LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA

PEMBIASAN PADA PRISMA

Dosen Pembimbing :

Abdul Salam, S.Pd.

Kelompok :

Ismiati : A1C407265

Rifa’atul Khalisah : A1C407259

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENDIDIKAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARMASIN

2010

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang masalah

Telah diketahui bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.

Karena itu cahaya dapat merambat baik melalui medium ataupun tanpa

medium (vakum). Ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya disebut

optika, yang dibagi menjadi dua : optika geometris dan optika fisis. Optik

geometris mempelajari tentang pemantulan dan pembiasan, sedangkan optika

fisis mempelajari tentang polirisasi, interferensi, dan difraksi cahaya.

Diketahui bahwa ketika cahaya mengenai bidang batas antara dua

medium (misalnya udara dan prisma), cahaya akan dibelokkan. Peristiwa

pembelokkan cahaya. Saat mengenai bidang batas antara dua medium inilah

yang disebut pembiasan cahaya.

Saat mencelupkan pensil pada air di gelas. Pensil akan tampak patah

dipermukaan air. Saat meliat kolam renang yang airnya tampak tenang maka

terlihat permukaan dasar akan tampak dangkal dibandingkan dengan

kedalaman yang sesunguhnya . Semua peristiwa ini merupakan materi

bahasan tentang pembiasan cahaya.

Seperti balok kaca, prisma merupakan benda bening yang terbuat dari

kaca.. Kegunaannya antara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah

dan membalik letak bayangan serta menguraikan cahaya putih menjadi warna

spektrum (warna pelangi).

Dengan menggunakan prisma siku-siku pada percobaan ini. Dapat

diketahui besarnya nilai sudut deviasi, serta hubungannya dengan sudut

datang.

B. Perumusan Masalah

Masalah yang ingin dijawab melalui penelitian ini yaitu sebagai berikut :

1. Berapakah nilai sudut deviasi (D) dari data percobaan pembiasan pada

prisma siku-siku?

2. Berapakah nilai hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi

(D)?

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Ekperimental

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengetahuan

atau informasi tentang sesuatu sistem melalui eksperimen.

Informasi yang dimaksud menyangkut hubungan atau interaksi

antar komponen dalam sistem, serta hubungan antara sifat-sifat

komponen dengan perilaku secara keseluruhan (Sutrisno. 1994).

Sistem yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah pembiasan

pada prisma

B. Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya. Pembiasan

cahaya terjadi jika cahaya merambat dari suatu medium menembus ke medium lain

yang memiliki kerapatan yang berbeda. Misalkan dari udara ke kaca, dari air ke udara

dan dari udara ke air.

Jika suatu zat mempunyai indeks bias lebih kecil daripada zat

lain, maka rapat optiknya juga lebih kecil. Sebaliknya jika indeks

biasnya lebih besar, maka rapat optiknya lebih besar.

Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. mendekati garis normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya

merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih

rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

b. menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya

merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang

rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.

Pada proses pembiasan berlaku Hukum SNELLIUS:

Berdasarkan teori muka gelombang, rambatan cahaya dapat digambarkan

sebagai muka gelombang yang tegak lurus arah rambatan dan muka gelombang itu

membelok saat menembus bidang batas medium 1 dan medium 2 seperti dipelihatkan

Gambar 2 berikut:

Cahaya datang dengan sudut i dan dibiaskan dengan sudut r. Cepat rambat

cahaya di medium 1 adalah v1 dan di medium 2 adalah v2. Waktu yang diperlukan

cahaya untuk merambat dari B ke D sama dengan waktu yang dibutuhkan dari A ke E

sehingga DE menjadi muka gelombang pada medium 2. Oleh karenanya

BD = v1 t

AE = v2 t

Dari gambar 2 juga kita dapatkan bahwa = i dan = r sehingga

Bila kita bagi sin i dengan sin r kita akan peroleh

Persamaan pembiasan cahaya

dengan

i = sudut datang

r = sudut bias

v1 = kecepatan cahaya sebelum dibiaskan

v2 = kecepatan cahaya setelah dibiaskan

Pada tahun 1621 Snellius, seorang fisikawan berkebangsaan Belanda

melakukan serangkaian percobaan untuk menyelidiki hubungan antara sudut datang

(i) dan sudut bias (r) di atas.

(http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://202.65.121.165/elcom2/file

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai

dalam kehidupan sehari-hari

diantaranya :

dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat

membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun

dekat karena adanya pembiasan.

terjadinya pelangi setelah turun hujan.

(Lilik hidayat. 2004. Hal 21 .)

Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju

cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat

lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang

kurang rapat.

Menurut Christian Huygens (1629-1695) :

“Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju

cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”

Secara matematis dapat dirumuskan :

dimana :

- n = indeks bias

- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)

- v = laju cahaya dalam zat

Pembiasan Pada Prisma, Sudut Deviasi dan deviasi minimum

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara

secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila

besar sudut pembias prisma diketahui....

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan :

D = sudut deviasi

i1 = sudut datang pada bidang batas pertama

r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut

datang pertama i1 :

 

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi saat i1 = r2

Persamaan deviasi minimum :

a.  Bila sudut pembias lebih dari 15°

Keterangan :

n1 = indeks bias medium

n2 = indeks bias prisma

Dm = deviasi minimum

β = sudut pembias prisma

b.  Bila sudut pembias kurang dari 15°

Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15°.

n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium

δ = sudut pembias prisma

C. Ketelitian Eksperimen

Ketelitian hasil eksperimen dinyatakan dalam persen dan diukur dari besar

kecilnya kesalahan relatif pengukuran:

1. Қ r ' = (1−∆ r 'r )×100 %

2. Қ D = (1−∆ DD )× 100 %

D. Ketakpastian Mutlak Eksperimen

1. r , = D + β – i

∆ r '=[ ∂ r '

∂ D∆ D+ ∂ r '

∂ β∆ β+ ∂ r '

∂ i∆ i ]

∆ r '=[ ∆ D+∆ β+∆ i ]

∆ r '

r ' =|∆ D+∆ β+∆i|

r '

∆ r '=1

r '[ ∆ D+∆ β+∆ i ] r '

∆ r '=[ ∆ D+∆ β+∆ i ]

2. D=i+r '−β

∆ D=[ ∂ D∂i1

∆ i+ ∂ D∂ r2

∆ r '+ ∂ D∂ β

∆ β ]∆ D=[ ∂ (i+r '−β )

∂i1

∆ i1+∂ ( i+r '−β )

∂ r2

∆ r2+∂ (i+r '−β )

∂ β∆ β ]

∆ D=[∆ i+∆ r '−∆ β ]

∆ DD

=|∆ i+∆ r '−∆ β|

i+r '−β

∆ D=|∆ i+∆ r '−∆ βi+r '−β |D

∆ D=|∆ i+∆ r '−∆ βi+r '−β |i+r '−β

∆ D=[∆ i+∆ r '−∆ β ]

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

A. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan :

1. Untuk melukiskankan grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut

datang dari data percobaan pembiasan pada prisma siku-siku

2. Untuk menentukan nilai sudut deviasi (D) dari perhitungan pembiasan pada

prisma siku-siku.

3. Untuk mengetahui hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D)

B. Manfaat penelitian:

Hasil penelitian ini diharapkan dapat :

1. Menambah wawasan keilmuan bagi mahasiswa

2. Menjadi masukan bagi dosen dan atau guru pengajar fisika dalam kegiatan

belajar mengajar.

3. Menjadi masukan bagi asisten atau pembimbing praktikum fisika dasar dalam

mengevaluasi hasil percobaan praktikum terutama tentang gerak rotasi.

4. Menjadi bahan masukan bagi peneliti berikutnya.

BAB IV

METODE PENELITIAN

A. Identifikasi Variabel

Untuk mengetahui hubungan antara d dengan D :

Variabel manipulasi : sudut datang (d)

Variable respon : sudut deviasi (D)

Variable control : sudut prisma siku-siku (β)

B. Definisi Opersional Variabel.

a) Sudut datang (d) adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis

normal

b) Sudur pergi (r) adalah sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis

normal

c) Deviasi (D) adalah sudut yang dibentuk oleh perubahan arah suatu sinar

terhadap arahnya semula.

d) Sudut prisma siku-siku adalah hasil perpotongan antara sudut siku-siku

prisma dengan garis normal.

C. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah:

1. Meja optik : 1 buah

2. Rel presisis : 1 buah

3. Pemegang slide diafragma : 1 buah

4. Bola lampu 12V, 18W : 1 buah

5. Diafragma 1 celah : 1 buah

6. Tumpakan berpenjepit : 3 buah

7. Prisma siku – siku : 1 buah

8. Lensa f = 100 mm bertangkai : 1 buah

9. Catu daya : 1 buah

10. Kabel penghubung merah : 1 buah

11. Kabel penghubung biru : 1 buah

12. Tempat lampu bertangkai : 1 buah

13. Mistar 30 cm : 1 buah

14. Kertas HVS putih : 1 buah

15. Busur derajat : 1 buah

D. Teknik Pengumpulan Data (Prosedur Kerja)

Persiapan Percobaan

a. Menyusun alat-alat yang diperlukan seperti gambar bawah ini, berurutan dari kiri,

sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik.

Gambar 1

Meletakkan kertas di atas meja optik kemudian tarik dua garis berpotongan tegak

lurus ditengah – tengah kertas dan letakkan prisma di atasnya. Memasang lensa di

sebelah kiri celah. Membuat jarak lensa 10 cm dari sumber cahaya. Mengatur

lampu sehingga filamennya pada posisi tegak.

b. Menghubungkan catu-daya ke sumber tegangan PLN. Memastikan catu-daya

dalam keadaan mati.

c. Memilih tegangan keluaran (output) catu-daya. 12 V dengan memutar tombol

pemilih trgangan.

d. Menghubungkan sumber cahaya ke catu daya.

e. Menyalakan sumber cahaya usahakan agar berkas sinar yang tampak di atas kerja

setajam (sejelas) mungkin. Jika perlu mendekatkan meja optik ke lensa.

Langkah – langkah Percobaan

a. Membuat garis-garis bersudut 200, 300, 400, 500dan 600 dengan garis sumbu PO

pada kertas itu seperi gambar 2.

Gambar 2

b. Meletakkan prisma siku –siku dengan posisi seperti terlihat pada gambar 3.

Usahakan agar pertengahan sisi kaca planparalel tepat di titik O (perpotongan

garis – garis pada kertas).

Gambar 3

c. Memutar kertas sehingga sinar datang berimpit dengan garis yang bersudut 200

terhadap PO. Dengan demikian sudut datang sinar (sudut d) sama dengan 20o.

d. Menarik garis tepat pada sisi miring prisma kemudian membuat 2 tanda silang

tepat pada sinar keluar dari prisma.

e. Menyingkirkan kaca prisma dan membuat garis normal n untuk mengetahui r’

(sudut sinar meninggalkan prisma). Kedua garis itu berpotongan membentuk

sudut D yang disebut sudut D yang disebut sudut deviasi. Mengukur besar sudut r

dan D serta catat ke dalam tabel pada kolom hasil pengamatan.

f. Mengulangi langkah b sampai e untuk sudut datang d yang lainnya.

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Data hasil pengamatan

Dari hasil pengamatan di dapat:

NoSudut datang

(i)

Sudut pergi

r΄

Sudut deviasi

D

1 20˚ 50˚ 29˚

2 30˚ 39˚ 25˚

3 40˚ 30˚ 26˚

4 50˚ 20˚ 29˚

5 60˚ 15˚ 32˚

B. Teori ralat

r '=D+β−i

D=i1+r2−β

∆ D=[ ∂ D∂i1

∆ i1+∂ D∂ r2

∆ r2+∂ D∂ β

∆ β ]∆ D=[ ∂ (i1+r 2−β )

∂ i1

∆ i1+∂ (i1+r2−β )

∂ r2

∆ r2+∂ (i1+r 2−β )

∂ β∆ β ]

∆ D=[∆ i1+∆ r2−∆ β ]

∆ DD

=|∆ i1+∆ r2−∆ β|

i1+r2−β

∆ D=|∆ i1+∆ r2−∆ β

i1+r2−β |D

∆ D=|∆ i1+∆ r2−∆ β

i1+r2−β |i1+r 2−β

∆ D=[∆ i1+∆ r2−∆ β ]A. Pembahasan

Pembahasan atau analisa pada percobaan ini dapat dilakukan secara kuantitatif

dan kualitatif yaitu sebagai berikut:

Analisa Kuantitatif

Dari data hasil percobaan di atas, dapat dilakukan perhitungan-perhitungan

yaitu sebagai berikut:

1. Perhitungan sudut deviasi minimum (Dm)

a. Sudut datang 20o

Dm=i+r '−β

= 20˚ + 50˚ - 45o = 290

b. Sudut datang 30o

Dm=i+r '−β

= 30˚ + 39˚ - 45o = 240

c. Sudut datang 40o

Dm=i+r '−β

= 40˚ + 30˚ - 45o = 250

d. Sudut datang 50o

Dm=i+r '−β

= 50˚ + 20˚ - 45o = 260

e. Sudut datang 60o

Dm=i+r '−β

= 60˚ + 15˚ - 45o = 300

2. Perhitungan ketakpastian mutlak sudut pergi (r’)

a. Sudut datang 20o

∆ r '=[ ∆ DD

+ ∆ ββ

+ ∆ ii ]r

¿ [ 0,529

+ 0,545

+ 0,520 ]50

¿ [ 0,017+0,01+0,025 ] 50

¿2,6

b. Sudut datang 30o

∆ r '=[ ∆ DD

+ ∆ ββ

+ ∆ ii ]r

¿ [ 0,525

+ 0,545

+ 0,530 ]39

¿ [ 0,02+0,01+0,016 ] 39

¿1,79

c. Sudut datang 40o

∆ r '=[ ∆ DD

+ ∆ ββ

+ ∆ ii ]r

¿ [ 0,526

+ 0,545

+ 0,540 ]30

¿ [ 0,019+0,01+0,125 ] 30

¿4,62

d. Sudut datang 50o

∆ r '=[ ∆ DD

+ ∆ ββ

+ ∆ ii ]r

¿ [ 0,529

+ 0,545

+ 0,550 ]20

¿ [ 0,017+0,01+0,01 ] 20

¿0,74

e. Sudut datang 60o

∆ r '=[ ∆ DD

+ ∆ ββ

+ ∆ ii ]r

¿ [ 0,532

+ 0,545

+ 0,560 ]15

¿ [ 0,008+0,015+0,01 ] 15

¿0,49

3. Perhitungan ketakpastian mutlak sudut deviasi minimum (∆ D)

a. Sudut datang 20o

∆ D=[ ∆ ii

+ ∆ r '

r−∆ β

β ]D

¿ [ 0,520

+ 0,550

−0,545 ]29

¿ [ 0,025+0,01+0,01 ] 29

¿0,725

b. Sudut datang 30o

∆ D=[ ∆ ii

+ ∆ r '

r−∆ β

β ]D

¿ [ 0,530

+ 0,539

−0,545 ]25

¿ [ 0,016+0,012+0,01 ] 25

¿0,95

c. Sudut datang 40o

∆ D=[ ∆ ii

+ ∆ r '

r−∆ β

β ]D

¿ [ 0,540

+ 0,530

−0,545 ]25

¿ [ 0,0125+0,016+0,01 ] 25

¿0,46

d. Sudut datang 50o

∆ D=[ ∆ ii

+ ∆ r '

r−∆ β

β ]D

¿ [ 0,550

+ 0,520

−0,545 ]29

¿ [ 0,01+0,025+0,01 ] 29

¿0,725

e. Sudut datang 60o

∆ D=[ ∆ ii

+ ∆ r '

r−∆ β

β ]D

¿ [ 0,560

+ 0,515

−0,545 ]32

¿ [ 0,008+0,03+0,01 ] 32

¿0,896

4. Perhitungan persentasi ketelitian sudut pergi (Kr’)

a. Sudut datang 20o

Қ r ' = (1−∆ r '

r )× 100 %

¿ (1−2,650 )× 100 %

¿94,8 %

b. Sudut datang 30o

Қ r ' = (1−∆ r '

r )× 100 %

¿ (1−1,7939 )×100 %

¿95 %

c. Sudut datang 40o

Қ r ' = (1−∆ r '

r )× 100 %

¿ (1−4,6530 )×100 %

¿84,5 %

d. Sudut datang 50o

Қ r ' = (1−∆ r '

r )× 100 %

¿ (1−0,7420 )×100 %

¿96,3 %

e. Sudut datang 60o

Қ r ' = (1−∆ r '

r )× 100 %

¿ (1−0,4915 )× 100 %

¿96,8 %

5. Perhitungan persentasi ketelitian sudut deviasi minimum (KD)

a. Sudut datang 20o

Қ r ' = (1−∆ DD )× 100 %

¿ (1−0,72529 )× 100 %

¿97,5 %

b. Sudut datang 30o

Қ r ' = (1−∆ DD )× 100 %

¿ (1−0,9525 )× 100 %

¿96,2 %

c. Sudut datang 40o

Қ r ' = (1−∆ DD )× 100 %

¿ (1−0,4625 )× 100 %

¿98,16 %

d. Sudut datang 50o

Қ r ' = (1−∆ DD )× 100 %

¿ (1−0,72529 )× 100 %

¿97,5 %

e. Sudut datang 60o

Қ r ' = (1−∆ DD )× 100 %

¿ (1−0,89632 )× 100 %

¿97,2 %

D. Perbandingan Nilai D dari Data dan Perhitungan

NoSudut deviasi D

data Perhitungan

1 30˚ 290

2 26˚ 230

20 30 40 50 60

3 27˚ 230

4 27˚ 250

5 30˚ 290

E. Hubungan d terhadap D dari data

a) Tabel

No Sudut datang (d) Sudut Deviasi (D)

1 20˚ 30˚

2 30˚ 26˚

3 40˚ 27˚

4 50˚ 26˚

5 60˚ 30˚

b) Grafik

1 2 3 4 524

25

26

27

28

29

30

31

Grafik hubungan d terhadap D

Series1

Devi

asi

.

F. Hubungan d terhadap D dari perhitungan

a) Tabel

No Sudut datang (d) Sudut Deviasi (D)

1 20˚ 29˚

2 30˚ 23˚

3 40˚ 23˚

4 50˚ 25˚

5 60˚ 29˚

b) Grafik

20 30 40 50 601 2 3 4 50

5

10

15

20

25

30

35

Grafik hubungan D terhadap d

Series1

sudut datang

devi

asi

BAB VI

20 30 40 50 60

PENUTUP

Kesimpulan

A. nilai eksperimen sudut deviasi (D) dari data dan perhitungan percobaan

pembiasan pada prisma siku-siku adalah

NoSudut deviasi D

data Perhitungan

1 30˚ 290

2 26˚ 230

3 27˚ 230

4 27˚ 260

5 30˚ 290

B. hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D)

1) sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D) dari data

1 2 3 4 524

25

26

27

28

29

30

31

Grafik hubungan d terhadap D

Series1

sudut datang

Devi

asi

2) sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D) dari perhitungan

20 30 40 50 601 2 3 4 5

0

5

10

15

20

25

30

35

Grafik hubungan D terhadap d

Series1

sudut datang

devi

asi

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Erlangga : Jakarta.

Hidayat, Lirik. 2004. Kamus Fisika Bergambar. Bandung: Pakar Raya

Sutrisno. 1994. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://202.65.121.165/elcom2/file)

http://4.bp.blogspot.com/_fQBPUFopGzE/SX19WffDmWI/AAAAAAAAAFQ/

EzfxNblZSvM/s400/prisma.bmp&imgrefurl