DISPERSI DAN DAYA PEMECAH PRISMA

Transkripsi

1 DISPERSI DAN DAYA PEMECAH PRISMA Bayu Permana ( ) 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 akaerujuk pada sifat cahaya sebagai gelombang sehingga percobaan ini dimaksudkan untuk memahami cara kerja dari spektrometer, menentukan indeks bias berbagai cairan, menentukan spektrum garis, daenunjukkan hubungna antara indeks bias dengan panjang gelombang, serta menghitung daya pemecah prisma gelas dari kemiringan kurva dispersi dengaemanfaatkan sifatsifat cahaya tersebut sebagai gelombang dan juga dengaenggunakan 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, dengaemanfaatkan 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 daendalami secara lebih tentang ilmu pengetahuan dan tehknologi dimasa depan. 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 daembentuk sudut terhadap permukaan ( bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki 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 dibelokkaenuju normal ketika memasuki air dimana lajunya lebih kecil. Jika cahaya merambat dari suatu medium ke medium kedua dimana lajunya lebih besar, berkas dibelokkaenjauhi normal. 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 dibiaskaenjauhi garis normal. Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang hubungan

2 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 n2>n1,maka Ө 2<Ө 1,artinya jika cahaya memasuki medium dimana n lebih besar ( dan lajunya lebih kecil ),maka berkas cahaya dibelokkaenuju normal. Dan jika n 2<n 1,maka Ө 2>Ө 1,sehingga berkas dibelokkaenjauhi normal. Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell dan dituliskan 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. n 1 sinθ 1 =n 2 sin θ 2 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. Newtoenggunakan prisma untuk menguraikan cahaya sinar matahari. Cahaya putih dari cahaya matahari merupakan cahaya polikromatis yang diuraikaenjadi 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

3 Q=θ 4 θ 3 Daenurut sifat sudut luar segitiga dapat situliskan D=(θ 1 θ 2)+(θ 4 θ 3)=(θ 1 θ 4) (θ 2+θ 3) D=(θ 1 θ 4) β Dengan D = sudut deviasi Β = sudut pembias ( sudut puncak prisma ) θ1 = sudut datang pertama θ4 = sudut bias kedua 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 : θ 1=½.(β +D m ) dengan β=2. θ 2=2. θ3 Jika indeks bias prisma adakah indeks bias medium adalah n p dan,maka menurut hukum snellius didapat bahwa :.sin θ1=n p.sinθ 2.sin ½.(β+ D m )=n p. sin ½. β Karena indeks bias di udara adakah 1, maka : =( n p 1)β 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 D m ) 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 : D m =2.θ1 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.

4 Percobaan pertama menggunakan prisma gelas, kemudiaengatur posisi cahaya dan prisma sehingga tampak spektrum garis pada teleskop, kemudiaemutar teleskop kearah kanan, lalu mencatat sudut yang ditunjukkan pada skala sudut, kemudiaelakukan hal yang sama untuk putaran kearah kanan. Melakukan prosedur yang sama untuk percobaaenggunakan prisma gliserin. IV. DATA DAN ANALISA Data Percobaan. Grafik hubungan indeks bias dengan panjang gelombang indeks bias panjang gelombang (nm) Grafik hubungan indeks bias dengan panjang gelombang Indeks bias Panjang gelombang (nm) Data percobaan dengaenggunakan prisma kaca kaca Mera h jingg a kuni ng hijau biru ungu θ1(kanan ) θ2(kiri) 336,2 43,65 336,25 336,3 44,02 337,25 44,1 337,65 45,05 338,3 45,6 indeks (nm) bias (n) 627, ,5 0, , , , ,1 2 δ , n 26 0, ń=0, Type equation here. ksr (%) 99, 19 Data percobaan dengaenggunakan prisma berisi gliserin gliser in θ1(ka nan) θ2(kiri) δ Mera 0 1 h jingg 25,53-12,77 0,9296 a kunin 331,0 25,6 152,71 0,797 g 2 hijau 331,2 25,7 152,75 0, ,6 165,83 0,6963 biru 5 ungu 332,2 26,25 152,98 0,795 Indeks (nm) bias 627,3 1, ,5 0, ,8 0, ,7 0, ,5 0, ,1 0,795 ń=0, 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 n ksr (%) 99, 16

5 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 mungkienyebabkan 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 dengaengukur 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