INDEKS BIAS GELASElvira Iskandar, Meisin Rahman, & Saiful A Kadir

Jurusan FisikaUniversitas Negeri Gorontalo

Laboratorium Fisika 1 / 421422152( 21/11/2013 )

AbstrakEksperimen ini bertujuan untuk menentukan indeks bias gelasdengan menggunakan berkascahaya dari beberapa buah LASER. Peralatan Complete Pasco Interferometer system (OS-9255A) digunakan untuk menentukan indeks bias gelas. Eksperimen diawali dengan mengkajiLinearitas dan melakukan perhitungan indeks bias sesui dengan persamaan (3). Indeks bias gelasdengan menggunakan cahaya LASER HeNe, Pointer Merah dan Hijau masing-masing adalah1,85, 1,22 dan 2,39.

PendahuluanIndeks bias adalah suatu zantara (medium), nisbah antara kecepatan fase gelombang

elektromagnetik di ruang bebas dan di dalam zantara tersebut, atau nisbah darab (c) dan tetapanperambatan di dalam zantara itu (γ), terhadap frekuensi-frekuensi gelombang tersebut (ω).Sedangkan sudut bias adalah sudut yang terbentuk antara sinar datang dan garis normal.[2]Indeks bias gelas yang umum digunakan untuk alat optik terletak antara 1,46 dan 1,96. Sedikitsekali zat yang indeks biasnya lebih besar dari harga ini. Indeks bias zat bertambah sesuaidengan pertambahan kerapatan zat yang bersangkutan.[1]

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui indeks bias gelas dengan menggunakan cahayaLASER HeNe, LASER Merah Pointer, dan LASER Hijau Pointer dengan menggunakan metodedan alat Interferensi Michelson.

TeoriDalam hukum Snellius (hukum pembiasan), perubahan posisi lintasan gelombang cahaya

tersebut diakibatkan oleh perbedaan karakteristik dua medium yang meliputi kerapatan danimpedansi. Perbandingan laju cahaya di udara hampa dengan laju v pada materitertentu disebut indeks bias, n, dari materi tersebut:

v

cn ………………..…………………..(1)

Cahaya selalu berjalan lebih lambat di dalam material dari pada di dalam ruang hampa sehingganilai n dalam medium apapun selain ruang hampa selalu lebih besar dari satu. Untuk ruanghampa n = 1. Karena n adalah rasio dari dua laju, maka n adalah bilangan murni tanpa satuan.Perambatan cahaya yang merambat dari medium yang kurang rapat seperti udara kemudian yanglebih rapat misalnya kaca akan dibiaskan mendekati garis normal. Begitu juga sebaliknya cahayamerambat dari medium yang lebih rapat kemudian yang kurang rapat maka akan dibiaskanmenjauhi garis normal. Sudut yang terbentuk antara sinar datang dan garis normal disebut sudutbias, sedangkan perbandingan antara sinus sudut datang dengan sinus sudut bias disebut denganinbeks bias.[4]

Indeks bias dari keping gelas dapat dihitung dari jumlah interferensi frinji yang hilangselama keping gelas dirotasikan dengan sudut tertentu (θ). Skala sudut , dan “0” tidakmenunjukkan sudut dimana cahaya yang mengenai plat adalah tegak lurus. Putar plat sampaibenar-benar tegak lurus dengan laser. Dimana N adalah jumlah frinji yang hilang, θ adalah sudut

rotasi, dan t adalah tebal dari keping gelas, berikut ini persamaan yang dapat digunakan untukmenghitung indeks bias dari keping kaca :

0

0

cos12

cos12

Nt

Ntng

....................................(3)[5]

EksperimenCahaya yang lewat melalui suatu gelas/kaca, ketika gelas diputar mengakibatkan frinji

yang terbentuk bergeser. Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengukur indeks yaitupertama, mengatur laser dan interferometer pada mode Michelson. Lalu, menempatkan mejarotasi diantara beam splitter dan movable mirror yang dapat digerakkan, sehingga tegak lurusterhadap garis edar optik.Setelah itu meletakkan plat kaca pada dudukan bagian belakang tangkairotasi. Memposisikan skala penunjuk tangkai rotasi sehingga tepi “0” nya pada skala vernierbagian atas berbaris dengan nol pada skala dasar interferometer. Kemudian memindahkan lensayang berada di depan laser. Terakhir, memutar perlahan tuas rotasi dan menghitung banyaknyafrinji yang bertransisiyang terlihat seperti pada gambar (1) ketika memutar tuas rotasi dari 0derajat sampai sudut 30 derajat dan mencatatnya dalam tabel hasil pengamatan.

(a) (b)

Gambar 1. (a) Frinji yang terbentuk untuk Laser HeNe (Sumber : Niwayan Sri)(b) frinji yang terbentuk untuk Laser Hijau Pointer (Sumber: Adrianus)

Hasil-hasilTabel 1. (a) Jumlah frinji yang bertransisi terhadap putaran sudut pada berbagai macam laser

(laser He-Ne, laser merah pointer, dan laser hijau pointer), (Sumber : Elvira Iskandar,Meisin rahman, & Saiful A. Kadar).

Sudut (θ)Jumlah frinji (N)

Laser He-NeLaser Merah

PointerLaser Hijau

Pointer0 - 5 52 14 71

0 - 10 137 54 1930 - 15 238 130 4270 - 25 335 376 6230 - 30 505 431 837

5 10 15 20 25 301,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5In

deks

bia

s ge

las

(ng)

Sudut

Laser He NeLaser Merah pointer Laser Hijau pointer

Gambar 2 Hubungan antara sudut (θ) terhadap indeks bias (ng) untuk LASER HeNe, LASERMerah Pointer, dan LASER Hijau Pointer (Sumber : Elvira Iskandar, Meisin rahman, & Saiful A.

Kadar)

Gambar pada grafik diatas menunjukkan bahwa sudut putar bertambah seiring denganberkurangnya indeks bias gelas dan pada LASER Hijau sudut putar lebih besar dari LASERHeNe dan LASER Merah Pointer yang diakibatkan karena panjang gelombang yang tidak sama.

AnalisisIndeks bias gelas dengan ketelitian tinggi dapat diukur dengan interferometer. Untuk

menentukan indeks bias gelas yang diukur dapat menggunakan persamaan (3) di atas.Perhitungan indeks bias :

60 106328,0 dan 6

0 105238,0 (untuk laser hijau pointer)

mt 31010,6 Untuk 50 dan 52N

0

0

cos12

cos12

Nt

Ntn

6

6

10632,0525cos10061,02

5cos110632,0520061,02

n

5

5

1035190,1

1062994,4

n 424749946,3

Dengan cara yang sama mengunakan persaman (3) dalam menghitung indeks bias gelasdi dapatkan nilai sesui dengan yang tertera dalam table berikut:

Tabel 1. (b) Jumlah frinji yang bertransisi terhadap putaran sudut pada berbagai macam laser(laser He-Ne, laser merah pointer, dan laser hijau pointer), (Sumber : Elvira Iskandar, Meisinrahman, & Saiful A. Kadar).

Sudut (θ)Indeks bias gelas (n)

Laser He-NeLaser Merah

PointerLaser Hijau

Pointer0 - 5 3,42475 1,23494 5,01178

0 - 10 1,86567 1,22264 2,182050 - 15 1,54876 1,23831 2,124980 - 25 1,20636 1,23825 1,362200 - 30 1,21276 1,17346 1,31746

Rata-rata 1,85166 1,17346 2,39969

Kesimpulan1. Indeks bias gelas dapat diukur dengan menggunakan alat interferometer2. Sudut putar mempengaruhi jumlah frinji yang dihasilkan, semakin besar sudutnya maka

semakin banyak jumlah frinji yang bertransisi3. Rata-rata indeks bias gelas yang didapatkan untuk LASER HeNe, LASER Merah Pointer,

dan LASER Hijau Pointer berturut-turut adalah 1,51, 1,63, dan 1,58.

Referensi[1] Giancoli, Douglas. 1999. Fisika jilid 2. Jakarta: Erlangga.[2] Resnic, Halliday, 1996, Fisika jilid 2, Jakarta: Erlangga.[3] Young, Hugh D, Freedman Roger A, 2003, FISIKA UNIVERSITAS Edisi Kesepuluh Jilid

2, Jakarta: Erlangga[4] Sears, Francis Weston dan Zemansky, Mark W.1985. Fisika untuk Universitas Seri Optic dan

Fisika Modern. Jakarta: Binacipta.[5] Pasco Precision Interferometer, Experiment 3: The Index of Refraction of Glass