Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Pembiasan Cahaya

1. Erlita Izzatunnisa’ (103204204)

2. Ratih Purbaningsih W. (103204206)

3. Sulfainiati (103204214)

4. Maisyarotul Huril Aini (103204206)

Abstrak

Percobaan yang telah dilakukan dengan judul Pembiasan Cahaya mempunyai tujuan untuk membuktikan hukum Pembiasan Snellius, menentukan besarnya Indeks Bias bahan ( kaca) dan pergeseran sinar, menentukan besarnya sudut deviasi (penyimpangan), sudut deviasi minimum dan menentukan indeks bias prisma. Metode yang kami gunakan adalah menyiapkan alat dan bahan, kemudian menaruh balok kaca setengah lingkaran/kaca plan parallel/prisma diatas kertas yang dibawahnya diberi alas berupa gabus, kemudian menggambar bentuk balok setengah lingkaran/kaca plan paralel/prisma setelah selesai digambar kemudian diberi jarum pentul yang ditancapkan pada arah sinar datang, kemudian kita lihat dari arah yang berbeda dari pengamatan terhadap hasil pembiasan sudut datang kemudian kita tancapkan jarum pentul dan digaris arah sinar hasil pembiasan tersebut. Dari hasil percobaan yang telah kami lakukan didapatkan indeks bias setengah lingkaran adalah (1,52±0,08)) dengan taraf ketelitian sebesar 94,74% dan ketidakpastian sebesar 5,26%. Pada Kaca plan paralel tidak terdapat taraf ketelitian hal ini dikarenakan jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal dan jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Sedangkan indeks bias pada prisma sebesar adalah (1,51±0,67) dengan ketidakpastian sebesar 44,3% dan taraf ketelitian sebesar 55,63% , sedangkan sudut deviasi sebesar (30,7±4,04) dengan taraf ketelitian sebesar (86,85)% dan ketidakpastian sebesar 13,15%. Hasil tersebut hampir mendekati nilai teoritis namun kami juga menyadari ada beberapa faktor kesalahan diantaranya adalah kurang telitinya praktikan dalam dalam menggunakan alat yakni pada saat melihat hasil pembiasan jarum pentul, selain itu praktikan juga kurang akurat dalam menggunakan pengukuran karena keakuratan pengukuran akan sangat mempengaruhi dan menentukan nilai perhitungan.

I. PENDAHULUAN

Pembiasan cahaya merupakan

peristiwa pembelokan cahaya ketika cahaya

mengenai bidang batas antara dua zat yang

dapat dilalui cahaya,antara dua medium

yang berbeda. Contoh dalam kehidupan

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 1

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

sehari – hari yang berkaitan dengan

pembiasan cahaya , antara lain : dasar kolam

yang nampak dangkal dari

sebenarnya ,sebatang pensil yang

dicelupakan kedalam gelas yang berisi air

tampak membengkok atau kelihatan seperti

patah dengan kedalaman air yang tampak

lebih dangkal. Perbandingan antara sudut

datang (i) dengan sudut pantul bias (r) pada

perambatan cahaya dari suatu medium ke

medium lain merupakan bilangan tetap.

Hukum ini ditemukan pertama kali oleh

matematikawan Belanda pada tahun 1621,

Willetroid Snellius (1591 – 1626). Jika cepat

rambat cahaya dalam suatu medium maka

ketika cahaya lewat dari satu medium ke

medium lainnya , cahaya akan dibiaskan

karena cepat rambat cahaya berbeda ketika

dalam medium. Cepat rambat dalam

medium apa saja selalu lebih kecil daripada

cepat rambat cahaya dalam udara/vakum.

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk

membuktikan hukum pembiasan Snellius,

untuk menentukan besarnya indeks bias

bahan (kaca) dan pergeseran sinar, untuk

menentukan besarnya sudut deviasi, sudut

deviasi minimum dan menentukan indeks

bias prisma. Berdasarkan penjelasan tersebut

rumusan masalah yang diajukan dalam

percobaan ini adalah bagaimana cara

membuktikan hukum pembiasan Snellius?,

berapakah indeks bias balok kaca setengah

lingkaran dan kaca plan paralel?, berapakah

besar sudut deviasi minimum serta indeks

bias pada prisma ?.

II. DASAR TEORI

Sebagai gelombang elektromagnetik,

cahaya akan dipantulkan atau dibiaskan saat

melewati bidang batas antara dua medium.

Saat cahaya dari udara melewati bidang

batas antara air dan udara, maka sebagian

kecil dari cahaya akan dipantulkan dan

sisanya akan diteruskan. Karena terdapat

perbedaan kerapatan optik antara udara dan

air, maka arah berkas cahaya yang datang

dari udara tidak akan sama dengan arah

berkas cahaya di dalam air. Karena hal

tersebut, maka cahaya akan dibelokkan.

Peristiwa ini disebut pembiasan. Sedangkan,

rapat optik adalah sifat dari medium tembus

cahaya (zat optik) dalam melewatkan

cahaya.

Kerapatan optik yang berbeda pada

dua medium, menyebabkan cepat rambat

cahaya pada kedua medium tersebut

berbeda.Perbandingan antara cepat rambat

cahaya pada medium 1 dan medium

2disebut indeks bias. Jika medium 1 adalah

ruang hampa, maka perbandingan antara

cepat rambat cahaya di ruang hampa dan di

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 2

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

sebuah medium disebut indeks bias mutlak

medium tersebut.

Hukum Pembiasan

Selain pemantulan, Willeboard Snellius

juga melakukan eksperimen-eksperimen

tentang pembiasan cahaya dan ia

menemukan hubungan antara sinar datang

dan sinar bias yang kemudian dikenal

dengan Hukum Snellius, yaitu:

1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias

terletak pada satu bidang datar.

2) a) Jika sinar datang dari medium lebih

rapat menuju medium yang kurang

rapat, maka sinar akan dibiaskan

menjauhi garis normal.

b) Jika sinar datang dari medium kurang

rapat menuju medium yang lebih

rapat, maka sinar akan dibiaskan

mendekati garis normal.

3) Perbandingan sinus sudut datang (i)

dengan sinus sudut bias (r) merupakan

suatu bilangan tetap. Bilangan tetap

inilah yang sebenarnya menunjukkan

indeks bias.

Hukum Snellius Pada Pembiasan

Misalkan cahaya merambat dari medium 1

dengan kecepatan v1 dan sudut datang i

menuju ke medium 2. Saat di medium 2

kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan

cahaya dibiaskan dengan sudut bias r seperti

diperlihatkan pada Gambar di bawah :

gambar 2.a.

Pembiasan cahaya mendekati

garis normal

Pada contoh di atas terlihat sinar datang (i) >

sinar bias (r) atau dengan kata lain sinar bias

mendekati garis normal terjadi ketika sinar

menembus batas bidang dari medium yang

renggang ke medium yang lebih rapat. bila

sinar berasal dari sebaliknya yakni dari

medium rapat ke medium yang lebih

renggang maka sinar menjauhi garis normal

(i < r)

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 3

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Pemendekan Semu Akibat Pembiasan

Pemendekan semu ini terjadi karena

pembiasan di mana cahaya merambat dari

medium optik yang lebih rapat ke medium

optik yang kurang rapat, misalnya dari air ke

udara.

 

Gambar 2.b.

Pengamatan benda diair pada posisi yang

berbeda

Pada gambar di atas ada dua orang

pengamat yang berbeda posisi yakni

pengamat A membentuk sudut tertentu

terhadap benda yang diamati sedangkan

pengamat B tepat tegak lurus terhadap benda

yang diamati, keduanya pengamat ada di

medium udara dan benda yang mereka amati

ada dalam air.

Untuk pengamat A (yang membentuk sudut

tertentu dengan benda) berlaku hubungan :

h' = tinggi bayangan semu yang dilihat oleh

pengamat pada posisi A

h = tinggi benda sesungguhnya

n1 = indeks bias medium tempat benda

berada

n2 = indeks bias medium tempat pengamat

berada

i = sudut datang

r = sudut bias

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 4

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

sedangkan unutuk pengamat B(yang tegak

lurus dengan benda yang diamati) berlaku

hubungan :

Rumus di atas juga berlaku untuk peristiwa

pemanjangan jarak benda yang terjadi saat

pengamat berada di medium yang lebih

rapat dari benda yang diamati, misal

pengamat berada di dalam air sedang

memperhatikan suatu benda yang berada di

udara sehingga jarak benda terlihat lebih

panjang dari jarak sebenarnya.

2. Pemantulan Total

Jika sinar datang dari medium lebih

rapat menuju medium kurang rapat, maka

sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Jika sudut sinar datang kita perbesar, maka

sudut bias akan makin besar pula. Suatu

saat, sudut bias akan sama dengan 90º. Hal

ini berarti sinar dibiaskan sejajar dengan

bidang antarmedium. Jika sudut sinar datang

kita perbesar lagi, maka sinar datang tidak

lagi di biaskan, akan tetapi dipantulkan.

Peristiwa ini yang kita sebut dengan

pemantulan total atau pemantulan sempurna.

Sudut datang pada saat sudut biasnya

mencapai 90° ini disebut sudut kritis (saat

sin r = sin 90 = 1).

Persamaan sudut kritis :

Sinar datang dengan sudut iakan

dibiaskan dengan sudut bias r. Jika sudut

sinar datang diperbesar sampai i = θ, maka

sinar akan dibiaskan sejajar dengan

permukaan air (karena sudut datang θ

menghasilkan sudut bias 900, maka θ disebut

sudut batas). Jika sudut sinar datang lebih

besar daripada sudut batas, maka sinar akan

dipantulkan seluruhnya oleh permukaan air

kembali ke dalam air. Contoh terjadinya

pemantulan total adalah kemilau berlian,

fatamorgana, dan serat optik.

Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah

keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya

dibuat sejajar

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 5

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

 

Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang

mengenai kaca plan paralel akan mengalami

dua pembiasan, yaitu pembiasan ketika

memasuki kaca plan paralel dan pembiasan

ketika keluar dari kaca plan paralel. 

Pada saat sinar memasuki kaca :

Sinar datang  ( i ) dari udara (medium

renggang) ke kaca (medium rapat)  maka

akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal (

N ).

Pada saat sinar keluar dari kaca

Sinar datang  ( i' ) dari udara (medium

renggang) ke kaca (medium rapat)  maka

akan dibiaskan ( r' ) menjauhi  garis normal (

N )

Selain itu, sinar yang keluar dari kaca plan

paralel mengalami pergeseran sejauh t dari

arah semula, dan besarnya pergeseran arah

sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :

Persamaan pergeseran sinar pada balok

kaca :

Keterangan :

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

Pembiasan Pada Prisma, Sudut Deviasi

dan deviasi minimum

Prisma adalah zat bening yang

dibatasi oleh dua bidang datar. 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.

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 6

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

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° 

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 7

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15° ; n2-1 =

indeks bias relatif prisma terhadap medium ;

β = sudut pembias prisma.

Pembiasan oleh Suatu Permukaan

Lengkung

Gambar 8.9 Pembiasan pada permukaan

bidang lengkung

Bila berkas sinar B memancar menuju

permukaan lengkung, maka sinar datang

yang melalui P (pusat kelengkungan), tidak

dibiaskan melainkan diteruskan. Sinar bias

lain memotong sinar yang diteruskan di titik

Bf maka Bf merupakan bayangan dari B.� �

Dalam hal ini berlaku Hukum Snellius:

Bila diambil sinar paraxial, I dan r kecil,

sehingga sin i = tan i dan sin r = tan r = r

maka , dimana

selanjutnya akan

diperoleh:

dimana n1 dan n2 adalah indeks bias medium

1 dan 2, S adalah jarak benda dan S' adalah

jarak bayangan dan R adalah jejari

kelengkungan.

III. METODE PERCOBAAN

A. Rancangan percobaan

N i

P r

Q

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 8

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

B. Alat dan Bahan

1. Balok kaca setengah lingkaran

2. Kaca plan parallel

3. Prisma

4. Busur derajat

5. Penggaris

6. Pensil

7. Kertas

8. Jarum pentul

C. Identifikasi variable

Menentukan indeks bias

Variable manipulasi : sudut

datang(i)

Variable respon : sudut

bias (r)

Variabel kontrol : posisi

dan ketebalan kaca

Menentukan pergeseran sinar

Variable manipulasi : sudut

datang (i)

Variable respon : sudut

bias (r)

Variabel kontrol : posisi

dan ketebalan kaca

Menentukan indeks bias dan sudut

deviasi pada kaca

Variable manipulasi : sudut

datang (i)

Variable respon : sudut

bias (r)

Variabel kontrol : posisi

dan sudut puncak prisma

D. Langkah Percobaan

A. Menentukan indeks bias kaca

setengah lingkaran

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 9

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Membuat garis silang di tengah –

tengah pada kertas putih dan di bentuk garis

bersudut sembarang (250, 300, 350, 400, 450,

500,550) dengan garis sumbu PQ. Kaca

setengah lingkaran diletakkan dengan sisi

datarnya berhimpit dengan garis menyilang

pada kertas. Di upayakan pusat lingkaran

tepat di titik O. Garis PQ tegak lurus

terhadap permukaan kaca yang disebut garis

normal. Menancapkan dua buah jarum

pentul di titik A dan B pada satu sisi

selanjutnya menancapkan dua buah jarum ,

disisipkan C dan D sedemikian hingga bisa

dari sisi tersebut. Keempat jarum tadi

tampak segaris. Membuat garis antara atau

yang menghubungkan A dan B, C dan D

sehingga bisa diukur sudut datang dari sudut

bias .

B. Menentukan pergeseran sinar pada

kaca plan parallel

Meletakkan balok kaca pada plan

pararel di atas kertas putih polos.

Menancapkan dua jarum pentul lain. ( C

dan D ) sedemikian hingga bisa dilihat dari

sisi tersebut,keempat jarum tadi tampak

segaris. Menggaris tepi kaca plan paralel,

setelah itu kaca di angkat dan posisi jarum –

jarum tadi dihubungkan sehingga diperoleh

garis AP dan GD. Selanjutnya di ukur

besarnya sudut datang, sudut bias, d dan t .

C. Menentukan indeks bias dan sudut

deviasi prisma

Meletakkan prisma diatas kertas

putih, kemudian menancapkan 2 jarum

pentul dititik A dan B disatu sisi yang lain

( C dan D )sedemikian sehingga 4 jarum

tersebut tampak segaris, kemudian

menggaris tepi – tepi prisma, setelah itu

prisma diangkat dan posisi jarum – jarum

tadi dihubungkan. Selanjutnya sudut datang,

sudut bias, sudut puncak prisma dan sudut

deviasi dapat diukur.

IV. DATA DAN ANALISIS

A. DATA

Data yang didapatkan dari percobaan

pembiasan cahaya adalah sebagai berikut :

Nomor

Percobaan

(i±1)0 (r±1)0

1. 25 15

2. 30 16

3. 35 27

4. 40 21

5. 45 30

6. 50 37

7. 55 35

Table 4.a.

Indeks bias pada kaca setengah lingkaran

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 10

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Nom

or

Perc

obaa

n

(

i1±

1)0

(

i2±

1)0

(

r1±

1)0

(

r2±

1)0

(d±0,

1)cm

(t±0,

1)cm

1. 25 10 10 25 6,5 1,6

2. 30 10 10 30 6,5 2,2

3. 35 15 15 35 6,5 2,2

4. 40 12 12 40 6,5 2,3

5. 45 19 19 45 6,5 3

6. 50 15 15 50 6,5 2,4

7. 55 33 33 55 6,5 3

Table 4.b.

Pergeseran

sinar pada kaca plan parallel

Nomo

r

Perco

baan

(

i1±1

)0

(

i2±1

)0

(

r1±1

)0

(

r2±1

)0

(β±

1)0

(δ±

1)0

1. 40 30 30 52 60 33

2. 45 33 23 54 60 40

3. 50 25 33 44 60 35

4. 55 28 30 41 60 40

5. 60 28 32 40 60 40

6. 65 20 40 39 60 40

7. 70 20 40 33 60 40

Table 4.c.

Indeks bias prisma dan sudut deviasi

pada prisma

B. ANALISIS

I. Dari percobaan diatas diperoleh

hasil indeks bias kaca adalah

(1,52±0,08) dengan ketelitian

sebesar 94,74% dan

ketidakpastian sebesar 5,26%.

25 35 45 550

10

20

30

40

Grafik Sudut Datang terhadap pembiasan

(r±1)0

II. Dari percobaan diatas tidak

didapatkan taraf keteletian dan

ketidakpastian dalam perhitungan

hal ini dikarenakan jika sinar

datang dari medium lebih rapat

menuju medium yang kurang

rapat, maka sinar akan dibiaskan

menjauhi garis normal dan jika

sinar datang dari medium kurang

rapat menuju medium yang lebih

rapat, maka sinar akan dibiaskan

mendekati garis normal.

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 11

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

III. Dari percobaan diatas peroleh

nilai indeks bias sebesar

(1,51±0,67) dengan ketelitian

sebesar 5,63% dan ketidakpastian

sebesar 44,37%. Dan nilai sudut

deviasi prisma , berdasarkan

perhitungan (30,7±4,04) dengan

ketelitian sebesar 86,85% dan

ketidakpastian sebesar 13,15%.

404550556065700

10

20

30

40

50

grafik sudut datang terhadap pembiasan

(r1±1)0

V. DISKUSI

Dari hasil percobaan yang telah kami

lakukan terdapat beberapa data yang kami

peroleh , yaitu :

Untuk indeks bias kaca adalah

(1,52±0,08) dengan ketelitian

sebesar 94,74% dan ketidakpastian

sebesar 5,26%.

Untuk pergeseran sinar pada kaca

plan pararel hal ini dikarenakan jika

sinar datang dari medium lebih rapat

menuju medium yang kurang rapat,

maka sinar akan dibiaskan menjauhi

garis normal dan jika sinar datang

dari medium kurang rapat menuju

medium yang lebih rapat, maka sinar

akan dibiaskan mendekati garis

normal.

Untuk indeks bias prisma sebesar

(1,51±0,67) dengan ketelitian

sebesar 5,63% dan ketidakpastian

sebesar 44,37%. Dan nilai sudut

deviasi prisma , berdasarkan

perhitungan (30,7±4,04) dengan

ketelitian sebesar 86,85% dan

ketidakpastian sebesar 13,15%.

Hasil percobaan diatas hampir mendekati

nilai teoritis untuk pembiasan cahaya,

namun semuanya tidak terlepas oleh

beberapa faktor kesalahan diantaranya

kurang telitinya praktikan dalam

menggunakan alat, yakni pada saat melihat

pembiasan dari dalam kaca, ini diperlukan

ketelitian pengamat, akibat tidak telitinya

praktikan kami sempat mengulang

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 12

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

percobaan tadi, selain itu praktikan juga

kurang akurat dalam melakukan pengukuran

karena keakuratan pengukuran akan sangat

mempengaruhi dan menentukan nilai

perhitungan maupun nilai –nilai lainnya.

VI. KESIMPULAN

Dalam percobaan pembiasan cahaya

cara membuktikan hukun pembiasan

cahaya adalah dengan melakukan

percobaan, pada percobaan yang telah

dilakukan dengen menggunakan balok

kaca setengah lingkaran, kaca plan

parallel, dan prisma haruslah dilakukan

dengan cermat, dan teliti serta di ulang

berkali – kali agar data yang diperoleh

valid. Dari percobaan tersebut dapat

disimpulkan bahwa jika indeks bias

udara lebih kecil dari medium, akan

dibelokkan mendekati garis normal.Dan

jika indeks bias udara lebih besar dari

medium, akan dibelokkan menjauhi

garis normal. Besar indeks bias kaca

setengah lingkaran adalah (1,52±0,08)

dengan ketelitian sebesar 94,74% dan

ketidakpastian sebesar

5,26%.Sedangkan nilai pergeseran

sinar pada kaca plan pararel tidak

diketemukan hal ini dikarenakan jika

sinar datang dari medium lebih rapat

menuju medium yang kurang rapat,

maka sinar akan dibiaskan menjauhi

garis normal dan jika sinar datang dari

medium kurang rapat menuju medium

yang lebih rapat, maka sinar akan

dibiaskan mendekati garis

normal.Sedangkan nilai indeks bias

sebesar (1,51±0,67) dengan ketelitian

sebesar 5,63% dan ketidakpastian

sebesar 44,37%. Dan nilai sudut deviasi

prisma , berdasarkan perhitungan

(30,7±4,04) dengan ketelitian sebesar

86,85% dan ketidakpastian sebesar

13,15%.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Fisika Dasar, 2011.Panduan

Praktikum Fisika Dasar.Unesa.Surabaya

Johan, 2008.Panduan Fisika untuk

Fisika Kelas IX. Depok

Pertanyaan

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 13

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Jawaban

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 14

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 15

Laporan Praktikum Fisika Dasar II : O2

Diseminarkan 29 Maret 2011 Page 16