Pembiasan Cahaya

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Pembiasan Cahaya

1. 2. 3. 4.

Erlita Izzatunnisa’ Izzatunnisa’

(103204204)

Ratih Purbaningsih W.

(103204206)

Sulfainiati

(103204214)

Maisyarotul Huril Aini

(103204206)

Abstrak

Percobaan yang telah dilakukan dengan judul Pembiasan Cahaya mempunyai tujuan untuk membuktikan hukum Pembiasan Snellius, menentukan besarnya Indeks Bias bahan ( kaca) dan pergeseran sinar, menentukan besarnya sudut deviasi (penyimpangan), sudut deviasi minimum dan menentukan indeks bias prisma. Metode yang kami gunakan adalah menyiapkan alat dan bahan, kemudian menaruh balok kaca setengah lingkaran/kaca plan parallel/prisma diatas kertas yang dibawahnya diberi alas berupa gabus, kemudian menggambar bentuk balok setengah lingkaran/kaca plan paralel/prisma setelah selesai digambar kemudian diberi jarum pentul yang ditancapkan pada arah sinar datang, kemudian kita lihat dari arah yang berbeda dari pengamatan terhadap hasil pembiasan sudut datang kemudian kita tancapkan jarum pentul dan digaris arah sinar hasil pembiasan tersebut. Dari hasil percobaan yang telah kami kami lakukan didapatkan indeks bias setengah setengah lingkaran adalah (1,52±0,08)) dengan taraf ketelitian sebesar 94,74% dan ketidakpastian sebesar 5,26%. Pada Kaca plan paralel tidak terdapat taraf ketelitian hal ini dikarenakan jika sinar datang d atang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal dan jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Sedangkan indeks bias pada prisma sebesar adalah (1,51±0,67) dengan ketidakpastian sebesar 44,3% dan taraf ketelitian sebesar sebesar 55,63% , sedangkan sudut deviasi sebesar (30,7±4,04) dengan taraf ketelitian sebesar (86,85)% dan ketidakpastian sebesar 13,15%. Hasil tersebut hampir mendekati nilai teoritis namun kami juga menyadari ada beberapa faktor kesalahan diantaranya adalah kurang telitinya praktikan dalam dalam menggunakan alat yakni pada saat melihat hasil pembiasan jarum pentul, selain itu praktikan juga kurang akurat dalam menggunakan pengukuran karena keakuratan pengukuran akan sangat mempengaruhi dan menentukan nilai perhitungan.

I.

PENDAHULUAN Pembiasan

cahaya

dapat dilalui cahaya,antara dua medium merupakan

yang berbeda. Contoh dalam kehidupan

peristiwa pembelokan cahaya ketika cahaya

sehari – hari

mengenai bidang batas antara dua zat yang

pembiasan cahaya , antara an tara lain : dasar kolam

Diseminarkan 29 Maret 2011

yang

berkaitan

dengan

Page 1


yang

nampak

dangkal

dari

sebenarnya

,sebatang pensil yang dicelupakan kedalam

besar sudut deviasi minimum serta indeks bias pada prisma ?.

gelas yang berisi air tampak membengkok atau

kelihatan

seperti

patah

dengan

II.

DASAR TEORI

kedalaman air yang tampak lebih dangkal. Sebagai gelombang elektromagnetik,

Perbandingan antara sudut datang (i) dengan sudut pantul bias (r) pada perambatan cahaya dari suatu medium ke medium lain merupakan

bilangan

tetap.

Hukum

ini

ditemukan pertama kali oleh matematikawan Belanda

pada

tahun

1621,

Willetroid

Snellius (1591 – 1626). Jika cepat rambat cahaya dalam suatu medium maka ketika cahaya lewat dari satu medium ke medium lainnya , cahaya akan dibiaskan karena cepat rambat

cahaya

berbeda

ketika

dalam

medium. Cepat rambat dalam medium apa saja selalu lebih kecil daripada cepat rambat cahaya dalam udara/vakum. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk membuktikan hukum

pembiasan

Snellius,

untuk

cahaya akan dipantulkan atau dibiaskan saat melewati bidang batas antara dua medium. Saat cahaya dari udara melewati bidang batas antara air dan udara, maka sebagian kecil dari cahaya akan dipantulkan dan sisanya akan diteruskan. Karena terdapat perbedaan kerapatan optik antara udara dan air, maka arah berkas cahaya yang datang dari udara tidak akan sama dengan arah berkas cahaya di dalam air. Karena hal tersebut, maka cahaya akan dibelokkan. Peristiwa ini disebut pembiasan. Sedangkan, rapat optik adalah sifat dari medium tembus cahaya

dan

pergeseran

sinar,

untuk

menentukan besarnya sudut deviasi, sudut deviasi minimum dan menentukan indeks bias prisma. Berdasarkan penjelasan tersebut rumusan masalah yang diajukan dalam percobaan

ini

adalah

bagaimana

cara

membuktikan hukum pembiasan Snellius?, berapakah indeks bias balok kaca setengah lingkaran dan kaca plan paralel?, berapakah Diseminarkan 29 Maret 2011

optik)

dalam

melewatkan

cahaya.

menentukan besarnya indeks bias bahan (kaca)

(zat

Kerapatan optik yang berbeda pada dua medium, menyebabkan cepat rambat cahaya

pada

kedua

medium

tersebut

berbeda.Perbandingan antara cepat rambat cahaya

pada

medium

1

dan

medium

2disebut indeks bias. Jika medium 1 adalah ruang hampa, maka perbandingan antara cepat rambat cahaya di ruang hampa dan di sebuah medium disebut indeks bias mutlak medium tersebut. Page 2


Hukum Pembiasan

kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan cahaya dibiaskan dengan sudut bias r seperti

Selain pemantulan, Willeboard Snellius juga

melakukan

tentang

diperlihatkan pada Gambar di bawah :

eksperimen-eksperimen

pembiasan

cahaya

dan

ia

menemukan hubungan antara sinar datang dan sinar bias yang kemudian dikenal dengan Hukum Snellius, yaitu: 1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. 2) a) Jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan

gambar 2.a.

menjauhi garis normal.

Pembiasan cahaya mendekati garis normal

b) Jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan

Pada contoh di atas terlihat sinar datang (i) >

mendekati garis normal.

sinar bias (r) atau dengan kata lain sinar bias mendekati garis normal terjadi ketika sinar

3) Perbandingan sinus sudut datang (i)

menembus batas bidang dari medium yang

dengan sinus sudut bias (r) merupakan

renggang ke medium yang lebih rapat. bila

suatu bilangan tetap. Bilangan tetap

sinar berasal dari sebaliknya yakni dari

inilah yang sebenarnya menunjukkan

medium rapat ke medium yang lebih

indeks bias.

renggang maka sinar menjauhi garis normal

Hukum Snellius Pada Pembiasan

(i < r)

Misalkan cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut datang i menuju ke medium 2. Saat di medium 2 Diseminarkan 29 Maret 2011

Page 3


Pada gambar di atas ada dua orang pengamat

yang

berbeda

posisi

yakni

pengamat A membentuk sudut tertentu terhadap benda yang diamati sedangkan pengamat B tepat tegak lurus terhadap benda yang diamati, keduanya pengamat ada di medium udara dan benda yang mereka amati ada dalam air.

Untuk pengamat A (yang membentuk sudut Pemendekan Semu Akibat Pembiasan

Pemendekan

semu

ini

terjadi

tertentu dengan benda) berlaku hubungan :

karena

pembiasan di mana cahaya merambat dari medium optik yang lebih rapat ke medium optik yang kurang rapat, misalnya dari air ke udara. h' = tinggi bayangan semu yang dilihat oleh pengamat pada posisi A h = tinggi benda sesungguhnya n1 = indeks bias medium tempat benda berada n2 = indeks bias medium tempat pengamat berada i = sudut datang r = sudut bias

Gambar 2.b. Pengamatan benda diair pada posisi yang berbeda


Page 4


sedangkan unutuk pengamat B(yang tegak

mencapai 90° ini disebut sudut kritis (saat

lurus dengan benda yang diamati) berlaku

sin r = sin 90 = 1).

hubungan : Persamaan sudut kritis :

Rumus di atas juga berlaku untuk peristiwa pemanjangan jarak benda yang terjadi saat Sinar datang dengan sudut

pengamat berada di medium yang lebih rapat

dari

benda

yang

diamati,

misal

iakan

dibiaskan dengan sudut bias r . Jika sudut

pengamat berada di dalam air sedang

sinar datang diperbesar sampai

memperhatikan suatu benda yang berada di

sinar

udara sehingga jarak benda terlihat lebih

permukaan air (karena sudut datang θ

panjang dari jarak sebenarnya.

menghasilkan sudut bias 90 , maka θ disebut

akan

dibiaskan

i

= θ, maka

sejajar

dengan

0

sudut batas). Jika sudut sinar datang lebih 2. Pemantulan Total

besar daripada sudut batas, maka sinar akan

Jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jika sudut sinar datang kita perbesar, maka

dipantulkan seluruhnya oleh permukaan air kembali ke dalam air. Contoh terjadinya pemantulan total adalah kemilau berlian, fatamorgana, dan serat optik .

sudut bias akan makin besar pula. Suatu saat, sudut bias akan sama dengan 90º. Hal

Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel

ini berarti sinar dibiaskan sejajar dengan bidang antarmedium. Jika sudut sinar datang kita perbesar lagi, maka sinar datang tidak lagi di biaskan, akan tetapi dipantulkan. Peristiwa

ini

yang

kita

sebut

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar

dengan

pemantulan total atau pemantulan sempurna. Sudut datang pada saat sudut biasnya


Page 5


Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca :

Keterangan : Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang mengenai kaca plan paralel akan mengalami dua pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca plan paralel dan pembiasan

d = tebal balok kaca, (cm) i = sudut datang, (°) r = sudut bias, (°) t = pergeseran cahaya, (cm)

ketika keluar dari kaca plan paralel. Pada saat sinar memasuki kaca :

Sinar datang ( i ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N ). Pada saat sinar keluar dari kaca

Sinar datang ( i' ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r' ) menjauhi garis normal ( N ) Selain itu, sinar yang keluar dari kaca plan

Pembiasan Pada Prisma, Sudut Deviasi dan deviasi minimum

Prisma

adalah

zat

bening

yang

dibatasi oleh dua bidang datar. 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.

paralel mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula, dan besarnya pergeseran arah sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :


Page 6


prisma ; β = sudut puncak atau sudut pembias prisma Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut datang pertama i1 :

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

dalam grafik terlihat devisiasi minimum

r 1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki

terjadi saat i1 = r 2

bidang batas udara-prisma i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara Secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila

Persamaan deviasi minimum : a.

besar sudut pembias prisma diketahui.

sudut pembias lebih dari 15°

Bila

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan : Keterangan : D = sudut deviasi ; i1 = sudut datang pada

n1 = indeks bias medium ; n2 = indeks bias prisma ; Dm = deviasi minimum ; β = sudut pembias prisma

bidang batas pertama ; r 2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari


b. Bila sudut pembias kurang dari 15° Page 7


maka

,

dimana

selanjutnya

Keterangan δ = deviasi minimum untuk b = 15° ; n2-1 =

akan

diperoleh:

indeks bias relatif prisma terhadap medium ; β = sudut pembias prisma.

Pembiasan

oleh

Suatu

Permukaan

Lengkung

dimana n1 dan n2 adalah indeks bias medium 1 dan 2, jarak

S adalah

bayangan

jarak benda dan dan

S' adalah

adalah

R

jejari

kelengkungan.

Gambar 8.9 Pembiasan pada permukaan bidang lengkung

III.

METODE PERCOBAAN

Bila berkas sinar B memancar menuju

A. Rancangan percobaan

permukaan lengkung, maka sinar datang yang melalui P (pusat kelengkungan), tidak dibiaskan melainkan diteruskan. Sinar bias lain memotong sinar yang diteruskan di titik B• f maka B• f merupakan bayangan dari B. Dalam hal ini berlaku Hukum Snellius:

N P Bila diambil sinar paraxial, I dan sehingga sin

i = tan i

dan sin


r

kecil,

i r

Q

r = tan r = r

Page 8


5. Penggaris 6. Pensil 7. Kertas 8. Jarum pentul

C. Identifikasi variable 

Menentukan indeks bias Variable manipulasi

: sudut

datang(i) Variable respon

: sudut

bias (r) Variabel kontrol

: posisi

dan ketebalan kaca



Menentukan pergeseran sinar Variable manipulasi

: sudut

datang (i) Variable respon

: sudut


: posisi

dan ketebalan kaca



Menentukan indeks bias dan sudut deviasi pada kaca Variable manipulasi

: sudut

datang (i) B. Alat dan Bahan 1. Balok kaca setengah lingkaran 2. Kaca plan parallel 3. Prisma

Variable respon

: sudut


: posisi

dan sudut puncak prisma

4. Busur derajat


Page 9


D. Langkah Percobaan A. Menentukan

jarum tadi dihubungkan sehingga diperoleh

indeks

bias

kaca

setengah lingkaran

garis AP dan GD. Selanjutnya di ukur besarnya sudut datang, sudut bias, d dan t .

Membuat garis silang di tengah – tengah pada kertas putih dan di bentuk garis 0

0

0

0

C. Menentukan indeks bias dan sudut

0

bersudut sembarang (25 , 30 , 35 , 40 , 45 , 0

deviasi prisma

0

50 ,55 ) dengan garis sumbu PQ. Kaca

Meletakkan

prisma

diatas

kertas

setengah lingkaran diletakkan dengan sisi

putih, kemudian menancapkan 2 jarum

datarnya berhimpit dengan garis menyilang

pentul dititik A dan B disatu sisi yang lain (

pada kertas. Di upayakan pusat lingkaran

C dan D )sedemikian sehingga 4 jarum

tepat di titik O. Garis PQ tegak lurus

tersebut

terhadap permukaan kaca yang disebut garis

menggaris tepi – tepi prisma, setelah itu

normal. Menancapkan dua buah jarum

prisma diangkat dan posisi jarum – jarum

pentul di titik A dan B pada satu sisi

tadi dihubungkan. Selanjutnya sudut datang,

selanjutnya menancapkan dua buah jarum ,

sudut bias, sudut puncak prisma dan sudut

disisipkan C dan D sedemikian hingga bisa

deviasi dapat diukur.

tampak

segaris,

kemudian

dari sisi tersebut. Keempat jarum tadi tampak segaris. Membuat garis antara atau

IV.

DATA DAN ANALISIS

yang menghubungkan A dan B, C dan D

A. DATA

sehingga bisa diukur sudut datang dari sudut bias .

Data

yang

didapatkan

dari

percobaan

pembiasan cahaya adalah sebagai berikut : B. Menentukan pergeseran sinar pada

Nomor

(i±1)

(r±1)

kaca plan parallel

Percobaan

Meletakkan balok kaca pada plan

1.

25

15

polos.

2.

30

16

pentul lain. ( C

3.

35

27

dan D ) sedemikian hingga bisa dilihat dari

4.

40

21

sisi tersebut,keempat jarum tadi tampak

5.

45

30

segaris. Menggaris tepi kaca plan paralel,

6.

50

37

setelah itu kaca di angkat dan posisi jarum –

7.

55

35

pararel

di

atas

kertas

Menancapkan dua jarum


putih

Page 10


Table 4.a. Indeks bias pada kaca setengah lingkaran

Nom

(i1±

(i2

(r 1

(r 2

(d±0,

(t±0,

or

1)0

±1)

±1)

±1)

1)cm

1)cm

0

0

0

Perc

6.

65

20

40

39

60

40

7.

70

20

40

33

60

40

Table 4.c. Indeks bias prisma dan sudut deviasi pada prisma

obaa n

B. ANALISIS

1.

25

10

10

25

6,5

1,6

2.

30

10

10

30

6,5

2,2

3.

35

15

15

35

6,5

2,2

hasil indeks bias kaca adalah

4.

40

12

12

40

6,5

2,3

(1,52±0,08)

dengan

5.

45

19

19

45

6,5

3

sebesar

94,74%

6.

50

15

15

50

6,5

2,4

ketidakpastian sebesar 5,26%.

7.

55

33

33

55

6,5

3

I.

Dari percobaan diatas diperoleh

ketelitian dan

Grafik Sudut Datang terhadap pembiasan

40

Table 4.b.

30

Pergeseran

20

sinar pada kaca plan parallel

(r±1)0

10 0 25303540455055

Nomo

(i1±

(i2±

r

1)0

1)

0

(r 1± 1)

0

(r 2± 1)

0

(β± 1)

0

(δ± 1)

0

II.

Dari

percobaan

diatas

tidak

didapatkan taraf keteletian dan

Perco

ketidakpastian dalam perhitungan

baan 1.

40

30

30

52

60

33

2.

45

33

23

54

60

40

3.

50

25

33

44

60

35

4.

55

28

30

41

60

40

5.

60

28

32

40

60

40

hal ini dikarenakan jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal dan jika sinar datang dari medium kurang


Page 11


III.

rapat menuju medium yang lebih

Dari hasil percobaan yang telah kami

rapat, maka sinar akan dibiaskan

lakukan terdapat beberapa data yang kami

mendekati garis normal.

peroleh , yaitu :

Dari percobaan diatas peroleh nilai

indeks

(1,51±0,67)

bias

dengan

Untuk



sebesar

(1,52±0,08)

ketelitian

deviasi

prisma

,

bias

kaca

dengan

adalah

ketelitian

sebesar 94,74% dan ketidakpastian

sebesar 5,63% dan ketidakpastian sebesar 44,37%. Dan nilai sudut

indeks

sebesar 5,26%. Untuk pergeseran sinar pada kaca



berdasarkan

plan pararel hal ini dikarenakan jika

perhitungan (30,7±4,04) dengan

sinar datang dari medium lebih rapat

ketelitian sebesar 86,85% dan

menuju medium yang kurang rapat,

ketidakpastian sebesar 13,15%.

maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal dan jika sinar datang

grafik sudut datang terhadap pembiasan

dari medium kurang rapat menuju

50

medium yang lebih rapat, maka sinar

40

akan

30 10 50

60

garis

Untuk indeks bias prisma sebesar



0 40

mendekati

normal.

(r1±1)0

20

dibiaskan

(1,51±0,67)

70

dengan

ketelitian

sebesar 5,63% dan ketidakpastian sebesar 44,37%. Dan nilai sudut deviasi

prisma

perhitungan ketelitian

,

berdasarkan

(30,7±4,04) sebesar

dengan

86,85%

dan

ketidakpastian sebesar 13,15%. Hasil percobaan diatas hampir mendekati nilai

teoritis

namun

V.

DISKUSI

untuk

semuanya

beberapa

faktor

kurang

telitinya

pembiasan tidak

cahaya,

terlepas

kesalahan

oleh

diantaranya

praktikan

dalam

menggunakan alat, yakni pada saat melihat Diseminarkan 29 Maret 2011

Page 12


pembiasan dari dalam kaca, ini diperlukan

ketidakpastian

ketelitian pengamat, akibat tidak telitinya

5,26%.Sedangkan

praktikan

mengulang

sinar pada kaca plan pararel tidak

percobaan tadi, selain itu praktikan juga

diketemukan hal ini dikarenakan jika

kurang akurat dalam melakukan pengukuran

sinar datang dari medium lebih rapat

karena keakuratan pengukuran akan sangat

menuju medium yang kurang rapat,

mempengaruhi

maka sinar akan dibiaskan menjauhi

kami

sempat

dan

menentukan

nilai

perhitungan maupun nilai – nilai lainnya.

sebesar nilai

pergeseran

garis normal dan jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium

VI.

KESIMPULAN

yang lebih rapat, maka sinar akan

Dalam percobaan pembiasan cahaya

dibiaskan

mendekati

cara membuktikan hukun pembiasan

normal.Sedangkan

cahaya

sebesar (1,51±0,67) dengan ketelitian

adalah

dengan

melakukan

5,63%

nilai

garis bias

percobaan, pada percobaan yang telah

sebesar

dilakukan dengen menggunakan balok

sebesar 44,37%. Dan nilai sudut deviasi

kaca setengah lingkaran, kaca plan

prisma

parallel, dan prisma haruslah dilakukan

(30,7±4,04) dengan ketelitian sebesar

dengan cermat, dan teliti serta di ulang

86,85%

berkali – kali agar data yang diperoleh

13,15%.

,

dan

indeks

berdasarkan

dan

ketidakpastian

perhitungan

ketidakpastian

sebesar

valid. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa jika indeks bias udara lebih kecil dari medium, akan

DAFTAR PUSTAKA

dibelokkan mendekati garis normal.Dan jika indeks bias udara lebih besar dari

Tim

medium, akan dibelokkan menjauhi

Praktikum Fisika Dasar.Unesa.Surabaya

garis normal. Besar

Fisika

Dasar,

2011.Panduan

indeks bias kaca

setengah lingkaran adalah (1,52±0,08)

Johan,

dengan ketelitian sebesar 94,74% dan

Fisika Kelas IX. Depok


2008.Panduan

Fisika

untuk

Page 13


Pertanyaan


Page 14


Jawaban


Page 15



Page 16

Pembiasan Cahaya

Recommend Documents