ABSTRAK

MODUL-3 (Refraktometer)

Wanda Suryadinata(1403010120051)

Jurusan Fisika,FMIPA Universitas Padjadjaran

Kamis,20 Maret 2014

Refraktometer merupakan alat untuk menentukan indeks bias suatu

medium.Sedangkan refraktometer abbe merupakan alat pengukur indeks bias

suatu zat cair yang mempunyai indeks bias 1,3 dan 1,7.

Praktikum dilakukan dengan 2 cairan yang berbeda, ini untuk membedakan

indeks bias masing-masing zat, zat cair yang dipakai adalah air suling dan

minyak.

Prinsip kerja alat berdasarkan sudut kritis,dimana sudut kritis diantara dua

medium adalah sudut datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat

yang menghasilkan sudut bias sama dengan 90°.

Dalam praktikum diperoleh berbagai nilai besaran, baik menentukan indeks

bias,nf-nc, sampai menghitung nilail KSRnya.KSR yang diperoleh dalam

praktikum in cukp kecil.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Refraksi merupakan penyimpangan atau pembelokkan cahaya karena

melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.Hal ini dikarenakan laju

perbedaan cahaya pada kedua medium,laju cahaya paa medium yang rapat lebih

lambat dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat.Akan

ada perbedaan sinar bias ketika sinar matahari melewati bidang yang berbeda

kerapatannya.Perbedaan kerapatan ini juga berdampak pada sinar biasnya, bisa

mendekati maupun menjauh dari garis normal.

1.2 Rumusan Masalah

1. Proses refraksi pada medium yang berbeda indeks biasnya

2. Menentukan indeks bias dari suatu zat dengan menggunakan alat

refraktometer ABBE

3. Pengaruh cahaya terhadap indeks bias suatu zat atau optik atau hubungan

suhu dengan indeks bias

1.3 Tujuan

1. Mempelajari prinsip kerja alat Refraktometer ABBE.

2. Mengukur indeks bias suatu cairan.

3. Mengetahui pengaruh suhu terhadap indeks bias.

4. Menentukan dispersi nf – nc.

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Refraksi

Refraksi adalah pembengkokan sinar cahaya ketika melewati permukaan

antara satu bahan transparan dengan bahan lainnya.

Ketika seberkas cahaya melintasi batas antara cahaya dengan objek dan

media lain, atau antara dua media yang berbeda, panjang gelombang perubahan

cahaya, tetapi frekuensi tetap konstan. Jika berkas cahaya tidak ortogonal (atau

lebih tepatnya normal) untuk batas, perubahan dalam hasil panjang gelombang

terhadap perubahan arah balok. Perubahan arah ini dikenal sebagai pembiasan.

Kualitas bias lensa sering digunakan untuk memanipulasi cahaya untuk

mengubah ukuran jelas dari gambar. Pembesar kacamata, kacamata, lensa kontak,

mikroskop dan teleskop pembiasan merupakan contoh manipulasi ini.

2.2 Penyebab terjadinya pembiasan cahaya

Pembiasan cahaya terjadi ketika cahaya lewat dari satu medium ke lainnya

propagasi dengan kepadatan optik yang berbeda, mengalami perubahan arah

kecepatan dan perubahan jika tidak insiden tegak lurus di permukaan. Pembiasan

cahaya merupakan penyimpangan dalam arah propagasi yang dijelaskan oleh

hukum Snell. Hukum dan pembiasan di media homogen, adalah konsekuensi dari

prinsip Fermat, yang menyatakan bahwa perjalanan cahaya antara dua titik di

sepanjang jalan jalur optik lebih memerlukan sedikit waktu.

Selain itu, kecepatan penetrasi cahaya dalam medium selain vakum

berhubungan dengan panjang gelombang dan, ketika sebuah berkas cahaya putih

melewati dari satu media ke yang lain, setiap warna mengalami penyimpangan

sedikit. Fenomena ini dikenal sebagai hamburan cahaya. Misalnya, untuk

mencapai medium padat, gelombang lebih pendek kehilangan kecepatan pada

panjang (misalnya, ketika cahaya putih melewati prisma). Panjang gelombang

pendek yang tersebar hingga 4 kali selama itu yang mengapa langit terlihat biru

karena rentang warna untuk indeks bias lebih besar dan lebih tersebar.

Dalam hukum refraksi menyimpulkan semua gerakan gelombang yang

mengatur keseluruhan:

1. Sinar insiden, dipantulkan dan dibiaskan adalah pada bidang yang sama.

2. Timbulnya sudut dan refleksi adalah sama, yang berarti mereka yang

masing-masing kejadian dan balok tercermin dengan tegak lurus (disebut

Normal) untuk batas ditarik pada titik kejadian. [1]

2.3 Proses Pembentukan Pembiasan dan Hukum Snellius

Cermin dapat memantulkan sinar yang mengenainya dengan arah tertentu.

Hukum pemantulan cahaya juga memberikan penjelasan tentang bagaimana sinar-

sinar cahaya dipantulkan pada sebuah cermin datar.

Hukum pemantulan cahaya terdiri dari dua rumusan pernyataan, yaitu:

1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal bertemu pada satu titik dan

terletak pada satu bidang datar yang sama

2. Sudut datang sama dengan sudut pantul (i = r).

Pemantulan sendiri terbagi atas dua jenis, yaitu pemantulan

teratur dan pemantulan baur (tidak teratur). Jika berkas cahaya mengenai

permukaan bahan-bahan seperti cermin, aluminium, baja maka semua sinar

dipantulkan dalam arah yang sama. Ini disebabkan permukaan bahan yang halus

(rata), ini masuk dalam peristiwa pamantulan baur. Sedangkan, jika cahaya jatuh

pada permukaan yang tidak kasar atau tidak rata, maka cahaya tersebut akan

dipantulkan dengan arah sembarang ke segala arah, sehingga terjadi peristiwa

pemantulan baur atau diffus (tidak teratur). Peristiwa pemantulan cahaya berbeda-

beda sifatnya tergantung dari bidang pantulnya. Bidang pantul yang umum dikaji

dalam subtopik fisika adalah cermin datar, cermin cekung, dan cermin

cembung (sifat pantulannya masing-masing akan kita bahas pada tulisan

terpisah). 

Selain peristiwa pemantulan, cahaya juga dapat mengalami peristiwa

pembiasan. Pembiasan ini dapat terjadi jika cahaya melalui dua medium yang

berbeda. Dalam peristiwa pembiasan cahaya, terdapat beberapa hukum dasar yang

bisa menjelaskan perilaku pembiasan cahaya, hukum ini ditemukan

oleh Snellius Hukum pembiasan cahaya berbunyi:

1. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2. Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n1 < n2),

sinar akan dibelokkan mendekati garis normal; jika sinar datang dari medium

lebih rapat ke medium kurang rapat (n1 > n2), sinar akan dibelokkan menjauhi

garis normal. [2]

2.4 Refraktometer

Refraktometer adalah alat untuk mengukur kerapatan atau densitas. Dalam

hal larutan gula digunakan untuk mengukur birx atau zat. Padat terlarut dalam

larutan tersebut. Prinsip dasar pengukuran adalah hubungan antara indeks dengan

brix larutan.

Refraktometer adalah alat untuk mengukur nilai kadar garam pada air. Alat

ini sanagt mudah dalam penggunaan dan perawatannya, amka kita harus mengenal

tiap-tiap dari bagian alat ini. Alat ini etrdiri dari :

a. Probe refraktometer : Probe berwarna biru ini merupakan bagian yang

paling sensitif dari refraktometer.

b. Penutup probe refraktometer : Penutup probe berwarna putih

transparan berfungsi untuk melindungi probe dari debu, atau benda-benda

lain yang dapat membuat probe tergores.

c. Murkolibresi : berfungsi untuk menyesuaikan nilai bacaan refraktometer

diguanakan apabila refraktometer ketika membaca air aquades tidak

menunjukkan nilai nol.

d. Handle/ Pegangan : berupa grid yang memanjang dari bagian murkolibresi

sampai pengatur cahaya. Berfungsi untuk memegang refraktometer.

e. Pengatur cahaya : berfungsi untuk mengatur cahaya yang masuk,sehingga

dapat melihat hasil bacaan menjadi lebih jelas.

f. Lensa : berfungsi untuk mata dalam melihat hasil bacaan dari kadar garam

pada air.

Setelah kita mengenal bagian-bagian dari refraktometer, kita dapat dengan

mudah menggunakan dan merawat refraktometer. Untuk membersihkan probe

refraktometer yang telah digunakan dapat dilakukan dengan menggunakan tissue

yang dibasahi oleh air aquades. Tissue yang telah basah disapukan ke probe secara

perlahan dan searah.

Gambar refraktrometer abbe:

[3]

Prinsip kerja refraktometer:

Seperti yang sudah diketahui, refraktometer merupakan alat untuk

menentukan indeks bias suatu medium.Sedangkan refraktometer abbe merupakan

alat pengukur indeks bias suatu zat cair yang mempunyai indeks bias 1,3 dan 1,7.

Prinsip kerja alat berdasarkan sudut kritis,dimana sudut kritis diantara dua

medium adalah sudut datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat

yang menghasilkan sudut bias sama dengan 90°.

2.5 Indeks Bias

Menurut Christian Huygnes (1629-1695) “perbandingan laju cahaya dalam

ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias”. Secara

matematis dapat dirumuskan dimana : n=cv

n : Indeks bias mutlak zat optic

c : laju cahaya dalam ruang hampa (3x108 m/s)

v : laju cahaya dalam zat

indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya n≥ 1¿.

Saat indeks bias sebuah medium berubah secara bertahap. Pembiasan

berlanjut yang membawa pada pembelokan cahaya secara bertahap. Sebuah

contoh menarik adalah pembentukan fatamorgana saat siang yang panas,

seringkali terdapat selapis udara di dekat tanah. Lapisan tanah ini lebih hanagt,

sehingga kurang padat (rapat) disbanding udara diatasnya. Laju cahaya sedikit

lebih besar dilapisan yang kurang rapat. [4]

2.6 Mengukur Indeks Bias

Apabila suatu bahan dengan indeks bias n ditempatkan pada gelas prisma

yang indeks biasnya ng dan sudut biasnya A, dengan sudut prisma A sebesar 62.

Untuk lebih jelasnya kita dapat melihat gambar di bawah ini:

Dari Hukum Snellius: nu sin = ng sin

dimana nu = n udara = 1

sin = ng sin

Dengan menggunakan perhitungan geometri:

A + =180 A = r +

+ r + = 180 = A – r

adalah sudut kritis, dimana n < ng sehingga = 90

n sin 90 = ng sin

n = ng sin

n = ng sin (A - r)

n = ng sin A cos r - ng cos A sin r cos r = (1 – sin2r)1/2

n = ng sin A (1- Sin 2 r)1/2 – cos A sin i ng sin r = sin i

n = Sin A √ng2−sin2 i+cos A sin i

[5]

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan Percobaan

1. Refraktometer ABBE beserta grafik nf-nc

Refraktometer ABBE berfungsi sebagai alat untuk mengukur indeks bias

suatu zat cair.

Grafik nf-nc berfungsi sebagai acuan untuk menentukan nilai nf-nc setelah

diketahui harga drumer (d) dan indeks biasnya (nd).

2. Lampu natrium beserta power supply 110 V.

Berfungsi sebagai sumber cahaya dan sumber tegangan untuk menyalakan

lampu.

3. Bejana air beserta pompa, pemanas dan pipa-pipa penghubung

Berfungsi sebagai alat yang digunakan sebagai sarana percobaan.

4. Termometer

Berfungsi sebagai alat untuk mengukur suhu.

5. Minyak dan air

Berfungsi sebagai zat cair yang akan diukur indeks biasnya.

3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1 Persiapan

1. Menyalakan lampu natrium dengan menggunakan sumber tegangan 110V,

menunggu selama 5 menit.

2. Memasang termometer pada refraktometer.

3. Menghubungkan pipa-pipa pada Refraktometer ABBE (seperti pada

gambar dibawah). Pipa dari pompa dihubungkan pada lubang masukan

pada Refraktometer ABBE. Lubang 3 dan 4 dihubungkan dengan pipa ke

bejana. Memasang termometer pada Refraktometer ABBE.

3.2.2 Pengambilan Data

a. Menentukan indeks bias minyak pada suhu kamar

1. Membuka prisma dengan hati-hati, kemudian meneteskan satu tetes

minyak diatas prisma. Menutup dan menguncikan hingga teguh.

2. Mengatur cermin pemantul cahaya agar garis silang terlihat dengan jelas.

3. Mengatur tombol kompensator sehingga tampak batas terang dan gelap

terletak pada perpotongan garis silang.

4. Mengatur tombol alhidad sehingga batas bayangan terang dan gelap

terletak pada perpotongan garis silang.

5. Mencatat skala yang terlihat pada kaca benggala yang menunjukkan harga

indeks bias minyak (nd) dan skala yang terlihat pada kompensator yang

menunjukkan harga drumer (d).

6. Mencatat suhu ruangan dan suhu refraktometer.

7. Menentukan nilai nf-nc dengan bantuan grafik.

b. Menentukan indeks bias air suling pada berbagai suhu

1. Mengeringkan minyak pada prisma dengan tisu halus, hati-hati jangan

terlalu keras. Meneteskan satu tetes air suling pada prisma tersebut.

2. Menutup kembali prisma tersebut.

3. Menyalakan heater dan pompa.

4. Pada suhu 35C melakukan percobaan 2 s/d 5 pada prosedur a. Mengamati

suhu input dan outputnya.

5. Melakukan percobaan 4 untuk variasi suhu antara 35oC s.d. 60oC.

6. Menentukan nilai nf-nc pada masing-masing variasi suhu.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan

4.1.1 Menentukan Indeks Bias Minyak

Trefraktometer (ᵒC)

nd d nf-nc

31,5 1,503 35 0,020931,5 1,5025 40 0,015831,5 1,503 45 0,01331,5 1,5025 50 0,014331,5 1,503 60 0,0079

4.1.2 Menentukan Indeks Bias Air Suling Berbagai Suhu

Tair/ Input(ᵒC)Trefraktometer/

out(ᵒC)nd d nf-nc

40 41 1,33 45 0,011345 46 1,327 44 0,01250 51 1,33 50 0,007955 56 1,33 41 0,014660 61 1,328 51 0,007465 66 1,325 49 0,0085

4.2 Pengolahan Data Percobaan

a. Menghitung nilai terbaik indeks bias minyak pada suhu kamar

nd=∑i=1

n

nd i

n.

nd=1. 503+1 .503+1. 5025+1 .503+1 . 50255

=1 .5028

b. Menghitung besarnya indeks bias koreksi dan menghitung besarnya

kesalahan relatif

Dengan menggunakan rumus :

nd koreksi = nd + R x10−5

R = 29 . 5 D ∗( T 1 − 20 ) + 0 .094 [0 . 04525D

− nd ] ( T 2 − 20 ) d

dengan D = 0 .043503590

Dengan mensubtitusikan data dan hasil – hasil ke dalam rumus di atas

maka hasilnya dapat dituliskan dalam bentuk tabel berikut:

Buat Minyak

nd d nf-ncTruanga

n

1,503 35 0,0209 281,5025 40 0,0158 281,503 45 0,013 281,5025 50 0,0143 281,503 60 0,0079 28

R koreksistep 1 step 2 hasil

10,26685 -0,56868 9,698167

10,26685 -0,54344 9,723409

10,26685 -0,54396 9,722892

10,26685 -0,54344 9,723409

10,26685 -0,54396 9,722892

Menghitung KSR dengan membandingkan nd koreksi dengan nd

percobaan

KSR = |ndkoreksi−ndpercobaan

ndkoreksi|x 100 %

nd koreksi

1,5030969821,5025972341,5030972291,5025972341,503097229

Dengan menggunakan rumus diatas maka dipatkan KSR perbandingan nd

koreksi dengan nd percobaan sebesar:

KSR KSR nf-nc

0,00006 -0,065040,00006 -0,075840,00006 -0,277920,00006 -1,251320,00006 -3,24391

Air Suling

Nd d nf-nc

1,33 45 0,01131,327 44 0,0121,33 50 0,00791,33 41 0,0146

1,328 51 0,00741,325 49 0,0085

c. Menghitung nilai nf-nc berdasarkan teori dan membandingkan dengan

percobaan

Minyak

d nf-nc Truangan

Rkoreksi

step 1 step2hasil akhir

25,6671181 -25,7479 -0,0807932,08389763 -31,17 0,91394738,50067715 -42,232 -3,7313444,91745668 -40,2158 4,70168251,3342362 -56,9723 -5,63811

57,75101573 -61,4135 -3,6625

nd koreksi1,32999921,32700911,3299627

1,3300471,3279436

1,3249634

KSR KSR nf-nc

0,00000 -0,110810,00001 -0,08808

-0,00003 -0,243730,00004 -0,06251

-0,00004 -0,29953-0,00003 -0,20606

35 0,0209 28

40 0,0158 28

45 0,013 28

50 0,0143 28

60 0,0079 28

nf-nc teoristep 1 A step2 step3 step4 hasil

0,01534925 -0,04224 0,003009 0,04350359 0,0196236

0,022912 -0,05517 0,003439 0,04350359 0,01468620,0326227

5 -0,06982 0,003868 0,04350359 0,01017280,04475 -0,0862 0,004298 0,04350359 0,0063518

0,077328 -0,12413 0,005158 0,04350359 0,0018615

Air Suling

nd d nf-nc

1,33 45 0,01131,327 44 0,0121,33 50 0,00791,33 41 0,0146

1,328 51 0,00741,325 49 0,0085

nf-nc teoristep 1 A step2 step3 step4 hasil0,03262

3 -0,069820,00386

80,04350

40,01017276

50,03049

6 -0,066750,00378

20,04350

40,01102864

2

0,04475 -0,08620,00429

80,04350

4 0,006351840,02467

4 -0,057960,00352

50,04350

40,01374099

30,04748

9 -0,089680,00438

40,04350

40,00569438

30,04211 -0,08279 0,00421 0,04350 0,00704773

8 2 4 7d. Grafik Indeks bias air dan suhu

35 40 45 50 55 60 65 701.322

1.324

1.326

1.328

1.33f(x) = − 0.000125714285714287 x + 1.33493333333333R² = 0.324107142857136

Hubungan Suhu dan indeks Bias

Series2 Linear (Series2)

Suhu (celcius)

inde

ks b

ias

4.3 Analisa Percobaan

Pada praktikum refraktometer abbe, dilakukan 2 jenis cairan yang akan

diketahui indeks zat cairnya,yaitu minyak dan air suling.Dalam

percobaannya,setiap cairan divariasikan sebanyak 5 sampai 6 variasi dalam

pengambilan data dalam hal penaikan suhunya.

Pada minyak, seiring penaikan nilai d, nilai nf-nc yang dihasilkan semakin

kecil.Hubungan antara nf-nc yang teori sama yang didapat sat praktikum tidak

jauh berbeda,ini dibuktikan dengan ksr yang relatif sangat kecil.Sedangkan untuk

nilai R koreksinya tidak jauh berbeda, ini dikarenakan perbedaan antara data satu

dengan data yang lainnya relatif sangat kecil.Tetapi dalam praktikum,nilai nd

mengalami kenaikan dan penurunan, praktikan kurang mengerti tentang hal ini,

mungkin dikarenakan saat melihat skala sedikit susah dikarenakan jarak antara

skala satu dengan skala yang lainnya sangat kecil, dan hal ini cukup mengganggu

penglihatan.Karena hal ini pula, data yang diambil sedikit mengalami kesalahan.

Pada air suling, dilakukan variasi sebanyak 6 kali.Pada air memiliki nilai

nf-nc mengalami fluktuatif terhadap penaikan suhu.Tetapi hubungan antara nf-nc

dengan d relatif mengalami penurunan seiring penaikan nilai d.Pada pengambilan

data dengan zat cair air suling sangat susah mengamati wilayah terang dan

gelapnya,ini dikarenakan indeks bias air yang lebih kecil dari minyak.

Nilai KSR pada percobaan ini sangat kecil, ini menandakan keakuratan

data yang cukup akurat dibanding dengan minyak.Sedangkan hubungan antara

nilai nf-nc teori dengan nf-nc percobaan tidak jauh berbeda, hal ini didukung

dengan nilai KSR yang sangat kecil.

Untuk mencari hubungan suhu dan indeks bias mengalami fluktuatif,

walaupung mendapat data yang akurat, tetapi pada saat diplot ke grafik antara

suhu dan indeks bias membentuk garis yang tidak linier.Ini dapat kita lihat saat

terjadinya pembiasan,yang sinar datangnya tidak sejajar dengan sinar biasnya.Ini

dikarenakan perbedaan kerapatan medium atar dua bidang.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Refraksi 2014 http://id.shvoong.com/exact-sciences/engineering/2285181-

pengertian-pembiasan-cahaya/ 19 maret 2014 pukul 17:00 wib

[2]Proses pembiasan 2014 http://www.zakapedia.com/2013/01/peristiwa-

pemantulan-dan-pembiasan.html 19 Maret 2014 pukul 18:40 wib

[3] Gambar Refraktometer 2014 putrakalimas.blogspot.com 19 Maret 2014 0ukul

18:56 wib

[4] Halliday,Resnick.1997.Fisika Jilid 2.Erlangga:Jakarta

[5]Suryaningsih,Sri.2014.Modul Praktikum Fisika Eksperimen

1B.Unpad:Jatinangor