Refraktometer ABBE FRISKA NOVALITA ANGGRAENI (140310080072) Jurusan Fisika FMIPA Universitas Padjadjaran 29 Maret 2010 ABSTRAK Indeks bias adalah kemampuan cahaya merambat dalam suatu zat berdasarkan molekul molekulpenyusundarizattersebut.Sedangkanberdasarkanpersamaanmatematis,indeksbias adalahperbandingancepatrambatcahayadiudaradengancepatrambatcahayaketikamelalui suatuzat.Yangmenjaditujuanadalahmenenetukanindeksbiasminyakpadasuhukamarserta menentukanindeksbiasairsulingpadaberbagaisuhudimanadigunakanrefraktometerABBE yaknialatpengukurindeksbiassuatuzatcairyangmempunyaiindeksbiasantara1,3dan1,7. Prinsip kerja alat ini didasarkan pada sifat sudut kritis. I.PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Sebagaimanayangkitaketahuibahwacahayamemilikiberbagaimacamsifat,adapun sifat-sifattersebutdiantaranyaadalahbahwacahayadapatmemantul,membias,merambat, membelok,danmasihbanyaklagisifatcahayalainnya.Sementaraitukemampuancahaya dalammerambatpadaduaataulebihmediumyangberbedadisebutdenganindeksbias cahaya.Dimanaperambatanyangterjadiberlangsungpadamedium-mediumyangdilalui cahaya.Padamaslahinisalasatufactoryangmempengaruhiindeksbiasadalahsuhupada masing-masing medium yang dilewati cahaya.1.2. Identifikasi Masalah Kemampuan cahaya dalam merambat pada suatu bidang adalah indeks bias. Perambatan cahayadapatterjadipadamediumpadat,cairdangas.Untukpercobaankitakaliiniyang akan kita lakukan adalah mempelajari indeks bias pada zat cair dan pengaruh suhu terhadap indeks bias zat cair yang kita amati. 1.3. Tujuan Percobaan 1.Mempelajari prinsip kerja alat Refraktometer ABBE. 2.Mengukur indeks bias suatu cairan. 3.Mengetahui pengaruh suhu terhadap indeks bias. 4.Menentukan dispersi nf nc. TEORI DASAR RefraktormeterABBEadalahalatpengukurindeksbiassuatuzatcairyangmempunyai indeks bias antara 1,3 dan1,7. Prinsip kerja alat ini didasarkan pada sifat sudut kritis. RefraktometerABBEterdiridarisebuahteleskopdenganduaprismapembiasPdanP, duaprismaamiciK1danK2,dancermindatarsebagaipemantul.Objekyangakandiukur indeksnyadiletakkandiantaraprismaPdanP.TiapsistemprismaK1danK2terdiridari masing-masingtigaprismayangditempelkan.Sisteminidinamakankompensator.Tiga prismainiterdiridariduabuahlensakoronadansatubuahlensaflinta.Kompensator berfungsi untuk menjadikan sinar polikromatik menjadi (spektrum) sinar monokromatik dari suatu sumber cahaya. K1 K2 P P cermin Indeksbiaszatcairyangakandiamatiharuslebihkecildariindeksbiasn.Besarn tergantungdaripadapanjanggelombangcahayamonokromatikyangdigunakan.Cahaya yangdigunakanadalahcahayakuning.Cahayakuningyangmelewatikompensatorakan diteruskan tanpa mengalami deviasi. Dispersi dapat menjadi nol, bila alas kedua prisma amici ini sejajar dan saling terbalik. Tiap kali pengukuran n, kompensator disetel sedemikian rupasehinggabatasterangdangelapdalamteleskoptidakterlihatadanyawarnalagi.Bilasuatu bahan dengan indeks bias n ditempelkan padagelas prismayang mempunyai indeks bias ng dan sudut bias A, seperti ditunjukkan pada gambar : Dengan menggunakan Hukum Snellius didapatkan :nu sin i = ng sin rdengan nu = indeks bias udara =1 ,maka : sin i = ng sin rDari hukum Snellius : n sin o = ng sin |Dengan perhitungan geometri : A + C = 1800 A = r + || + r + C = 1800 | = A - r| adalah sudut kritis, sedang n < ng, makao =900

n sin 900 = ng sin | n = ng sin | n = ng sin (A - r) n = ng sin A cos r - ng cos A sin rcos r = (1 - sin2r)1/2 dan ng sin r = sin i, maka : n = ng sin A (1 - sin2r)1/2 - cos A sin i n = sin A { (ng2 - sin2r)- cos A sin I } Penentuan dispersi nf - nc Denganmencatatpembacaanskaladdankompensator,dapatdigunakanuntuk menentukandispersisuatuzatyaituselisihindeksbiasgariskoronadangarisflintadari hidrogen. Selain dengan grafik, dapat pula ditentukan dengan rumus empiris : (Air) nf-nc =4.10-7d3 3,7.10-5 d2 + 9.10-5 d + 0,0465 (Minyak)nf-nc =4.10-7d3 3,5.10-5 d2 + 8.10-5 d + 0,0435 KoreksiTemperatur prisma dalam refraktormeter tidak sama, maka perlu adanya koreksi untuk harga-harga nd dengan persamaan : nd kor =nd + R x 10-5 , dengan : R = 29,5 A (T1- 20) + 0,094 [ (0,04525 / A ) n ] [ ( T2-20) d ] Dengannd kor = indeks bias hasil koreksi nd = indeks bias yang dikoreksi R x 10-5 = nilai koreksi A= Konstanta yang terdapat pada persamaan penentuan dispersi T1 = temperatur prisma ABBE T2 = temperatur prisma kompensator

III . PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Percobaan 1.Refraktometer ABBE beserta grafik nf-nc Refraktometer ABBE berfungsi sebagai alat untuk mengukur indeks bias suatu zat cair. Grafiknf-ncberfungsisebagaiacuanuntukmenentukannilainf-ncsetelahdiketahui harga drumer (d) dan indeks biasnya (nd). 2.Lampu natrium beserta power supply 110 V. Berfungsi sebagai sumber cahaya dan sumber tegangan untuk menyalakan lampu. 3.Bejana air beserta pompa, pemanas dan pipa-pipa penghubung Berfungsi sebagai alat yang digunakan sebagai sarana percobaan. 4.Termometer Berfungsi sebagai alat untuk mengukur suhu. Output ke bejana Input dari pompa1324PP5.Minyak dan air Berfungsi sebagai zat cair yang akan diukur indeks biasnya. 3.2 Prosedur Percobaan Persiapan 1.Menyalakanlampunatriumdenganmenggunakansumbertegangan110V,menunggu selama 5 menit. 2.Memasang termometer pada refraktometer. 3.Menghubungkanpipa-pipapadaRefraktometerABBE(sepertipadagambardibawah). Pipa dari pompa dihubungkan pada lubang masukan pada Refraktometer ABBE. Lubang 3 dan 4 dihubungkan dengan pipa ke bejana. Memasang termometer pada Refraktometer ABBE. Pengambilan Data a.Menentukan indeks bias minyak pada suhu kamar 1.Membukaprismadenganhati-hati,kemudianmeneteskansatutetesminyakdiatas prisma. Menutup dan menguncikan hingga teguh. 2.Mengatur cermin pemantul cahaya agar garis silang terlihat dengan jelas. 3.Mengaturtombolkompensatorsehinggatampakbatasterangdangelapterletakpada perpotongan garis silang. 4.Mengaturtombolalhidadsehinggabatasbayanganterangdangelapterletakpada perpotongan garis silang. 5.Mencatatskalayangterlihatpadakacabenggalayangmenunjukkanhargaindeksbias minyak(nd)danskalayangterlihatpadakompensatoryangmenunjukkanhargadrumer (d). 6.Mencatat suhu ruangan dan suhu refraktometer. 7.Menentukan nilai nf-nc dengan bantuan grafik. b.Menentukan indeks bias air suling pada berbagai suhu 1.Mengeringkanminyakpadaprismadengantisuhalus,hati-hatijanganterlalukeras. Meneteskan satu tetes air suling pada prisma tersebut. 2.Menutup kembali prisma tersebut. 3.Menyalakan heater dan pompa. 4.Padasuhu25Cmelakukanpercobaan2s/d5padaprosedura.Mengamatisuhuinput dan outputnya. 5.Melakukan percobaan 4 untuk variasi suhu antara 25oC s.d. 60oC. 6.Menentukan nilai nf-nc pada masing-masing variasi suhu. IV DATA dan ANALISA 4.1 data Menentukan indeks bias minyak pada suhu kamar TinputToutputndDnf-nc 25251,47390.0140 25251,47410.0159 25251,47400.0158 Menentukan indeks bias air suling pada berbagai suhu TinputToutputnd Dnf-nc 26261,335440.0129 29261,331500.0075 31,626,51,332510.0070 34,8271,333560.0069 37,8271,332610.0040 4127,51,331650.0010 44,427,51,332610.0040 47,4281,331500.0080 50281,331510.0074 52,8281,332500.0079 5528,51,331540.0051 57291.331560.0062 59291.330520.0069 Perhitungan 1.Menghitung nilai terbaik indeks bias minyak pada suhu kamar 47 . 1341 . 41= == =dniidnnndn 2.Menghitung indeks bias koreksibeserta KSRnya 510 + = R n nd dkor d T nDT D Rd) 20 (04525 , 0094 , 0 ) 20 ( 5 , 292 1 |.|

\| + =Contoh : Untuk data ke-1, nd = 1,51; d = 45; D = 0,043503590 42304 . 7 49 ) 20 27 ( 549 . 1043503590 , 004525 , 0094 , 0 ) 20 27 )( 043503590 , 0 ( 5 , 29 = |.|

\| + = R54892577 , 1) 10 42304 . 7 ( 549 , 11055= + = + =dkordkord dkornnR n n Dengan cara yang sama maka akan didapatkan hasil sebagai berikut : TinputToutputnddnf-nc Rndkor 25251,47390.0140-14,562288941,50985438 25251,47410.0159-16,770611941,50983229 25251,47400.0158-15,666450441,50984334 % 66 . 0% 1005 , 15 , 1 5569 , 1% 100===KSRKSRnn nKSRlitlit dkor 3.Menghitung nilai nf-nc berdasarkan teori dan membandingkannya dengan hasil percobaan D Cd Bd Ad n nc f+ + + = 2 3 Ket : A = 0,000000385 B = -0,000034480 C = 0,000083965 D = 0,043503590 Contoh : Untuk data ke-1, nd = 1,51; d = 45 006949737 , 0 = c fn nTinputToutputnddnf-nc nf-nc koreksi 25251,47390.01400.019778225 25251,47410.01590.015946155 25251,47400.01580.01633419 1.Menghitung besarnya nd koreksi beserta KSRnya untuk nd air suling pada setiap variasi suhu 510 + = R n nd dkor d T nDT D Rd) 20 (04525 , 0094 , 0 ) 20 ( 5 , 292 1 |.|

\| + =Contoh : 82 ` 67 , 6 ) 55 )( 20 25 ( 496 , 1046535811 , 004525 , 0094 , 0 ) 20 24 )( 046535811 , 0 ( 5 , 29 = |.|

\| + = R495933282 , 1 ) 10 67182 . 36 ( 496 , 15= + =dkornTinputToutputnd dnf-nc Rnd kor 26261,335440.01290,3829900081,33500383 29261,331500.00753,3480651661,33103348 31,626,51,332510.00705,7924050311,33205792 34,8271,333560.00698,2025111011,33308203 37,8271,332610.004011,129220721,33211129 4127,51,331650.001013,621999791,33113622 44,427,51,332610.004018,762618661,33218763 47,4281,331500.008024,227767821,33124228 50281,331510.007427,34576951,33127346 52,8281,332500.007931,120289711,3323112 5528,51,331540.005132,574660121,33132575 57291.331560.006233,803256811,33133803 59291.330520.006937,806474581,33037806 ) 49 )( 000083965 , 0 ( ) 49 )( 000034480 , 0 ( ) 49 )( 000000385 , 0 (2 3+ + = c fn n) 043503590 , 0 ( +2% 11,1904044% 1005 , 133 , 1 1,33214393 1% 100===KSRKSRnn nKSRlitlit dkor 2.Menghitungnf-ncuntuksetiapvariasisuhudanmembandingkannyadenganhasil percobaannya D Cd Bd Ad n nc f+ + + = 2 3 Ket : A = 0,000000431 B = -0,00003878 C = 0,000087686 D = 0,046535811 Contoh : Untuk data ke-1, nd = 1,331; d = 53 013241 , 0 = c fn nTinputToutputnd dnf-nc perconf-nc perhitu 26261,335440.01290,013241 29261,331500.00750,009627 31,626,51,332510.00700,009174 34,8271,333560.00690,007689 37,8271,332610.00400,007713 4127,51,331650.00100,009014 44,427,51,332610.00400,007713 47,4281,331500.00800,009627 50281,331510.00740,009174 52,8281,332500.00790,009627 5528,51,331540.00510,008118 57291.331560.00620,007689 59291.330520.00690,00877 ) 44 )( 000087686 , 0 ( ) 44 )( 00003878 , 0 ( ) 44 )( 000000432 , 0 (2 3+ + = c fn n) 046535811 , 0 ( + y = -8E-05x + 1.335 R = 0.442 1.3291.3301.3311.3321.3331.3341.3351.3360 10 20 30 40 50 60 70Indeks Bias Suhu(C) Grafik Indeks Bias Terhadap Suhu