Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Judul Percobaan : Deviasi dan Indeks Bias Prisma
NAMA
: YONATHAN ANDRIANTO SUROSO
NIM
: 12300041
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Geothermal
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
A. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar 2 tentang Deviasi dan Indeks Bias Prisma adalah: 1. Mengukur dengan benar sudut deviasi dan sudut deviasi minimum pada prisma. 2. Menghitung dengan benar besarnya indeks bias bahan prisma
B. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang kami gunakan dalam d alam praktikum ini adalah: 1. 2. 3. 4. 5.
Prisma sama sisi 1 buah Prisma sama kaki 1 buah Jarum pentul 4 buah Busur derajat 1 buah Mistar 1 buah
C. DASAR TEORI Prisma adalah zat bening (transparan) terbuat dari kaca yang dibatasi oleh dua bidang datar dan membentuk sudut tertentu yang berfungsi menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidang pembias, pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β). Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjauhi garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Akibatnya, seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu saat memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar datang mula-mula dan sinar bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi. Jadi, sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias atau pemantul. Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Gambar 1. SUDUT DEVIASI DALAM PEMBIASAN PRISMA
Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua du a kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar. Jadi, sudut deviasi dirumuskan sebagai:
di mana : δ
: sudut deviasi
i1
: sudut datang pada prisma
r 2
: sudut bias sinar meninggalkan prisma
β
: sudut pembias prisma, yaitu i2 (sudut datang permukaan kedua) + r 1 (sudut bias permukaan pertama)
Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma. Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (δ ( δm atau δ = 0) 0) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlaku: i1 = r 2 = i (dengan i adalah sudut datang cahaya ke prisma) dan i2 = r 1 = r (dengan r adalah r adalah sudut bias cahaya memasuki prisma). Oleh karena itu, persamaan sudut deviasi di d i atas dapat dituliskan kembali dalam bentuk:
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Selain itu, sudut deviasi minimum juga bisa terjadi jika i 2 = r 1, maka dari rumus sudut pembiasan prisma dapat ditulis kembali sebagai berikut:
Dalam pembiasan cahaya terdapat suatu hukum yang dikenal dengan Hukum Snellius. Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas atau kaca. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius , yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan. Hukum Snellius terdiri atas dua hukum, yaitu: 1. Hukum Snellius I “Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis
semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis norm nor mal di ti titi tik k biasny biasnya, a, keti ketiga ga ga garris te tersebut terletak dal dalam am sa satu tu bi bida dang ng datar.”
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
2. Hukum Snellius II “Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias.”
di mana:
n1 : indeks bias medium di sekitar prisma (biasanya adalah udara) n2 : indeks bias prisma Berdasarkan Hukum Snellius, maka besar sudut deviasi minimum dapat dinyatakan:
dan
D. JALANNYA PERCOBAAN 1. Meletakkan styrofoam di atas meja, kemudian diletakkan selembar kertas di atasnya 2. Meletakan prisma di atas kertas dan menandai dengan pensil bidang alas prisma. Kemudian prisma tersebut diangkat dan dipindahkan 3. Menandai titik di tengah-tengah garis kiri segitiga serta melukis garis tegak lurus o sisi tepat di titik tersebut. Kemudian membuat sudut 35 di titik tersebut menggunakan busur o 4. Menancapkan 2 buah jarum pentul di garis yang membuat sudut 35 terhadap garis tegak lurus dan meletakkan kembali prisma pada posisi po sisi semula. Kemudian diamati dari sisi lainnya agar kedua jarum pentul tersebut kelihatan berhimpit. Setelah itu, Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
5. 6.
7. 8.
jarum pentul ketiga dan keempat ditancapkan kembali sehingga terlihat jarum tersebut berhimpit (tinggal kelihatan satu) Menandai dengan pensil posisi jarum ketiga dan keempat agar garis tersebut menyentuh sisi prisma sebelah kanan Memperpanjang garis tersebut agar berpotongan dengan perpanjangan garis yang dari jarum 1 dan jarum 2. Kemudian diukur sudut yang terbentuk dari dua garis tersebut Mengulangi langkah 3 s.d 5 dengan merubah sudut datang menjadi 40 o dan 45o masing-masing pada kertas yang baru Melakukan langkah 1 s.d 6 untuk jenis prisma yang lain
E. DATA HASIL PENGAMATAN Jenis prisma
β
i1
r2 o
o
Prisma sama sisi
60
Prisma siku-siku sama kaki
45o
35 o 40 45o o 35 40o o 45
Lampiran gambar (prisma sama sisi):
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
o
60 o 60 60o o 33 30o o 25
δ o
35 o 40 45o o 23 25o o 25
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Lampiran gambar (prisma siku-siku sama kaki):
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
F. PENGOLAHAN DATA
Diagram Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Sama Sisi 50
t 45 a j a r e 40 d m35 a l a 30 d ) δ 25 ( i s 20 a i v e 15 D t u10 d u 5 S 0 35
40
Sudut datang (i 1) dalam derajat
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
45
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Diagram Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki 25.5
t a j 25 a r e d24.5 m a l a d 24 ) δ ( i s 23.5 a i v e D 23 t u d u22.5 S 22 35
40
45
Sudut datang (i 1) dalam derajat
Diagram Fungsi δ + i1 pada Prisma Sama Sisi 100 90 80
t a j a r e d m a l a d 1 i +
70 60 50 40 30
δ
20 10 0 35
40
Sudut datang (i 1) dalam derajat
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
45
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
Diagram Fungsi δ + i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki 80 70
t 60 a j a r e 50 d m a 40 l a d 130 i + δ
20 10 0 35
40
Sudut datang (i 1) dalam derajat
Teori Kesalahan pada sudut-sudut deviasi prisma o Untuk sudut deviasi pada prisma sama sisi
o
̅ ̅ ̅ ∑ ( ) ̅ ̅ ̅ ̅ Untuk sudut deviasi pada prisma sama sisi
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
45
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
̅ ∑ ( ) √ ̅ ̅ Mencari indeks bias prisma
G. PEMBAHASAN
Analisis Data
Kami melakukan perhitungan dan pengolahan data mengenai penentuan nilai indeks bias prisma berdasarkan pengukuran sudut deviasi dan sudut deviasi minimum yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar II I I ini. Dalam data hasil pengamatan, nilai i 1 dan δ untuk prisma sama sisi adalah o o o sama untuk masing-masing sudut datang (35 , 40 , dan 45 ) karena ketiga sudut Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma o
datang membentuk sudut r 2 yang sama, yakni 60 ); sedangkan untuk prisma sikusiku sama kaki nilai i 1 dan δ berbeda satu sama lain. Nilai sudut deviasi (δ) yang didapat dari masing-masing jenis prisma, sudut bias, dan sudut datang yang sebelumnya telah ditentukan, telah diuji dengan menggunakan rumus deviasi:
dan mendapatkan hubungan yang tepat dan benar berdasarkan rumus di atas. Untuk menentukan nilai indeks bias prisma (n), pertama-tama kami menghitung terlebih dahulu sudut deviasi minimum (δ m). Deviasi minimum sebenarnya terjadi jika i 1 = r 2, namun dalam praktikum yag kami laksanakan didapati bahwa nilai i 1 tidak sama dengan r 2, baik untuk jenis prisma sama sisi maupun prisma siku-siku sama kaki. Oleh karena itu, untuk mendapatkan nilai sudut deviasi minimum kami mengambil nilai deviasi yang paling kecil atau mendekati (i1 r 2). Setelah itu, kami masukkan dalam persamaan dari Hukum Snellius II:
Karena diketahui untuk nilai indeks bias udara (n 1) bernilai 1, maka persamaan di atas akan menjadi:
sehingga nilai indeks bias prisma dapat dicari.
Kami menemukan bahwa nilai indeks bias prisma yang kami dapatkan (1,5) lebih besar dari nilai indeks bias udara (1). Gambar datangnya sinar yang ditunjukkan pada data hasil pengamatan menunjukkan bahwa sinar dibiaskan mendekati garis normal pada titik bias prisma. Hal ini sesuai dengan penjabaran hukum I Snellius.
Kesalahan Dalam Percobaan
Dalam praktikum tentang deviasi dan indeks bias prisma ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu: Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma o o o
o
o
Ketidaktelitian dalam menentukan dan melukis garis sinar dengan d engan tepat Ketidaktelitian dalam mengukur sudut dengan busur Kesalahan atau ketidaktelitian alat ukur yang digunakan, dalam hal ini adalah busur Prisma yang digunakan dalam keadaan tidak layak pakai atau terdapat cacat pada prisma Perhitungan yang salah pada proses pengolahan data
H. KESIMPULAN Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: 1. Prisma mempunyai dua bidang pembias. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. 2. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mulamula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias atau pemantul. Sudut deviasi dapat dirumuskan sebagai berikut:
3. Sudut deviasi mencapai minimum ketika besar sudut datang sinar sama dengan besar sudut bias prisma (i1 = r 2) 4. Hubungan mengenai pembiasan yang terjadi pada cahaya yang melalui dua medium yang berbeda dapat dijelaskan dengan Hukum Snellius: a. Hukum Snellius I : “Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal normal di titik biasnya, ketiga garis tersebut terletak terletak dalam satu bidang datar.” datar.” b. Hukum Snellius II : “Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. ko nstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias.” 5. Nilai indeks bias pada prisma dapat ditentukan melalui hubungan Hukum Snellius II dan rumus sudut deviasi minimum prisma:
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Deviasi dan Indeks Bias Prisma
6. Nilai indeks bias prisma lebih besar daripada nilai indeks bias pada udara udar a (n 2 > n 1 atau n2 > 1), karena itu sinar datang pada prisma dibiaskan atau dibelokkan mendekati garis normal
I. DAFTAR PUSTAKA ----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado. Budiyanto, Joko. 2009. Fisika :Untuk SMA Kelas XII . Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html diakses 19 Maret 2013 jam 22.15 http://fisikanyaman2.wordpress.com/2011/02/01/hukum-i-dan-ii-snellius/ diakses 19 Maret 2013 jam 22.28
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
