dispersi & daya prisma anam

LAPORAN AKHIR FISIKA EKPERIMEN 1-B

MODUL 2

DISPERSI dan DAYA PRISMA

Nama : SYAFIUL ANAM

NPM : 140310110031

Nama Partner : Dadan Suhendar

NPM Partner : 140310110019

Hari / Tanggal :Senin , 25 Maret 2013

Waktu : 07.30 - 10.30 WIB

Assisten : Angga

LABORATORIUM FISIKA MENENGAH

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2013

NILAI

LEMBAR PENGESAHAN

MODUL 2

DISPERSI dan DAYA PRISMA

Nama : SYAFIUL ANAM

NPM : 140310110031

Nama Partner : Dadan Suhendar

NPM Partner : 140310110019

Hari / Tanggal :Senin , 25 Maret 2013

Waktu : 07.30 - 10.30 WIB

Assisten : Angga

Jatinangor, 25 Maret 2013

Asisten

Asisten

ABSTRAK

Suatu jenis gelombang, kecepatan rambatnya bergantung pada beberapa

sifat fisis medium yang dilalui. Ketergantungan kecepatan rambat gelombang

pada sifat-sifat medium menimbulkan gejala pemantulan dan pembiasan yang

terjadi jika suatu gelombang melintasi permukaan yang memisahkan dua media,

dimana gelombang merambat dengan kecepatan yang berbeda. Jika pada

permukaan sebuah prisma kita lewatkan cahaya sebagai suatu bentuk gelombang

maka akan terjadi suatu peristiwa pembiasan dan pemantulan.

Pembiasan (refraksi) adalah peristiwa pembelokan arah cahaya ketika

melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Indeks bias merupakan

perbandingan laju cahaya di ruang hampa terhadap laju cahaya di dalam

medium. Pembiasan cahaya polikromatik pada prisma menghasilkan spektrum

warna monokromatik yang disebut dengan peristiwa dispersi. Pada percobaan ini

digunakan spektrometer, cahaya polikromatik akan dilewatkan melalui prisma

dan setelah keluar prisma cahaya tersebut akan terurai menjadi spektrum warna

penyusunnya. Dari Sudut deviasi minimum untuk tiap spektrum warna yang

teramati akan didapatkan indeks bias dari berbagai jenis prisma.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cahaya mempunyai sifat dualisme. Yaitu cahaya sebagai partikel dan cahaya

sebagai gelombang. Sebagai gelombang, cahaya dapat dipantulkan, menembus

benda bening, dan dapat dibiaskan. Pembiasan cahaya atau refraksi adalah

peristiwa pembelokan cahaya karena melalui dua buah medium yang berbeda

kecepatan rambatnya.

Sedangkan dispersi merupakan proses penguraian cahaya polikromatik

(putih) pada prisma dengan cara pembiasan cahaya. Peristiwa ini terjadi karena

adanya perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Bidang prisma adalah salah satu

bidang yang dilalui cahaya. Sebuah prisma jika dilalui cahaya akan menghasilkan

spektrum warna cahaya.

1.2 Tujuan

1. Mengatur spektrometer-goniometer

2. Menentukan refraktif indeks bias dari berbagai cairan dalam prisma berongga

3. Menentukan indeks bias berbagai prisma gelas

4. Menentukan garis spektrum air raksa

5. Menunjukkan hubungan antara indeks bias dengan panjang gelombang

1.3 Identifikasi Masalah

Pada praktikum ini, objek percobaan adalah prisma. Kemudian kita akan

menentukan indeks relatif suatu prisma. Ada tiga buah prisma yang digunakan,

yaitu : prisma kaca, prisma berongga yang diisi dengan cairan ethanol dan cairan

gliserin. Dalam praktikum kali ini kita juga akan menggunakan spektrometer-

goneometer. Pada prisma ini akan terjadi proses refraksi dan dispersi sehingga

akan diketahui indeks bias prisma. Cahaya yang digunakan adalah cahaya

polikromatik (cahaya natrium). Sehingga hubungan antara indeks bias dan

panjang gelombang akan diketahui.

1.4 Sistematika Penulisan

BAB I Pendahuluan

Berisi tentang Latar Belakang permasalahan, Identifikasi Masalah, tujuan

melakukan percobaan, metode apa yang digunakan dalam percobaan,

sistematika penulisan, serta tempat dan waktu melaksanakan percobaan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Berisi tentang teori-teori yang berhubungan dengan praktikum dan dapat

menunjang kaidah-kaidah pelaksanaan praktikum.

BAB III Metode Percobaan

Berisi tentang alat-alat yang dipergunakan pada saat praktikum serta

prosedur atau langkah langkah melakukan praktikum.

BAB IV Data dan Pembahasan

Berisi tentang data pengamatan praktikum, perhitungan dan pengolahan

data, analisis data, grafik dan analisis grafik.

BAB V Kesimpulan

Berisi tentang kesimpulan praktikum yang mengacu pada tujuan percobaan.

1.5 Waktu dan Temat Percobaan

Praktikum percobaan M-2 DISPERSI DAN DAYA PRISMA dilaksanakan

pada hari Senin, 10 dan 17 Maret 2013 pukul 07.30-10.30 WIB dan bertempat di

Laboratorium Fisika Menengah Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran Jatinangor.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pembiasan Cahaya (Refraksi)

Apabila terdapat cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya,

sebagian cahaya datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium yang

baru. Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan ( bukan

hanya tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki medium yang

baru. Pembelokan ini disebut Pembiasan. Gambar dibawah menunjukkan sebuah

berkas yang merambat dari udara ke air. Sudut Ө1 adalah sudut datang dan Ө2 adalah

sudut bias. Perhatikan bahwa berkas dibelokkan menuju normal ketika memasuki air

dimana lajunya lebih kecil. Jika cahaya merambat dari suatu medium ke medium

kedua dimana lajunya lebih besar, berkas dibelokkan menjauhi normal.

normal normal

sinar datang sinar pantul sinar bias

θ1 udara (n1) θ2 udara (n2)

air (n2) sinar pantul θ1 air (n1)

θ2 sinar bias sinar datang

Gambar n2 > n1 Gambar n2 < n1

Pembiasan menyebabkan terjadinya ilusi optik. Sebagai contoh, orang yang berdiri di

air yang dalamnya sepinggang tampak memiliki kaki yang lebih pendek. Seperti yang

ditunjukkan pada gambar bahwa berkas yang meninggalkan telapak kaki orang

tersebut dibelokkan di permukaan.

Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang

hubungan analits antar sudut datang dan sudut bias ditemukan secara eksperimential

oleh Willebrord Snell.

Ө1 adalah sudut datang dan Ө2 adalah sudut bias ( keduanya diukur terhadap

garis yang tegak lurus permukaan antara kedua media, seperti pada gambar diatas, n1

dan n2 adalah indeks – indeks bias materi tersebut. Berkas – berkas datang dan bias

berada pada bidang yang sama yang juga termasuk garis tegak lurus terhadap

permukaan. Hukum snell didasarkan pada Hukum pembiasan

Jelas dari hukum snellius bahwa jika n2 > n1,maka Ө2 < Ө1,artinya jika

cahaya memasuki medium dimana n lebih besar ( dan lajunya lebih kecil ),maka

berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika n2 < n1,maka Ө2 > Ө1,sehingga

berkas dibelokkan menjauhi normal.

Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell dan dituliskan

n1 sin θ1=n2 sin θ2

Pembiasan cahaya pada prisma

Penggunaan prisma dilakukan pertama kali oleh Sir Issac Newton untuk

menganalisa pancaran cahaya berdasarkan warna-warna pembentuknya dan besar

panjang gelombangnya. Newton menggunakan prisma untuk menguraikan cahaya

sinar matahari. Cahaya putih dari cahaya matahari merupakan cahaya polikromatis

yang diuraikan menjadi warna-warna monokromatis, yaitu merah, jingga, kuning,

hijau, biru dan ungu. Prisma adalah suatu benda tembus Cahaya ( bening ) terbuat

dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentu satu

sama lain. Bidang datar ini disebut bidang pembias dan sudut yang dibentuk oleh

kedua prisma disebut bidang pembias atau sudut pembias atau puncak prisma yang

diberi notasi β.

Sudut deviasi

Untuk menentukkan sudut deviasi adalah dengan gambar dibawah ini. Sinar datang

mula – mula dan sinar bias yang keluar dari prisma berpotongan di titik R dan

membentuk sudut yang dinamakan sudut deviasi.

T

β

N2

N1 D

P R

.θ1 θ2 θ3 Q θ4

S

Perhatikan segiempat PSQT

β + < PSQ = 180 °

Sedangkan pada segitiga PSQ tampak bahwa :

θ2 + θ3 + < PSQ = 180 °

Sehingga diperoleh β + < PSQ = θ2 + θ3 + <PSQ, atau

β = θ2 + θ3

Pada segitiga PQR, sudut alas di P = θ1 - θ2 dam sudut alas di Q = θ4 – θ3. Dan

menurut sifat sudut luar segitiga dapat situliskan

D = ( θ1 – θ2) + (θ4 – θ3) = (θ1 – θ4) – (θ2 + θ3)

D = (θ1 – θ4) – β

Dengan

D = sudut deviasi

Β = sudut pembias ( sudut puncak prisma )

θ1 = sudut datang pertama

θ4 = sudut bias kedua

Deviasi minimum pada prisma

Jika arah sinar datang diubah – ubah sehingga besar sudut datang berubah – ubah ,

maka sudut deviasi pun berubah. Hasil percobaan menunjukkan bahwa hubungan

besar sudut deviasi terhadap besar sudut datang sesuai dengan grafik berikut ini :

D

Dm

.θ1

θ4

Deviasi terkecil atau deviasi minimum ( Dm) terjadi pada saat sinar masuk simetris

dengan sinar yang keluar dari prisma membagi prisma menjadi segitiga sama kaki

sehingga sudut datang sama dengan sudut bias terakhir. Dengan demiikan terjadi

deviasi minimum dimana syarat agar terjadi deviasi minimum adakah :

θ1 = θ4 dan θ2 = θ3

Maka :

Dm = 2.θ1 - β

Selahjutnya diperoleh bahwa θ1 = ½ .(β + Dm) dengan β = 2.θ2 = 2.θ3, Jika indeks

bias prisma adakah np dan indeks bias medium adalah nm ,maka menurut hukum

snellius didapat bahwa :

nm.sin θ1 = np. Sin θ2

nm.sin ½.(β + Dm) = np.sin ½.β

Karena indeks bias di udara adakah 1, maka :

n p=sin. 1/2 .( β+Dm )sin. 1/2 .β

Khusus untuk sudut pembias prisma yang kecil ( β << 15 ° ), persamaannya menjadi :

Dm=( np

nm

−1)β

BAB III

METODOE PERCOBAAN

3.1 ALAT DAN BAHAN

1. Spektrometer/ goniometer w. vernier

2. Pemegang lampu, pico 9, f. spectr.lamps

3. Lampu hg spektral 100, pico 9 base

4. Power supply untuk spectral lamps

5. Prisma, 60 derajat, h 30 mm, crown

6. Prisma berongga

7. Difraksi grating, 600 garis/mm

8. Glycerol 250 ml

9. Methanol 500 ml

10. Cyclohexene for synth 500 ml

11. Wash bottle, plastic 250 ml

12. Bench clamp, -PASS-

13. Stand tube

3.2 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mensetting alat percobaan seperti pada gambar dalam modul.

2. Mengatur spektrometer-goniometer sesuai dengan instruksi operasi.

3. Memproyeksikan apertur atau celah kedalam bidang dari kawat menyilang

dengan pengesetan teleskop tak hingga dan mengamatinya dengan lensa

mata yang digunakan sebagai pembesar.

4. Mengatur prisma agar menghasilkan deviasi minimum dengan posisi

anguler f1 dari teleskop dan membaca off pada vernier untuk masing-

masing garis spektra.

5. Memutar prisma sehingga cahaya jatuh pada permukaan terdekat dan

cahaya dideviasikan kearah sebaliknya. sudut f2 tidak membaca off pada

masing-masing garis spektral pada deviasi minimum.

6. Memberikan sebuah grating ruled yang diamankan didalam sebuah holder

sejajar terhadap sumbu kolimator, dan cocok dengan tempat prisma untuk

menyatakan panjang gelombang garis spektrum merkuri.

7. Mengukur sudut dari garis yang terdifraksi orde pertama terhadap bagian

kanan dan kiri gambar dari celah yang tidak terdeviasi. Lampu spektral

mencapai maksimum luminositas setelah kira – kira dinyalakan 5 menit.

8. Memastikan saat mensetting lampu bahwa udara dapat bersikulasi melalui

celah ventilasi pada housing lampu tanpa hambatan

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 DATA PERCOBAAN

A. Prisma gelas

Warna Deviasi minimum (δm)merah 33.53jingga 33.57kuning 33.68hijau 34.03biru 34.5nila 34.53

ungu 35.53

B. Prisma berongga (cairan Methanol)


ungu 21.1

C. Prisma berongga (cairan Gliserin)


ungu 32.61

4.2 PERHITUNGAN

a. Menghitung indeks bias prisma gelas

Dari persamaan yang telah didapatkan , untuk menghitung indeks bias

dengan sudut deviasi minimum dapan menggunakan persamaan :

;

Contoh perhitungan : untuk warna merah pada percobaan I

δmin =33.530 ; θ = 60o ( sudut prisma )

n=sin

θ+δm

2

sinθ2

=sin

60+33.532

sin602

=1,457

Hasil perhitungan diberikan dalam tabel berikut ini :

Warna Deviasi minimum (δm) indeks biasmerah 33.53 1.457203668jingga 33.57 1.457681982kuning 33.68 1.45899643hijau 34.03 1.463169825biru 34.5 1.468752641nila 34.53 1.469108154

ungu 35.53 1.480900874rata-rata (n) 1.465116225

n literatur prisma gelas = 1,55

KSR = (n literatur- n percobaan) x 100% / n literatur

KSR = (1,55-1,465116225)/1,55x100% = 5.47 %

b. Menghitung indeks bias prisma berongga (cairan Methanol)

Dari persamaan yang telah didapatkan , untuk menghitung

indeks bias dengan sudut deviasi minimum dapan menggunakan

persamaan :

;

Contoh perhitungan : untuk warna merah pada percobaan I

δmin = 23,4170 ; θ = 60o

n=sin

θ+δm

2

sinθ2

=sin

60+20,032

sin602

=1.286



ungu 21.1 1.300275292rata-rata (n) 1.291701965

n literatur prisma rongga cairan methanol = 1,33

KSR = (n literatur - n percobaan) x 100% / n literatur

KSR = (1,33-1,2917)/1,33x100% =2.87955 %

c. Menghitung indeks bias prisma berongga (cairan gliserin)

Menghitung nilai indeks bias dengan menggunakan persamaan yang telah

didapatkan :

Contoh perhitungan : untuk data warna merah

δmin = 34.550 ; θ = 60o

n=sin

θ+δm

2

sinθ2

=sin

60+31.022

sin602

=1,42683



ungu 32.61 1.446153609rata-rata (n) 1.434057297

n literatur prisma rongga cairan methanol = 1,469

KSR = (n lit - n percobaan) x 100% / n lit

KSR = (1,469-1,43405)/1,469x100% =2.378%

4.3 GRAFIK indeks bias terhadap panjang gelombang

1.456 1.457 1.458 1.459 1.46 1.461 1.462 1.463 1.4640

100

200

300

400

500

600

700

Grafik indeks bias dengan panjang gelombang (prisma gelas)

Series2

indeks bias n

panj

ang

gelo

mba

ng (n

m)

1.285 1.286 1.287 1.288 1.289 1.29 1.291 1.292 1.2930

100

200

300

400

500

600

700

Grafik indeks bias dengan panjang gelombang (prisma rongga cairan methanol)

Series2

indeks bias n

panj

ang

gelo

mba

ng w

arna

(nm

)

1.425 1.426 1.427 1.428 1.429 1.43 1.431 1.432 1.433 1.434 1.4350

100

200

300

400

500

600

700

Grafik indeks bias dengan panjang gelombang (prisma rongga cairan gliserin)

Series2

indeks bias n

panj

ang

gelo

mba

ng w

arna

(nm

)

4.4 ANALISA

Pada praktikum ini kita akan menghitung indeks bias 3 buah prisma ,

prisma gelas, prisma dengan cairan methanol dan prisma dengan cairan gliserin. Pada

percobaan kita menghitung sudut bias masing-masing spectrum warna dari sinar

polikromatik, semua sinar dapat teramati dengan baik, dari sinar dengan panjang

gelombang terbesar yaitu sinar merah sampai dengan sinar dengan panjang

gelombang terpendek yaitu sinar ungu. Dengan memiliki sinar bias yang berbeda

untuk semua sinar monokromatik.

Prisma yang digunakan keseluruhan adalah prisma sama kaki, sehingga sudut-

sudutnya sama besar yaitu 600 , dengan menembakkan cahaya polikromatik kedalam

prisma cahaya polikromatik tersebut terurai menjadi beberapa sinar monokromatik

dengan sudut bias yang beragam , sudut bias yang didapatkan merupakan sudut

deviasi minimum, sudut deviasi minimum yang paling kecil terjadi pada sinar dengan

panjang gelombang terbesar yaitu sinar merah, berurutan merah, jingga, kuning, hijau,

biru, nila, dan ungu.

Dari sudut deviasi minimum yang didapat , akan langsung didapatkan indeks

bias prisma tersebut dengan formula . Dari formula tersebut didapatkan

indeks bias rata-rata untuk prisma gelas adalah 1.465. Indeks bias literature dari

prisma gelas adalah 1.55 sehingga dari percobaan tingkat kesalahan adalah 5.47 % ,

kesalahan relative terjadi ketika menyeimbangkan jarak masing-masing spectrum

warna karena terlalu berdekatan sehingga terjadi ketidakseimbangan dalam membaca

masing-masing warna. Untuk prisma dengan cairan methanol indeks bias dari

percobaan yang didapatkan adalah 1.29, Indeks bias literaturnya adalah 1.33 sehingga

ksr nya adalah 2.87 %. Yang terakhir untuk indeks bias prisma dengan cairan gliserin

adalah sebesar 1.434. Indeks bias liteturnya adalah 1.469, ksr 2.378 %.

Berdasarkan hokum snelius , ketika suatu gelombang dengan panjang

gelombang tertentu memasuki suatu medium, artinya dia bergerak dari suatu medium

ke medium yang lain maka akan terjadi perubahan panjang gelombang yang

berbanding terbalik dengan nilai indeks bias medium yang dilewatinya, hal ini sesuai

dengan praktikum.

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

Cahaya bersifat sebagai gelombang karena dapat mengalami refraksi

(pembiasan), refleksi (pemantulan).

Pembiasan atau refraksi merupaka pembelokan cahaya karena

cahaya melewati dua buah medium yang berbeda cepat rambatnya.

Pembiasan cahaya polikromatik pada prisma menghasilkan spektrum

warna merah,jingga,kuning, hijau,biru, dan ungu. Penguraian cahaya

putih menjadi spektrum warna monokromatik disebut dengan

pristiwa dispersi.

Indeks bias prisma gelas berdasarkan literatur berkisar 1,55. Tetapi

berdasarkan percobaan 1,457. Dengan KSR sebesar 5,47%.

Indeks bias prisma gelas berisi cairan methanol berdasarkan literatur

sebesar 1,33. Tetapi berdasarkan percobaan yang telah dilakukan

berkisar n= 1,29. Dengan KSR sebesar 2.879%.

Indeks bias prisma gelas berisi cairan gliserin berdasarkan literatur

sebesar 1,469. Tetapi berdasarkan percobaan yang telah dilakukan n=

1,434. Dengan KSR sebesar 2,37%.

Warna merah memiliki panjang gelombang yang besar dan ungu

memiliki panjang gelombang yang paling pendek.

DAFTAR PUSTAKA

1. Halliday, Resnick, Fisika Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1997.

2. Sutrisno, Seri Fisika Dasar Edisi Gelombang dan Optik, Penerbit ITB, Bandung

1979.

3. Sears, Zemansky, Fisika untuk Universitas III (Optika dan Fisika Modern),

Penerbit Bina Cipta, Bandung, 1987.

dispersi & daya prisma anam

Documents