DISPERSI DAN DAYA PRISMA

DISPERSI DAN DAYA PRISMA

Friska Novalita Anggraeni (140310080072)

Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran

15 Maret 2010

ABSTRAK

Cahaya merupakan gerakan gelombang yang dipancarkan sumber cahaya ke

segala arah(menurut Huygens). Dan menurut Huygens, cahaya dapat dibelokan atau

dilenturkan pada saat melewati celah kecil(sempit). Suatu cahaya putih terdiri atas

beberapa spectrum warna yang terbagi berdasarkan panjang gelombang masing-

masing. Saat suatu sinar cahaya melewati suatu medium yang transparan maka akan

mengalami pembiasan akibat perbedaan indeks bias medium yang dilewatinya. .

Percobaan ini bertujuan untuk mencari indeks bias dari prisma yang digunakan untuk

dispersi. Penggunaan prisma ini digunakan untuk melakukan pembiasan terhadap

sinar yang masuk sehingga sinar yang masuk dapat terurai menjadi beberapa

spectrum yang memiliki panjang gelombang yang berbeda.

I. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Cahaya adalah gerakan gelombang yang dipancarkan sumber cahaya ke segala

arah.cahaya terdiri dari korpuskul (benda-benda kecil) dipancarkan oleh sumber

sumber cahaya menuru garis lurus. Kita telah mempelajari bahwa secara fundamental

cahaya adalah gelombang dan dalam beberapa situasi kita harus meninjau sifat-sifat

gelombang secara eksplisit. Jika dua atau lebih gelombang cahaya yang frekuensinya

sama tumpang tindih disebuah titik maka efek totalnya bergantung pada fasa

gelombang dan juga amplitudonya.

Bidang prisma adalah salah satu bidang yang dilalui cahaya. Sebuah prisma

jika dilalui cahaya akan menghasilkan spektrum warna cahaya.

1.2 Identifikasi Masalah

Bagaiman peristiwa pembiasan yang terjadi pada prisma segitiga sama kaki

dan prisma segitiga sama sisi. Pada keadaan bagaimana dapat menghasilkan sudut

deviasi minimum pada prisma, tentu saja hal ini berkaitan dengan posisi prisma

ketika di lewati cahaya.

Tujuan Percobaan

1. Menentukan refraktif indeks bias dari berbagai cairan dalam prisma berongga

2. Menentukan indeks bias berbagai prisma gelas

3. Menentukan garis spectrum air raksa (mercury)

4. Menunujukan hubungan antara indeks bias dengan panjang gelombang (kurva

dispersi)

TEORI DASAR

Cahaya sebagai gelombang tentu saja memiliki sifat-sifat gelombang, yaitu

pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi dan polarisasi. Sifat pemantulan dan

pembiasan kita pelajari dalam optika geometrik. Sifat-sifat interferensi, difraksi, dan

polarisasi cahaya termasuk dalam cakupan optika fisis.

Pembiasan terjadi karena sinar (penjalaran terus menerus) cahaya yang

melalui dua medium yang berbeda. Pada peristiwa pembiasan ini cahaya ini berlaku

hukum I dan II Snellius, yang berbunyi :

1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal berada pada suatu bidang datar.

2. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias menyatakan indeks bias

suatu medium. Indeks bias merupakan suatu ukuran kemampuan suatu medium

itu untuk membelokkan cahaya.

Gambar 1. Pembiasan Hk. Snellius

Dimana : n = sin i / sin r

n = Indeks bias suatu medium

i = sudut datang

r = sudut bias

Pembiasan Cahaya Pada Prisma

Prisma adalah benda bening (transparan) terbuat dari bahan gelas yang dibatasi

oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu. Bidang permukaan ini

disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut

sudut pembias (sudut A pada gambar ).

A

i i’ D

P

S

r i

medium

Gb.3. Deviasi pada prisma

Keterangan gambar:

A : sudut pembias prisma

P : sinar datang dari udara ke prisma

R : sinar yang datang dari sisi kiri prisma ke sisi kanan prisma

S : sinar bias

t : perpotongan sinar P dan S

i : sudut antara sinar datang dengan garis normal pertama(N)

i’ : sudut antara sinar bias dengan garis normal kedua (N’)

D : sudut deviasi prisma

Dispersi merupakan peristiwa penghamburan cahaya ke dalam beberapa

panjang gelombang. Dimana dispersi menggunakan prisma untuk melakukan

penghamburannya. Dengan menggunakan prisma maka akan didapatkan sudut

deviasi minimumnya, dan akan didapatkan indeks bias dari prisma tersebut, secara

matematis

Sudut Deviasi Minimum Prisma

Untuk berbagai nilai sudut datang pertama i1, kita akan mendapatkan berbagai

nilai sudut deviasi, D. Salah satu dari nilai sudut deviasi itu ada yang paling kecil

(minimum) yang disebut deviasi minimum. Pada persamaan (6) telah kita ketahui D =

i1 + r2 - A. Oleh karena nilai A tetap, maka D hanya tergantung pada (i1 + r2), yang

mempunyai nilai minimum jika i1 = r2, ini menyebabkan r1 = i2. Jika nilai diatas kita

masukan ke dalam persamaan (6) diperoleh :

Dm = i1 + r2 - A

Dm = 2 i1 - A

i1 = (Dm + A) / 2 ( 7 )

Telah kita ketahui bahwa :

A = r1 + i2 = 2 r1 sebab i2 = r1

r1 = A / 2 ( 8 )

Dari persamaan Snellius diperoleh :

n = sin i1 / sin r1

Jika persamaan (7) dan (8) dimasukkan ke dalam persamaan diatas maka akan

diperoleh :

n = sin ½ (A + Dm)

sin ½ A

dimana : n = indeks bias prisma

A = sudut bias prisma

Dm = deviasi minimum.

Untuk sudut pembias yang kecil (A < 150), nilai sinus mendekati nilai sudutnya

(dalam radian ) sehingga :

sin ½ (A + Dm) = n sin ½ A

½ (A + Dm) = n ½ A

A + Dm = n A

Dm = (n - 1) A

III.Percobaan

Alat dan bahan

-Spektrometer/Goniom. W. Vernier

-Pemegang lampu

-lampu Hg spectral 100

-Power supply

-Prisma , 600

-Prisma Berongga

-Glycerol 250ml

-Methanol 500ml

Gb. Susunan Alat Spektrometer dan Goniometer

Metode Eksperimen

1. Menyusun alat percobaan sesuai pada gambar.

2. Mengatur spektrometer-goniometer dan grating sesuai dengan instruksi operasi, berkas

sinar sejajar akan melewati prisma bila pengaturan alat-alat tersebut benar.

3. Memproyeksikan apertur atau celah kedalam bidang dari kawat menyilang dengan

pergeseran teleskop tak hingga dan mengamatinya dengan lensa mata yang digunakan

sebagai pembesar.

4. Mengatur prisma agar menghasilkan deviasi minimum dengan posisi anguler f1 dari

teleskop dan membaca off pada vernier untuk masing-masing garis spektrum.

5. Memutar prisma sehingga cahaya jatuh pada permukaan terdekat dan cahaya dideviasikan

kearah sebaliknya, sudut f2 tidak membaca off pada masing-masing garis spektral pada

deviasi minimum.

6. Memberikan sebuah grating ruled yang diamankan didalam sebuah holder sejajar terhadap

sumbu kolimator.

7. Mengukur sudut dari garis yang terdifraksi orde pertama terhadap bagian kanan dan kiri

gambar dari celah yang tidak terdeviasi .

8. Memastikan bahwa udara dapat bersikulasi melalui celah ventilasi pada housing lampu

tanpa hambatan saat menseting lampu.

Data dan analisa

Data

Prisma biasa

warna Sudut awal Sudut akhir

biru 23o,25’ 25o,60’

kuning 25o,60’ 24o,45’

hijau 25o,75’ 24o,40’

ungu 24o,35’ 23o,60’

Prisma gliserin


Kuning 22o,25’ 21o,55’

Hijau 21o,50’ 20o,55’

Biru 20o,35’ 20o,25’

ungu 20o,45’ 20o,25’

Prisma methanol


Merah 20o,24’ 21o,8’

Kuning 21o,60’ 22o,25’

Hijau 22o,35’ 23o,35’

Ungu 17o,30’ 16o,60’

SETELAH DI KONVERSI

dimana 1’ = 10/60

Prisma biasa

warna Sudut awal Sudut akhir Sudut

minimum

biru 23,42o 26,00o 24,71o

kuning 26,00o 24,75o 25,38o

hijau 26,25o 24,67o 25,46o

ungu 24,58o 24,00o 24,29o

Untuk menghitung indeks bias menggunakan persamaan

; dimana θ = 60

Warna

sudut

minimum

Indeks bias

(n)

Biru 24,71 1,010498276

Kuning 25,38 0,973115732

Hijau 25,46 0,961210587

Ungu 24,29 0,976384066

Nilai terbaik indeks bias

= = 0,98

Menghitung KSR

; dimana n literatur kaca = 1,52 [2]

KSR = 35,53 %

Prisma gliserin


minimum

Kuning 22,42o 21,92o 22,17o

Hijau 21,83o 20,92o 21,38o

Biru 20,58o 20,42o 20,50o

ungu 20,75o 20,42o 20,59o


; dimana θ = 60

Warna δ minimum

indeks

bias(n)

Kuning 22,17 0,244802697

Hijau 21,38 0,151953316

Biru 20,5 0,563692767

Ungu 20,59 0,525307473


= = 0,37

Menghitung KSR


KSR = 75,65%

Prisma methanol


minimum

Merah 20,40o 21,13o 20,77o

Kuning 22,00o 22,42o 22,21o

Hijau 22,58o 23,58o 23,08o

Ungu 17,50o 17,00o 17,25o


; dimana θ = 60

Warna δ minimum

indeks

bias(n)

Merah 20,77 0,445426053

Kuning 22,21 0,264393661

Hijau 23,08 0,651475806

Ungu 17,25 0,808835418


= = 0,54

Menghitung KSR


KSR = 64,47%

ANALISA

Dari percobaan yang telah kita lakukan, dapat kita lihat bahwa pada saat cahaya melewati

sebuah prisma, kecepatan dari gelombang cahaya tersebut mengalami perlambatan akibat

panjang gelombangnya yang semakin memendek. Dimana frekuensi dari cahaya tersebut tidak

mengalami perubahan. Sama seperti yang kita tahu bahwa kecepatan cahaya pada saat melewati

sebuah medium itu berbeda – beda. Setelah kita menganbil data terlihat bahwa setelah

melakukan percobaan untuk mencari cahaya monokromatik dari cahaya polikromatik, yaitu

dengan prisma biasa, prisma dengan cairan gliserin dan prisma dengan cairan methanol kita

mendapatkan sudut deviasi minimum yang kemudidn kita hitung hingga mendapatkan ndeks

biasnya, dari situ kita dapat menghitung nilai KSR nya. Untuk prisma biasa nilai KSR nya yaitu

35,53%, ntuk prisma dengan larutan gliserin yaitu 75,65%, dan ntuk prisma dengan larutan

methanol yaitu 64,47%. Dari sini kita dapat melihat bahwa nilai KSR yang kita dapatkan relatif

besar, hal ini di karenakan pada saat percobaan kita keslitan untuk mencari warna pelanginya,

apalagi untuk prisma yang berisi cairan, di samping itu juga kesalahan praktikan dalam

melakukan percobaan. Dalam percobaan ini kita tidak mendapatkan semua warna pelangi namun

hanya sekita 4 warna pelangi yang kita dapatkan.

KESIMPULAN

Pada percobaan ini, bahwa sebuah prisma digunakan untuk mendispersi cahaya yang

masuk untuk dihamburkan ke berbagai spectrum warna dengan panjang gelombang yang

berbeda. Dengan panjang gelombang yang berbeda ini, diketahui bahwa hubungan antara indeks

bias prisma dengan panjang gelombang yang melewatinya akan berbanding terbalik, sehingga

semakin rendah indeks biasnya maka akan semakin panjang panjang gelombangnya dan

mempengaruhi kecepatan cahaya yang melewai prisma itu.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Dispersi. http://www.phywe.de/download/lexlong/P2210300.pdf

Anonim. 2009. Indeks bias. http://books.google.co.id/books

http://books.google.co.id/books

LAPORAN AKHIR

Fisika Eksperimen I

Nama : Friska Novalita Anggraeni

NPM : 140310080072

Partner : Nadya Larasati k

NPM : 140310080068

Tanggal Praktikum : 8 Maret 2010

Instruktur : Faisal

Laboratorium Fisika Menengah

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjadjaran

2009 – 2010

DISPERSI DAN DAYA PRISMA

Documents

Transcript of DISPERSI DAN DAYA PRISMA