Jurnal Praktiku Praktikum m Fisika Fisika Dasar Dasar II (O-2) (O-2)
PEMBIASAN CAHAYA Oleh :
Muchammad Muchammad Nizar Nizar (11322420 (113224203) 3) Dony Kurniaw Kurniawan an (113224206) (113224206) Hayatul Hayatul Ummah Ummah (11322421 (113224210) 0) Maharani Maharani Sofiana Sofiana Puspa (113224211) (113224211)
ABSTRAK Telah dilakukan percobaan pembiasan cahaya di laboratorium Fisika Dasar Unesa pada tanggal 2 April 2012. Percobaan ini bertujuan untuk membuktikan hukum pembiasan Snellius, menentukan besarnya indeks bias δ ), kaca setengah lingkaran dan pergeseran sinar pada kaca plan paralel, dan untuk menentukan sudut deviasi ( sudut deviasi deviasi minimum minimum ( δm), dan menentukan indeks bias prisma. Metode yang dilakukan
A. PEND PENDAH AHUL ULUA UAN N
Berkas Berkas cahaya cahaya yang yang melewat melewatii bidang bidang batas antara dua medium yang berbeda akan mengalami perubahan arah apabila apabila sudu sudutt data datang ng tida tidak k sama sama deng dengan an nol. nol. Peru Peruba bahan han caha cahaya ya inil inilah ah yang yang dise disebu butt deng dengan an pemb pembias iasan an (ref (refra raks ksi) i).. Cont Contoh oh peristiwa pembiasan yang paling sede sederh rhan anaa yait yaitu u sebu sebuah ah pens pensil il yang yang dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air. Hal Hal ini ini dika dikare rena naka kan n adan adanya ya perb perbed edaan aan indeks bias antara air dan udara. Apabila sudut datang (i) dan sudut bias (r) dike diketa tahu hui, i, maka maka inde indeks ks bias bias dari dari suat suatu u bahan (kaca) dapat dicari dengan menggunakan prinsip hukum snellius. Pada Pada percob percobaan aan ini yang yang bertuj bertujuan uan untuk untuk membuk membuktik tikan an hukum hukum pembia pembiasan san Snellius, menentukan besarnya indeks bias kaca kaca seteng setengah ah lingka lingkaran ran dan perges pergesera eran n sinar pada kaca plan paralel, serta untuk mene menent ntuk ukan an sudu sudutt devi devias asii (δ) (δ), sudu sudutt deviasi deviasi minimum minimum (δm), dan menentuka menentukan n indeks bias prisma. Dari tujuan tersebut maka dapat ditarik suatu rumusan masalah seba sebaga gaii beri beriku kut: t: “Bag “Bagai aima mana na prin prinsi sip p huku hukum m pemb pembia iasa san n snel snelli lius us?” ?”,, “Ber “Berap apaa besarnya indeks bias kaca setengah lingkaran lingkaran dan besarnya besarnya pergeseran pergeseran sinar pada kaca plan paralel?”, “Berapa besar sudut deviasi (δ), sudut deviasi minimum (δm), (δm), serta serta besar besar indeks indeks bias bias prisma prisma?”. ?”. Dari rumusan masalah yang ang sudah dipa dipapa park rkan an dapa dapatt dipe dipero role leh h manf manfaa aatt sebagai berikut
B. DASAR TE TEORI ORI
Pemb Pembia iasa san n caha cahaya ya adal adalah ah peri perist stiw iwaa penyimpangan atau pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Inde Indeks ks bias bias mutl mutlak ak suat suatu u baha bahan n adal adalah ah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan terseb tersebut. ut. Indeks Indeks bias bias relatif relatif merupak merupakan an perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahayamenyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna. Hukum Snellius Pada Pada seki sekita tarr tahu tahun n 1621 1621,, ilmu ilmuwa wan n Belanda bernama Willebrord Snell (1591 – 1626) mela melak kukan ukan ekspe ksperrimen imen untu untuk k menc mencar arii hubu hubung ngan an anta antara ra sudu sudutt data datang ng dengan dengan sudut sudut bias. bias. Hasil Hasil eksper eksperime imen n ini dikena dikenall dengan dengan nama nama hukum hukum Snell Snell yang yang berbunyi: - sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. - hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut sudut bias bias merupa merupakan kan bilang bilangan an tetap tetap dan disebut indeks bias. Pada Pada peri perist stiw iwaa pemb pembias iasan an,, caha cahaya ya yang ang data datan ng akan akan diter iteru uskan skan namun amun menga mengalam lamii pembia pembiasan san atau atau pembel pembeloka okan n arah. arah. Besarn Besarnya ya sudut sudut yang yang dibent dibentuk uk oleh oleh sinar bias dengan garis normal dinamakan sebaga sebagaii sudut sudut bias. bias. Besar Besar keciln kecilnya ya sudut sudut
n=
Jurnal Praktikum Fisika Dasar II (O-2)
bias dipengaruhi oleh sifat dari medium yang biasa disebut sebagai indeks bias ( n ). Indeks bias merupakan perbandingan antara laju cahaya dalam ruang hampa ( c ) dengan laju cahaya dalam medium ( v ) atau bila dirumuskan secara matematis : n=c/v Keterangan : d = tebal balok kaca, (cm) Keterangan: n = indeks bias,
c = laju
cahaya dalam ruang hampa (3x10 8m/s), v = laju cahaya dalam zat. Indeks bias Kaca setengah Lingkaran
Berdasarkan hukum snelius, didapatkan persamaan sebagai berikut : n1 sin θ1 = n2 sin θ2 =
(konstan)
=n
i = sudut datang, (°) r = sudut bias, (°) t = pergeseran cahaya, (cm)
Sudut Deviasi Prisma
Prisma adalah bahan bening yang dibatasi oleh dua bidang datar bersudut. Besarnya sudut antara kedua bidang datar itu disebut sudut pembias ( β). Sudut
Dimana : n = indeks bias bahan (kaca), sin θ1 = sudut datang , sin θ2 = sudut bias
deviasi adalah suatu sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma.
Pergeseran Sinar pada Kaca Plan Paralel
Persamaan sudut deviasi prisma:
Jika seberkas sinar menuju permukaan kaca plan paralel, maka sinar akan mengalami pembiasan sebanyak dua kali. Pada pembiasan pertama sinar datang dari udara ke kaca, berarti dari medium renggang ke medium rapat. Dalam hal ini sinar akan dibiaskan mendekati garis normal, sedangkan pada pembiasan kedua sinar bias berfungsi sebagai sinar datang pada bidang batas kaca dengan udara. Dalam hal ini sinar datang dari medium rapat ke mediu renggang, sehingga sinar dibiaskan menjauhi garis normal. arah sinar datang dengan sinar yang keluar dari kaca plan paralel merupakan sinar yang sejajar. Besarnya pergeseran sinar (t) pada kaca plan paralel ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
δ = (i1 + r 2) - β Keterangan :
δ=
sudut deviasi ; i 1 = sudut datang pada bidang batas pertama ; r 2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma ; β = sudut puncak atau sudut pembias prisma. Sudut deviasi akan mencapai minimum jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma (δm » i = r).
Jurnal Praktikum Fisika Dasar II (O-2)
Persamaan sudut deviasi minimum dapat dinyatakan sebagai berikut :
δ=i+r–β
Gambar 1. Kaca Setengah Lingkaran b. Kaca Plan Paralel
karena i = r Kaca plan paralel atau balok kaca adalah
δm = 2i – β
keping kaca tiga dimensi yang kedua
i=
(δm + β)
Menurut
hukum
sisinya dibuat sejajar. Snellius
tentang
pembiasaan berlaku:
= = n1 sin
(δm + β) = n2 sin
β
dengan: n1 = indeks bias medium di sekeliling prisma, n 2 = indeks bias prisma, β = sudut pembias prisma, δm =sudut deviasi minimum prisma.
Gambar 2. Kaca Plan Paralel c. Prisma
Jika prisma berada di udara, maka n 1 = 1 dan n2 = n, sehingga δm = (n-1) β. Sudut bias (r) mendekati garis normal dikarenakan indeks bias kaca lebih besar dari indeks bias udara yaitu n kaca=1,5. (Tripler Fisika dasar jilid II; 1991, on page 446). C. METODE EKSPERIMEN
Untuk menentukan indeks bias, pergeseran sinar, indeks bias dan sudut deviasi, diperlukan alat dan bahan sebagai berikut: kaca setengah lingkaran, kaca plan paralel, dan prisma. a. Kaca Setengah Lingkaran
Gambar 3. Kaca Prisma
Alat dan Bahan :
1. Balok kaca setengah lingkaran 2. Kaca plan paralel 3. Prisma 4. Busur derajat 5. Penggaris 6. Pensil 7. Kertas polos putih 8. Jarum pentul
1buah 1buah 1buah 1buah 1buah 1buah
Jurnal Praktikum Fisika Dasar II (O-2)
Dengan langkah percobaan sebagai berikut: a. Menentukan indeks bias pertama-tama membuat garis sumbu PQ pada kertas, kemudian meletakkan kaca setengah lingkaran, agar sisi-sisi datangnya berimpit dengan garis dan di upayakan pusat titik lingkaran dititik 0. Setelah itu, menancapkan 2 jarum pentul didepan permukaan kaca yang cembung sebagai sinar bias. Kemudian melihat sinar datang dibelakang kaca yang datar dngan menancapkan dua jarum. Setelah itu, menarik garis untuki melihat jelas sinar bias. Kemudian percobaan ini diulang 20 kali dengan sudut yang berbeda dan mencatat sudut datang dan sudut biasnya.
D. DATA DAN ANALISA
a. Data Dari percobaan yang telah kami lakukan, diperoleh data sebagai berikut: Pembiasan pada kaca setengah • lingkaran No. Sudut datang Sudut bias 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
b. Menentukan Pergeseran sinar Pertama-tama, meletakkan balok kaca diatas kertas, menggaris tepi-tepi kaca tersebut. Setelah itu, menancapkan 2 jarum pentul di titik A dan B pada sisi, selanjutnya menancapkan 2 jarum disisi yang lain (C dan D) sedemikian hingga jika dilihat dari sisi tersebut, keempat jarum tersebut (A,B,C, dan D) tampak segaris. Kemudian mengangkat kaca dan jarum, lalu menghubungkan posisi jarum sehingga diperoleh garis AF dan GD. Kemudian dapat mengukur besarnya sudut datang (i) dan sudut bias (r), (d), dan (t). Setelah itu mengulangi langkah-langkah diatas dengan sudut datang yang berbeda dari data yang diperoleh, kemudian menentukan pergeseran sinar (t). c. Menentukan indeks bias dan sudut deviasi pada prisma Pertama-tama, meletakkan prisma diatas kertas, kemudian menancapkan 2 jarum pentul di A dan B di satu sisi. Lalu meletakkan jarum pentul disisi yang lain (C dan D) sedemikian hingga empat jarum tersebut tampak segaris. Selain itu, menggariskan tepi-tepi prisma, lalu prisma diangkat dan posisi-posisi jarum tadi dihubungkan. Kemudian melakukan percobaan ini untuk kondisi yang berbeda, untuk setiap kondisi mengukur (i), (r), (β), (δ). Kemudian menentukan indeks bias prisma dan sudut deviasi.
(i)o 30o 32o 34o 36o 38o 40o 42o 44o 46o 48o 50o 52o 54o 56o 58o 60o 62o 64o 66o 68o
(r)o 20o 21o 22o 23o 24o 25o 26o 27o 28o 29o 30o 31o 32o 36o 34o 34o 36o 37o 35o 38o
Pembiasan pada kaca plan paralel
No
Sudut
Sudut
(d±0,1)
(t±0,1)
.
datan
bias
Cm
Cm
1.
g (i)o 30o
(r)o 20o
1,8
1,0
Jurnal Praktikum Fisika Dasar II (O-2)
32o 34o 36o 38o 40o 42o 44o 46o 48o 50o 52o 54o 56o 58o 60o 62o 64o 66o 68o
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
20o 23o 24o 25o 25o 27o 29o 30o 28o 30o 30o 34o 33o 36o 37o 36o 35o 36o 44o
1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
1,6 1,4 1,8 1,8 2,3 2,0 2,2 2,1 2,3 2,6 2,4 3,0 3,1 3,0 3,2 3,4 3,9 3,8 4,1
pembiasan cahaya pada prisma
•
No
Sudut
Sudut
Sudut
Sudut
.
datang
bias
pembias
deviasi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
(i)o 24o 28o 30o 32o 34o 36o 38o 40o 42o 44o 46o 48o 50o 52o 54o 56o 58o 60o 62o 64o
(r)o 90o 87o 77o 72o 67o 64o 61o 58o 55o 54o 51o 49o 47o 45o 44o 41o 40o 39o 37o 36o
(β)o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o 60o
(δ)o 54o 55o 47o 44o 41o 40o 39o 38o 37o 38o 38o 37o 37o 37o 38o 37o 38o 39o 39o 40o
B.Analisis Data Pengamatan a.Pembiasan pada kaca Setengah lingkaran
Diketahui bahwa pada kaca didalam teori sekitar 1,52 dan merupakan indeks bias relatif(nr)(Efrizon Umar.2007.116). Sementara untuk indeks bias relatif bahan dalam percobaan kamidihasilkan sebesar (1,5 ± 0,008) dengan ketidak pastian relatif=0,53%, ketelitian=99,47%.Dari hasil percobaan kami tersebut kami dapat menganalisis perbandingan antara indeks bias relatif percobaan kami dengan indeks bias dari teori. Dan kami dapat menganalisa bahwa hasil kami mendekati teori karena diperoleh ketelitian pembanding sebesar 98,7% dengan ketidakpastian pembanding 1,3%. Dari data dan hasil perhitungan yang kami peroleh kami menyatakan data kami membuktikan hukum sinellius yang menyatakan dalam peristiwa pembiasan cahaya perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan karena indeks bias yang kami hasilkan relatif konstans,indeks bias sendiri dapat pula diartikan sebagai perbandingan sudut datang dengan sudut bias.kesesuaian dan faktor-foktor yang menyebabkan indeks bias konstans akan dibahas didiskusi.
b.Pembiasan Pada Kaca Plan Pararel Untuk pergeseran sinar pada kaca plan paralel melalui percobaan didapatkan nilai sebesar (0.69 ± 0,1) dengan taraf ketelitian sebesar 85,6 %, sedangkan melalui perhitungan langsung didapatkan nilai pergeseran sinar (t) sebesar (2,55 ± 0,1) dengan taraf ketelitian 96,0 %. Dari data tersebut dapat dianalisa didapat nilai ketidakpastian pembanding dan ketelitian pembanding sebesar 20,6% dan 79,4%. Dengan ketidakpastian sebesar itu dapat dikatakan secara analisis bahwa hasil yang kami peroleh kurang sesuai dengan hasil untuk perhitungan dengan rumus dasar dari teori buku. c.Pembiasan Pada Prisma(deviasi dan Indeks bias prisma) Dari 20 Percobaan kami dengan metode perhitungan rumus atau metode tidak langsung memperoleh rata-rata sudut deviasi sebesar (42,6+- 1,8) dengan ketidakpastian sebesar 4,2%. Sementara dari 20 percobaan kami dengan metode secara langsung kami mengukur besarnya sudut deviasi pada
Jurnal Praktikum Fisika Dasar II (O-2)
pengamatan gambar dengan busur. Diperoleh hasil sebasar(40,95+-1,21) ketidakpastian 2,9%, ketelitian sebesar 97,1%. Dari data yang yang kami peroleh sudut deviasi minimum terjadi saat sudut datang 480,dengan sudut bias 490 dengansudut deviasi minimum sebesar 380.Faktor yang menyebabkan terjadinya deviasi minimum akan kami bahas dalam diskusi.Sesuai dengan tujuan, kami juga menentukan besarnya indeks bias prisma,indek bias prisma dapat ditentukan setelah memperoleh besarnya sudut deviasi minimum diperoleh sebesar 1,63. E. DISKUSI
Dari percobaan yang telah kami lakukan tentang penentuan besarnya indeks bias kaca setengah lingkaran dan pergeseran sinar pada kaca plan paralel, dan untuk menentukan sudut deviasi (δ), sudut deviasi minimum (δm), dan menentukan indeks bias prisma .............. F. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah kami lakukan dan melihat hasil analisa data, dapat disimpulkan bahwa hukum pembiasan snellius adalah n 1 sin θ1 = n2 sin θ2 , besar indeks bias kaca yaitu (1,50 ± 0,008) dengan taraf ketelitian sebesar 99,5 %. Untuk pergeseran sinar pada kaca plan paralel melalui percobaan didapatkan nilai sebesar (0.69 ± 0,1) dengan taraf ketelitian sebesar 85,6 %, sedangkan melalui perhitungan langsung didapatkan nilai pergeseran sinar (t) sebesar (2,55 ± 0,1) dengan taraf ketelitian 96,0 %. Untuk sudut deviasi prisma yang dihitung melalui percobaan sebesar (38.7 ± 0,5) dengan taraf ketelitian sebesar 98,71 %. Sedangkan melalui perhitungan langsung didapatkan sebesar (...........), dengan taraf ketelitian sebesar (...........). G. SARAN
Berdasarkan hasil yang kami dapatkan, maka sebaiknya dilakukan hal-hal sebagai berikut : melakukan percobaan • Hendaknya praktikum dengan teliti dan konsentrasi. melakukan percobaan posisi • Dalam pengamat tegak lurus dengan bayangan benda agar bayangan yang dibentuk tidak berubah dari kedudukan semula jarum yang digunakan tidak • Usahakan bengkok karena mempengaruhi dalam menentukan bayangan. H. DAFTAR PUSTAKA
http://www.fisika-ceria.com/pembiasancahaya-pada-lensa.html http://cahkleca.blogdetik.com/index.php/arc hives/73 Tim Dosen Fisika Dasar II. 2012. Panduan Praktikum Fisika Dasar II . Surabaya: Unipress Unesa. http://swastikayana.wordpress.com/2009/04 /08/pembiasan-cahaya/ Tripler. 1991. Fisika Dasar Jilid II . Jakarta: Erlangga. http://wikipedia/wiki/org/pembiasansnellius.html
