Lap Hollow Prism [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum Optika



PENENTUAN INDEKS BIAS ZAT CAIR MENGGUNAKAN PRINSIP PEMBIASAN CAHAYA PADA PRISMA BERONGGA (HOLLOW PRISM) Nama



: Mauliyanti Yunita



NIM



: 1608102010003



Fakultas/Jurusan



: MIPA/Fisika



Kelompok



:3



Tanggal Praktikum



: 10 Desember 2018



Nama Asisten



: Arlin Maya Sari



LABORATORIUM OPTIKA JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH



1



DAFTAR ISI



DAFTAR ISI............................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR..............................................................................................iii DAFTAR TABEL...................................................................................................iv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...............................................................................................1 1.2 Tujuan Percobaan...........................................................................................1 1.3 Rumusan Masalah..........................................................................................1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA..............................................................................2 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan...............................................................................................4 3.2 Prosedur Percobaan........................................................................................5 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengamatan..................................................................................6 4.2 Analisa Data...................................................................................................6 4.3 Pembahasan....................................................................................................7 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan....................................................................................................8 DAFTAR PUSTAKA..............................................................................................9 LAMPIRAN...........................................................................................................10



ii



DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Susunan peralatan percobaan hollow prism.........................................4



iii



DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan hollow prism...............4 Tabel 4.1 Data hasil pengamatan penentuan indeks bias zat cair............................6



iv



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Setiap zat cair tentu memiliki nilai indeks bias yang berbeda-beda apabila berada pada sebuah prisma dan dilalui oleh seberkas sinar. Kita juga dapat mengetahui kemurnian suatu zat dengan menghitung nilai indeks biasnya dikarenakan setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Salah satu zat cair yang sering digunakan adalah air. Adapun jenis prisma yang digunakan adalah prisma berongga (hollow prism) yang terbuat dari kaca transparan dan dibentuk menjadi segitiga dengan sudut apit dan sudut kaki tertentu sehingga cahaya yang keluar dari sisi prisma akan dibiaskan dan membentuk sudut deviasi. Pada percobaan ini diberikan variasi jarak (X) sebagai salah satu parameter untuk memperoleh nilai T (jarak antara titik acuan cahaya laser pada layar dengan titik cahaya laser yang dibiaskan pada titik P). Dimana nilai X dan T dapat mewakili setiap bidang pada prisma yang berbentuk segitiga, sehingga dengan menggunakan rumus phytagoras dari keduanya diperoleh nilai P (jarak antara titik pembiasan pada permukaan prisma dengan titik pembiasan pada layar), sudut deviasi, dan nilai indeks bias pada zat cair tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Percobaan hollow prism memiliki beberapa rumusan masalah adalah sebagai berikut: -



Bagaimana prinsip kerja dari prisma berongga (hollow prism)?



-



Bagaimana cara menentukan nilai indeks bias suatu zat cair?



-



Apa hubungan antara variasi jarak dengan sudut deviasi dan indeks bias?



1.3 Tujuan Percobaan Percobaan hollow prism ini dilakukan dengan tujuan-tujuan sebagai berikut: -



Memahami konsep pembiasan cahaya pada prisma berongga (hollow prism)



-



Mampu mengukur dan menggunakan prisma berongga (hollow prism) untuk menentukan indeks bias zat cair 1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA Indeks bias merupakan perbandingan antara kecepatan cahaya di dalam udara dengan kecepatan cahaya di dalam zat tersebut pada suhu tertentu contohnya indeks bias minyak asiri dimana berhubungan erat dengan komponenkomponen yang tersusun dalam minyak asiri yang dihasilkan. Sama halnya dengan berat jenis dimana komponen penyusun minyak asiri dapat memengaruhi nilai indeks biasnya. Semakin banyak komponen berantai panjang seperti sesquiterpen atau komponen bergugus oksigen ikut tersuling maka kerapatan medium minyak asiri akan bertambah sehingga cahaya yang datang akan lebih besar. Menurut Guenther, nilai indeks bias juga dipengaruhi salah satunya dengan adanya air dalam kandungan minyak tersebut ( Bresnick, 1998). Prisma berongga (hollow prism) merupakan sebuah piranti optik (transparan) yang dibuat dari lembaran kaca atau gelas paralel yang dibentuk menjadi sebuah segitiga dengan sudut apit (apex angle) dan sudut kaki tertentu di mana bagian tengah prisma tersebut berupa rongga kosong. Pada bagian tengah prisma (rongga) ini dapat diisi dengan bahan-bahan cair atau gas (fluida) yang ingin diukur indeks biasnya. Oleh karena itu prisma berongga disebut juga sebagai prisma fluida. Secara umum prisma berongga atau prisma fluida ini dibuat menggunakan pelat kaca paralel. Pelat kaca paralel adalah bahan optik kualitas tinggi dengan harga yang relatif mahal dan tidak mudah didapatkan terutama di negara berkembang seperti Indonesia. Prisma berongga (hollow prism) telah digunakan untuk pengukuran indeks bias berbagai fluida (Nasrullah, dkk, 2017). Prisma adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat. yang berbeda pula sesuai dengan Hukum Snellius. Pada pembiasan cahaya tersebut pada sudut datang tertentu,



akan dihasilkan



sudut deviasi



minimum. Untuk sudut pembias, atau yang sering disebut, sudut puncak prisma dengan bahan prisma atau indeks bias berbeda akan dihasilkan sudut deviasi



2



minimum yang berbeda. 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, berkas sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal sebab sinar datang dari zat optik yang kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Akibatnya, seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti terjadinya sudut deviasi. Untuk menentukan sudut deviasi minimum pada prisma melalui pembiasan cahaya, variabel bebas yang digunakan adalah sudut datang yang besarnya diubah- ubah sebesar yang diukur menggunakan busur derajat. Variabel kontrol yang digunakan adalah jenis prisma dengan indeks bias berbeda. Variabel terikat adalah sudut deviasi, yaitu sudut yang dibentuk antara sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan prisma (Yuningsih, 2016). Cahaya yang tiba pada salah satu sisi prisma membentuk sudut datang terhadap permukaan normal, kemudian dibiaskan ketika lewat melalui media prisma oleh sudut pembias prisma (β ¿menuju sisi kedua karena perbedaan kerapatan (indeks bias) antara media sekeliling sisi pertama prisma dengan media prisma. Cahaya yang keluar dari sisi kedua tersebut kemudian dibiaskan sekali lagi membentuk sudut tertentu terhadap permukaan normal sisi kedua prisma tersebut dan membentuk sudut bias akhir, karena perbedaan kerapatan (indeks bias) antara media prisma dengan media di sekeliling sisi kedua prisma. Secara fisika, dapat dinyatakan bahwa indeks bias merupakan rasio antara kelajuan cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat di dalam medium yang dirumuskan sebagai: n



v1 c = v2 v



3



(Prasetio, 1991).



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan hollow prism adalah sebagai berikut: Tabel 3.1 Alat dan bahan pada percobaan hollow prism Alat dan Bahan Jumlah



No . 1.



Prisma berongga (hollow prism)



1 unit



2.



Laser Helium Hijau (λ = 594 nm, 4 mW)



1 unit



3.



Busur



1 unit



4.



Zat cair (aquades)



Secukupnya



5.



Penyangga prisma berongga (hollow prism)



2 unit



6.



Penggaris



1 unit



7.



Papan layar



1 unit



8.



Kertas



Secukupnya



9.



Pulpen



1 unit



10.



Perekat



Secukupnya



11.



Tissu



Secukupnya



Gambar 3.1 Susunan peralatan percobaan hollow prism 3.2 Prosedur Percobaan 4



Adapun percobaan hollow prism memiliki prosedur-prosedur sebagai berikut : 1. Susunan alat dirangkai seperti pada Gambar 3.1 2. Sebelum melakukan pengukuran indeks bias, titik acuan pada layar ditentukan terlebih dahulu dengan melewatkan berkas cahaya laser He-Ne pada prisma berongga kosong 3. Sampel dimasukkan ke dalam prisma berongga menggunakan corong 4. Berkas laser He-Ne dilewatkan melalui prisma berongga dan hasil pembiasan berkas cahaya laser dilihat pada layar. Selanjutnya jarak X dan jarak T diukur 5. Kemudian dengan menggunakan prinsip phytagoras, nilai p dihitung 6. Nilai sudut deviasi minimum dan nilai indeks bias dihitung dengan menggunakan persamaan 7. Pengulangan dilakukan dengan memvariasikan jarak antara prisma dengan layar.



5



BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengamatan Berdasarkan percobaan hollow prism diperoleh data hasil pengamatan sebagai berikut: Tabel 4.1 Data hasil pengamatan penentuan indeks bias zat cair δ X T (Jarak titik awal dengan titik bias) P o ( ) (cm) (cm) T(1) T(2) T(3) T´



No . 1.



28



13,8



13,2



14



13,6



31,1



2.



31



16



14,3



15,2



15,1



34,5



3.



34



17,4



15



16,8



16,4



37,7



4.



37



19



16,7



17,8



17,8



41,07



5.



40



19,9



18



18,6



18,8



44,2



26,0 1 26,0 7 25,7 5 25,7 3 25,2 1



N



1,433 1,434 1,429 1,428 1,420



4.2 Analisa Data Adapun analisa data yang diperoleh dari percobaan ini ialah sebagai berikut: Dari data hasil pengamatan diperoleh nilai indeks bias pada saat prisma berjarak 28 cm dari layar : P = √ ( X)2 +( T )2 = √ (28)2 +(13,6)2 = √ 784+184,96 = √ 968,96 = 31,12cm



δ = sin = sin



−1



−1



T P 13,5 13,6



= sin−1(0,9926) 6



= 26,01o n=



β+ δ m β



n=



60+26,01 60



n=



86,01 60



n = 1,4345 Dari data hasil pengamatan diperoleh nilai indeks bias pada saat prisma berjarak 31 cm dari layar : P = √ ( X)2 +( T )2 = √ (31)2+(15,1)2 = √ 961+228,01 = √ 1.189,01 = 34,5,cm



δ = sin = sin



−1



−1



T P 15,1 34,5



= sin−1(0,437) = 26,07o n=



β+ δ m β



n=



60+26 , 07 60



n=



86 , 07 60



n = 1,434



7



Dari data hasil pengamatan diperoleh nilai indeks bias pada saat prisma berjarak 34 cm dari layar : P = √ ( X)2 +( T )2 = √ (34 )2 +(16,4)2 = √ 1.156+286,96 = √ 1.424,96 = 37,7cm



δ = sin = sin



−1



−1



T P 16,4 37,7



= sin−1(0,435) = 25,75o n=



β+ δ m β



n=



60+25,75 60



n=



85,75 60



n = 1,429 Dari data hasil pengamatan diperoleh nilai indeks bias pada saat prisma berjarak 37 cm dari layar : P = √ ( X)2 +( T )2 = √ (37)2 +( 17,8)2 = √ 1.369+316,84 = √ 1.685,84 = 41,07cm



8



δ = sin = sin



−1



−1



T P 17,8 41,07



= sin−1(0,433) = 25,73o n=



β+ δ m β



n=



60+25,73 60



n=



85,73 60



n = 1,428 Dari data hasil pengamatan diperoleh nilai indeks bias pada saat prisma berjarak 40 cm dari layar : P = √ ( X)2 +( T )2 = √ (40)2+(18,8)2 = √ 1600+353,44 = √ 1.953,44 = 44,2cm



δ = sin = sin



−1



−1



T P 18,8 44,2



= sin−1(0 , 425) = 25,21o n=



β+ δ m β



n=



60+25 ,21 60



9



n=



85,21 60



n = 1,420



4.3 Pembahasan Setelah dilakukan percobaan prisma berongga (hollow prism), diperoleh sejumlah data hasil pengamatan. Pada percobaan ini diberikan variasi jarak (X) sebagai salah satu parameter untuk memperoleh nilai T (jarak antara titik acuan cahaya laser pada layar dengan titik cahaya laser yang dibiaskan pada titik P). Dimana nilai X dan T dapat mewakili setiap bidang pada prisma yang berbentuk segitiga, sehingga dengan menggunakan rumus phytagoras dari keduanya diperoleh nilai P (jarak antara titik pembiasan pada permukaan prisma dengan titik pembiasan pada layar), sudut deviasi, dan nilai indeks bias pada zat cair tersebut. Pada prisma berjarak 28cm dari layar diperoleh nilai sudut deviasi sebesar 26,01o dan nilai indeks bias sebesar1,433. Pada prisma berjarak 31cm dari layar diperoleh nilai sudut deviasi sebesar 26,07o dan nilai indeks bias sebesar 1,434. Pada prisma berjarak 34 cm dari layar diperoleh nilai sudut deviasi sebesar 25,75 o dan nilai indeks bias sebesar1,429. Pada prisma berjarak 37cm dari layar diperoleh nilai sudut deviasi sebesar 25,73o dan nilai indeks bias sebesar 1,428. Pada prisma berjarak 40 cm dari layar diperoleh nilai sudut deviasi sebesar 25,21 o dan nilai indeks bias sebesar 1,420. Dengan demikian, semakin jauh jarak prisma terhadap layar (prisma mendekati laser), maka semakin kecil nilai sudut deviasi pada prisma. Semakin jauh jarak prisma terhadap layar maka semakin kecil nilai indeks bias dari zat cair tersebut. Adapun jarak yang paling tepat antara prisma dengan layar adalah pada jarak 28 cm, karena pada jarak ini indeks bias zat cair di dalam prisma diperoleh sebesar1,433. Nilai ini mendekati nilai indeks bias yang sebenarnya yaitu pada zat cair (air) sebesar 1,33.



10



BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari percobaan perisma berongga (hollow prism) diperoleh sejumlah kesimpulan yaitu sebagai berikut: -



Semakin jauh jarak prisma terhadap layar (prisma mendekati laser), maka semakin kecil nilai sudut deviasi pada prisma



-



Semakin jauh jarak prisma terhadap layar, maka semakin kecil nilai indeks bias dari zat cair tersebut



-



Jarak yang paling tepat antara prisma dengan layar adalah pada jarak 28cm, karena pada jarak ini indeks bias zat cair di dalam prisma diperoleh sebesar1,433, yaitu mendekati nilai indeks bias air sebesar 1,33.



11



DAFTAR PUSTAKA . Bresnick, Stephen. 1998. Intisari Fisika. Jakarta: Erlangga. Nasrullah, dkk, 2017. Pengembangan Alat Ukur Indeks Bias Mengunakan Prisma Berongga dari Lembaran Kaca Komersial Biasa dan Laser He-Ne untuk Pengujian Kualitas Minyak Goreng. Risalah Fisika. 1(2) : 39-46. Prasetio, Lea. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Terjemahan dari Physics for Scientist and Engineers, oleh Tripler, Paul A. Jakarta:Erlangga. Yuningsih, Nani. 2016. Penentuan Sudut Deviasi Minimum Prisma



Melalui



Peristiwapembiasan Cahaya Berbantuan Komputer. Sigma MU. 8(1) : 2-4.



12



LAMPIRAN



13