Proposal Seminar Fisika
-
Upload
masyitah-fitrida -
Category
Documents
-
view
97 -
download
1
Transcript of Proposal Seminar Fisika
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Cahaya merupakan gelombang transversal yang arah getarnya tegak
lurus dengan arah rambatnya. Setiap gelombang yang bergetar pada bidang
tertentu dapat dipisahkan kedalam komponen-komponen vertikal dan
horizontal. Pengetahuan dasar mengenai cahaya dan interaksinya sudah
menjadi suatu yang tidak asing dan sering dialami dikehidupan sehari-hari.
Salah satunya mengenai interaksi cahaya dengan medium.
Jenis-jenis medium yang kita kenal diantaranya adalah opaque (benda
padat yang tidak tembus cahaya), transparent (tembus cahaya) dan translucent
(tembus cahaya tetapi tidak tempus pandang). Cahaya akan memiliki sifat
yang berbeda-beda bila mengenai masing-masing jenis medium tersebut.
Pembiasan dan pemantulan adalah sifat dasar dari cahaya apabila mengenai
sebuah medium. Kolam terlihat dangkal merupakan salah satu contoh
peristiwa pembiasan cahaya.
Konsep dasar mengenai pembiasan dan pemantulan yang berdasarkan
pada hukum snellius saat ini telah banyak diaplikasikan dalam berbagai
bidang, salah satunya adalah pada perusahaan minuman. Perusahaan
minuman menggunakan prinsip indeks bias untuk membuat minuman yang
baik dengan mengatahui kadar konsentrasi dari zat yang dilarutkan pada
minuman. Begitu pula dalam industri obat-obatan terutama obat berbentuk
cair.
Oleh karena itu nilai indeks bias dalam penetuan konsentrasi larutan
sangat penting diketahui untuk pembuatan produk yang baik. Sehingga dapat
diduga bahwa konsentrasi larutan mempengaruhi nilai indeks bias pada suatu
larutan. Untuk itu akan dilakukan penelitian mengenai pengaruh konsentrasi
terhadap nilai indeks bias pada larutan. Sebagai media pembanding
digunakan air, larutan gula dan larutan garam.
1
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas maka perumusan masalah
penelitian ini adalah bagaimana pengaruh perubahan konsentrasi larutan
terhadap harga indeks bias larutan gula dan garam?
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas serta untuk membatasi ruang
lingkup pembahasan maka:
a. Larutan yang digunakan adalah larutan gula dan garam dengan
pembanding adalah air.
b. Larutan gula dan garam dengan konsentrasi 100 gram/ liter dan 200
gram/liter untuk setiap jenis larutan.
c. Suhu ruangan dianggap konstan.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan uraian diatas, tujuan dari penelitian ini adalah
mengetahui pengaruh perubahan konsentrasi larutan terhadap harga indeks
bias larutan gula dan garam.
1.5 Manfaat penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai informasi ilmiah tentang
pengaruh konsentrasi terhadap nilai indeks bias larutan untuk kepentingan
penelitian dan lainnya.
BAB II
2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pembiasan
Pembiasan adalah perambatan cahaya melalui permukaan (atau bidang
batas) yang memisahkan dua media. Ketika seberkas sinar cahaya yang merambat
melalui suatu medium transparan menemui suatu batas dari medium transparan
lainnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, sebagian energinya dipantulkan
dan sebagian lagi memasuki medium kedua. Sinar yang memasuki medium kedua
dibelokkan di daerah perbatasan kemudian dibiaskan. Sinar datang, sinar pantul
dan sinar yang dibiaskan semuanya terletak pada bidang yang sama. Sudut bias
pada gambar 1a bergantung pada sifat-sifat dari kedua medium dan pada sudut
datang. Persamaannya adalah:
sin θ 2sin θ 1 =
v2
v1 = konstan
(1)
Di mana v1 adalah kelajuan cahaya di medium pertama dan v2 adalah kelajuan
cahaya di medium kedua (serway dan jewett,2010).
Lintasan dari seberkas sinar cahaya yang melalui sebuah permukaan
refraktif (pembias) adalah reversible. Sebagai contoh, sinar yang ditunjukkan pada
gambar 1a merambat dari titik A ke titik B. Jika sinarnya berwal di B,maka sinar
ini akan merambat ke kiri sepanjang garis BA untuk mencapai titik A, dan bagian
yang dipantulkan akan mengarah ke bawah dan kekiri dalam kaca.
Dari persamaan 1 kita dapat menyimpulkan bahwa ketika cahaya bergerak
dari suatu bahan yang didalamnya kelajuannya tinggi ke suatu bahan yang di
dalamnya kelajuannya lebih rendah, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2,
sudut bias 𝞱2 lebih kecil daripada sudut datang 𝞱1 dan sinarnya dibelokkan
mendekati normal. Jika sinarnya bergerak dari suatu bahan dimana cahaya melaju
dengan lambat ke suatu bahan dimana ia melaju dengan lebih cepat. Seperti yang
diilustrasikan pada gambar, maka 𝞱2 lebih besar daripada 𝞱1 dan sinarnya
dibelokkan menjauhi garis normal (serway dan jewett,2010).
Pada gamba r 1a , saat cahaya jatuh pada permukaan balok-balok
plastik, berkas yang redup dari cahaya tersebut dipantulkan dari permukaan,
tetapi berkas yang terang masuk ke dalam balok plastik. Berkas cahaya yang
3
masuk tersebut tidak sebagai garis lurus, namun berkas tersebut dibelokkan pada
permukaan, atau pembelokkan gelombang, pada batas antara dua medium disebut
pembiasan.
Pada saat berkas cahaya datang dari udara ke kaca dengan sudut tertentu,
berkas cahaya tersebut dibengkokkan mendekati garis normal, seperti ditunjukkan
pada Gambar 1. Berkas cahaya di dalam medium pertama disebut sinar datang,
dan berkas sinar di dalam medium kedua disebut sinar bias. Dalam hal ini sudut
datang lebih besar daripada sudut bias, yaitu sudut yang dibentuk antara
sinar bias dengan garis normal. Jika sudut bias lebih kecil daripada sudut datang,
maka medium kedua tersebut disebut mempunyai kerapatan optik lebih
besar. Kelajuan cahaya lebih kecil jika di dalam benda-benda yang kerapatan
optiknya lebih besar (Supriyono, 2004).
Gambar 1. Cahaya dibiaskan mendekati garis normal pada saat masuk ke medium yang lebih
rapat. Bandingkan pembelokkan serangkaian roda pada saat melalui perbatasan jalan aspal dan
lumpur. Roda pertama yang masuk lumpur dilambatkan, menyebabkan roda berubah arah
mendekati garis tegak lurus.
Apa yang terjadi pada saat sinar cahaya lewat dari kaca ke udara? Seperti
terlihat pada Gambar 2 sinar-sinar dibiaskan menjauhi garis normal. Sudut
bias lebih besar daripada sudut datang. Pada saat cahaya sampai pada
permukaan secara tegak lurus, sudut datangnya 0, dan sudut bias juga 0. Sinar
bias meninggalkan garis tegak lurus terhadap permukaan tidak diubah arahnya.
4
Gambar 2 Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal pada saat melewati medium yang kurang
rapat. Bandingkan pembelokkan serangkaian roda pada saat melewati perbatasan jalan
lumpur-aspal. Roda pertama yang meninggalkan lumpur dipercepat dan arah roda berubah
menjauhi garis tegak lurus.
2.2 Hukum Snellius
Pada saat cahaya melewati satu medium ke medium yang lain, cahaya
tersebut mungkin dipantulkan atau dibiaskan. Derajat pembelokkan cahaya
tersebut tergantung pada sudut datang dan sifat- sifat medium seperti ditunjukkan
pada Gambar 3. Bagaimana bila sudut bias dibandingkan dengan sudut datang?
Jawaban pertanyaan ini ditemukan oleh ilmuwan Belanda, Willbrord Snell pada
tahun 1621. Hukum Snellius menyatakan bahwa perbandingan sinus sudut
datang dengan sinus sudut bias adalah konstan. Untuk cahaya berasal dari ruang
hampa ke medium lain, konstan n, disebut indeks bias. Hukum Snellius ditulis
sebagai berikut (Halliday dkk,2010):
n1 sin 𝞱1= n2 sin 𝞱2(2)𝞱2 adalah sudut bias, n adalah indeks bias dan 𝞱1 adalah sudut datang.
5
Gambar 3. Pada saat cahaya lewat dari medium satu ke Medium lain, sudut bias bergantung pada
sudut datang. Hal ini ditunjukkan sangat jelas oleh sinar cahaya yang meninggalkan prisma
Gambar 4. Indeks bias kaca lebih besar dibandingkan indeks bias air. Hasil pembelokkan akan lebih besar pada saat cahaya masuk atau keluar kaca
Dalam hal ini ni adalah indeks bias medium tempat sinar datang, dan nr
indeks bias medium tempat sinar dibiaskan. Gambar 3 menunjukkan sinar cahaya
yang masuk dan meninggalkan kaca dan air dari udara. Perhatikan bagaimana i
selalu digunakan untuk sudut datang sinar dengan permukaan, tanpa
menghiraukan medium. Dari sudut-sudut bias, bagaimana anda akan menentukan
indeks bias air dibandingkan dengan indeks bias kaca?
Indeks bias suatu bahan sering dapat diukur di laboratorium. Untuk
melakukan hal ini, diarahkan sinar cahaya ke permukaan bahan tersebut. Diukur
sudut datang dan sudut bias. Lalu dengan hukum Snellius ditemukan indeks bias
Gambar 4 menampilkan indeks bias beberapa bahan yang lazim digunakan.
Perhatikan bahwa indeks bias udara hanya sedikit lebih besar daripada ruang hampa.
6
Untuk pengukuran yang paling tepat, dapat menggunakan indeks bias udara adalah
seharga satu (Supriyono, 2004).
2.3 Indeks Bias
Secara umum, kelajuan cahaya dalam sebuah bahan lebih kecil dibandingkan
kelajuannya diruang hampa udara. Terlebih lagi,cahaya merambat pada kelajuan
maksimalnya diruang hampa udara. Merupakan suatu kemudahan bagi kita untuk
mendefinisikan indeks bias n dari sebuah medium sebagai rasio dari
n = kelajuancahayadalam ruang hampaudara
kelajuan cahayadalam suatu bahan = cv (3)
Dari definisi ini, kita lihat bahwa indeks bias adalah suatu nilai tak berdimensi yang
lebih besar dari satu, karena v selalu lebih kecil daripada c. Kemudian n=1 untuk
ruang hampa udara. Indeks biasa untuk beberapa zat ditampilkan pada tabel 1 (serway
dan jewett,2010).
Tabel 1. Beberapa Indeks Biasa
Medium Indeks Medium Indeks
Ruang Hampa Tepat 1 Kaca Krona Biasa 1,52
Udara (STP)b 1,00029 Natrium Klorida 1,54
Air 1,33 Polistirena 1,55
Aseton 1,36 Karbon disulfide 1,63
Etil Alkohol 1,36 Kaca Flinta Berat 1,65
Larutan gula 30% 1,38 Safir 1,77
Kuarsa Lumer 1,46 Kaca Flinta Berserat 1,89
Larutan gula 80% 1,49 Intan 2,42aUntuk panjang gelombang 589 nm (cahaya natrium kuning)bSTP berarti “suhu standar (0oC) dan tekanan (1 atm)”.
7
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada tanggal 21 April 2013 di ruang gelap Laboratorium
Fisika F-MIPA Universitas Tanjungpura yang beralamat di Jalan Ahmad Yani
Pontianak.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Busur derajat
b. Laser
c. Neraca Digital
d. Pengaduk
e. Wadah fluida
f. Wadah kaca
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Air
b. Garam
c. Gula.
8
3.3 Prosedur Penelitian
a. Disiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
b. Dibuat larutan gula dan garam dengan konsentrasi 100 gram/liter dan 200
gram/liter. Diaduk hingga merata dan diletakkan pada wadah yang berbeda.
c. Dimasukkan larutan gula ke dalam wadah kaca yang telah diberi garis
normal
d. Ditembakkan sinar laser dengan sudut datang sebesar 45o dan 60o dan
dicatat data pengamatan pada tabel berikut. Diulangi prosedur c dan d
untuk air dan larutan gula.
No
.Nama Fluida
Besar sudut bias (r)
i = 45o i = 60o
1. Air
2. Larutan Gula 100 gram/liter
3. Larutan Gula 200 gram/liter
4. Larutan Garam 100 gram/liter
5. Larutan Garam 200 gram/liter
e. Dihitung nilai indeks bias pada masing-masing larutan.
9
3.4 Bagan Alir
10
Mulai
Mempersiapkan Bahan dan Peralatan
Menyusun Sistem Pengukuran
Eksperimen dan Pengambilan Data
Harga Indeks Bias dari Eksperimen
Analisa Teoritis terhadap Rancangan Eksperimen
Harga Indeks Bias dari Data Acuan (Teoritis)
Analisa Teoritis terhadap Rancangan Eksperimen
Selesai
Studi Literatur
Komparasi
BAB 1V
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
No
.Nama Fluida
Besar sudut bias (r)
i = 45o i = 60o
1. Air 32o 40o
2. Larutan Gula 100 gram/liter 33o 41o
3. Larutan Gula 200 gram/liter 31o 38o
4. Larutan Garam 100 gram/liter 30o 37o
5. Larutan Garam 200 gram/liter 29o 36o
4.2 Perhitungan harga indeks bias larutan
n1 sin 𝞱i = n2 sin 𝞱r
1 sin 𝞱i = n2 sin 𝞱r
n2 = sin θ isin θ r
a. Air
i = 45o dan r = 32o i = 60o dan r = 40o
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin 45 ⁰sin 32 ⁰
n2 = sin 60 ⁰sin 40 ⁰
n2 = 0,710,53
= 1,34 n2 = 0,870,64
= 1,36
11
b. Larutan Gula 100 gram/liter
i = 45o dan r = 33o i = 60o dan r = 41o
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin 45 ⁰sin 33 ⁰
n2 = sin 60 ⁰sin 41 ⁰
n2 = 0,710,54
= 1,31 n2 = 0,870,66
= 1,32
c.Larutan Gula 200 gram/liter
i = 45o dan r = 31o i = 60o dan r = 38o
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin 45 ⁰sin 31 ⁰
n2 = sin 60 ⁰sin 38 ⁰
n2 = 0,710,51
= 1,39 n2 = 0,870,62
= 1,40
d. Larutan Garam 100 gram/liter
i = 45o dan r = 30o i = 60o dan r = 37o
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin 45 ⁰sin 30 ⁰
n2 = sin 60 ⁰sin 37 ⁰
n2 = 0,710,50
= 1,42 n2 = 0,870,60
= 1,45
e. Larutan Garam 200 gram/liter
i = 45o dan r = 29o i = 60o dan r = 36o
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin θ isin θ r
n2 = sin 45 ⁰sin 29 ⁰
n2 = sin 60 ⁰sin 36 ⁰
12
n2 = 0,710,48
= 1,48 n2 = 0,870,59
= 1,47
4.3 Pembahasan
Penelitian ini adalah penelitian mengenai pengaruh konsentrasi terhadap harga
indeks bias larutan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan
konsentrasi larutan terhadap harga indeks bias larutan gula dan garam Larutan yang
digunakan dalam penelitian ini adalah larutan gula dan garam dengan konsentrasi 100
gram/liter dan 200 gram/liter untuk setiap jenisnya. Untuk mengetahui kelayakan
metode pengambilan data digunakan air sebagai pembanding yang telah diketahui
nilai indeks biasnya secara teoritis yaitu 1,33. Setelah dilakukan penelitian dengan
mengukur indeks bias air sebagai penguji kelayakan, didapat hasil indeks bias sebesar
1,34 pada tembakan laser di sudut datang 45o dan sebesar 1,36 pada tembakan laser
dengan sudut datang 60o. Hasil yang diperoleh cukup dapat dijadikan acuan untuk
tetap menggunakan metode pengambilan data. Nilai error yang dihasilkan adalah
sebesar 0,75 % dan 2,25 %.
Pada pengambilan data untuk larutan gula, larutan gula yang memiliki
konsentrasi larutan 100 gram/liter menghasilkan harga indeks bias sebesar 1,31 pada
tembakan laser di sudut datang 45o dan sebesar 1,32 pada tembakan laser dengan
sudut datang 60o. Untuk larutan gula dengan konsentrasi 200 gram/liter menghasilkan
harga indeks bias sebesar 1,39 pada tembakan laser di sudut datang 45o dan 1,40 pada
tembakan laser dengan sudut datang 60o.
Pada pengambilan data untuk larutan garam, larutan garam yang memiliki
konsentrasi larutan 100 gram/liter menghasilkan harga indeks bias sebesar 1,42 pada
tembakan laser di sudut datang 45o dan 1,45 pada tembakan laser dengan sudut
datang 60o. Untuk larutan garam dengan konsentrasi 200 gram/liter menghasilkan
harga indeks bias sebesar 1,48 pada tembakan laser di sudut datang 45o dan 1,47 pada
tembakan laser dengan sudut datang 60o.
13
Berdasarkan hasil pengamatan, dapat terlihat bahwa harga indeks bias larutan
bertambah nilai seiring dengan penambahan konsentrasi larutan. Kenaikan harga
indeks bias larutan gula dan garam terhadap konsentrasi juga dapat terlihat pada
grafik berikut.
100 gram/liter 200 gram/liter1.26
1.28
1.3
1.32
1.34
1.36
1.38
1.4
1.42
i= 45⁰i= 60⁰
Grafik Harga Indeks Bias Terhadap Konsentrasi pada Larutan GulaIn
deks
Bia
s
Larutan Gula
Gambar . Grafik Harga Indeks Bias Terhadap Konsentrasi pada Larutan Gula
100 gram/liter 200 gram/liter1.39
1.41.411.421.431.441.451.461.471.481.49
i= 45⁰i= 60⁰
Larutan Garam
Inde
ks B
ias
Grafik Harga Indeks Bias Terhadap Konsentrasi pada Larutan Garam
Gambar . Grafik Harga Indeks Bias Terhadap Konsentrasi pada Larutan Garam
14
Pada grafik harga indeks bias terhadap konsentrasi larutan gula dapat terlihat
bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan maka harga indeks bias semakin tinggi
pula. Keadaan ini juga berlaku pada larutan garam. Pada larutan gula dengan
konsentrasi 100 gram/liter, ketika ditembakkan sinar laser dengan sudut datang 45o,
dihasilkan sudut bias sebesar 32o dan ketika ditembakkan sinar laser dengan sudut
datang 60o dihasilkan sudut bias sebesar 40o. Sedangkan pada konsentrasi 200
gram/liter, ketika ditembakkan sinar laser dengan sudut datang 45o dihasilkan sudut
bias sebesar 31o dan ketika ditembakkan sinar laser dengan sudut datang sebesar 60o,
dihasilkan sudut bias sebesar 38o.
Dari data dapat terlihat bahwa sudut bias selalu lebih kecil dibandingkan
dengan sudut datang. Hal ini berarti sinar bias mendekati garis normal dan secara
teoritis hal ini dapat diterima karena dinyatakan bahwa ketika suatu sinar datang dari
medium yang renggang ke medium yang lebih rapat maka sinar akan dibiaskan
mendekati garis normal begitu pula sebaliknya. Fluida yang digunakan dalam
penelitian ini merupakan medium yang lebih rapat dibandingkan dengan medium
awal ditembakkannya sinar laser yaitu udara. Maka dari itu terlihat bahwa seluruh
sudut bias akan mendekat kearah garis normal.
Terlihat pula pada sudut bias yang dibentuk oleh larutan garam 100 gram/liter
dan 200 gram/liter. Pada larutan garam 100 gram/liter, ketika ditembakkan sinar laser
dengan sudut datang 45o, dihasilkan sudut bias sebesar 30o, dan ketika ditembakkan
sinar laser dengan sudut datang 60o dihasilkan sudut bias sebesar 37o. Untuk larutan
garam dengan konsentrasi sebesar 200 gram/liter, ketika ditembakkan sinar laser
dengan sudut datang 45o, dihasilkan sudut bias sebesar 29o dan ketika ditembakkan
sinar laser dengan sudut datang sebesar 60o dihasilkan sudut bias sebesar 36o.
Pada hasil dari perhitungan indeks bias dengan membagi nilai sinus dari sudut
datang terhadap nilai dari sinus sudut bias, didapatkan nilai indeks bias larutan gula
yang berbeda pada tiap konsentrasi yang telah dibuat. Begitu pula pada larutan
garam. Sehingga hipotesis peneliti terhadap pengaruh konsentrasi terhadap nilai
indeks bias larutan dapat terjawab dengan hasil data penelitian.
15
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan penelitian ini dapat disimpulkan bahwa indeks bias akan
semakin bertambah seiring dengan penambahan konsentrasi zat terlarut dalam suatu
larutan. Pada larutan gula dengan konsentrasi 100 gram/liter didapatkan harga indeks
bias sebesar 1,31 dan 1,32 dan pada larutan gula dengan konsentrasi 200 gram/liter
didapatkan harga indeks bias sebesar 1,39 dan 1,40. Sedangkan pada larutan garam
dengan konsentrasi 100 gram/liter, didapatkan harga indeks bias sebesar 1,42 dan
1,45 dan pada larutan garam dengan konsentrasi 200 gram/liter didapatkan harga
indeks bias sebesar 1,47 dan 1,48.
5.2 Saran
Agar data yang dihasilkan lebih akurat maka sebaiknya digunakan sinar laser
yang memiliki diameter lebih kecil agar lebih baik menjadi sinar monokromatik
dalam pengambilan data. Serta sebaiknya data diambil pula dengan menggunakan
refraktometer supaya dapat menjadi pembanding dan diketahui keakuratan data
penelitian.
16
DAFTAR PUSTAKA
Halliday, Resnick, dan Walker, 2010, “Dasar-Dasar Fisika Versi Diperluas”, jilid 2,
alih bahasa: Syarifudin,S.T, Mike Damayanti,S.si, Yayan Wulandari,S.Si,
Binarupa Aksara, Jakarta.
Raymond A. Serway, John W.Jewett,Jr.,2010,”Fisika untuk sains dan teknik”,buku 3,
edisi 6, Salemba Teknika, Jakarta.
Supriyono, 2004, “Aplikasi Optik”, editor: Dr Budi Jatmiko,M.Pd, Drs. Munasir,
M.Si, Direktorat Jenderal Pendidikan Nasional.
17
LAMPIRAN
a. Larutan Garam dan Gula
b. Pengambilan data
18