DISPERSI DAN DAYA PEMECAH PRISMA Bayu Permana (140310130044) Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran Senin,15 Juni 2015 Asisten : Khoirima Ulfi
ABSTRAK Cahaya merupakan salah bentuk dari gelombang elektromagnetik yang memiliki dua sifat sekaligus, yaitu selain sebagai suatu partikel juga memiliki sifat sebagai gelombang, sehingga cahaya sebagai gelombang ini juga memiliki sifat-sifat gelombang seperti transmisi, dispersi, refraksi, interferensi, refleksi, difraksi. Dimana, dalam percobaan ini akan merujuk pada sifat cahaya sebagai gelombang sehingga percobaan ini dimaksudkan untuk memahami cara kerja dari spektrometer, menentukan indeks bias berbagai cairan, menentukan spektrum garis, dan menunjukkan hubungna antara indeks bias dengan panjang gelombang, serta menghitung daya pemecah prisma gelas dari kemiringan kurva dispersi dengan memanfaatkan sifatsifat cahaya tersebut sebagai gelombang dan juga dengan menggunakan prisma sebagai medium pendispersi dan refraksi dari cahaya putih, sehingga dapat terurai kedalam bentuk spektrum garisnya yang dapat dimanfaatkan untuk tujuan-tujuan tersebut. (Keyword : Cahaya,Sifat gelombang,Dispersi,Refraksi,Prisma,Spektrum garis)
I . PENDAHULUAN Dispersi, dan refraksi merupakan contoh fenomena fisis yang yang banyak sekali memilki bentuk pengaplikasiannya. Sebagai contoh, dengan memanfaatkan fenomena ini kita dapat menentukan besaran fisis lain seperti harga dari indeks bias suatu bahan. Dimana indeks bias ini menentukan sifat dari suatau bahan, baik itu dari perambatan cahaya yang melewatinya, sifat kelistrikannya, dan lain-lain yang sangat penting dalam ilmu pengetahuan dan tehknologi moderen saat ini. Oleh karena itu, sebagai salah satu dari mahasiswa fisika prktikum ini sangat penting untuk dilakukan. Sehingga, dapat memahami dan mendalami secara lebih tentang ilmu pengetahuan dan tehknologi dimasa depan.
medium yang baru. Pembelokan ini disebut Pembiasan. Gambar dibawah menunjukkan sebuah berkas yang merambat dari udara ke air. Sudut Ө1 adalah sudut datang dan Ө2 adalah sudut bias. Berkas dibelokkan menuju normal ketika memasuki air dimana lajunya lebih kecil. Jika cahaya merambat dari suatu medium ke medium kedua dimana lajunya lebih besar, berkas dibelokkan menjauhi normal.
II . TEORI DASAR Pembiasan Cahaya (Refraksi) Apabila terdapat cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian cahaya datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium yang baru. Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan ( bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki
Gambar 2.1: Peristiwa pembiasan cahaya. (kiri) pembiasan dari medium kurang rapat menuju medium lebih rapat, berkas dibiaskan mendekati garis normal. (kanan) Pembiasan dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, berkas dibiaskan menjauhi garis normal. Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang hubungan
analits antar sudut datang dan sudut bias ditemukan secara eksperimential oleh Willebrord Snell. Ө1 adalah sudut datang dan Ө2 adalah sudut bias ( keduanya diukur terhadap garis yang tegak lurus permukaan antara kedua media, seperti pada gambar diatas, n1 dan n2 adalah indeks – indeks bias materi tersebut. Berkas – berkas datang dan bias berada pada bidang yang sama yang juga termasuk garis tegak lurus terhadap permukaan. Hukum snell didasarkan pada Hukum pembiasan Jelas dari hukum snellius bahwa jika n 2>n 1 ,maka Ө 2<Ө 1 ,artinya jika cahaya memasuki medium dimana n lebih besar ( dan lajunya lebih kecil ),maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika n 2Ө 1 ,sehingga berkas dibelokkan menjauhi normal.
Gambar 2.2: Peristiwa pembiasan cahaya pada prisma Sudut Diviasi Untuk menentukkan sudut deviasi ditunjukkan dengan gambar dibawah ini. Sinar datang mula – mula dan sinar bias yang keluar dari prisma berpotongan di titik R dan membentuk sudut yang dinamakan sudut deviasi.
Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell dan dituliskan n1 sinθ 1=n2 sin θ2 Pembiasan cahaya pada prisma Penggunaan prisma dilakukan pertama kali oleh Sir Issac Newton untuk menganalisa pancaran cahaya berdasarkan warna-warna pembentuknya dan besar panjang gelombangnya. Newton menggunakan prisma untuk menguraikan cahaya sinar matahari. Cahaya putih dari cahaya matahari merupakan cahaya polikromatis yang diuraikan menjadi warna-warna monokromatis, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru dan ungu. Prisma adalah suatu benda tembus Cahaya ( bening ) terbuat dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentu satu sama lain. Bidang datar ini disebut bidang pembias dan sudut yang dibentuk oleh kedua prisma disebut bidang pembias atau sudut pembias atau puncak prisma yang diberi notasi β .
Gambar 2.3: pembentukan sudut deviasi pada prisma Segiempat PSQT β+ ¿ PSQ=180°
Segitiga PSQ tampak bahwa : θ 2+ θ 3+¿ PSQ=180° Sehingga diperoleh β+ ¿ PSQ=θ2+θ 3+ ¿ PSQ
Atau β=θ 2+θ 3 Pada segitiga PQR, sudut alas di P P=θ 1−θ 2
dan sudut alas di Q
Q=θ 4 – θ 3
θ 1=½ .( β + D m )
Dan menurut sifat sudut luar segitiga dapat situliskan D=(θ 1 – θ 2)+(θ 4 – θ 3)=(θ 1 – θ 4) – (θ 2+θ 3)
dengan β=2. θ 2=2. θ3
Jika indeks bias prisma adakah n p dan indeks bias medium adalah nm ,maka
D=(θ 1 – θ 4) – β Dengan
menurut hukum snellius didapat bahwa :
D = sudut deviasi
nm . sin θ1=n p . sinθ 2
Β = sudut pembias ( sudut puncak prisma ) θ1 = sudut datang pertama θ4 = sudut bias kedua
nm . sin ½.(β+ D m )=n p . sin ½. β Karena indeks bias di udara adakah 1, maka :
Deviasi minimum pada prisma Jika arah sinar datang diubah – ubah sehingga besar sudut datang berubah – ubah , maka sudut deviasi pun berubah. Hasil percobaan menunjukkan bahwa hubungan besar sudut deviasi terhadap besar sudut datang sesuai dengan grafik berikut ini :
nm =(
np −1)β nm
Khusus untuk sudut pembias prisma yang kecil ( β << 15 ° ), persamaannya menjadi :
III. PERCOBAAN Dalam melakukan percobaan ini beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu. 1. Rancangan Alat Percobaan
Gambar 2.4: Grafik hubungan besar sudut deviasi terhadap sudut datang Deviasi terkecil atau deviasi minimum
Dm ¿
) terjadi pada saat sinar masuk simetris dengan sinar yang keluar dari prisma membagi prisma menjadi segitiga sama kaki sehingga sudut datang sama dengan sudut bias terakhir. Dengan demiikan terjadi deviasi minimum dimana syarat agar terjadi deviasi minimum adakah : θ 1=θ 4
dan
θ 2=θ 3
Maka : Dm=2. θ 1−β Selahjutnya diperoleh bahwa
Gambar 3.1:Rangkaian Alat Percobaan
2.Metode Percobaan Dalam paktikum ini kita membutuhkan beberapa alat percobaan seperti: alat spektrometer seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.1 di atas, prisma gelas,dan prisma gliserin. Kemudian, menyusun alat percobaan seperti gambar tersebut.
Percobaan pertama menggunakan prisma gelas, kemudian mengatur posisi cahaya dan prisma sehingga tampak spektrum garis pada teleskop, kemudian memutar teleskop kearah kanan, lalu mencatat sudut yang ditunjukkan pada skala sudut, kemudian melakukan hal yang sama untuk putaran kearah kanan. Melakukan prosedur yang sama untuk percobaan menggunakan prisma gliserin. IV. DATA DAN ANALISA
Grafik hubungan indeks bias dengan panjang gelombang 1 indeks bias 0.5 0 400 450 500 550 600 650
Data Percobaan.
panjang gelombang (nm)
Grafik hubungan indeks bias dengan panjang gelombang 1.2
Data percobaan dengan menggunakan prisma berisi gliserin
1
θ1(ka nan) (◦)
gliser in
0.8 Indeks bias 0.6 0.4
Mera h jingg a kunin g hijau
0.2 0 400 450 500 550 600 650 Panjang gelombang (nm)
biru ungu
331,0 2 331,2 331,6 5 332,2
Data percobaan dengan menggunakan prisma kaca kaca
θ1(kanan )(◦)
θ2(kiri) (◦)
336,2
43,65
Mera h jingg a kuni ng hijau biru ungu
� (nm) 627,3 595,5 579,8 547,7 438,5 405,1
336,25 336,3
44,02
337,25
44,1
337,65
45,05
338,3
45,6
δ(◦)
n
ksr (%)
146, 28 168, 13 146, 14 146, 58 146, 3 146, 35
0,84 26 0,67 77 0,84 35 0,84 05 0,84 24 0,84 21
99, 19
indeks bias (n) 0,843 0,678 0,844 0,841 0,842 0,842
n´ =0,814813011
Type equation here .
θ2(kiri) (◦)
�(nm) 627,3 595,5 579,8 547,7 438,5 405,1
δ(◦)
n
0
1
25,53
-12,77
0,9296
25,6
152,71
0,797
25,7
152,75
0,7967
165,83
0,6963
152,98
0,795
26,25
ksr (%)
99, 16
Indeks bias 1,000 0,930 0,797 0,797 0,696 0,795
n´ =0,835766619
Analisa Dari percobaan ini kita dapat menentukan harga indeks bias dari gelas dan gliserin, serta menghitung panjang gelombang cahaya yang melewati medium tersebut. Dari hasil perhitungan yang diperoleh tampak bahwa indeks bias gliserin lebih besar daripada indeks bias gelas. Hal tersebut tidak sesuai dengan kenyataan bahwa indeks bias gelas lebih besar dari pada indeks bias gliserin. Hal tersebut tampak pula dari hasil KSR yang diperoleh dari percobaan sangatlah besar. Hal ini tentu sangat tidak baik untuk hasil
percobaan. Hal ini, disebabkan karena kesulitan praktikan untuk menemukan spektrum garis dan pengamatan daerah spektrum masih sangat bergantung pada nilai subjektif pengamat dimana meletakkan titik pengamatannya, sehingga hal ini yang mungkin menyebabkan kesalahan dalam percobaan ini. selain ini tidak ada lagi yang dapat praktikan simpulkan, karena hasil percobaan ini. V. KESIMPULAN 1. Cara kerja alat spektrometer adalah dengan mengukur sudut deviasi yang
dibentuk oleh spektrum cahaya tampak 2. Indeks bias cairan dan gelas di tentukan oleh harga dari sudut deviasi yang dibentuk oleh spektrum cahaya yang melewati medium tersebut DAFTAR PUSTAKA 1. Yolanda,Intan.2012.makalah :Prinsip Kerja spektrometer.Jakarta:UI 2. Sutria,Nida.2013.jurnal:Gelombang cahaya.Malang:UB 3. Permana,Ilham.2012.makalah:sudut deviasi pada prisma.Jokja:UGM
