Download - Laporan Praktikum Fisika Dasar II - DEVIASI DAN INDEKS BIAS PRISMA

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Judul Percobaan : Deviasi dan Indeks Bias Prisma

Jurusan FisikaUniversitas Negeri Manado

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamProgram Studi Geothermal

NAMA : YONATHAN ANDRIANTO SUROSO

NIM : 12300041

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2Deviasi dan Indeks Bias Prisma

Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado


A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar 2 tentang Deviasi dan Indeks Bias Prisma adalah:

1. Mengukur dengan benar sudut deviasi dan sudut deviasi minimum pada prisma.2. Menghitung dengan benar besarnya indeks bias bahan prisma

B. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang kami gunakan dalam praktikum ini adalah:

1. Prisma sama sisi 1 buah2. Prisma sama kaki 1 buah3. Jarum pentul 4 buah4. Busur derajat 1 buah5. Mistar 1 buah

C. DASAR TEORI

Prisma adalah zat bening (transparan) terbuat dari kaca yang dibatasi oleh dua bidang datar dan membentuk sudut tertentu yang berfungsi menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β). 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.

Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjauhi 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.

Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu saat memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar datang mula-mula dan sinar bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi. Jadi, sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias atau pemantul.



Gambar 1. SUDUT DEVIASI DALAM PEMBIASAN PRISMA

Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar.

Jadi, sudut deviasi dirumuskan sebagai:

δ=(i1+r2 )−β

di mana :

δ : sudut deviasi

i1 : sudut datang pada prisma

r2 : sudut bias sinar meninggalkan prisma

β : sudut pembias prisma, yaitu i2 (sudut datang permukaan kedua) + r1 (sudut

bias permukaan pertama)

Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma.

Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (δm atau δ = 0) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlaku: i1 = r2 = i (dengan i adalah sudut datang cahaya ke prisma) dan i2 = r1 = r (dengan r adalah sudut bias cahaya memasuki prisma). Oleh karena itu, persamaan sudut deviasi di atas dapat dituliskan kembali dalam bentuk:

δ=(i1+r2 )−β



⟺δ m=(i1+i1 )−β

⟺δ m=2 i1−β

i1=δm+β

2

Selain itu, sudut deviasi minimum juga bisa terjadi jika i2 = r1, maka dari rumus sudut pembiasan prisma dapat ditulis kembali sebagai berikut:

β=i2+r1

β=r1+r1=2r 1

r1=12

β

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 Snellius I

2. Hukum Snellius II

“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.”



sin isin r

=konstan⟹ sin isin r

=n2

n1

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

2dan

r1=12

β

⟺ sin isin r

=n2

n1⟺

sinδ m+β

2

sin12

β=

n2

n1

⟺n2 sin12

β=n1 sinδ m+β

2

D. JALANNYA PERCOBAAN

1. Meletakkan styrofoam di atas meja, kemudian diletakkan selembar kertas di atasnya

2. Meletakan prisma di atas kertas dan menandai dengan pensil bidang alas prisma. Kemudian prisma tersebut diangkat dan dipindahkan

3. Menandai titik di tengah-tengah garis kiri segitiga serta melukis garis tegak lurus sisi tepat di titik tersebut. Kemudian membuat sudut 35o di titik tersebut menggunakan busur

4. Menancapkan 2 buah jarum pentul di garis yang membuat sudut 35o terhadap garis tegak lurus dan meletakkan kembali prisma pada posisi semula. Kemudian diamati dari sisi lainnya agar kedua jarum pentul tersebut kelihatan berhimpit. Setelah itu, jarum pentul ketiga dan keempat ditancapkan kembali sehingga terlihat jarum tersebut berhimpit (tinggal kelihatan satu)

5. Menandai dengan pensil posisi jarum ketiga dan keempat agar garis tersebut menyentuh sisi prisma sebelah kanan



6. Memperpanjang garis tersebut agar berpotongan dengan perpanjangan garis yang dari jarum 1 dan jarum 2. Kemudian diukur sudut yang terbentuk dari dua garis tersebut

7. Mengulangi langkah 3 s.d 5 dengan merubah sudut datang menjadi 40o dan 45o

masing-masing pada kertas yang baru8. Melakukan langkah 1 s.d 6 untuk jenis prisma yang lain

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Jenis prisma β i1 r2 δ

Prisma sama sisi 60o35o 60o 35o

40o 60o 40o

45o 60o 45o

Prisma siku-siku sama kaki 45o35o 33o 23o

40o 30o 25o

45o 25o 25o

Lampiran gambar (prisma sama sisi):



Lampiran gambar (prisma siku-siku sama kaki):



F. PENGOLAHAN DATA

35 40 4505

101520253035404550

Diagram Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Sama Sisi

Sudut datang (i1) dalam derajat

Sudu

t Dev

iasi

(δ) d

alam

der

ajat



35 40 4522

22.5

23

23.5

24

24.5

25

25.5

Diagram Fungsi δ terhadap i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki


Sudu

t Dev

iasi

(δ) d

alam

der

ajat

35 40 450

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Diagram Fungsi δ + i1 pada Prisma Sama Sisi


δ +

i1 d

alam

der

ajat



35 40 450

10

20

30

40

50

60

70

80

Diagram Fungsi δ + i1 pada Prisma Siku-siku Sama Kaki


δ +

i1 d

alam

der

ajat

Teori Kesalahan pada sudut-sudut deviasi prismao Untuk sudut deviasi pada prisma sama sisi

δ=δ 35+δ40+δ 45

3

δ=35o+40o+45o

3=40o

∆ δ=√∑ (δ−δi )n (n−1 )

∆ δ=√ (40−35 )+( 40−40 )+(40−45 )3× 2

=√ 06=0,00

δ=40o ± 0,00

Ralat relatif =∆ δδ

×100 %

Ralat relatif = 040

× 100 %=0 %

o Untuk sudut deviasi pada prisma sama sisi

δ=δ 35+δ40+δ 45

3

δ=23o+25o+25o

3=24,33o

∆ δ=√∑ (δ−δi )n (n−1 )



∆ δ=√ (23−24,33 )+(25−24,33 )+ (25−24,33 )3× 2

=√ 0,016

=√0,00 16

∆ δ=0,04

δ=23o± 0,0 4

Ralat relatif =∆ δδ

×100 %

Ralat relatif =0,0 423

×100 %=0 ,17 %

Mencari indeks bias prisma

n2 sin12

β=n1 sinδ m+β

2

⟺n2 sin12

β=sinδm+β

2

⟺n2=sin

δm+ β

2

sin12

β

n2=sin

δ m+ β

2

sin12

β

n2=sin

23+452

sin12

×45=

sin 34sin 22,5

=0,5590,382

=1,5

G. PEMBAHASAN

Analisis Data

Kami melakukan perhitungan dan pengolahan data 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 adalah sama untuk masing-masing sudut datang (35o, 40o, dan 45o) karena ketiga sudut datang membentuk sudut r2 yang sama, yakni 60o); sedangkan untuk prisma siku-siku sama kaki nilai i1 dan δ berbeda satu sama lain. 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 )−β

dan 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

⟶sin

δm+ β

2

sin12

β=

n2

n1

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

sinδm+β

2

sin12

β=

n2

1⟶n2=

sinδ m+β

2

sin12

β

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.

Kesalahan Dalam Percobaan

Dalam praktikum tentang deviasi dan indeks bias prisma ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu:

o Ketidaktelitian dalam menentukan dan melukis garis sinar dengan tepat

o Ketidaktelitian dalam mengukur sudut dengan busur

o Kesalahan atau ketidaktelitian alat ukur yang digunakan, dalam hal ini adalah

busur



o Prisma yang digunakan dalam keadaan tidak layak pakai atau terdapat cacat

pada prismao Perhitungan yang salah pada proses pengolahan data

H. 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 )−β

3. 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

⟶sin

δm+ β

2

sin12

β=

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

I. DAFTAR PUSTAKA



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

Budiyanto, Joko. 2009. Fisika :Untuk SMA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html diakses 19 Maret 2013 jam 22.15

http://fisikanyaman2.wordpress.com/2011/02/01/hukum-i-dan-ii-snellius/ diakses 19 Maret 2013 jam 22.28


Download - Laporan Praktikum Fisika Dasar II - DEVIASI DAN INDEKS BIAS PRISMA

Top Related