Praktikum Fisika Dasar II

^Deviasi dan Indeks Bias Prisma^

Kelompok I

Identitas

Nama : Ketsya Debora Lenak

NIM : 13 530 001

Kelas : Ilmu Kimia

Kelompok : I

Anggota Kelompok : - Susriany Puidumole

- Deswin Sakudu

- Meiky Mokoginta

Judul Percobaan : Deviasi dan Indeks Bias Prisma

Tanggal Melakukan Percobaan : 15 Mei 2014

Tanggal Memasukkan Percobaan : 21 Mei 2014

I. Tujuan Percobaan1. Agar mahasiswa dapat melakukan pengukuran dengan benar sudut deviasi dan sudut

deviasi minimum dengan alat-lat yang tersedia .2. Dengan data yang diperoleh dari pengukuran, mahasiswa dapat menghitung dengan

benar besarnya indeks bias bahan prisma.

II. Alat dan Bahan 1. Prisma sama sisi 1 buah2. Prisma sama kaki 1 buah3. Jarum pentul 4 buah4. Busur derajat 1 buah5. Penggaris (mistar) 30cm 1 buah

III. Dasar Teori

Prisma merupakan benda yang terbuat dari gelas tembus cahaya (transparan) yang kedua sisinya dibatasi bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu satu sama lain. Sudut tersebut dinamakan sudut pembias (simbol: β). Bidang permukaan prisma berfungsi sebagai bidang pembias. 

Perhatikan gambar di atas, cahaya yang datang dari udara (sinar datang) menuju bidang permukaan prisma akan dibiaskan mendekati garis normal sesuai dengan hukum pembiasan Snellius. Kemudian, ketika sinar meninggalkan prisma menuju udara, sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. 

Setelah melewati prisma, cahaya mengalami deviasi yang disebut dengan sudut deviasi (σ). Sudut deviasi (σ) merupakan sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan sinar datang (i1) dengan perpanjangan sinar yang meninggalkan prisma (r2). Besarnya sudut deviasi yang dialami cahaya adalah sebagai berikut. Perhatikan gambar berikut ini.

Perhatikan ΔQRS.∠SRQ = r2 – i2 dan∠SQR = i1 – r1∠QSR = 180° - ∠SQR - ∠SRQ∠QSR = 180° - (i1 – r1) – (r2 – i2)∠QSR = 180° - i1 + r1 – r2 + i2

Perhatikan  ΔBQR.∠BQR = 90° – r1∠BRQ = 90° – i2∠QBR = 180° – ∠BQR - ∠BRQ∠QBR = β

β = 180° – (90° – r1) – (90° – i2)

β = r1 + i2

Sudut deviasinya (σ) dapat dicari sebagai berikut.

σ = 180° - ∠QSR

σ = 180° - (180° - i1 + r1 – r2 + i2)

σ =  i1 - r1 + r2 - i2

σ =  (i1 + r2) – (i2 + r1), ingat  r1 + i2 = β maka:

σ =  (i1 + r2) – β

Keterangan:

β = sudut pembias prisma

i1 = sudut datang sinar masuk

i2 = sudut datang sinar keluar

r1 = sudut bias dari sinar masuk

r2 = sudut bias dari sinar keluar

σ = sudut deviasi

Dalam pembiasan cahaya terdapat suatu hukum yang dikenal dengan Hukum

Snellius. Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara

sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas

antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas atau kaca. Nama hukum ini

diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu

penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.

Hukum Snellius terdiri atas dua hukum, yaitu:

1. Hukum Sinellius I

2. Hukum Sinellius II

sin isin r

=konstan⟹ sin isin r

=n2

n1

“Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal di titik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu bidang datar.”

“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias.”

di mana:

n1 : indeks bias medium di sekitar prisma (biasanya adalah udara)

n2 : indeks bias prisma

Berdasarkan Hukum Snellius, maka besar sudut deviasi minimum dapat dinyatakan :

i1=δm+β

2 dan r1=

12β

⟺ sin isin r

=n2

n1

⟺sinδm+β

2

sin12β

=n2

n1

⟺n2 sin12β=n1 sin

δm+β2

IV. Jalannya Percobaan1. Meletakkan papan tripleks bulat diatas meja. Kemudian metakkan sehelai kertas diatasnya.2. Meletakkan prisma diatas kertas dan menandai dengan pensil bidang alas prisma.

Kemudian mengangkat dan mimindahkan prisma tersebut.3. Menandai titik ditengah-tengah garis kiri sisi segitiga. Membuat garis tegak lurus sisi

tersebut tepat di titik tersebut. Dengan busur membuat sudut 35° dititik sudut tersebut.4. Menancapkan dua buah jarum pentul digaris yang membuat sudut 35° terhadap garis tegak

lurus. Dan letakkan kembal prisma pada posisi semula. Sekarang amati dari sisi lainnya agar kedua jarum pentul kelihatan berimpit. Dan sementara itu, tancapkan kembali jarum pentul ketiga dan keempat sehingga Nampak keempat jarum tersebut berimpit (tinggal kelihatan satu)

5. Tandai dengan pensil posisi jarum ketiga dan keempat agar garisnya menyentuh sisi prisma sebelah kanan.

6. Perpanjang garis tersebut agar berpotongan dengan perpanjangan garis dari sisi prisma disebelah kanan.

7. Ulangi langkah 3 sampai dengan 5 dengan mengubah sudut dating menjadi 40°, 45°, dan 50°,dan akan lebih jika setiap sudut datang

.

V. Hasil Pengamatan

Jenis Prisma β i1 r2 δ

Prisma Sama Sisi 60º

35 º 65 º 40 º40 º 55 º 55 º45 º 51 º 36 º50 º 45 º 35 º

Prisma Sama Kaki 45º

35 º 34 º 24 º40 º 30 º 25 º45 º 24 º 24 º50 º 21 º 26 º

Lampiran Gambar : Prisma Sama Sisi

Prisma Sama Kaki

VI. Pengolahan Data1. Buatlah grafik fungsi δ sebagai fungsi dari perubahan sudut dating i1.

35 40 45 500

10

20

30

40

50

60

Diagram Fungsi δ sebagai fungsi dari pe-rubahan sudut datang 1 (Prisma Sama 𝑖

Sisi)

Sudut Deviasi

35 40 45 5023

23.5

24

24.5

25

25.5

26

26.5

Diagram Fungsi δ sebagai fungsi dari pe-rubahan sudut datang 1 (Prisma Sama 𝑖

Kaki)

Sudut Deviasi

2. Buatlah grafik sebagai fungsi (δ+i1) untuk kedua jenis prisma yang digunakan.

Prisma sama sisi Prisma sama kaki0

20

40

60

80

100

120

Grafik fungsi (δ+i1) untuk prisma sama kaki dan sama sisi

35 40 45 50

3. Hitung harga indeks bias prisma. untuk prisma sama sisi

n2 sin12β=n1 sin

δm+β2

⟺n2 sin12β=sin

δm+β2

⟺n2=sinδm+ β

2

sin12β

n2=sinδm+ β

2

sin12β

n2=sin

35+602

sin12×60

=sin 95sin30

=0,683

−0,988=−0,691

untuk prisma sama kaki

n2=sinδm+ β

2

sin12β

n2=sin

35+452

sin12×45

=sin 7 5sin 15

=−0,3870,650

=−0,595

VII. PembahasanKami melakukan praktikum mengenai penentuan nilai indeks bias prisma berdasarkan

pengukuran sudut deviasi dan sudut deviasi minimum yang digunakan dalam praktikum Fisika Dasar II ini.

Dalam data hasil pengamatan, nilai i1 dan δ untuk prisma sama sisi untuk sudut datang (35o, 40o, 45odan 50º) membentuk sudut r2, 35º,40º,45º,dan50º ; sedangkan untuk prisma siku-siku sama kaki nilai i1 dan δ 24º,25º,24º,26º. Nilai sudut deviasi (δ) yang didapat dari masing-masing jenis prisma, sudut bias, dan sudut datang yang sebelumnya telah ditentukan, telah diuji dengan menggunakan rumus deviasi:

δ=(i1+r2 )−βdan mendapatkan hubungan yang tepat dan benar berdasarkan rumus di atas.

Untuk menentukan nilai indeks bias prisma (n), pertama-tama kami menghitung terlebih dahulu sudut deviasi minimum (δm). Deviasi minimum sebenarnya terjadi jika i1 = r2, namun dalam praktikum yag kami laksanakan didapati bahwa nilai i1 tidak sama dengan r2, baik untuk jenis prisma sama sisi maupun prisma siku-siku sama kaki. Oleh karena itu, untuk mendapatkan nilai sudut deviasi minimum kami mengambil nilai deviasi yang paling kecil atau mendekati (i1≈r2). Setelah itu, kami masukkan dalam persamaan dari Hukum Snellius II:

sin isin r

=n2

n1

⟶sinδm+ β

2

sin12β

=n2

n1

Karena diketahui untuk nilai indeks bias udara (n1) bernilai 1, maka persamaan di atas akan menjadi:

sinδm+β

2

sin12β

=n2

1⟶n2=

sinδm+β

2

sin12β

sehingga nilai indeks bias prisma dapat dicari.Kami menemukan bahwa nilai indeks bias prisma yang kami dapatkan (1,5) lebih besar

dari nilai indeks bias udara (1). Gambar datangnya sinar yang ditunjukkan pada data hasil pengamatan menunjukkan bahwa sinar dibiaskan mendekati garis normal pada titik bias prisma. Hal ini sesuai dengan penjabaran hukum I Snellius.

VIII. Kesimpulan

Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

1. Prisma mempunyai dua bidang pembias. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

2. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias atau pemantul. Sudut deviasi dapat dirumuskan sebagai berikut:

δ=(i1+r2 )−β3. Sudut deviasi mencapai minimum ketika besar sudut datang sinar sama dengan besar sudut

bias prisma (i1 = r2)4. Hubungan mengenai pembiasan yang terjadi pada cahaya yang melalui dua medium yang

berbeda dapat dijelaskan dengan Hukum Snellius:a. Hukum Snellius I :

“Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal di titik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu bidang datar.”

b. Hukum Snellius II :“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias.”

5. Nilai indeks bias pada prisma dapat ditentukan melalui hubungan Hukum Snellius II dan rumus sudut deviasi minimum prisma:

sin isin r

=n2

n1

⟶sinδm+ β

2

sin12β

=n2

n1

6. Nilai indeks bias prisma lebih besar daripada nilai indeks bias pada udara (n2 > n1 atau n2 > 1), karena itu sinar datang pada prisma dibiaskan atau dibelokkan mendekati garis normal

Daftar Pustaka

----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado.

131604269-Laporan-Praktikum-Fisika-Dasar-II-DEVIASI-DAN-INDEKS-BIAS-PRISMA.doc

http://mafia.mafiaol.com/2013/02/pembiasan-dan-sudut-deviasi-pada-prisma.html -diunduh pada tanggal 20 April 2014