkungan. 3.1 3.1.1 Menjelaskan peristiwa pemantulan pada jalan Menggunaka kering dan basah di malam hari. 3.1.2 Menentukan sudut dispersi sinar matahari n yang mengenai butir air hujan pengetahuan 3.1.3 Menjelaskan mengapa penyelam cahaya menggunakan kaca mata selam dapat melihat untuk lebih jelas daripada mata telanjang. menjelaskan fenomena 3
3.2 3.2.1 Mengevaluas i dan meren- 3.2.2 canakan penyelidikan 3.2.3 ilmiah 4.1Menggunaka 4.1.1 n metode ilmiah dalam 4.1.2 pemecahan masalah cahaya
Membedakan pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah berdasarkan informasi pelangi. Menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaanpertanyaan ilmiah. Menggunakan pengetahuan ilmiah dalam pengambilan keputusan kepada masyarakat. Mentransformasi data dari satu representasi ke representasi lain. Menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat.
Catatan: *: KD 2.1 sesuai dengan KI 1 dan KI 2
C. Tujuan Pembelajaran 1. Sikap terhadap Sains 2.1.1 Terlibat dalam KBM, siswa menunjukkan sikap terhadap sains meliputi motivasi dalam sains, keyakinan dalam belajar sains, dukungan dalam penyelidikan ilmiah, dan tanggung jawab terhadap sumber daya dan lingkungan. 2. Literasi Sains 3.1.1 Diberikan fenomena pemantulan, siswa dapat menjelaskan peristiwa pemantulan yang dirasakan sopir pada jalan kering dan basah di malam hari. 3.1.2 Diberikan fenomena pelangi, siswa dapat m enentukan sudut dispersi sinar matahari yang mengenai butir air hujan.
3.1.3 Diberikan informasi kaca mata selam, siswa dapat menjelaskan mengapa penyelam menggunakan kaca mata selam dapat melihat lebih jelas daripada mata telanjang.
3.2.1 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menyebutkan pertanyaan-pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah. 3.2.2 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaan ilmiah. 3.2.3 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menggunakan pengetahuan ilmiah dalam pengambilan keputusan kepada masyarakat. 4.1.1 Diberikan data hasil eksperimen, siswa dapat mentransformasi data dari satu representasi ke representasi lain dengan benar. 4.1.2 Diberikan data hasil eksperimen, siswa dapat menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat. D. Materi Pembelajaran Pemantulan Cahaya
Pembiasan Cahaya
Dispersi Prisma
E. Metode Pembelajaran Model Pembelajaran : Model Scientific literacy Based Learning Metode Pembelajaran : Diskusi, tanya jawab, eksperimen, serta penugasan. F. Media, Alat dan Bahan Penunjang 4
Media : PhET Alat dan Bahan : Kaca prisma, kotak cahaya, dan layar G. Langkah-langkah Pembelajaran Kegiatan
Penilaian Pengama t 1 2 3 4
Pendahuluan (± 10 Menit) 1. Memotivasi siswa dengan menyajikan isu-isu sains berupa fenomena pelangi sebagai berikut: 2. Menyampaikan tujuan pembelajaran literasi sains, mengingatkan pentingnya motivasi, keyakinan belajar sains, dukungan penyelidikan ilmiah, dan tanggung jawab terhadap sumber daya dan lingkungan untuk menguasai literasi sains. 3. Membantu siswa memahami logistik yang diperlukan kemudian membagikan LKS 1: Fenomena Pelangi kepada setiap kelompok.
Kegiatan Kegiatan Inti (± 60 Menit) 1. Identifikasi: Membimbing siswa mengidentifikasi konsep-konsep sains dalam Fenomena Pelangi di LKS 1, meyakinkan bahwa mereka mampu menuliskan beberapa rumusan masalah sains, kemudian mememilih salah satu rumusan masalah yang akan dieksplorasi. 2. Eksplorasi: Memberikan dukungan untuk terlibat aktif dalam merancang sebuah eksperimen (merumuskan hipotesis, identifikasi variabel, membuat definisi operasional variabel, merancang tabel pengamatan, dan merancang prosedur eksperimen) mengacu pada LKS 1, melaksanakan eksperimen dan membaca beberapa referensi terutama BAS 1 untuk mendapatkan informasi yang diperlukan. 3. Eksplanasi: Menumbuhkembangkan keyakinan siswa untuk menyelesaikan masalah dengan merumuskan kesimpulan berdasarkan data hasil eksperimen dan referensi yang digunakan. 4. Aplikasi: Memantapkan keyakinan siswa untuk 5
Penilaian Pengama t 1 2 3 4
menerapkan konsep-konsep yang ditemukan pada fenomena ilmiah yang lain, produk teknologi, maupun pemecahan masalah. 5. Refleksi: Membimbing siswa mendiskusikan hasil kinerja kelompok di depan kelas. Penutup (± 10 Menit) 1. Melakukan evaluasi hasil literasi sains dengan meminta mengisi angket sikap terhadap sains dan mengerjakan LP 2: Literasi Sains (apabila waktu tidak mencukupi dapat dikerjakan di rumah. 2. Mengingatkan tanggung jawab siswa untuk menyelesaikan tugasnya dengan sebaik-baiknya dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. H. Sumber Pembelajaran 1. Buku Ajar Siswa 1: Pantulan dan Pembiasan Cahaya. 2. Buku Penunjang Lainnya. 3. LKS 1 dan Kunci LKS 1: Fenomena Pelangi. 4. LP 1: Angket Sikap terhadap Sains. 5. LP 2: Literasi Sains.
Daftar Pustaka Jurusan Fisika. (2013). Kurikulum Prodi Pendidikan Fisika tahun 2013, berbasis KKNI. Surabaya: Tim Prodi Pendidikan Fisika. Serway, R. A. & Jewett, J.W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc. Thomson, S., Hillman, K. & Bortoli, L. D. (2013). Programme for International Student Assessment, A teacher’s guide Titin to PISAscientific Sunarti literacy. Victoris: Acer Press.
Fisika SMA Kelas XI Semester 2
6
Reviu Materi MEMULAI AKTIVITAS A. Pemantulan dan Pembiasan Cahaya B. Dispersi Prisma C. Pemantulan Internal Total
Sang Bianglala Pelangi merupakan fenomena optik dan meteorologi yang menghasilkan spektrum cahaya yang hampir bersambung di langit apabila matahari bersinar setelah terjadinya hujan. Proses terbentuknya pelangi berlangsung ketika seberkas cahaya matahari mengenai titik-titik air yang besar, maka sinar itu dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Pada saat sinar memasuki titik air, sebagian sinar akan dipantulkan oleh bagian belakang permukaan air, kemudian mengenai permukaan depan, dan akhirnya dibiaskan oleh permukaan depan. Dengan demikian sinar ini pun diuraikan menjadi spektrum cahaya matahari. Pelangi merupakan contoh peristiwa dispersi padaISI kehidupan sehari-hari. DAFTAR
KAVER ........................................................................................
6
DAFTAR ISI ................................................................................
7
AYO MENGKONSTRUKSI LITERASI SAINS ..............................
8
A. Pemantulan dan Pembiasan .............................................. B. Dispersi Prisma .................................................................
9 14
RINGKASAN ...............................................................................
17
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................
18
7
AYO MENGKONSTRUKSI LITERASI SAINS Bacalah dengan seksama fenomena pelangi di bawah ini! FENOMENA PELANGI GEGERKAN WARGA Published on Jul 15 2014 // Jawa Timur, Tapal Kuda PROBOLINGGO – Munculnya pelangi di langit angkasa pada Senin (14/7) sekitar pukul 07.00 membuat sebagian warga Kelurahan Triwung Kidul Kecamatan Kademangan Probolinggo geger. Pasalnya, pelangi itu muncul secara tiba-tiba. Warna pelangi terlihat indah bersamaan terbitnya matahari. Munculnya pelangi memberikan banyak beragam tafsir dari masyarakat. Ada sebagian masyarakat yang mempunyai kesimpulan, jika munculnya pelangi tersebut mengandung makna yang penuh dengan arti tentang kehidupan. “Pelangi itu memang fenomena alam. Tapi sesungguhnya juga mempunyai makna dan arti,” terang Yusuf Riadi saat dimintai komentarnya. Munculnya fenomena pelangi tersebut bisa ada kaitannya dengan pilpres. Apalagi situasi pilpres kali ini saling mengklaim sama-sama menang dengan merujuk metode hitung cepat (quick count).“Makanya masyarakat itu harus hat-hati menyikapi kondisi politik sekarang,” ungkapnya. Sementara itu, ada sebagian masyarakat yang menilai jika munculnya pelangi itu sebagai fenomena alam yang sudah biasa terjadi. Sundari, seorang warga setempat mengungkapkan bahwa pelangi merupakan fenomena optik dan meteorologi yang menghasilkan spektrum cahaya matahari setelah terjadi hujan. Pelangi terbentuk ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatik (terdiri dari banyak warna dengan panjang gelombang berbeda-beda) mengalami pembiasan oleh butir-butir air. Ketika cahaya matahari melewati butiran air akan mengalami pembiasan, seperti ketika sinar cahaya dengan sudut datang tertentu melewati kaca prisma akan dibiaskan dengan sudut bias tertentu, begitu juga ketika sinar cahaya dari prisma kembali ke udara akan dibiaskan lagi dengan sudut bias tertentu menurut persamaan pembiasan:
n1 sin❑1=n2 sin❑2 dan
❑1 v 1 n2 n = = ❑2 v 2 n1 8 = 21
Sudut yang dibentuk oleh sinar keluar prisma dengan sinar yang masuk ke prisma disebut sudut deviasi. Jadi ketika cahaya matahari mengenai butir-butir air (menyerupai kaca prisma) akan mengalami pembiasan dua kali sehingga membentuk warna pelangi. Warna pelangi tersusun dengan merah di paling atas dan ungu di
Identifikasi Setelah membaca Koran “Fenomena Pelangi Gegerkan Warga”, identifikasilah konsep-konsep sains dalam fenomena tersebut kemudian tuliskan beberapa rumusan masalah yang mungkin untuk diselidiki. Menjelaskan fenomena pemantulan dan Eksplorasi pembiasan dalam 1. Rencanakan sebuah eksperimen (merumuskan hipotesis, mengidentifikasi variabel dan definisi keseharian. operasional variabel, merancang tabel data pengamatan, dan prosedur eksperimen). Menerapkan metode 2. Laksanakan penyelidikan seperti yang Anda rencanakan, kemudian catatlah data hasil pengamatan ilmiah dalam pada tabel data yang telah Anda buat. menyelidiki fenomena 3. Kajian berbagai referensi untuk mendapatkan informasi pendukung yang diperlukan. pemantulan dalam keseharian. Eksplanasi: Buatlah kesimpulan berdasarkan data hasil eksperimen atau referensi yang digunakan. Menjelaskan pengaruh sudut datang sinar Aplikasi: Gunakan konsep-konsep yang sudah ditemukan untuk menjelaskancahaya fenomenayang ilmiahmelewati yang lain, medium berbeda. produk teknologi, maupun pemecahan masalah. Refleksi: Lakukan diskusi hasil kinerja kelompok di depan kelas.
Pemantulan dan Pembiasan Proses pemantulan dan pembiasan dapat terjadi ketika cahaya melewati bidang batas dari dua medium yang berbeda. Dalam peristiwa pemantulan, bagian dari cahaya yang mengenai medium kedua memantul kembali ke medium pertama. Dalam peristiwa pembiasan, cahaya ketika melewati medium kedua mengalami pembelokan dengan sudut tertentu terhadap garis normal. Seringkali, kedua peristiwa tersebut terjadi pada saat bersamaan, sebagian dari cahaya ada yang dipantulkan dan dibiaskan. Gambar 1.1, sinar cahaya adalah garis imajiner yang ditarik sepanjang arah perjalanan dari sinar. Misalnya, seberkas sinar matahari yang melewati ruang gelap menelusuri keluar jalur sinar cahaya. Anda juga akan memanfaatkan konsep muka gelombang cahaya. Sebuah muka gelombang melewati titik-titik dari gelombang yang memiliki fase dan amplitudo yang sama. Misalnya, muka gelombang pada Gambar 1.1 melewati permukaan puncak-puncak gelombang. 9
Pemantulan Pembiasan
Gambar 1.1 Sebuah bidang gelombang bergerak ke kanan. Perhatikan bahwa sesuai arah gerak gelombang, sinar cahaya adalah garis tegak lurus dengan muka gelombang (Jewett & Serway, 2008, p. 981).
Gambar 1.2. Representasi skematik dari (a) pemantulan spekular, di mana semua sinar dipantulkan sejajar satu sama lain, dan (b)
Sinar cahaya, sesuai dengan arah gerak gelombang, garis lurus saling tegak lurus dengan muka gelombang. Ketika perjalanan sinar cahaya dalam arah paralel, muka gelombang adalah bidang tegak lurus terhadap sinar. 1. Pemantulan Cahaya Ketika sinar cahaya melalui medium transparan mengenai medium kedua, akan dipantulkan kembali ke dalam medium pertama. Gambar 1.2a menunjukkan beberapa sinar cahaya yang mengenai permukaan halus seperti cermin akan dipantulkan sejajar satu sama lain. Pantulan cahaya dari suatu permukaan halus disebut pemantulan spekular.
Jika permukaan kasar seperti Gambar 2b akan memantulkan sinar dalam berbagai arah. Pemantulan dari permukaan kasar dikenal sebagai refleksi difus. Permukaan pada Gambar 2a berperilaku sebagai permukaan halus selama variasinya kecil dibandingkan panjang gelombang cahaya datang. Gambar 2c dan 2d adalah foto masingmasing dari pemantulan spekular dan pemantulan difus sinar laser. Pertimbangkan perjalanan sinar cahaya dari udara dan datang membentuk beberapa sudut pada bidang datar (permukaan halus), seperti pada Gambar 1.3. Sinar datang dan sinar pantul membuat sudut
θ1
dan
θ1 ’ terhadap
garis normal (garis tegak lurus ke permukaan pada titik di mana sinar datang mengenai permukaan). Percobaan 10
menunjukkan bahwa sudut pantul sama dengan sudut datang:
θ1 ’=θ 1 (1.2)
Gambar 1.3 Menurut hukum pemantulan,
θ1 ’=θ 1
(Jewett & Serway, 2008, p. 982).
Fenomena Ilmiah 1.1 Pemantulan pada Jalan Kering dan Basah di Malam Hari Seorang sopir dapat mempertimbangkan dua jenis pemantulan ketika mengamati permukaan jalan saat mengemudi di malam hari (Gambar 1.4). Ketika jalan kering, cahaya dari kendaraan melaju tersebar dari jalan di arah yang berbeda (pemantulan difus) dan jalan terlihat jelas. Namun, ketika jalan basah maka permukaan jalan yang dipenuhi air menjadi halus, cahaya mengalami pemantulan spekular. Ini berarti cahaya dipantulkan lurus ke depan dan pengemudi hanya melihat apa yang langsung di depannya. Cahaya dari samping tidak pernah mencapai matanya.
Produk Teknologi 1.1 Efek Mata Merah dalam Fotografi
Gambar 1.4 Peristiwa pemantulan pada malam hari, (a) melewati jalan basah, (b) melewati jalan kering (Serway & Faughn, 3. Pembiasan Cahaya 2002, p. 729).
Anda mungkin telah memperhatikan yang terjadi secara umum pada foto-foto individu, seperti pada Gambar 1.5. Mata mereka tampak bersinar merah. Hal ini terjadi ketika menggunakan sebuah perangkat flash disk fotografi dengan lampu kilat dekat lensa kamera. Cahaya dari lampu kilat memasuki mata dan dipantulkan kembali sepanjang jalan aslinya dari retina. Jenis refleksi kembali sepanjang arah asli disebut retroreflection. Jika bagian flash dan lensa sama-sama dekatnya, cahaya yang dipantulkan kembali bisa masuk lensa. Sebagian besar cahaya yang dipantulkan dari retina berwarna merah, sehingga pembuluh darah di belakang mata memberikan efek mata merah dalam foto.
Ketika sinar cahaya melewati medium transparan bertemu batas yang mengarah ke medium transparan lain pada Gambar 1.6a, sebagian dari sinar dipantulkan dan ada bagian . yang memasuki medium kedua. Sinar yang masuk ke medium kedua mengalami pembelokan pada batas medium dikatakan dibiaskan. Sinar datang, sinar pantul, sinar bias, dan garis normal pada semua titik kejadian terletak pada bidang yang sama. Sudut bias tergantung
θ2
pada
di Gambar 1.6a, sifat
dari
dua 11
(a )
Gambar 1.7. (a) Ketika sinar bergerak dari udara ke dalam kaca, arahnya dibelokkan mendekati garis normal, (b) Bila sinar bergerak dari kaca ke udara, arahnya dibelokkan menjauhi garis normal (Jewett & Serway, 2008, p. 987).
medium dan sudut datang, melalui hubungan:
sinθ 2 v2 = =konstan sinθ 1 v1 v 1 adalah dalam
cepat
medium
1
(b (1.3))
rambat dan
(3)
cahaya
v 2 adalah
Gambar 1.6 (a) Sinar datang miring pada antarmuka udara-kaca. Sinar bias dibelokkan ke arah normal
cepat rambat cahaya dalam medium v 2 < v 1 , (b) Cahaya datang 2. Percobaan menunjukkan bahwa karena perjalanan pembiasan sinar cahaya pada balok kaca membelok ketika melalui permukaan adalah reversibel. memasuki balok dan ketika Misalnya, perjalanan sinar cahaya dari meninggalkan balok (Jewett & Serway, titik A ke titik B pada Gambar 1.6. Jika sinar berasal dari B, sinar akan mengikuti jalan yang sama untuk mencapai titik A, tetapi sinar pantul berada dalam kaca. Ketika sinar cahaya bergerak dari bahan dengan cepat rambat cahaya tinggi menuju bahan dengan cepat rambat cahaya lebih rendah, sudut pembiasan
θ2
kurang dari sudut datang.
Sinar dibiaskan membelok mendekati arah garis normal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.7a. Jika sinar cahaya bergerak dari bahan dengan cepat rambat cahaya rendah menuju bahan yang cepat rambat cahayanya lebih tinggi,
θ2
lebih dari
θ1 , sehingga sinar membelok
menjauhi arah garis normal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.7b. Ketika cahaya melewati satu medium transparan ke medium yang lain akan mengalami pembiasan karena cepat rambat cahaya dalam kedua medium tersebut berbeda. Indeks bias n suatu medium didefinisikan sebagai perbadingan
n=
(a )
(b )
c /v
cepat rambat cahaya dalam ruang vakum c = cepat rambat cahaya dalam sebuah bahan v
Jadi, indeks bias adalah angka berdimensi yang lebih besar dari atau sama dengan satu, 12
(1.4)
karena
v
selalu kurang dari
c , dan
n
adalah sama dengan satu untuk vakum.
Tabel 1.1 Daftar Indeks Bias Berbagai Bahan Substansi Indeks Substansi Indeks bias bias Padat pada 20C Zat pada 20C Intan (C) 2,419 Benzena 1,501 Fluorit (Ca F2) 1,434 Karbon disulfida 1,628 Kuarsa lebur (SiO2) 1,458 Karbon 1,461 tetraklorida Galium fosfit 3,500 Etil alkohol 1,361 Kaca, untuk lensa 1,520 Gliserin 1,473 Kaca, polos 1,660 Air 1,333 Es (H2O) 1,309 Zat pada 0C, 1 atm Polistirena 1,490 Udara 1,000293 Natrium klorida (NaCl) 1,544 Karbon dioksida 1,000450 (Jewett & Serway, 2008, p. 987)
Gambar 1.8. Gelombang bergerak dari medium 1 ke medium 2, mengalami perubahan panjang gelombang tetapi frekuensi tetap konstan (Jewett & Serway, 2008, p. 987).
HATI-HATI Indeks bias berbanding terbalik dengan kelajuan gelombang. Ketika kelajuan gelombang v turun, indeks bias n akan naik. Oleh karenanya, semakin tinggi indeks bias suatu bahan, maka bahan akan semakin memperlambat cahaya
Kecepatan cahaya antar medium bervariasi disebabkan kelambatan waktu selama penyerapan dan pengurangan cahaya karena perjalanan cahaya dari atom ke atom tergantung pada struktur elektronik tertentu dari atom dalam setiap materi. Selama cahaya melewati satu medium ke medium yang lain, frekuensi cahaya tidak berubah seperti ditunjukkan pada Gambar 1.8. Muka gelombang melewati pengamat pada titik A di medium 1 dengan frekuensi tertentu dan sinar datang pada bidang batas antara medium 1 dan medium 2. Frekuensi di mana muka gelombang melewati pengamat pada titik B di medium 2 harus sama dengan frekuensi di mana muka gelombang tersebut tiba di titik A. Jika hal ini tidak terjadi, muka gelombang akan menumpuk pada bidang batas atau dihancurkan atau dikreasikan pada bidang batas. Karena tidak satu pun dari peristiwa ini terjadi, maka frekuensi muka gelombang harus tetap sama sebagai sinar cahaya melewati satu medium ke medium lain.
13
v =f
harus
f 1 =f 2 =f
, kita
Oleh karena itu, hubungan valid di kedua medium dan melihat bahwa:
v 1=f ❑1
dan
v 2=f ❑2
(1.5) Karena
v1 ≠ v2
maka
❑1 ≠❑2
. Hubungan
antara indeks bias dan panjang gelombang dapat diperoleh dengan membagi dua persamaan ini dan memanfaatkan definisi indeks bias yang diberikan oleh Persamaan 1.4.
❑1 v 1 c /n1 n2 = = = ❑2 v 2 v /n 2 n1 (1.6) yang memberikan:
❑1 n1=❑2 n2 Kondisikan medium 1 menjadi vakum sehingga
n1=1 , mengikuti Persamaan 1.6 bahwa indeks bias dari medium apapun sebagai perbandingan:
n=
dapat
dinyatakan
❑0 ❑n
(1.7) di mana
❑0
adalah panjang gelombang cahaya
dalam ruang hampa dan
❑n
adalah panjang
gelombang dalam medium yang bias
n . Gambar
1.9
memiliki indeks
adalah
representasi
skematik dari pengurangan panjang gelombang cahaya ketika merambat dari vakum ke medium transparan. Kita sekarang mencoba mengungkapkan Persamaan 1.3 dalam bentuk alternatif. Jika
14
Gambar 1.9. Diagram skematik dari penurunan panjang gelombang cahaya ketika melewati medium dengan indeks bias rendah ke indeks bias lebih tinggi (Serway & Faughn, 2002, p. 733).
mengganti suku
v 2 / v1
di Persamaan 1.3 dengan
n2 /n1 dari Persamaan 1.6 akan didapatkan: n1 sin❑1=n2 sin❑2
(1.8)
Penemuan hubungan eksperimental ini diperkenalkan oleh Willebord Snell (1591-1627) sehingga dikenal sebagai hukum snellius pembiasaan. Contoh 1.1 Sudut Bias untuk Kaca Sinar
cahaya
589 nm
dengan
panjang
gelombang
(dihasilkan oleh lampu natrium) datang
dari udara menuju bagian atas lempengan kaca
30,0 °
dengan sudut
terhadap garis normal
seperti ditunjukkan pada Gambar 1.10. Tentukan sudut bias
❑2
Gambar 1.10 Pembiasan cahaya pada kaca (Serway & Faughn, 2002, p. 733).
.
Penyelesaian: Susun kembali hukum pembiasan Snellius untuk mendapatkan persamaan:
Uji Kompetensi 1.1
n1 sin❑2 n2
1. Tentukan sudut bias dari sebuah sinar cahaya yang bergerak dari dalam kaca menuju n1=1,00 untuk Dari Tabel 1.1, diperoleh informasi antarmuka kaca-udara pada sudut 30,0° n2=1,52 untuk udara dan kaca, sehingga terhadap garis normal?
sin❑2=
diperoleh:
1,00 sin❑2= sin 30,0=0,329❑2=19,2 1,52 sin❑2=0,329❑2=19,2
Keterangan: Perhatikan pembelokan sinar cahaya ke arah garis normal ketika memasuki bahan dari indeks bias yang lebih tinggi. Jika sinar cahaya melewati jalan yang sama secara terbalik, pembiasan akan menjauhi garis normal.
15
2. Jelaskan prinsip kerja dari kaca mata selam.
Menentukan sudut dispersi cahaya yang melewati sebuah prisma.
Prisma Dispersi Sudut deviasi
Dispersi Prisma Indeks bias semua bahan kecuali vakum dipengaruhi pada panjang gelombang cahaya. Ketergantungan indeks bias pada panjang gelombang disebut dispersi. Gambar 1.11 adalah representasi grafis dari variasi indeks bias dengan panjang
gelombang. Karena
n
adalah
fungsi
dari panjang gelombang, hukum Snell menunjukkan bahwa sudut bias dibuat ketika cahaya memasuki bahan tergantung pada panjang gelombang cahaya. Indeks bias untuk bahan biasanya menurun dengan meningkatnya panjang gelombang, berarti pembiasan cahaya violet
≅ 400 nm ) lebih besar dari cahaya merah ( ¿
≅650 nm ) ketika merambat dari udara ke bahan. Pikirkan apa yang membentur prisma.
Gambar 1.11. Variasi indeks bias dalam spektrum yang terlihat sehubungan dengan panjang gelombang vakum dalam tiga bahan (Jewett & Serway, 2008, p. 992).
terjadi
ketika
cahaya
Gambar 12. (a) Sebuah prisma membiaskan sinar cahaya dan deviasi cahaya melalui sudut
δ . (b)
Ketika cahaya datang pada prisma, cahaya biru lebih membelok dari merah. (c) Cahaya melewati prisma dengan panjang gelombang berbeda dibiaskan pada sudut berbeda (Serway & Faughn, 2002, p. 737).
Sebuah sinar cahaya tunggal dengan panjang gelombang tertentu datang pada sisi kiri prisma akan muncul jauh menyimpang dari arah yang dilewati semula dengan sudut deviasi
δ .
Dispersi menyebabkan
warna berbeda akan dibiaskan melalui sudut penyimpangan berbeda, dan sinar yang muncul dari sisi kedua prisma tersebar dalam serangkaian 16
(a)
(b)
warna yang dikenal sebagai spektrum cahaya tampak, seperti Gambar 1.13. Warna-warna tersebut dalam rangka penurunan panjang gelombang merah, oranye, kuning, hijau, biru, dan ungu. Cahaya violet menyimpang paling jauh, cahaya merah paling sedikit, dan warna spektrum yang tersisa tampak diantara keduanya.
Gambar 1.13. (a) Prisma menguraikan cahaya putih menjadi berbagai komponen Prisma Produk Teknologi 1.2 Spektrometer spektral. (b) Cahaya berbeda warna melewati prisma dibiaskan Prisma sering digunakan dalam instrumen yang dikenal sebagai pada sudut berbeda karena indeks spectrometer prisma, elemen-elemen penting dari yang ditunjukkan bias dari kaca tergantung pada Gambar 1.14a. Alat ini biasa digunakan untuk mempelajari panjang gelombang yang dipancarkan oleh sumber cahaya, seperti lampu sodium uap. Cahaya dari sumber tersebut dikirim melalui celah sempit, celah disesuaikan dengan lensa untuk menghasilkan sinar paralel atau terkolimasi. Cahaya kemudian melewati prisma dan diuraikan menjadi spektrum. Cahaya yang dibiaskan diamati melalui teleskop. Eksperimen dengan melihat gambar berwarna berbeda dari celah melalui lensa teleskop. Teleskop dapat dipindahkan atau prisma dapat diputar untuk melihat berbagai panjang gelombang yang memiliki berbagai sudut penyim-pangan. Gambar 1.14b menunjukkan salah satu jenis spektrometer prisma yang digunakan di laboratorium. Semua gas panas bertekanan rendah memancarkan Gambar 1.14 (a) Warna-warna dalam karakteristik spektrumnya sendiri. Dengan spektrum dilihat melalui teleskop. (b) demikian, salah satu penggunaan spektrometer bagian-bagian spektrometer prisma prisma untuk mengidentifikasi gas. Misalnya, natrium hanya memancarkan dua panjang gelombang dalam spektrum tampak: dua garis kuning berjarak dekat. (Gambar seperti garis terang dari celah yang tampak di spektroskop disebut garis spektrum.) Demikian juga, uap merkuri memiliki karakteristik spektrum sendiri, yang terdiri dari empat panjang gelombang yang menonjol (garis oranye hijau, biru, dan ungu) bersama dengan beberapa panjang gelombang intensitas yang lebih rendah. Panjang gelombang tertentu yang dipancarkan oleh gas berfungsi sebagai "sidik jari" dari gas itu. Analisis spektral merupakan pengukuran panjang gelombang yang dipancarkan atau diserap oleh suatu zat, adalah alat umum yang sering digunakan di kalangan ilmiah. Misalnya, ahli kimia dan ahli biologi menggunakan spektroskopi inframerah untuk
Contoh 1.2 Sudut Dispersi Prisma Sebuah prisma dengan sudut puncak 60 dilewati sinar cahaya putih. Apabila indeks bias cahaya violet di prisma adalah
17
1,66 dan cahaya merah 1,62. Tentukan sudut dispersi yang melewati prisma? Penyelesaian: Sudut dispersi φ = (nu – nm )β menyatakan lebar spektrum yang ditimbulkan oleh prisma yang besarnya bergantung pada selisih antara sudut deviasi warna ungu dan warna merah, sehingga diperoleh: φ = (nu – nm )β = (1,66 – 1,62) x 60 = 2,4 Catatan: Sudut dispersi prisma tidak dipengaruhi sudut datang sinar cahaya menuju prisma.
Gambar 1.15 Menentukan sudut dispersi dari sebuah prisma.
Fenomena Ilmiah 1.2 Fenomena Pelangi
Gambar 1.16 Pembiasan cahaya Matahari oleh tetesan air hujan
Dispersi cahaya paling jelas ditunjukkan melalui pembentukan pelangi di alam, sering terlihat oleh pengamat diposisi antara Matahari dan rintikrintik hujan. Sebuah sinar cahaya yang lewat di atas kepala mengenai setetes air di atmosfer akan dibiaskan dan dipantulkan seperti ditunjukkan pada Gambar 1.16. Hal pertama dibiaskan di permukaan depan tetesan hujan yang turun, dengan cahaya ungu menyimpang paling jauh dan cahaya merah paling dekat. Pada permukaan belakang tetesan hujan, cahaya dipantulkan dan kembali ke permukaan depan, di mana mengalami pembiasan lagi ketika bergerak dari air ke udara. Sinar meninggalkan tetesan hujan sehingga sudut datang antara cahaya putih dan cahaya ungu kembali adalah 40° dan sudut antara cahaya putih dan
Gambar 1.17 Variasi indeks bias dalam spektrum yang terlihat sehubungan dengan panjang gelombang vakum dalam tiga bahan
Uji Kompetensi 1.2
Berikan penjelasan secara rasional terkai fenomena di bawah ini!
18
Perhatikan seorang pengamat melihat pelangi, seperti pada Gambar 1.17. Jika hujan yang tinggi di langit sedang diamati, cahaya merah kembali dari penurunan bisa mencapai pengamat karena menyimpang paling jauh, tapi cahaya violet melewati pengamat karena menyimpang sedikit. Oleh karena itu, pengamat melihat penurunan ini sebagai merah. Demikian pula, cahaya violet terhadap pengamat dan tampak ungu (cahaya merah dari penurunan ini akan mengenai tanah dan tidak tampak). Warna yang tersisa dari spektrum akan mencapai pengamat dari hujan terletak di antara dua posisi ekstrim ini.
RINGKASAN 1. Dalam pemantulan cahaya pada permukaan datar halus, sudut
θ1 , sehubungan dengan garis tegak lurus permukaan adalah
datang
sama dengan sudut pantul
θ1 ' :
'
θ1=θ 1 2. Cahaya yang masuk ke dalam media transparan dibelokkan pada batas dan dikatakan dibiaskan. Sudut bias adalah sudut sinar sehubungan dengan garis tegak lurus ke permukaan setelah memasuki medium baru. 3. Indeks bias bahan
n
didefinisikan sebagai
n≡
c v
di mana c adalah cepat rambat cahaya dalam ruang hampa dan v adalah cepat rambat cahaya dalam bahan. Indeks bias bahan
n≡
juga:
di mana dan
❑n
4. Hukum
❑0 ❑n ❑0
adalah panjang gelombang cahaya dalam ruang hampa
adalah panjang gelombang dalam bahan. pembiasan
atau hukum
Snell
menyatakan
bahwa
❑1 =¿ n2 sin❑2 n1 sin ¿ di mana
n1
dan
n2
adalah indeks bias di dua medium. Sinar
datang, sinar pantul, sinar bias, dan permukaan garis normal semua terletak pada bidang yang sama. 19
5. Indeks bias bahan tergantung pada panjang gelombang cahaya datang, efek yang disebut dispersi. Cahaya pada spektrum ungu menunjukkan sudut bias yang lebih besar memasuki kaca dari cahaya di ujung merah. Pelangi adalah konsekuensi dari dispersi.
DAFTAR PUSTAKA Jurusan Fisika. (2013). Kurikulum prodi pendidikan fisika tahun 2013, berbasis KKNI. Surabaya: Tim Prodi Pendidikan Fisika Moller K.D. (2007). Optics. Newark New Jersey. New Jersey Institute of Technology. Heimbecker, B., Nowikow, I., Howes, C. T., Mantha, J., Smith, B. P., and Bemmel, H. M. (2002). Physics: Concepts and connections two. Toronto: Irwin Publishing. Serway, R.A & Jewett, J.W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc. Nugroho, 2015. Goresan rindu. Serway, R.A & Faughn, J.S (1999). College physics, seventh edition. USA: Harcourt Brace College Wordpress. (2016). Menghilangkan efek mata merah pada foto. http://www.slepetan.com/ tutorial/menghilangkan-efek-mata-merahpada-foto. 20
Nama : ……………………………………………… : …….….....…..…...... No Absen : …………………………………….………… Kelas/Semester : ……...….....……......
Kelompok
LKS 1: Fenomena Pelangi A. Tujuan Pembelajaran 1. Menunjukkan sikap terhadap sains dalam proses pembelajaran. 2. Menjelaskan fenomena pemantulan dan pembiasan. 3. Melakukan evaluasi dan merancang penyelidikan ilmiah. 4. Menafsirkan data dan bukti ilmiah. B. Media Ketika membuka media PhET dengan judul Bending-light in, kamu akan mendapatkan tampilan media sebagai berikut:
Sumber cahaya
21
Busur lingkara n Alat ukur intensita s cahaya
FENOMENA PELANGI GEGERKAN WARGA Published on Jul 15 2014 // Jawa Timur, Tapal Kuda PROBOLINGGO – Munculnya pelangi di langit angkasa pada Senin (14/7) sekitar pukul 07.00 membuat sebagian warga Kelurahan Triwung Kidul Kecamatan Kademangan Probolinggo geger. Pasalnya, pelangi itu muncul secara tiba-tiba. Warna pelangi terlihat indah bersamaan terbitnya matahari. Munculnya pelangi memberikan banyak beragam tafsir dari masyarakat. Ada sebagian masyarakat yang mempunyai kesimpulan, jika munculnya pelangi tersebut mengandung makna yang penuh dengan arti tentang kehidupan. “Pelangi itu memang fenomena alam. Tapi sesungguhnya juga mempunyai makna dan arti,” terang Yusuf Riadi saat dimintai komentarnya. Munculnya fenomena pelangi tersebut bisa ada kaitannya C. Identifikasi Masalah dengan pilpres. Apalagi situasi pilpres kali ini saling mengklaim sama-sama menang dengan merujuk Bacalah dengan fenomena pelangi di bawah ini! metode hitung cepat seksama (quick count).“Makanya masyarakat itu harus hat-hati menyikapi kondisi politik sekarang,” ungkapnya. Sementara itu, ada sebagian masyarakat yang menilai jika munculnya pelangi itu sebagai fenomena alam yang sudah biasa terjadi. Sundari, seorang warga setempat mengungkapkan bahwa pelangi merupakan fenomena optik dan meteorologi yang menghasilkan spektrum cahaya matahari setelah terjadi hujan. Pelangi terbentuk ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatik (terdiri dari banyak warna dengan panjang gelombang berbeda-beda) mengalami pembiasan oleh butir-butir air. Ketika cahaya matahari melewati butiran air akan mengalami pembiasan, seperti ketika sinar cahaya dengan sudut datang tertentu melewati kaca prisma akan dibiaskan dengan sudut bias tertentu, begitu juga ketika sinar cahaya dari prisma kembali ke udara akan dibiaskan lagi dengan sudut bias tertentu menurut persamaan pembiasan:
n1 sin❑1=n2 sin❑2 dan
❑1 v 1 n2 22 = = ❑2 v 2 n1
=
n21
Sudut yang dibentuk oleh sinar keluar prisma dengan sinar yang masuk ke prisma disebut sudut deviasi. Jadi ketika cahaya matahari mengenai butir-butir air (menyerupai kaca prisma) akan mengalami
Tuliskan konsep-konsep sains yang dapat kamu temukan dalam fenomena di atas! ................................................................................................................... ................................................................................................................... ............................................................ Tuliskan beberapa pertanyaan ilmiah (dapat diuji melalui penyelidikan ilmiah) ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... .......................................................................................... Tuliskan beberapa pertanyaan tidak ilmiah (tidak dapat diuji melalui penyelidikan ilmiah) ................................................................................................................... .............................. ................................................................................................................... .............................. ................................................................................................................... .............................. D. Eksplorasi 1. Merencanakan Sebuah Eksperimen Pilih salah satu pertanyaan ilmiah yang Anda tuliskan, kemudian rencanakanlah sebuah eksperimen untuk menguji pertanyaan tersebut! Pertanyaan Ilmiah yang Dipilih: .............................................................................................................. ............................. Rumusan Hipotesis: .............................................................................................................. ............................. 23
Identifikasi Variabel: Variabel Keterangan Manipul asi Respons Kontrol Definisi Operasional Variabel (DOV): DOV Keterangan Manipul asi Respons Kontrol Rancangan Tabel Data Pengamatan: .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ................................... Rancangan Prosedur Eksperimen: .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ................................................................
2. Melaksanakan Eksperimen Laksanakan penyelidikan seperti yang kamu rencanakan, dokumentasikan kegiatan eksperimenmu, dan catatlah data hasil pengamatanmu pada tabel data yang telah kamu buat sebelumnya. Data Hasil Eksperimen: .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ....................................................................................... ....................... ................................... Hasil Analisis Data:
24
.............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ...... 3. Mengkaji Sumber Referensi Bacalah beberapa sumber referensi terutama Buku Ajar Siswa 1: Sifat-sifat Cahaya untuk melengkapi data hasil eksperimen yang telah kamu lakukan atau menjawab rumusan masalah yang belum diselidiki! .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ........................................................................................... ................... ................................... E. Eksplanasi Gunakanlah data-data eksperimen atau referensi yang kamu gunakan untuk menarik kesimpulan! ................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... .......................................................................................... F. Aplikasi 1. Menjelaskan fenomena ilmiah lainnya Temukanlah beberapa fenomena literasi sains terkait sifat-sifat cahaya dan berikanlah penjelasan secara ilmiah terhadap fenomena tersebut! No Fenomena Penjelasan Ilmiah 1
2. Pemecahan masalah Pelangi terbentuk ketika cahaya polikromatik mengalami pembiasan oleh butir-butir air. Gaya gravitasi menyebabkan butir-butir air yang jatuh ke bumi hampir menyerupai sebuah prisma. Apabila 25
indeks bias cahaya violet matahari di air 1,66 dan cahaya merah 1,62. Tentukan sudut dispersi yang melewati butir air? .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ................................... 3. Implikasi potensial literasi sains bagi masyarakat Jelaskan beberapa penerapan sifat-sifat cahaya dalam teknologi? N Produk Penjelasan o teknologi
produk
Daftar Pustaka Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc. Walker, J., Halliday, D. & Resnick. (2014). Fundamentals of physics, tenth edition. USA: John Wiley & Sons, Inc. Nama : …………………………………………… ….....…..…..........…… 26
Kelompok : …….
NIM : …………………………………………… ……...….....……........…..…
Semester :
Kunci LKS 1 Fenomena Pelangi A. Tujuan Pembelajaran 1. Menunjukkan sikap terhadap sains dalam proses pembelajaran. 2. Menjelaskan fenomena pemantulan dan pembiasan. 3. Melakukan evaluasi dan merancang penyelidikan ilmiah. 4. Menafsirkan data dan bukti ilmiah. B. Media PhET: Bending –light in Ketika membuka media PhET dengan judul Bending-light in, kamu akan mendapatkan tampilan media sebagai berikut:
27
C. Identifikasi Masalah Bacalah dengan seksama fenomena pelangi di bawah ini!
FENOMENA PELANGI GEGERKAN WARGA Published on Jul 15 2014 // Jawa Timur, Tapal Kuda PROBOLINGGO – Munculnya pelangi di langit angkasa pada Senin (14/7) sekitar pukul 07.00 membuat sebagian warga Kelurahan Triwung Kidul Kecamatan Kademangan Probolinggo geger. Pasalnya, pelangi itu muncul secara tiba-tiba. Warna pelangi terlihat indah bersamaan terbitnya matahari. Munculnya pelangi memberikan banyak beragam tafsir dari masyarakat. Ada sebagian masyarakat yang mempunyai kesimpulan, jika munculnya pelangi tersebut mengandung makna yang penuh dengan arti tentang kehidupan. “Pelangi itu memang fenomena alam. Tapi sesungguhnya juga mempunyai makna dan arti,” terang Yusuf Riadi saat dimintai komentarnya. Munculnya fenomena pelangi tersebut bisa ada kaitannya dengan pilpres. Apalagi situasi pilpres kali ini saling mengklaim sama-sama menang dengan merujuk metode hitung cepat (quick count).“Makanya masyarakat itu harus hat-hati menyikapi kondisi politik sekarang,” ungkapnya. Sementara itu, ada sebagian masyarakat yang menilai jika munculnya pelangi itu sebagai fenomena alam yang sudah biasa terjadi. Sundari, seorang warga setempat mengungkapkan bahwa pelangi merupakan fenomena optik dan meteorologi yang menghasilkan spektrum cahaya matahari setelah terjadi hujan. Pelangi terbentuk ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatik (terdiri dari banyak warna dengan panjang gelombang berbeda-beda) mengalami pembiasan oleh butir-butir air. Ketika cahaya matahari melewati butiran air akan mengalami pembiasan, seperti ketika sinar cahaya dengan sudut datang tertentu melewati kaca prisma akan dibiaskan dengan sudut bias tertentu, begitu juga ketika sinar cahaya dari prisma kembali ke udara akan dibiaskan lagi dengan sudut
❑1
bias
v1
tertentu
menurut
persamaan
pembiasan:
n1 sin❑1=n2 sin❑2
dan
n2
= = Tuliskan sains yang dapat kamu temukan dalam ❑2 v 2 konsep-konsep n1 fenomena di atas! Sinar matahari, cahaya polikromatik, air, pemantulan, pembiasan, dispersi, indeks bias, panjang gelombang, sudut datang, sudut pantul, sudut bias, sudut dispersi, dll. Tuliskan beberapa pertanyaan ilmiah (dapat diuji melalui penyelidikan ilmiah) Bagaimana pengaruh indeks bias tetesan air terhadap ukuran pelangi? Bagaimana pengaruh besar indeks bias terhadap sudut pembiasan? Bagaimana pengaruh warna cahaya terhadap sudut pembiasan cahaya? Bagaimana pengaruh sudut datang terhadap sudut pantul pada prisma?
28
Tuliskan beberapa pertanyaan tidak ilmiah (tidak dapat diuji melalui penyelidikan ilmiah) Bagaimana pengaruh muncul tidaknya pelangi terhadap suhu politik menjelang pemilihan presiden? Bagaimana pengaruh muncul tidaknya pelangi terhadap keberuntungan calon peserta pemilihan presiden? D.Eksplorasi 1. Merencanakan Eksperimen Pilihlah salah satu rumusan masalah yang telah kamu tuliskan, kemudian rencanakanlah sebuah eksperimen untuk menguji rumusan masalah tersebut! Rumusan Masalah: Bagaimana pengaruh indeks bias air terhadap ukuran pelangi? Rumusan Hipotesis: Semakin besar indeks bias air maka pelangi akan tampak semakin besar Identifikasi Variabel: Variabel Keterangan Manipul Indeks bias air asi Respons Ukuran pelangi Kontrol Sudut datang, jenis lingkungan, dan jenis cahaya Definisi Operasional Variabel (DOV): DOV Keterangan Manipul Indeks bias air (prisma) dalam media PhET diatur rendah, asi sedang, dan tinggi Respons Ukuran pelangi diperoleh melalui pengamatan besarnya pelangi yang tampak dalam media PhET dan dinyatakan secara kualitatif yaitu besar, sedang, dan kecil. Kontrol Sudut datang 30, jenis lingkungan udara, jenis cahaya putih Rancangan Tabel Data Pengamatan: Tabel 1. Data hasil Eksperimen Pengaruh Indeks Bias terhadap Ukuran Pelangi N o 1 2 3
Indeks Bias
Ukuran Pelangi
Rendah Sedang Tinggi
Rancangan Prosedur Eksperimen a. Bukalah media PhET dengan judul “Bending –light in” dan pilihlah percobaan prisma sehingga diperoleh tampilan sebagai berikut:
29
b. Letakkan busur derajat di pusat garis normal, kemudian aturlah sudut datang sebesar 30, material atas adalah udara, material bawah diatur dengan indeks bias rendah, dan dipilih warna putih. c. Nyalakan sumber cahaya, amati dan catat ukuran pelangi yang dihasilkan pada Tabel 1. d. Ulangi langkah b dan c dengan indeks bias prisma diatur sedang dan tinggi Laksanakan penyelidikan seperti yang kamu rencanakan, dokumentasikan kegiatan eksperimenmu, dan catat hasil pengamatanmu pada tabel data yang telah dibuat. Dokumentasi Kegiatan:
30
Data Hasil Eksperimen: Tabel 1. Data hasil Eksperimen Pengaruh Indeks Bias terhadap Ukuran Pelangi N Indeks Bias Ukuran Pelangi o 1 Rendah Tidak terbentuk pelangi 2 Sedang Sedang 3 Tinggi Besar Hasil Analisis Data: Semakin besar indeks bias prisma/butir air ternyata ukuran pelangi semakin besar. 4. Mengkaji Sumber Referensi Bacalah beberapa sumber referensi terutama Buku Ajar Siswa 1: Sifat-sifat Cahaya untuk melengkapi data hasil eksperimen yang telah kamu lakukan atau menjawab rumusan masalah yang belum diselidiki! Sinar matahari merupakan sumber cahaya polikromatik dengan panjang gelombang berbeda-beda sesuai dengan warnanya. Panjang gelombang cahaya tampak dari tertinggi hingga terendah adalah merah, oranye, kuning, hijau, biru, dan ungu Sinar cahaya ketika melewati titik- titik air (berfungsi seperti prisma) akan mengalami peristiwa pembiasan, pemantulan, dan dispersi. Pada bidang batas medium udara dan air, selain terjadi pembiasan juga terjadi pemantulan. Peristiwa pembiasan menyebabkan adanya penyimpangan arah cahaya dan pada prisma akan mengalami
dispersi
cahaya,
karena
n
bervariasi
dengan
panjang gelombang, cahaya berbeda warna yang melewati prisma akan dibiaskan pada sudut berbeda karena indeks bias kaca tergantung pada panjang gelombang. Cahaya violet menyimpang paling jauh, warna merah paling pendek. Peristiwa pemantulan akan menyebabkan cahaya dipantulkan pada tetes air hujan lainnya, sehingga perbedaan perbedaan waktu pembiasan antar tetes cahaya tersebut menyebabkan kita dapat melihat haluan.
E. Eksplanasi 31
Gunakanlah data-data eksperimen atau referensi yang kamu gunakan untuk menarik kesimpulan! Pelangi terbentuk ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatik mengenai butir-butir air. Butir-butir air hujan dapat berfungsi seperti kaca prisma, sehingga ketika cahaya matahari dengan panjang gelombang berbeda-beda melewati butiran air akan mengalami peristiwa pembiasan, pemantulan, dan dispersi. Peristiwa pembiasan menyebabkan adanya penyimpangan arah cahaya dan pada prisma akan
mengalami
dispersi
cahaya,
karena
n
bervariasi
dengan
panjang gelombang, cahaya berbeda warna yang melewati prisma akan dibiaskan pada sudut berbeda karena indeks bias dari kaca tergantung pada panjang gelombang. Cahaya violet menyimpang paling jauh, warna merah paling pendek, dan warna lainnya berada di antaranya. Pemantulan sinar cahaya oleh suatu butir air akan mengenai butir air lainnya dan seterusnya, sehingga perbedaan waktu pembiasan antar tetes cahaya tersebut menyebabkan kita dapat melihat haluan. Besar sudut dispersi menentukan ukuran pelangi. F. Aplikasi 1. Menjelaskan fenomena ilmiah lain Temukanlah beberapa fenomena literasi sains terkait pemantulan dan pembiasan cahaya dan berikanlah penjelasan secara ilmiah terhadap fenomena tersebut! N o 1
2
Fenomena
Penjelasan Ilmiah
Pemantulan pada jalan basah dan kering di mala hari
Ketika jalan kering maka permukaan jalan kasar, cahaya dari kendaraan mengenai jalan dan dipantulkan difus sehingga jalan terlihat jelas. Ketika jalan basah maka permukaan jalan yang dipenuhi air menjadi halus, cahaya mengalami pemantulan spekular, sehingga cahaya hanya dipantulkan lurus ke depan dan pengemudi melihat apa yang langsung di depannya. Cahaya dari samping tidak pernah mencapai matanya Warna berbeda muncul dari pemantulan spekular dan pemantulan difus. Daerah tenang (permukaan halus) akan memantulkan cahaya spekular yang merupakan cahaya merah muda dari matahari terbenam. Daerah dengan riakriak kecil akan memantulkan cahaya difus, sehingga cahaya dari semua bagian langit akan dipantulkan ke mata pengamat. Karena sebagian besar dari langit masih biru pada awal matahari
Warna riak air saat matahari terbenam tampak berbeda
32
terbenam, daerah-daerah tersebut akan tampak biru. 2. Pemecahan masalah Pelangi terbentuk ketika cahaya polikromatik mengalami pembiasan oleh butir-butir air. Gaya gravitasi menyebabkan butir-butir air yang jatuh ke bumi hampir menyerupai sebuah prisma. Apabila indeks bias cahaya violet matahari di air 1,66 dan cahaya merah 1,62. Tentukan sudut dispersi yang melewati butir air? Penyelesaian: Sudut dispersi φ menyatakan lebar spektrum yang ditimbulkan oleh sebuah prisma besarnya bergantung pada selisih antara sudut deviasi warna ungu dan warna merah φ = (nu – nm )β = (1,66 – 1,62) x 60 = 2,4
4. Implikasi potensial literasi sains bagi masyarakat Jelaskan beberapa penerapan pemantulan dan pembiasan dalam produk teknologi? N Produk Penjelasan o teknologi 1 Spektrometer Untuk mempelajari panjang gelombang yang prisma dipancarkan oleh sumber cahaya.Cahaya dari sumber dikirim melalui celah sempit, celah disesuaikan dengan lensa untuk menghasilkan sinar paralel atau terkolimasi. Cahaya kemudian melewati prisma dan diuraikan menjadi spektrum. Cahaya yang dibiaskan diamati melalui teleskop. Teleskop dapat dipindahkan atau prisma dapat diputar untuk melihat berbagai panjang gelombang yang memiliki berbagai sudut penyimpangan. Untuk mengidentifikasi gas. Panjang gelombang tertentu yang dipancarkan oleh gas berfungsi sebagai "sidik jari" dari gas. Misalnya natrium hanya memancarkan dua panjang gelombang dalam spektrum tampak yaitu dua garis kuning berjarak dekat. Uap merkuri memiliki karakteristik spektrum sendiri yang terdiri dari empat panjang 33
2
Kaca selam
gelombang yang menonjol (garis oranye hijau, biru, dan ungu) bersama dengan beberapa panjang gelombang intensitas yang lebih rendah. Analisis spektral merupakan pengukuran panjang gelombang yang dipancarkan atau diserap oleh suatu zat. Ahli kimia dan ahli biologi menggunakan spektroskopi inframerah untuk mengidentifikasi molekul, astronom menggunakan spektroskopi cahaya tampak untuk mengidentifikasi elemen pada bintang-bintang jauh, dan ahli geologi menggunakan analisis spektral untuk mengidentifikasi mineral. mata Benda dalam air jika dilihat dengan mata telanjang biasanya terlihat kabur dan tidak terfokus. Indeks bias kornea (1,376) hampir sama dengan indeks bias air (1,333)sehingga sedikit sekali pembiasan yang terjadi ketika seseorang di dalam air melihat benda dengan mata telanjang. Sinar cahaya dari benda terfokus di belakang retina, menghasilkan bayangan yang kabur. Penyelam dapat menggunakan kaca mata selam untuk melihat dengan jelas benda- benda di dalam air. Udara (1,0029) antara mata dan permukaan peralatan menyediakan sejumlah pembiasan normal pada permukaan antara mata dan air, dan cahaya dari benda terfokus pada retina.
Daftar Pustaka Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc. Walker, J., Halliday, D. & Resnick. (2014). Fundamentals of physics, tenth edition. USA: John Wiley & Sons, Inc. Tabel Spesifikasi Lembar Penilaian Literasi Sains Tujuan Pembelajaran
LP dan Butir Kunci Jawaban Soal LP 1: Angket Kunci LP 1: Sikap Angket Sikap Terhadap Terhadap Sains Sains Pernyataan Butir 1-8 positif Butir 9-16
A. Sikap Terhadap Sains Terlibat dalam KBM, siswa menunjukkan: 2.1.1 Motivasi dalam sains 2.1.2 Keyakinan dalam belajar sains 2.1.3 Dukungan terhadap 34
penyelidikan ilmiah 2.1.4 Tanggung jawab terhadap lingkungan dan budaya
Butir 17-24 Butir 25-28
B. Literasi Sains 3.1.1 Diberikan fenomena pemantulan, siswa dapat menjelaskan peristiwa pemantulan yang dirasakan sopir pada jalan kering dan basah di malam hari. 3.1.2 Diberikan fenomena pelangi, siswa dapat menentukan sudut dispersi sinar matahari yang mengenai butir air hujan. 3.1.3 Diberikan informasi kaca mata selam, siswa dapat menjelaskan mengapa penyelam menggunakan kaca mata selam dapat melihat lebih jelas daripada mata telanjang. 3.2.1 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menyebutkan pertanyaan-pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah. 3.2.2 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaan ilmiah. 3.2.3 Diberikan informasi pelangi, siswa dapat menggunakan pengetahuan ilmiah dalam pengambilan keputusan kepada masyarakat. 4.1.1 Diberikan data hasil eksperimen, siswa dapat mentransformasi data dari satu representasi ke representasi lain dengan benar. 4.1.2 Diberikan data hasil eksperimen, siswa dapat menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat. 35
SS = 4, S = 3, N = 2, TS = 1, STS = 0 Pernyataan LP 2: Literasi negatif Sains SS = 0, S = 1, Butir 1 N = 2, TS = 3, STS = 4 Butir 2
Kunci LP 2: Literasi Sains Butir 1
Butir 3 Butir 2 Butir 4 Butir 3 Butir 5
Butir 6
Butir 7
Butir 4
Butir 5
Butir 6 Butir 8 Butir 7
Butir 8
Nama : ………………………………….…………… ………………..........….......…… NIM : ………………………………………….…… ………….....……......………
Kelas
:
Semester
: …….
LP 1: Sikap terhadap Sains Petunjuk Umum: Angket sikap terhadap sains berisikan 28 butir pertanyaan yang diajukan sebagai penilaian diri berkaitan dengan motivasi dalam sains, keyakinan dalam belajar sains, dukungan terhadap penyelidikan ilmiah, tanggung jawab terhadap lingkungan dan budaya. Pahamilah setiap butir pertanyaan dan petunjuk khusus penilaian yang disediakan, kemudian berikanlah penilaian secara jujur pada setiap butir pertanyaan yang dianggap paling sesuai dengan kondisi anda sekarang ini. Penilaian ini tidak akan mengurangi nilai akademik Anda. Petunjuk Khusus: Penilaian dilakukan dengan memberi tanda cek list () pada kolom jawaban SS (Sangat Setuju), S (Setuju), N (Tidak Mempunyai Jawaban/Tidak Bisa Memutuskan), TS (Tidak Setuju), STS (Sangat Tidak Setuju). N o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
Pernyataan Saya biasanya kurang bersemangat jika diajak mendiskusikan materi fisika Saya senang menyelesaikan masalah fisika. Saya kurang suka membaca pelajaran fisika. Saya menikmati memperoleh pengetahuan baru dalam fisika. Mempelajari fisika tidak mempengaruhi prospek karier saya di masa mendatang. Saya ingin berkarier yang melibatkan ilmu fisika. Saya tidak ingin belajar fisika lagi setelah lulus kuliah. Saya setelah dewasa ingin bekerja pada proyekproyek fisika. Mempelajari perkembangan fisika saat ini terasa menyulitkan bagi saya. Saya biasanya dapat memberikan jawaban yang baik untuk menguji pertanyaan pada materi fisika. Saya dapat dengan mudah memahami ide-ide baru dalam fisika. 36
Pendapat S S N T ST S S S
12
13 14 16
17
N o 18 19 20 21
22
23 24
25 26
27 28
Saya sangat yakin dapat mengidentifikasi variabel manipulasi, respons, maupun kontrol dalam masalah sains Saya kurang yakin dapat membuat definisi operasional variabel dengan benar Saya sangat yakin dapat membuat prosedur eksperimen dengan benar Saya kurang yakin dapat menarik kesimpulan berdasarkan data eksperimen atau kajian referensi Saya senang menyelesaikan masalah melalui penyelidikan ilmiah
Pernyataan
S S
Pendapat S N T ST S S
Mempelajari fisika tidak membantu saya memahami kehidupan dunia. Fisika berharga bagi masyarakat. Kemajuan sains-fisika dan teknologi dewasa ini menimbulkan permasalahan sosial politik. Beberapa konsep dalam fisika membantu saya melihat bagaimana saya berhubungan dengan orang lain. Saya menemukan bahwa fisika kurang membantu saya untuk memahami lingkungan sekitar saya. Fisika sangat relevan bagi saya. Ketika saya lulus kuliah hanya sedikit kesempatan bagi saya untuk menggunakan fisika dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan fisika dalam produk teknologi tidak boleh menimbulkan pencemaran lingkungan. Penerapan fisika pada produk teknologi seharusnya membuat setiap orang semakin bergantung pada teknologi. Saya lebih suka bergantung pada produk teknologi daripada meminta bantuan orang lain. Kemajuan sains-fisika dan teknologi biasanya dapat memperbaiki kondisi kehidupan masyarakat.
Tuliskan faktor-faktor lain yang membuat Anda kesulitan bersikap terhadap sains dengan mengisi tabel di bawah ini. Sikap terhadap Sains Kesulitan 37
1. Motivasi dalam sains 2. Keyakinan dalam belajar sains 3. Dukungan terhadap penyelidikan ilmiah 4. Tanggung jawab terhadap lingkungan dan budaya Surabaya, .................. 2017
Responden Daftar Pustaka Thomson, S., Hilman, K. & Bortol, L. D. (2013). Programme for International student assessment: A teacher’s guide to PISA scientific literacy. Acer Press.
Nama : ………………………………….……………… ………………….......………… NIM : ………………………………………….……… ………………......………
Kelas
:
Semester : …….
LP 2: Literasi Sains Butir 1: Menggunakan pengetahuan sains untuk menjelaskan fenomena ilmiah Seorang pengemudi ketika mengendarai mobil pada malam hari melewati jalan kering akan merasakan berbeda dengan ketika melewati jalan basah. Ketika melewati jalan kering, pengemudi dapat melihat badan jalan secara keseluruhan. Tetapi ketika melewati jalan basah, biasanya pengemudi hanya melihat apa yang langsung di depannya. Pengemudi kesulitan melihat keadaan di samping kiri dan kanan mobil.
Jalan kering
jalan basah
Jelaskan peristiwa pemantulan yang dirasakan sopir pada kedua jalan tersebut! Butir 2 Menggunakan pengetahuan sains dalam pemecahan masalah 38
Pelangi pada umumya terjadi pada posisi antara matahari dan rintik-rintik air hujan. Sebuah sinar cahaya yang mengenai setetes air di atmosfer akan mengalami peristiwa pemantulan dan pembiasan. Hal pertama dibiaskan di permukaan depan tetesan hujan yang turun, dengan cahaya ungu menyimpang paling jauh dan cahaya merah paling dekat. Pada permukaan belakang tetesan hujan, cahaya dipantulkan dan kembali ke permukaan depan, di mana mengalami pembiasan lagi ketika bergerak dari air ke udara. Indeks bias cahaya violet di air 1,33 dan indeks bias cahaya merah di air adalah 1,29. Tentukan sudut dispersi cahaya yang mengenai butir-butir air. Diasumsikan tetesan air hujan berbentuk prisma-prisma kecil dengan sudut puncak 60.
Butir 3 Menggunakan pengetahuan sains untuk produk teknologi Berenang merupakan salah satu olahraga yang menyenangkan. Tidak hanya mengasyikkan, berenang juga dianggap sebagai salah satu jenis olahraga yang dapat membantu meninggikan badan. Walaupun demikian, olahraga berenang tidak boleh dilakukan secara sembarangan. Harus menggunakan beberapa perlengkapan yang tepat, seperti kacamata renang, baju renang, penutup kepala, papan pelambung, kaki katak, pull boy dan hand paddles. Kaca mata renang merupakan perlengkapan yang digunakan untuk menjaga penglihatan mata saat berada di dalam air. Kacamata renang juga dapat melindungi mata dari gangguan seperti kotoran, debu, pasir dan lain sebagainya. Mengapa seorang perenang yang menggunakan kaca mata renang dapat melihat dengan jelas benda-benda di dalam air?
Ilustrasi di bawah ini digunakan pada Butir 4 sampai 6 Mitos Pelangi (Nipamoa) dalam Masyarakat Lio 11 Juni 1855, dua ilmuwan Jerman, yaitu Gustav Kirchoff dan Robert Bunsen berhasil memisahkan spektrum warna yang menyusun cahaya matahari dengan prisma. Pemisahan warna-warna matahari terjadi secara alami ketika munculnya pelangi setelah terjadinya hujan. Pelangi merupakan hasil proses pemisahan warna-warna matahari oleh tetesantetesan air. Cahaya putih merupakan gabungan dari spektrum yang terdiri dari warna-warni pelangi. Fenomena munculnya pelangi tentu merupakan sesuatu hal yang biasa dalam bidang teknologi. Kendati demikian, dalam pandangan orang Lio, munculnya pelangi merupakan peristiwa yang sangat mendatangkan berkah. "Pelangi" dalam bahasa Lio (Flores NTT) sering disebut "Nipa Moa". Masyarakat Lio beranggapan bahwa kemunculannya sebagai berkah yang diberihkan Yang Maha Kuasa untuk kesuburan tanah di sekitar. Kemunculan nipamoa dikaitkan dengan tata cara bercocok tanam agar mendatangkan hasil yang melimpah dari sawah dan ladang. Sehingga kadang masyarakat beranggapan bahwa "Nipamoa" sebagai sesosok mahluk mirip ular dalam pewayangan yang turun dari langit. Legenda mahluk mirip ular ini didasari pengalaman nyata dari masyarakat Lio itu sendiri sehingga munculah berbagai spekulasi tentang nipamoa. Nipamoa dianggap suatu keagungan dan kecantikan semesta. 39
Saat kemunculan nipamoa, pertama kali perlu diperhatikan adalah posisi dan arah turunnya pelangi serta posisi aliran air (kali) sehingga muncul pula berbagai dugaan masyarakat. Misalnya: tiba-tiba Nipamoa berada di sekitar danau Kelimutu, maka munculah berbagai pemikiran masyarakat bahwa Nipamoa tersebut turun dan minum air di danau kelimutu dan tempat itu telah diberikan berkah. Bahkan ada pula orang-orang tertentu yang menyatakan diri berpapasan secara langsung dengan sosok mahkluk mirip ular yang turun dari langit, sehingga orang tersebut dianggap mempunyai kesaktian yang luar biasa. www.kompasiana.com Butir 4 Membedakan pertanyaan-pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah Tuliskan beberapa pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah
Butir 5 Menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaan ilmiah Pilihlah salah satu pertanyaan ilmiah pada jawaban Butir 4 di atas, rencanakan sebuah eksperimen untuk menguji pertanyaan ilmiah yang sudah anda pilih!
Butir 6 Pengambilan keputusan Setelah membaca Mitos Pelangi dalam Masyarakat Lio, Bagaimana cara kamu menjelaskan fenomena pelangi pada masyarakat Lio
Ilustrasi di bawah ini digunakan pada Butir 7 dan Butir 8 Budi melakukan eksperimen dengan mengarahkan sinar cahaya dari medium udara ke medium x sebanyak empat kali untuk menguji hipotesis “jika sudut datang diperbesar maka indeks bias bahan adalah tetap yaitu intan.” Beberapa indeks bias bahan sebagai berikut: N Medium Indeks o Bias 1 Intan 2,419 2 Kaca 1,520 crown 3 Gliserin 1,473 4 Air 1,333 5 Es 1,309 40 6 udara 1,000
Butir 7 Mentransformasi data dari satu representasi ke representasi yang lain! Representasikan hasil pengamatan tersebut dalam bentuk tabel data pengamatan maupun grafik? Lakukan analisis terhadap hasil representasi kamu!
Butir 8 Menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat! Buatlah kesimpulan hasil percobaan yang dilakukan saintis?
DAFTAR PUSTAKA Nur, M. 2009. Modul keterampilan-keterampilan proses sains. Surabaya: Unipress. Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc.
Nama : ………………………………….……………… ………………….......………… NIM : ………………………………………….……… ………………......………
Kelas
:
Semester : …….
Kunci LP 2: Literasi Sains Butir 1: Menggunakan pengetahuan sains untuk menjelaskan fenomena ilmiah Seorang pengemudi ketika mengendarai mobil pada malam hari melewati jalan kering akan merasakan berbeda dengan ketika melewati jalan basah. Ketika melewati jalan kering, pengemudi dapat melihat badan jalan secara keseluruhan. Tetapi ketika melewati jalan basah, biasanya pengemudi hanya melihat apa yang langsung di depannya. Pengemudi kesulitan melihat keadaan di samping kiri dan kanan mobil. 41
Jalan kering jalan basah Jelaskan peristiwa pemantulan yang dirasakan sopir pada kedua jalan tersebut! Penyelesaian: Seorang sopir saat mengemudi melewati jalan kering di malam hari akan melihat jalan dengan jelas, jalan yang kering membuat permukaannya tidak merata sehingga cahaya dari kendaraan yang mengenai permukaan jalan dipantulkan secara difus membuat daerah di sekitar jalan juga tampak terang. Ketika jalan basah maka permukaan jalan yang dipenuhi air menjadi halus, cahaya mengalami pemantulan spekular (cahaya dipantulkan lurus ke depan) membuat pengemudi hanya melihat apa yang langsung di depannya.
Butir 2 Menggunakan pengetahuan sains dalam pemecahan masalah Pelangi pada umumya terjadi pada posisi antara matahari dan rintik-rintik air hujan. Sebuah sinar cahaya yang mengenai setetes air di atmosfer akan mengalami peristiwa pemantulan dan pembiasan. Hal pertama dibiaskan di permukaan depan tetesan hujan yang turun, dengan cahaya ungu menyimpang paling jauh dan cahaya merah paling dekat. Pada permukaan belakang tetesan hujan, cahaya dipantulkan dan kembali ke permukaan depan, di mana mengalami pembiasan lagi ketika bergerak dari air ke udara. Indeks bias cahaya violet di air 1,33 dan indeks bias cahaya merah di air adalah 1,29. Tentukan sudut dispersi cahaya yang mengenai butir-butir air. Diasumsikan tetesan air hujan berbentuk prisma-prisma kecil dengan sudut puncak 60. Penyelesaian: Sudut dispersi φ menyatakan lebar spektrum yang ditimbulkan oleh prisma yang besarnya bergantung pada selisih antara sudut deviasi warna ungu dan warna merah φ = (nu – nm )β = (1,33 – 1,29) x 60 = 2,4
Butir 3 Menggunakan pengetahuan sains untuk produk teknologi Berenang merupakan salah satu olahraga yang menyenangkan. Tidak hanya mengasyikkan, berenang juga dianggap sebagai salah satu jenis olahraga yang dapat membantu meninggikan badan. Walaupun demikian, olahraga berenang tidak boleh dilakukan secara sembarangan. Harus menggunakan beberapa perlengkapan yang tepat, seperti kacamata renang, baju renang, penutup kepala, papan pelambung, kaki katak, pull boy dan hand paddles. Kaca mata renang merupakan perlengkapan yang digunakan untuk menjaga penglihatan mata saat berada di dalam air. Kacamata renang juga dapat melindungi mata dari gangguan seperti kotoran, debu, pasir dan lain sebagainya. Mengapa seorang perenang yang menggunakan kaca mata renang dapat melihat dengan jelas benda-benda di dalam air? Penyelesaian: Benda dalam air jika dilihat dengan mata telanjang biasanya terlihat kabur dan tidak terfokus. Indeks bias kornea (1,376) hampir sama dengan indeks bias air (1,333)sehingga sedikit sekali pembiasan yang terjadi ketika seseorang di dalam air melihat benda dengan mata telanjang. Sinar cahaya dari benda terfokus di
42
belakang retina, menghasilkan bayangan yang kabur. Penyelam dapat menggunakan kaca mata selam untuk melihat dengan jelas benda- benda di dalam air. Udara (1,0029) antara mata dan permukaan peralatan menyediakan sejumlah pembiasan normal pada permukaan antara mata dan air, dan cahaya dari benda terfokus pada retina.
Ilustrasi di bawah ini digunakan pada Butir 4 sampai 6 Mitos Pelangi (Nipamoa) dalam Masyarakat Lio 11 Juni 1855, dua ilmuwan Jerman, yaitu Gustav Kirchoff dan Robert Bunsen berhasil memisahkan spektrum warna yang menyusun cahaya matahari dengan prisma. Pemisahan warna-warna matahari terjadi secara alami ketika munculnya pelangi setelah terjadinya hujan. Pelangi merupakan hasil proses pemisahan warna-warna matahari oleh tetesantetesan air. Cahaya putih merupakan gabungan dari spektrum yang terdiri dari warna-warni pelangi. Fenomena munculnya pelangi tentu merupakan sesuatu hal yang biasa dalam bidang teknologi. Kendati demikian, dalam pandangan orang Lio, munculnya pelangi merupakan peristiwa yang sangat mendatangkan berkah. "Pelangi" dalam bahasa Lio (Flores NTT) sering disebut "Nipa Moa". Masyarakat Lio beranggapan bahwa kemunculannya sebagai berkah yang diberihkan Yang Maha Kuasa untuk kesuburan tanah di sekitar. Kemunculan nipamoa dikaitkan dengan tata cara bercocok tanam agar mendatangkan hasil yang melimpah dari sawah dan ladang. Sehingga kadang masyarakat beranggapan bahwa "Nipamoa" sebagai sesosok mahluk mirip ular dalam pewayangan yang turun dari langit. Legenda mahluk mirip ular ini didasari pengalaman nyata dari masyarakat Lio itu sendiri sehingga munculah berbagai spekulasi tentang nipamoa. Nipamoa dianggap suatu keagungan dan kecantikan semesta. Saat kemunculan nipamoa, pertama kali perlu diperhatikan adalah posisi dan arah turunnya pelangi serta posisi aliran air (kali) sehingga muncul pula berbagai dugaan masyarakat. Misalnya: tiba-tiba Nipamoa berada di sekitar danau Kelimutu, maka munculah berbagai pemikiran masyarakat bahwa Nipamoa tersebut turun dan minum air di danau kelimutu dan tempat itu telah diberikan berkah. Bahkan ada pula orang-orang tertentu yang menyatakan diri berpapasan secara langsung dengan sosok mahkluk mirip ular yang turun dari langit, sehingga orang tersebut dianggap mempunyai kesaktian yang luar biasa. www.kompasiana.com Butir 4 Membedakan pertanyaan-pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah Tuliskan beberapa pertanyaan ilmiah dan tidak ilmiah Penyelesaian: Pertanyaan ilmiah: Bagaimana pengaruh besar indeks biar air terhadap ukuran pelangi? Bagaimana pengaruh besar indeks bias air terhadap sudut dispersi? Bagaimana panjang gelombang cahaya terhadap sudut bias? Pertanyaan tidak ilmiah: Bagaimana pengaruh kemunculan pelangi terhadap kesuburan tanah? Bagaimana pengaruh kemunculan pelangi terhadap keberkahan suatu wilayah? Bagaimana pengaruh pertemuan dengan nipamoa terhadap kesaktian?
Butir 6 Menjelaskan cara mengeksplorasi pertanyaan ilmiah 43
Pilihlah salah satu pertanyaan ilmiah pada jawaban Butir 4 di atas, rencanakan sebuah eksperimen untuk menguji pertanyaan ilmiah yang sudah kamu pilih! Rumusan Masalah: Bagaimana pengaruh indeks bias air terhadap ukuran pelangi? Rumusan Hipotesis: Semakin besar indeks bias air maka pelangi akan tampak semakin besar Identifikasi Variabel:
Variabel Manipul asi Respons Kontrol
Keterangan Indeks bias air Ukuran pelangi Sudut datang, jenis lingkungan, dan jenis cahaya
Definisi Operasional Variabel (DOV):
DOV Manipul asi Respons
Kontrol
Keterangan Indeks bias air (prisma) dalam media PhET diatur rendah, sedang, dan tinggi Ukuran pelangi diperoleh melalui pengamatan besarnya pelangi yang tampak dalam media PhET dan dinyatakan secara kualitatif yaitu besar, sedang, dan kecil. Sudut datang 30, jenis lingkungan udara, jenis cahaya putih
Rancangan Tabel Data Pengamatan: Tabel 1. Data hasil Eksperimen Pengaruh Indeks Bias terhadap Ukuran Pelangi
N o 1 2 3
Indeks Bias
Ukuran Pelangi
Rendah Sedang Tinggi
Rancangan Prosedur Eksperimen e. Bukalah media PhET dengan judul “Bending –light in” dan pilihlah percobaan prisma sehingga diperoleh tampilan sebagai berikut:
44
f.
Letakkan busur derajat di pusat garis normal, kemudian aturlah sudut datang sebesar 30, material atas adalah udara, material bawah diatur dengan indeks bias rendah, dan dipilih warna putih. g. Nyalakan sumber cahaya, amati dan catat ukuran pelangi yang dihasilkan pada Tabel 1. h. Ulangi langkah b dan c dengan indeks bias prisma diatur sedang dan tinggi
Butir 6 Pengambilan keputusan Setelah membaca Mitos Pelangi dalam Masyarakat Lio, Bagaimana cara kamu menjelaskan fenomena pelangi pada masyarakat Lio Penyelesaian: Memberikan pengarahan kepada masyarakat bahwa pelangi sebenarnya tidak berhubungan dengan kesuburan tanah, keberkahan wilayah, maupun kesaktian seseorang. Pelangi merupakan fenomena alam sebagai hasil penguraian cahaya polikromatik matahari oleh tetes-tetes air hujan.
Ilustrasi di bawah ini digunakan pada Butir 7 dan Butir 8 Budi melakukan eksperimen dengan mengarahkan sinar cahaya dari medium udara ke medium x sebanyak empat kali untuk menguji hipotesis “jika sudut datang diperbesar maka indeks bias bahan adalah tetap yaitu intan.” Beberapa indeks bias bahan sebagai berikut: N Medium Indeks o Bias 1 Intan 2,419 2 Kaca 1,520 crown 3 Gliserin 1,473 4 Air 1,333 5 Es 1,309 Butir 7 Mentransformasi data dari satu 6 udara 1,000 representasi ke representasi yang lain! Representasikan hasil pengamatan tersebut dalam bentuk tabel data pengamatan maupun grafik? Lakukan analisis terhadap hasil representasi kamu! N Sudut Sudut Bias Sudut Nilai Sin i/sin r o Datang () () Pantul () 1 2 3 4
30 40 50 60
20 25 30 35
30 40 50 60
1,462 1,520 1,532 1,509
Data menunjukkan semakin besar sudut datang maka sudut bias juga semakin besar sehingga indeks bias bahan sebagai perbandingan sinus sudut bias/sinus sudut datang seharusnya tetap (antara 1,462-1,532). Bahan yang paling mendekati adalah kaca crown. Selain itu, pada peristiwa pembiasan tetap berlaku hukum pemantulan yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul.
Butir 8 Menganalisis dan menarik kesimpulan dengan tepat! 45
Buatlah kesimpulan hasil percobaan yang dilakukan saintis? Hipotesis ditolak, karena indeks bias bahan yang paling sesuai adalah kaca crown. DAFTAR PUSTAKA Nur, M. 2009. Modul keterampilan-keterampilan proses sains. Surabaya: Unipress. Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2014). Physics, for scientists and enginer with modern physics, ninth edition. USA: Cengage Learning, Inc.
46
