penuntun praktikum
DESCRIPTION
Penuntun Praktikum Fisika Dasar II, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas JambiTRANSCRIPT
-
UNIVERSITAS JAMBI KAMPUS PINANG MASAK | JL. RAYA JAMBI-MA.BULIAN KM 15 MANDALO DARAT 36361
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN
TEKNOLOGI
-
i
Laboratorium Dasar Fisika Universitas Jambi
Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2
Listrik, Panas & optiK
@Physics Department
Universitas Jambi
Editor:
Team Fisika
-
ii
DAFTAR ISI
Halaman
Modul L1. Hukum Ohm ............................................................................................ 1
Modul L2. Jembatan Wheatstone .............................................................................. 5
Modul L3. Rangkaian Seri RLC ................................................................................ 10
Modul P1. Kalorimeter .............................................................................................. 14
Modul P2. Koefisien Muai Linear ............................................................................. 17
Modul O1. Lensa ....................................................................................................... 20
Modul O2. Indeks Bias Prisma .................................................................................. 24
-
1
MODUL L1
HUKUM OHM
I. Tujuan
1. Mempelajari hukum ohm
2. Menentukan hambatan ekuivalen untuk rangkaian seri dan parallel
II. Alat dan Bahan
1. Voltmeter DC
2. Amperemeter DC
3. Power supply 0-12 Volt DC
4. Hambatan
5. Kabel penghubung
III. Teori
Jika suatu kawat diberi beda tegangan pada ujung-ujungnya dan diukur arus yang
melewati penghantar tersebut, maka menurut hukum Ohm akan dipenuhi :
= . (1)
dengan V merupakan beda tegangan, I adalah arus pada penghantar dan R hambatan
penghantar. Pers. (1) menunjukkan bahwa hukum ohm berlaku jika hubungan tegangan dan
arus adalah linier.
Dua alat ukur listrik yang cukup penting peranannya dibahas dalam modul ini. Kedua
alat ukur itu adalah alat ukur arus listrik dan alat ukur tegangan listrik. Alat ukur arus listrik
biasa disebut amperemeter dan alat ukur tegangan listrik disebut voltmeter.
Hambatan listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri atau paralel atau gabungan
antara susunan seri dan paralel.
A. Susunan Seri
Hambatan pengganti dari n hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dinyatakan
dalam persamaan berikut :
Rtot = R1 + R2 + R3 + .. Rn
Pada hambatan susunan seri berikut empat prinsip yaitu:
Susunan seri bertujuan untuk memperbesar hambatan suatu rangkaian
-
2
Kuat arus yang melalui tiap-tiap komponen sama yaitu sama dengan kuat arus
yang melalui hambatan pengganti serinya I1 = I2 = I3 =.. = Iseri.
Tegangan pada ujung-ujung hambatan pengganti seri sama dengan jumlah
tegangan pada ujung-ujung tiap komponen Vseri = V1 + V2 + V3 +.
Susunan seri berfungsi sebagi pembagi tegangan dimana tegangan pada ujung-
ujung tiap komponen sebanding dengan hambatannya. V1 : V2 : V3 := R1 : R2 : R3
B. Susunan Paralel
Secara umum untuk komponen-komponen yang disusun paralel, kebalikan atau
pengganti paralel sama dengan jumlah dari kebaikan tiap-tiap hambtan.
n
i RRRRp
I
R
I
1 321
......111
Pada hambatan susunan paralel berikut empat prinsip yaitu.
Susunan paralel bertujuan untuk memperkecil hambtansuatu rangkaian.
Tegangan pada ujung-ujung tiap komponen sama, yaitu sama dengan tegangan
pada ujung-ujung hambatan pengganti paralelnya.
V1 = V2 = V3 =. V= paralel.
Kuat arus yang melakui hambtan pengganti paralel sama dengan jumlah kuat arus
yang melalui tiap-tiap komponen.
Iparalel = I1 + I2 + I3 +
Susunan paralel berfungsi sebagai pengganti arus dimana kuat arus yang melalui
tiap-tiap komponen sebanding dengan kebalikan hambtannya.
321
321
111::
RRRIII
IV. Percobaan
A. Rangkaian Seri
1. Peralatan dirangkai seperti Gambar 1. Hambatan yang digunakan dicatat.
2. Rangkaian dihubungkan dengan sumber arus.
3. Alat pengukur arus diatur pada skala Current DC.
4. Alat pengukut tegangan diatur pada skala voltage DC.
5. Sumber arus dihidupkan, arus diatur sedemikian rupa agar arus = 0,25 A.
6. Tegangan yang dihasilkan dicatat.
7. Langkah 5 dan 6 dilakukan untuk arus I yang lain.
-
3
Gambar 1. Rangkaian seri
B. Rangkaian Paralel
1. Peralatan dirangkai seperti Gambar 2. Hambatan yang digunakan dicatat.
2. Rangkaian dihubungkan dengan sumber arus.
3. Alat pengukur arus diatur pada skala Current DC.
4. Alat pengukut tegangan diatur pada skala voltage DC.
5. Sumber arus dihidupkan, arus diatur sedemikian rupa agar arus = 0,25 A.
6. Tegangan yang dihasilkan dicatat.
7. Langkah 5 dan 6 dilakukan untuk arus I yang lain.
Gambar 2. Rangkaian Paralel
V. Pertanyaan
1. Jelaskan pengertian daerah Ohmik dan Non-Ohmik.
2. Jelaskan prinsip pengukuran hambatan dengan volmeter dan amperemeter!
3. Apakah pengaruh temperatur pada hambatan?
-
4
DATA PENGAMATAN
HUKUM OHM
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
Kode Warna Resistor
No Warna
Besar Resistansi Cincin 1 Cincin 2 Cincin 3 Cincin 4
Rangkaian Seri
No Sumber Arus (A) Rtotal () VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) Vtot (V) I (mA)
1 0,25
Rangkaian Paralel
No Sumber Arus (A) Rtotal () IR1 (V) IR2 (V) IR3 (V) Itot (V) V (V)
1 0,25
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
5
MODUL L2
JEMBATAN WHEATSTONE
I. Tujuan
1. Mempelajari rangkaian jembatan wheatstone sebagai pengukur hambatan
2. Mengukur besar hambatan dan membuktikan hukum hubungan seri dan pararel
3. Menentukan hambatan jenis suatu kawat penghantar.
II. Alat dan Bahan
1. Kawat geser
2. Resistor
3. Kawat penghantar
4. Galvanometer
5. Power supply DC
6. Hambatan standar
7. Kabel penghubung
III. Teori
Untuk suatu rangkaian bercabang, pada setiap kondisi tak berubah, Hukum Kirchoff
pertama menyatakan, pada setiap titk percabangan
= 0 (1)
dimana In adalah arus yang menuju atau meninggalkan titik percabangan.
Gbr. 1. Skema Jembatan Wheatstone
Untuk setiap loop tertutup C dari jaringan penghantar linear, pada setiap kondisi tak
berubah, Hukum Kirchoff Kedua menyatakan
(. ) = 0 (2)
G
RX R3
R1 R2
Sumber arus DC
-
6
Dimana Rn adalah hambatan dari penghantar ke-n dan Vn besar tegangan. Untuk
rangkaian jembatan Wheatstone seperti pada Gbr. 1, diperoleh
= .1
2= .
1
2 (3)
Dari Pers. (1) dan (2) dapat dituliskan
= (4)
untuk hambatan terhubung seri dan untuk hambatan terhubung paralel adalah
1
=
1
(5)
untuk konduktor yang sama, dengan panjang dan luas penampang A, besar hambatan adalah
= .
(6)
IV. Percobaan
A. Mengukur Besar Hambatan Seri dan Paralel
1. Susun rangkaian seperti Gbr. 1!
2. Atur nilai Rs pada 100, kemudian atur kontak geser K sehingga galvanometer
menunjukkan angka nol!
3. Catat panjang L1 dan L2!
4. Ulangi percobaan dengan mengubah nilai Rs pada 150, 330, sampai 680!
5. Ulangi untuk RX yang dihubungan secara seri dan pararel!
B. Menentukan hambat jenis kawat penghantar
1. Dari Gbr 1, ganti RX dengan kawat penghantar!
2. Catat panjang dan diameter kawat penghantar
3. Lakukan cara kerja A.2 dan A.3 atur nilai Rs pada 10, kemudian ulangi untuk nilai
Rs lainnya.
4. Ulangi langkah diatas untuk panjang kawat yang berbeda-beda (sekurang-kurangnya
5 panjang kawat)!
V. Pertanyaan
1. Jelaskan cara lain untuk mengukur hambatan!
2. Buktikan Pers. (3) dan (6)!
3. Apa syarat agar R1 dan R2 sebanding dengan L1 dan L2 ?
4. Bagaimana pengaruh pengukuran jika kawat geser tidak homogen?
-
7
5. Mengapa pada pengukuran kapasitas, galvanometer diganti denganHeadphone?
6. Apakah satuan hambatan jenis (satuan SI)?
VI. Evaluasi Akhir
1. Hitung besar Rx dan hambatan pengganti Rx yang dihubungkan secara seri dan paralel!
2. Berdasarkan hasil percobaan tentukan hukum hubungan seri dan pararel pada
hambatan
3. Buat grafik hambatan terhadap panjang kawat penghantar (R vs ), cari gradiennya
dan hitung hambatan jenis dari kawat penghantar tersebut.
4. Dengan mellihat literatur, tentukan jenis bahan kawat penghantar tersebut!
5. Buat analisis dan kesimpulan hasil percobaan.
-
8
DATA PENGAMATAN
JEMBATAN WHEATSTONE
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
Rx Tunggal
Kuat Arus l1 (cm) l2 (cm) l1/l2 Rs () Rx ()
Rx Seri
Kuat Arus l1 (cm) l2 (cm) l1/l2 Rs () Rx-seri ()
Rx Paralel
Kuat Arus l1 (cm) l2 (cm) l1/l2 Rs () Rx-paralel ()
-
9
Hambat Jenis Kawat Penghantar
No Jenis
Kawat
Panjang
kawat (m)
Diameter
kawat (m)
l1 (cm) l2 (cm) l1/l2 Rs () (.m)
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
10
MODUL L3
RANGKAIAN SERI RLC
I. Tujuan
1. Mempelajari pengaruh frekuensi terhadap resistor, induktor dan kapasitor
2. Menentukan pengaruh frekuensi terhadap beda fase anatara arus dan tegangan dalam
rangkaian seri RLC.
II. Peralatan
1. Osiloskop
2. Generator nada
3. Amperemeter AC
4. Papan rangkaian
5. Resistor, Kapasitor, Induktor
6. Set kabel penghubung
III. Teori
Jika sebuah lilitan dengan induktansi L, sebuah kapasitor dengan kapasitan C dan
sebuah hambatan ohmik
dihubungkan seri dengan
sumber tegangan AC
tVV cos0 seperti
terlihat pada Gbr. 1, maka
pada rangkaian akan
terbaca
= +
+
(1)
dengan I adalah arus dan
Q muatan pada kapasitor.
Jika Pers (1) diturunkan dengan =
diperoleh = cos( ) (2)
dimana
=
2+(1/)2
(3)
V = V0 cos t Gbr. 1, Rangkaian seri resistor, induktor dan kapasitor (RLC)
-
11
Pergeseran fasa adalah
tan = 1/
(4)
Berdasarkan Pers.(2), arus akan memiliki titik resonansi di
= = 1
.
dan akan menghasilkan Impendasi
= 2 + ( 1/)2
(5)
Reaktansi induktif merupakan impedansi dari induktor, mempunyai simbol XL dan
satuan Ohm, sedangkan reaktansi kapasitif merupakan impedansi dari kapasitor, mempunyai
simbol XC dan mempunyai satuan Ohm juga. Besar kedua reaktansi tersebut adalah :
XL = L atau XL =
dan
XC = 1
. atau XC =
(6)
dengan VLef adalah tegangan efektif antara kedua ujung induktor, VCef tegangan efektif antara
kedua ujung kapasitor Ief arus efektif yang melalui induktor atau kapasitor.
Dengan menggunakan Pers (4) dapat dibuktikan bahwa beda fase antara tegangan dan
arus dalam induktor, kapasitor dan tahanan, beturut-turut adalah -90, 90 dan 0o jadi fase
tegangan pada R sama dengan fase arus yang mengalir dalam rangkaian seri RLC. Sehingga
dengan membandingkan fase tegangan pada kedua ujung rangkaian, RLC dan fase tegangan
pada tahanan R, dapat diketahui beda fase
antara arus dan tegangan dalam rangkaian
seri RLC. Tegangan pada masing-masing
komponen serta beda fasenya terhadap arus
dapat di gambarkan dengan diagram fasor
sebagai berikut :
Pada Gbr. 2, terlihat bahwa di dalam induktor, fase tegangan mendahului fase arus sebesar
90o ; di dalam kapasitor fase tegangan ketinggalan dari fase arus sebesar 90o ; dan di dalam
tahanan, fase tegangan sama dengan fase arus. adalah beda fase antara tegangan dan arus
dalam rangkaian seri R, L dan C. Pada saat resonansi, dipenuhi syarat VL = VC atau = 0.
Gbr. 2. Diagram fasor dari rangkaian seri RLC
VC = i XC
VR = i R
VL = i XL
i (sudut fase = 0o)
V
-
12
IV. Percobaan
1. Atur amplitudo gelombang dari generator nada pada 5 volt (10 volt peak to peak)
2. Buatlah rangkaian percobaan seperti Gbr. 1!
3. Pasang kapasitor dengan harga 22F R = 10, dan L = 500 lilitan!
4. Atur frekuensi dari generator nada untuk mendapatkan frekuensi resonansi (terjadi saat
arus yang mengalir pada rangkaian maksimum).
5. Catat arus yang mengalir pada rangkaian dan ukur tegangan pada ujung-ujung R, L dan
C serta frekuensi gelombang pada osiloskop.
6. Atur frekuensi generator nada untuk beberapa nilai frekuensi di bawah dan di atas
frekuensi resonansi, kemudian ulangi langkah 5.
7. Ulangi langkah 4 sampai 6 untuk nilai R yang lebih besar!
V. Pertanyaan
1. Buktikan bahwa beda fase tegangan dan arus dalam induktor, kaspasitor dan tahanan
berturut-turut adalah 90o, -90o dan 0o!
2. Terangkan mengapa jika terjadi resonansi, V menjadi minimum dan arus pada rangkaian
mencapai harga maksimum!
3. Ceritakan tentang resonansi pada rangkaian paralel L dan C (tentang arus, syarat
resonansi dan frekuensi resonansi)!
VI. Evaluasi Akhir
1. Hitung nilai reaktansi induktif XL , reaktansi kapasitif XC, nilai hambatan R, dan nilai
impedansi Z untuk setiap perubahan frekuensi.
2. Buat grafik R, XL, XC dan Z terhadap frekuensi ()
3. Dari grafik XL terhadap frekuensi, hitung induktansi dari induktor. Buat grafik XC vs
menjadi linear dan hitung harga C. Bandingkan dengan harga C yang tercantum pada
kapasitor.
-
13
DATA PENGAMATAN
RANGKAIAN SERI RLC
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
R=
L= lilitan
C= F
Frekuensi
Generator
IR IL IC V V (Vp-p) fosiloskop
fresonansi
< fresonansi
> fresonansi
R=
L= lilitan
C= F
Frekuensi
Generator
IR IL IC V V (Vp-p) fosiloskop
fresonansi
< fresonansi
> fresonansi
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
14
MODUL P1
KALORIMETER
I. Tujuan
1. Menentukan kalor lebur es
2. Menentukan panas jenis serta kapasitas panas berbagai logam
II. Alat dan Bahan
1. Kalorimeter
2. Termometer
3. Pemanas dan bejana didih
4. Keping-keping logam
5. Neraca
III. Teori
Percobaan ini didasarkan pada azas Black. Jika dua benda dengan temperatur berbeda
berada dalam satu sistem, maka terjadi perpindahan kalor
dari benda dengan temperatur lebih tinggi ke benda dengan
temperatur lebih rendah hingga mencapai keadaan
setimbang. Pada keadaan setimbang, kalor yang dilepas
sama dengan kalor yang diterima.
IV. Percobaan
A. Menentukan Nilai Air Kalorimeter
1. Didihkan air di bejana didih, catat temperatur saat air mendidih (Tp)
2. Timbang kalorimeter kosong dengan pengaduknya, catat massa kalorimeter (mk)
3. Isi kalorimeter dengan air ( bagian kalorimeter), catat massa air (ma)
4. Masukkan kalorimeter ke dalam selubung luarnya, catat temperatur kalorimeter (Ta)
5. Tambahkan air mendidih hingga bagian, catat temperatur kesetimbangan (Ts)
6. Timbang kembali kalorimeter tanpa selubung, catat massa air yang ditambahkan (mp)
-
15
B. Menentukan Kalor Lebur Es
1. Siapkan potongan es, catat temperatur es tersebut (Tes)
2. Timbang Kalorimeter kosong dengan pengaduknya, catat sebagai massa kalorimeter
(mk)
3. Isi kalorimeter dengan air ( bagian kalorimeter), catat massa air (ma)
4. Masukkan kalorimeter ke dalam selubung luarnya, catat temperatur kalorimeter (Ta)
5. Masukkan potongan es ke dalam kalorimeter, tutup kemudian aduk, catat temperatur
kesetimbangan (Ts)
6. Timbang kembali kalorimeter tanpa selubung, catat massa es yang ditambahkan (mes)
C. Menentukan Kalor Jenis Logam
1. Timbang keeping-keping logam catat sebagai mlgm, dan panaskan, catat temperatur
logam tersebut (Tlgm)
2. Timbang kalorimeter kosong dengan pengaduknya, catat massa kalorimeter (mk)
3. Isi kalorimeter dengan air ( bagian kalorimeter), catat massa air (ma)
4. Masukkan kalorimeter ke dalam selubung luarnya, catat temperatur kalorimeter (Ta)
5. Masukkan keeping-keping logam tadi ke dalam kalorimeter dan catat temperatur
kesetimbangan (Ts)
6. Ulangi untuk logam-logam lainnya!
V. Pertanyaan
1. Berikan pembahasan tentang azas Black sehingga mendapatkan persamaan yang akan
digunakan pada percobaan ini (A, B, C)
2. Tuliskan defenisi panas jenis, kalor lebur, kapasitas kalor! tulis dimensi dari masing-
masing besaran
3. Apakah yang dimaksud dengan nilai air kalorimeter?
4. Apa yang dimaksud dengan kesetimbangan?
VI. Evaluasi Akhir
1. Hitung nilai air kalorimeter
2. Hitung kalor lebur es, panas jenis logam dan kapasitas kalor dari logam yang
digunakan. Bandingkan dengan literatur!
3. Buat analisis dan berikan kesimpulan percobaan.
-
16
DATA PENGAMATAN
KALORIMETER
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
A. Nilai air kalorimeter
Tp mk ma Ta Ts mp
B. Kalor lebur es
Tes mk ma Ta Ts mes
C. Kalor jenis logam
Jenis logam mlgm Tlgm mk ma Ta Ts
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
17
MODUL P2
KOEFISIEN MUAI LINIER
I. Tujuan
1. Mempelajari pemuaian berbagai logam
2. Menentukan koefisien muai linier logam besi, alumunium, dan tembaga
II. Alat dan Bahan
1. Peralatan muai panjang 1 set
2. Dial gauge 1 buah
3. Thermometer 1 buah
4. Batang logam besi 1 buah
5. Batang logam alumunium 1 buah
6. Batang logam tembaga 1 buah
7. Lampu spritus 1 buah
III. Teori
Sebagian besar zat memuai bila dipanaskan dan mengecil bila didinginkan. Banyaknya
pemuaian atau menjadi kecil bervariasi tergantung pada jenis material.
Gambar 1. Pemuaian batang logam
Berdasarkan eksperimen, diamati perubahan panjang (L) sebanding dengan
perubahan suhu untuk hampir semua benda padat. Perubahan panjang sebanding dengan
panjang mula - mula L0 seperti terlihat pada Gbr. 1. Kesetaraan ini dapat ditulis menjadi :
= 0 (1)
dengan adalah koefisien muai linier [/C]. Persamaan Ini juga dapat ditulis dalam bentuk :
-
18
= 0(1 + ) (2)
Dengan L0 adalah panjang mula -mula pada suhu T0 dan L adalah panjang setelah
dipanaskan atau didinginkan pada temperatur T [C]. Besar koefisien muai linier ditentukan
oleh bahan pembentuk logam. Dalam eksperimen untuk pengukuran koefisien ini dilakukan
dengan mencari perbedaan panjang (L) dari batang yang ditempatkan pada ruang dengan suhu
t1 dan pada uap panas dengan suhu t2. Perubahan panjang L sebanding dengan panjang awal
L1 dan penambahan suhu t2 t1. Koefisien muai linear dapat ditulis:
=
1(
1
12) (3)
IV. Percobaan
1. Ukur panjang batang logam dan catat suhu ruang
2. Masukkan batang logam yang akan diukur ke dalam peralatan muai logam linier serta
pasang thermometer.
3. Panaskan batang hingga tercapai kesetimbangan termal dengan menghubungkan
peralatan muai linier dengan sumber tegangan.
4. Catat perubahan (L) untuk setiap penurunan suhu 20C.
5. Ulangi langkah 1 s/d 4 untuk batang logam yang lain
V. Pertanyaan
1. Apa yang dimaksud dengan koefisien muai linier, koefisien muai luas dan koefisien
muai volume?
2. Tentukan satuan dan dimensi dari besaran besaran pada pertanyaan no.1!
3. Apakah yang mempengaruhi besar kecilnya koefisien muai?
4. Buktikan bahwa:
a. Koefisien muai logam 2 kali koefisien muai liniernya?
b. Koefisien muai volume luas logam 3 kali koefisien muai liniernya?
VI. Evaluasi Akhir
1. Buat grafik yang menunjukkan hubungan antara L dan T!
2. Hitung koefisien muai linier logam dengan gradient dari kurva logam
3. Bandingkan harga hasil percobaan dengan daftar pada buku referensi, dari hal ini
tentukan jenis logam tersebut!
4. Buat Analisis dan kesimpulan dari percobaan.
-
19
DATA PENGAMATAN
KOEFISIEN MUAI LINEAR
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
Panjang awal logam = cm
Suhu Setimbang = 0C
Penurunan Suhu
1. .
2. ..
3. ..
4. ..
5. ..
6.
7.
8.
9. .
10. .
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
20
MODUL O1
LENSA
I. Tujuan
1. Mempelajari sifat pada lensa
2. Menentukan panjang fokus dan perbesaran lensa cembung dengan mengukur jarak
bayangan dan objek
3. Menentukan panjang fokus lensa cembung dan kombinasi dari lensa cekung dengan
menggunakan metode Bessel
II. Alat dan Bahan
1. Lensa positif dan lensa negatif
2. Benda berupa celah
3. Bangku optik
4. Layar penangkap bayangan
5. Cermin
6. Sumber tegangan, lampu filamen
III. Teori
Hubungan antara jarak fokus lensa f, jarak benda g, dan jarak bayangan b diperoleh dari
optik geometris. Tiga berkas cahaya utama, sinar fokus, sinar paralel dan sinar pusat seperti
terlihat pada Gambar 1:
Dengan melihat geometris dari gambar, jarak fokus lensa dapat dihitung dengan:
gb
gbf
gbf
.atau
111 (1)
sedangkan perbesaran bayangan yang terbentuk dapat dihitung dengan:
f f
g b
Gambar 2. Pembentukan bayangan pada lensa cembung
G B
-
21
g
b
G
B (2)
dimana B adalah ukuran bayangan dan G adalah ukuran objek atau benda.
Pada jarak yang sama d antara benda dan bayangan, saat didapatkan bayangan
diperbesar (kasus I), posisi lensa cekung dapat digeser sehingga jarak antara benda dan lensa
berubah (kasus II) hingga diperoleh bayangan yang jelas namun diperkecil seperti terlihat dari
Gambar 2.
Dengan menentukan jarak d, serta posisi lensa untuk bayangan diperbesar dan
diperkecil (e) jarak fokus lensa dapat ditentukan. Penentuan fokus lensa dengan metoda ini
dinamakan juga dengan Metoda Bessel:
d
edf
4
22 (3)
IV. Percobaan
A. Menentukan fokus lensa positif
1. Susunlah sistem optik seperti Gambar 1
2. Ambil jarak dari benda ke layar (layar dari 100 cm). Catat posisi benda dan
bayangan (layar)
3. Geserkan lensa sehingga didapatkan bayangan yang diperbesar yang jelas pada
layar. Catat posisi lensa
4. Tentukan jarak antara benda dengan lensa (g) dan jarak antara lensa dan bayangan/
layar (b)
5. Tentukan jarak fokus dengan menggunakan persamaan 1.
6. Tentukan perbesaran bayangan dengan persamaan 2.
e
d
Gambar 3. menentukan jarak fokus lensa dengan metode bessel
cekung cembung
-
22
B. Menentukan Fokus Lensa Positif dengan Metode Bessel
1. Berdasarkan percobaan A, tambahkan lensa negatif antara lensa cembung dengan
bayangan, geserkan kedudukan lensa negatif sehingga didapatkan bayangan
lainnya yang diperkecil dan jelas
2. Catat posisi bayangan diperkecil
3. Tentukan jarak antara benda dengan layar (d) dan jarak antara posisi lensa
diperbesar dengan posisi lensa diperkecil (e)
4. Tentukan jarak fokus lensa dengan menggunakan persamaan 3.
V. Pertanyaan
1. Lukiskan jalannya sinar istimewa pada lensa cembung dan lensa cekung
2. Jelaskan apa itu titik fokus lensa pertama dan titik fokus kedua pada lensa?
3. Apa ukuran kekuatan lensa?
4. Jelaskan sifat lensa cembung dan lensa cekung dalam pembentukan bayangan
VI. Evaluasi Akhir
1. Buktikan persamaan 1, 2 dan 3
2. Jelaskan macam-macam aberasi pada lensa dan adakah pengaruhnya dalam penentuan
jarak fokus lensa?
3. Bagaimana hubungan antara perbesaran bayangan dengan jarak fokus lensa dan jarak
benda!
4. Tentukan fokus lensa dari masing-masing metode dan kekuatan lensa
5. Buat analisis dan kesimpulan hasil percobaan!
-
23
DATA PENGAMATAN
LENSA
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
A. Fokus lensa positif
No Posisi benda
(cm)
Posisi layar
(cm)
Posisi lensa
(+)
g (cm) b (cm) f (cm)
D. Fokus lensa positif dengan metode bessel
No Posisi
benda (cm)
Posisi
layar (cm)
Posisi lensa
+ (cm)
Posisi lensa
(cm)
d
(cm)
e
(cm)
f (cm)
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )
-
24
MODUL O2
INDEKS BIAS PRISMA
I. Tujuan
1. Mempelajari cara menggunakan spektrometer
2. Menentukan indeks bias prisma
II. Alat dan Bahan
1. Spektrometer
2. Lampu Natrium atau Hg
3. Prisma
III. Teori
Apabila suatu sinar dengan sudut tertentu melewati dua medium yang berbeda, dengan
n1 adalah indeks biar medium I dan n2 untuk medium II, maka akan berlaku hubungan:
rnin sinsin 21 (1)
dengan i adalah sudut datang serta r merupakan sudut bias yang diukur terhadap garis normal.
IV. Percobaan
A. Pengukuran sudut pembias prisma
1. Cari skala sudut pada saat teropong dan sumber cahaya berada pada suatu garis
lurus (titik nol)
2. Letakkan prisma dengan sudut pembias A menghadap ke sumber cahaya. Dengan
sudut datang sembarang seperti gambar.
N
i
r
n1
n2
Gambar 4. Berkas cahaya pada medium berbeda
-
25
O
O O O
d
3. Dengan menggunakan teropong, cari sinar pantul dari dua buah sisi sudut pembias.
Jika besar sudut antara kedua sinar pantul tersebut adalah , maka:
=1
2 (2)
4. Cari sinar bias yang keluar dari prisma menggunakan teropong, catat skala
sudutnya!
5. Selisih deviasi sudut langkah 4 dengan skala titik nol merupakan sudut deviasi (d)
Nilai n dihitung dengan persamaan:
22 )cotsin1(sin Addn (3)
6. Ulangi langkah 2 - 5, untuk sudut pembias prisma lainnya (sudut B dan C)
B. Metode sudut deviasi mnimum
1. Letakkan prisma sehingga salah satu sudut pembias menerima cahaya dengan sudut
datang sangat besar, tetapi lebih kecil dari 90 (perhatikan sinar 1) seperti pada
gambar
2. Dengan teropong, cari sinar keluar (berupa spektrum) dari prisma.
3. Putarlah meja prisma sehingga sudut datang berkurang, bersama dengan itu
putarlah teropong dengan arah yang sama, jaga agar bayangan/ spektrum tetap
berada dalam penglihatan
4. Putarlah terus prisma dan teropong sampai spektrum bergerak berbalik arah
terhadap arah perputaran prisma
5. Catat besar sudut pada saat spektrum berbalik arah
6. Ambil prisma tersebut lalu gerakkan teropong untuk mendapatkan cahaya langsung
dari sumber, catat sudut itu
7. Selisih dua sudut tersebut merupakan sudut deviasi mnimum
8. Lakukan langkah 1 sampai 7 untuk sisi prisma lainnya
9. Lakukan langkah A dan B untuk jenis prisma lainnya
-
26
Catatan: Nilai n untuk metoda ini adalah
A
ADn m
21
21
sin
)(sin (4)
V. Pertanyaan
a. Apa yang dimaksud oleh: indeks bias, deviasi sudut, deviasi mnimum, relaksasi,
refleksi, dispersi dan daya dispersi?
b. Apa syarat deviasi mnimum terjadi?
c. Buktikan persamaan (1), (2), (3) dan (4)
VI. Evaluasi Akhir
1. Tentukan sudut A, B, C
2. Tentukan sudut deviasi mnimum
3. Hitung n prisma dengan dua metode tersebut, bandingkan hasilnya
4. Buatlah anlisis dan berikan kesimpulan.
1
2 3
D3 Dm
D1
1 2
3
-
27
DATA PENGAMATAN
INDEKS BIAS PRISMA
Keadaan Laboratorium Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan
Suhu oC oC
Kelembaban relatif % %
Jenis lampu =
ii. Pengukuran indeks bias prisma metode sudut pembias
No Sudut T1 T2 A Tb d n
1 A
2 B
3 C
iii. Metode sudut deviasi minimum
No Jenis Prisma Sudut T To Dm A n
1
A
B
C
2
Asisten pengawas
( )
Jambi,
Praktikan
( )