A. LEMBAR IDENTITAS 1. Nama : 2. Nim : 3. Kelas : Geotermal IIA 4. Jurusan/Prodi : Fisika Geotermal 5. Kelompok : 1 6. Judul Percobaan : Indeks Bias

Transkripsi

1 A. LEMBAR IDENTITAS 1. Nama :. Nim : 3. Kelas : Geotermal IIA 4. Jurusan/Prodi : Fisika Geotermal 5. Kelompok : 1 6. Judul Percobaan : Indeks Bias Prisma 7. Tanggal Percobaan : Maret Tanggal Memasukkan Laporan : Maret 016

2 B. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar tentang Deviasi dan Indeks Bias Prisma adalah: 1. Agar mahasiswa dapat melakukan pengukuran dengan benar sudut deviasi dan sudut deviasi minimum dengan alat-alat yang tersedia.. Dengan data yang diperoleh dari pengukuran, mahasiwa dapat menghitung dengan benar besarnya indeks bias bahan prisma C. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang kami gunakan dalam praktikum ini adalah: 1. Prisma sama sisi 1 buah. Prisma sama kaki 1 buah 3. Jarum pentul 4 buah 4. Busur derajat 1 buah 5. Penggaris (Mistar) 30 cm 1 buah D. 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, 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.

3 Gambar 1. Proses Pembiasan pada Prisma Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua 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: δ=(i 1 +r ) β di mana : δ i 1 r β : sudut deviasi : sudut datang pada prisma : sudut bias sinar meninggalkan prisma : sudut pembias prisma 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 m atau δ = 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: i 1 = r = i (dengan i adalah sudut datang cahaya ke prisma) dan i = r 1 = r (dengan r adalah sudut bias cahaya memasuki prisma). Oleh karena itu, persamaan sudut deviasi di atas dapat dituliskan kembali dalam bentuk: i 1 = δ m +β δ=(i 1 +r ) β δ m =(i 1 +i 1 ) β δ m =i 1 β

4 Selain itu, sudut deviasi minimum juga bisa terjadi jika i = r 1, maka dari rumus sudut pembiasan prisma dapat ditulis kembali sebagai berikut: r 1 = 1 β β=i +r 1 β=r 1 +r 1 =r 1 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: Hukum Snellius I Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal di titik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu Hukum Snellius II Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias. sin i sin i =konstan sinr sin r =n n 1 di mana: n 1 : indeks bias medium di sekitar prisma (biasanya adalah udara)

5 n : indeks bias prisma Berdasarkan Hukum Snellius, maka besar sudut deviasi minimum dapat dinyatakan: i 1 = δ m +β Dan r 1 = 1 β sini sin r = n n 1 sin δ + β m sin 1 = n β n 1 n sin 1 β=n 1 sin δ m + β sin 1 (δ β ) min E. n= sin 1 β JALANNYA PERCOBAAN 1. letakkan styrofoam di atas meja, kemudian diletakkan selembar kertas di atasnya. kemudian letakan prisma di atas kertas dan tandai dengan pensil bidang alas prisma tersebut. Kemudian prisma tersebut diangkat dan dipindahkan. 3. Tandai titik di tengah-tengah garis kiri sisi segitiga. buatlah garis tegak lurus sisi tepat di titik tersebut. Kemudian dengan busur buatlah sudut 35 o di titik sudut tersebut. 4. Tancapkan buah jarum pentul di garis yang membuat sudut 35 o terhadap garis tegak lurus. Dan letakkan kembali prisma pada posisi semula. Sekarang amati dari sisi lainnya agar kedua jarum pentul tersebut kelihatan berhimpit. Dan sementara itu tancapkan kembali jarum pentul ketiga dan keempat sehingga nampak jarum tersebut berhimpit (tinggal kelihatan 1) 5. Tandai dengan pensil posisi jarum ketiga dan keempat agar garisnya menyentuh sisi prisma sebelah kanan 6. Perpanjang garis tersebut agar berpotongan dengan perpanjangan garis yang dari jarum 1 dan jarum. Ukurlah sudut yang terbentuk dari dua garis tersebut. 7. Ulangi langkah 3 s.d 5 dengan merubah sudut datang menjadi 40 o, 45 o, 50 o, dan akan lebih baik untuk setiap sudut datang dibuat pada kertas yang baru. 8. Lakukan langkah 1 s.d 6 untuk jenis prisma yang lain

6 F. DATA HASIL PENGAMATAN Jenis prisma β i 1 r δ Prisma sama sisi 60 o 40 o 35o 45 o 50 o Prisma siku-siku sama kaki 45 o 40 o 35o 45 o 50 o 1. Lampiran gambar (prisma sama sisi):

7 . Lampiran gambar (prisma siku-siku sama kaki):

8 G. PENGOLAHAN DATA

9 1. Grafik fungsi δ sebagai fungsi dari perubahan sudut datang i 1. Grafik Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Sama Sisi Sudut Deviasi (δ) dalam derajat Sudut datang (i1) dalam derajat Grafik Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki Sudut Deviasi (δ) dalam derajat Sudut datang (i1) dalam derajat. Grafik sebagai fungsi (δ + i 1 ) untuk kedua jenis prisma yang digunakan.

10 Grafik Fungsi δ + i1 pada Prisma Sama Sisi δ + i1 dalam derajat Sudut datang (i1) dalam derajat Grafik Fungsi δ + i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki δ + i1 dalam derajat Sudut datang (i1) dalam derajat 3. Menghitung harga indeks bias prisma.

11 n sin 1 β=n 1 sin δ m + β n sin 1 β=sin δ m +β sin δ +β m n= sin 1 β sin δ + β m n= sin 1 β sin 3+45 n= sin 1 = sin34 45 sin,5 = 0,559 0,38 =1,5 H. PEMBAHASAN 1. 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 ini. Dalam data hasil pengamatan, nilai i 1 dan δ untuk prisma sama sisi adalah sama untuk masing-masing sudut datang (35 o, 40 o, 45 o dan 50 o ) karena ketiga sudut datang membentuk sudut r yang sama, yakni 60 o ); sedangkan untuk prisma siku-siku sama kaki nilai i 1 dan δ berbeda satu sama lain. Nilai sudut deviasi (δ) yang didapat dari masingmasing jenis prisma, sudut bias, dan sudut datang yang sebelumnya telah ditentukan, telah diuji dengan menggunakan rumus deviasi: δ=(i 1 +r ) β 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, namun dalam praktikum yag kami laksanakan didapati bahwa nilai i 1 tidak sama dengan r, 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

12 kecil atau mendekati (i 1 Hukum Snellius II: sin i sinr = n sin δ +β m n 1 sin 1 = n β n 1 r ). Setelah itu, kami masukkan dalam persamaan dari Karena diketahui untuk nilai indeks bias udara (n 1 ) bernilai 1, maka persamaan di atas akan menjadi: sin δ m +β sin 1 β = n 1 n = sin δ m +β sin 1 β 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 kesalahankesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu: 1) Ketidaktelitian dalam menentukan dan melukis garis sinar dengan tepat ) Ketidaktelitian dalam mengukur sudut dengan busur 3) Kesalahan atau ketidaktelitian alat ukur yang digunakan, dalam hal ini adalah busur 4) Prisma yang digunakan dalam keadaan tidak layak pakai atau terdapat cacat pada prisma 5) Perhitungan yang salah pada proses pengolahan data

13 I. 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.. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias atau pemantul. Sudut deviasi dapat dirumuskan sebagai berikut: δ=(i 1 +r ) β 3. Sudut deviasi mencapai minimum ketika besar sudut datang sinar sama dengan besar sudut bias prisma (i 1 = r ) 4. Hubungan mengenai pembiasan yang terjadi pada cahaya yang melalui dua medium yang berbeda dapat dijelaskan dengan Hukum Snellius: Hukum Snellius I : Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal di titik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu bidang datar. Hukum Snellius II : Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias. 5. Nilai indeks bias pada prisma dapat ditentukan melalui hubungan Hukum Snellius II dan rumus sudut deviasi minimum prisma: sin i sinr = n sin δ +β m n 1 sin 1 = n β n 1 6. Nilai indeks bias prisma lebih besar daripada nilai indeks bias pada udara (n > n 1 atau n > 1), karena itu sinar datang pada prisma dibiaskan atau dibelokkan mendekati garis normal

14 DAFTAR PUSTAKA Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado.