BAB 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 cahaya secara garis lurus. Kita telah mempelajari bahwa secara

fundamental cahaya adalah gelombang dan dalam beberapa situasi kita harus

meninjau sifat-sifat gelombang secara eksplisit.

Bidang prisma adalah salah satu bidang yang dilalui cahaya yang terbuat dari

bahan gelas yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut

tertentu. Bidang permukaan ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk

disebut sudut pembias.

1.2 Identifikasi Masalah

Bagaimana peristiwa pembiasan yang terjadi pada prisma. Pada keadaan

bagaimana dapat menghasilkan sudut deviasi minimum pada prisma, dan

bagaimana mengukur indeks bias prisma dan beberapa cairan goniometer.\

1.3 Tujuan Percobaan

1. Mengatur spektrometer dan goniometer

2. Menentukan refraktif indeks dari berbagai cairan dalam prisma berongga

3. Menentukan indeks bias berbagai prisma gelas

4. Menentukan garis spektrum air raksa (mercury)

5. Menunjukkan hubungan antara indeks bias dengan panjang gelombang (kurva

dispersi)

BAB II

TEORI DASAR

Salah satu sifat gelombang adalah dapat dibiaskan, karena cahaya juga

berprilaku seprti gelombang maka cahaya dapat dibiaskan. Pembiasan adalah

peristiwa pembelokan sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu

medium ke medium lain.

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya kekita berkas cahaya melawati

bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu

bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan

cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relative merupakan perbandingan indeks

bias dua medium berbeda. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan

pemantulan sempurna.

Indeks bias suatu medium:

c = laju cahaya di hampav= laju cahaya di mediumλo= panjang gelombang di hampaλ= panjang gelombang di medium

Indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

n1 = indeks bias mutlak medium 1

n2 = indeks bias mutlak medium 2

Hukum Pembiasan

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

Sesuai dengan hukum Snellius.

Pembiasan Cahaya pada Prisma

Prisma adalah sebuah benda bening yang terbuat dari kaca dan tembus

cahaya yang dibatasi oleh dua bidang segitiga yang sejajar dan tiga bidang persegi

panjang yang membentuk sudut satu sama lain (gambar dibawah ini). Kedua

bidang permukaan yang digunakan untuk membias disebut sudut pembias (β).

Jika seberkas cahaya menembus bidang batas dua medium yang berbeda (dari

udara ke kaca atau sebaliknya), cahaya dari medium satu ke medium lainnya akan

mengalami pembiasan. Besar sudut datang dan sudut pembiasan cahaya akan

memenuhi Hukum Snellius I dimana .

Apabila cahaya monokromatis (cahaya yang tidak dapat diuraikan dan hanya

mempunyai satu gelombang tertentu) datang pada bidang pembias prisma sebelah

kiri seperti diperlihatkan gambar di bawah ini.

Cahaya yang masuk ke dalam prisma mengalami pembiasan yang didasarkan

pada Hukum II Snellius dimana cahaya yang masuk tersebut mengalami

pembiasan yang arahnya mendekati garis normal. Adapun cahaya yang keluar dari

prisma ke udara melalui bidang pembias sebelah kanan, akan mengalami

pembiasan yang arahnya menjauhi garis normal.

Perpotongan garis perpanjangan sinar masuk dan sinar yang keluar dari

prisma akan membentuk sebuah sudut yang disebut sudut deviasi (D). Jadi. sudut

deviasi (D) adalah sudut apit yang terbentuk dari perpanjangan sinar datang dan

sinar bias. N1 adalah garis normal yang tegak lurus pada bidang pembias sebelah

kiri dan N2 garis normal yang tegak lurus pada bidang pembias sebelah kanan.

Adapun dan merupakan sudut datang dan sudut bias pada bidang pembias

sebelah kiri sedangkan dan merupakan sudut datang dan sudut bias bidang

pembias sebelah kanan. Menurut fungsi trigonometri sudut deviasi dapat

ditentukan sebagai berikut:

β = D =

Karena = + dan = + , sehingga

= - dan = - , maka

D = ( - ) + ( - )

= ( + ) – ( + )

Apabila kita tinjau segitiga OPQ maka

POQ + PQO + A = 180°

(90° - ) + (90° - ) + A = 180°

180° - - + A = 180°

A = +

Sehingga D = + - A

Deviasi minimum (Dm) terjadi jika sinar yang di dalam prisma sejajar dengan

bidang alas atau = dan = , maka:

Dm = 2 - A dan A = 2 , Sehingga:

= ½ (A + Dm) dan = ½ A

Dengan menggunakan Hukum Snellius di titik O:

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan Percobaan

1. Spektrometer / goniometer. W. vernier

2. Power supply untuk spectral lamps

3. Lampu Hg Spektral 100, pico 9 base

4. Prisma 60 derajat, h 30 mm, crown

5. Prisma berongga

6. Glycerol 250 ml dan Methanol 500 ml

3.2 Prosedur Percobaan

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 aperture atau celah ke dalam 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 ke arah sebaliknya, sudut f2 tidak membaca off pada masing-

masing garis spectral pada deviasi minimum.

6. Memberikan sebuah grating ruled yang diamankan di dalam 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.

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Data Pengamatan

Tabel 4.1.1 Prisma Segitiga Sama Sisi

Tabel 4.1.2 Prisma Berongga Gliserin

Tabel 4.1.3 Prisma Berongga Methanol

CahayaSudut Deviasi

KIRI KANAN

Hijau 80°16" 345.5°16"

Ungu 76.5° 18" 345° 16"

CahayaSudut Deviasi

KIRI KANAN

Merah 326° 20" 334° 20"

Kuning 326° 24" 334° 18"

Hijau 326° 28" 333.5° 6"

Nila 327° 20" 333.5° 19"

Ungu 328° 10" 335.5° 10"

CahayaSudut Deviasi

Kiri Kanan

Kuning 298° 15" 250° 1"

Biru 298.5° 5" 253° 6"

Ungu 298° 252.5° 5"

Tabel 4.1.4 Prisma Kecil

4.2 Pengolahan Data

4.2.1 Konversi Sudut Dalam Satuan ( °)

1° = 60'

Prisma Gelas

Prisma Berongga Gliserin

Prisma Berongga Methanol

CahayaSudut Deviasi

KIRI KANAN

Jingga 54.5° 301° 15"

Kuning 55° 301° 12"

Hijau 56° 1" 300° 9"

Biru 56° 10" 299° 1"

Ungu 58° 2" 297° 10"

CahayaSudut Deviasi

A B

Kuning 145.22° 138.38°

Hijau 145° 138.08°

Ungu 145.32° 137.03°

CahayaSudut Deviasi

A B

Kuning 14.57° 26.72°

Hijau 15.17° 27.08°

Ungu 15.33° 28.58°

Biru 15.88° 27.5°

4.2.2 Menghitung Sudut Deviasi Minimun dan Indeks Bias Prisma

Dari hasil percobaan pada tabel di atas, diperoleh sudut deviasi minimum

dengan rumus Dm = | A – B |, dan dengan menggunakan rumus indeks bias yaitu

Pada Prisma Gelas

Pada Prisma Berongga Gliserin

CahayaSudut Deviasi

A B

Kuning 4.2° 15.6°

Hijau 4.3° 15.73°

Ungu 4.55° 16.23°

Jingga 4.08° 15.62°

CahayaSudut Deviasi

nA B Dm

Kuning 145.22° 138.38° 12.15° 1.101

Hijau 145° 138.08° 6.92° 1.103

Ungu 145.32° 137.03° 8.28° 1.122

CahayaSudut Deviasi

nA B Dm

Kuning 14.57° 26.72° 12.15° 1.178

Hijau 15.17° 27.08° 11.92° 1.174

Ungu 15.33° 28.58° 13.25° 1.93

Biru 15.88° 27.5° 11.62° 1.17

Pada Prisma Berongga Methanol

4.2.3 Menghitung Indeks Bias Rata-rata

=

Prisma Gelas

= = 1.108

Prisma Berisi Gliserin

= = 1.363

Prisma Berisi Methanol

= = 1.169

4.2.4 Menghitung Kesalahan Relatif (KSR) Indeks Bias

KSR = | | x 100%

Indeks bias prisma gelas

CahayaSudut Deviasi n

A B Dm

Kuning 4.2° 15.6° 11.4° 1.167

Hijau 4.3° 15.73° 11.43° 1.168

Ungu 4.55° 16.23° 11.68° 1.171

Jingga 4.08° 15.62° 11.53° 1.169

KSR = | | x 100%

= 27.1 %

Indeks bias prisma berisi gliserin

KSR = | | x 100%

= 7.461 %

Indeks bias prisma berisi methanol

KSR = | | x 100%

= 11.972 %

4.2.5 Grafik hubungan indeks bias dengan panjang gelombang (Kurva

Dispersi)

Prisma gelas

Cahaya Indeks Bias Panjang Gelombang

Kuning 1.101 570

Hijau 1.103 495

Ungu 1.122 380

Prisma Berisi Gliserin

Prisma Berisi Methanol

Cahaya Indeks Bias Panjang Gelombang

Kuning 1.178 570

Hijau 1.174 495

Ungu 1.93 380

Biru 1.17 450

Cahaya Indeks Bias Panjang Gelombang

Kuning 1.167 570

Hijau 1.168 495

Ungu 1.171 380

Jingga 1.169 590

4.3 Analisa Data

Pada praktikum “Dispersi dan Daya Prisma kita mencari nilai indeks bias

prisma gelas dan prisma berrongga. Pada prisma berongga kita menggunakan

cairan methanol dan gliserin. Dengan mengamati cahaya monokromatik pada

spektrometer, yang diamati tidak semua warna tapi hanya beberapa saja, hal itu

dapat disebabkan oleh ketidaktepatan posisi prisma, keadaan prisma dan intensitas

sinar yang datang pada prisma. Cahaya yang ditembakkan ke prisma dari dari

lampu diuraikan oleh prisma menjadi warna-warna pelangi dengan melihat dari

spektrometer-goneometer. Setelah semua sudut dari warna-warna tersebut

diketahui maka kita mendapatkan deviasi minimumnya dengan menggunakan

selisih antara sudut perpanjangan sinar datang dan sudut sinar bias yang kita amati

dalam satu warna yang sama.

Pada saat praktikum mendapatkan sudut pada pembacaan spektrometer-

goniometer. Data yang didapat dalam derajat dan menit sehingga harus

dikonversikan ke dalam derajat dengan satuan 1° = 60'. Indeks bias didapatkan

dengan hukum snellius yaitu n = dengan A = sudut prisma yaitu 60

derajat (karena prisma sama sisi). Rumus tersebut kita dapat mencari nilai indeks

bias pada prisma gelas dan prisma berrongga, pada prisma gelas diperoleh indeks

bias sebesar 1,108; pada prisma berongga cairan gliserin sebesar 1,363 dan pada

prisma berrongga methanol 1,169. Hasil indeks bias dibandingkan dengan indeks

bias literatur prisma gelas yaitu 1.52, prisma gliserin 1.4729 dan prisma metanol

1.328 diperoleh nilai kesalahan relatif (KSR) yaitu masing pada prisma gelas

sebesar 27.1% ; prisma berongga gliserin 7.46 % dan prisma berongga metanol

11.97 % .

Pada kurva yang dihasilkan indeks bias pada panjang gelombang cahaya

monokromatik, seharusnya indeks bias yang dihasilkan menurun seiring dengan

kenaikan panjang gelombang. Tetapi hasil yang didaptkan dari grafik tidak

semuanya sesuai dengan teori, ada beberapa yang naik di tengah-tengah. Hal itu

disebabkan oleh sudut yang didapatkan pada saat mengambil data cahaya

monokromatik berjarak tidak konstan dan tidak semua warna yang dapat terlihat

dari teleskop sehingga data yang didapatkan tidak akurat.

BAB V

Kesimpulan

1. Praktikan dapat mengatur spektrometer dan goniometer

2. Praktikan telah menentukan refraktif indeks dari berbagai cairan dalam prisma

berongga

3. Praktikan telah menentukan indeks bias berbagai prisma gelas.

4. Praktikan dapat menunjukkan hubungan antara indeks bias dengan panjang

gelombang (kurva dispersi)

Daftar Pustaka

Halliday,Resnick. 1997. Fisika jilid 2 edisi ketiga , Jakarta : Erlangga.

Sutrisno. 1984. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung: ITB.

http://www.mirror.unpad.ac.id/bse/12%20SMA/

kelas_3_sma_fisika_joko_budiyanto.pdf