pembiasan cahaya pada kaca plan paralel

PEMBIASAN CAHAYA PADA KACA PLAN PARALEL

LAPORAN PRAKTIKUM OPTIK

Disusun oleh:

Nita Nurtafita107016300115

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUANUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA1431 H/2010 M

PERCOBAAN 2

PEMBIASAN CAHAYA PADA KACA PLAN PARALEL

A. Judul Percobaan

Pembiasan cahaya pada kaca plan paralel

B. Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan ini yaitu untuk menyelidiki dan menentukan nilai indek

bias dari kaca palan paralel dan air.

C. Teori Dasar

Perbedaan cepat rambat cahaya antar satu medium dengan medium lain

menyebabkan peristiwa perubahan arah rambat (pembelokan) cahaya pada

batas dua medium tersebut. Jika seberkas cahaya melalui bidang batas antara

dua buah medium yang berbeda tingkat kerapatannya, cahaya akan

mengalami perubahan arah ramabt atau dibelokkan. Peristiwa pembelokkan

cahaya pada batas dua medium disebut pembiasan. Jadi, pembiasan cahaya

adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya setelah mengalami

perubahan medium.

Jika seberkas sinar menuju permukaan kaca plan paralel, maka sinar

akan mengalami pembiasan sebanyak dua kali. Pembiasan pertama terjadi

ketika cahaya masuk ke kaca. Pembiasan kedua terjadi ketika cahaya keluar

dari kaca ke udara.

Ketika cahaya dari udara masuk ke kaca,

cahaya akan dibiaskan mendekati normal.

Setelah itu, cahaya akan keluar dari kaca dan

dibiaskan oleh udara menjauhi normal.

Perjalanan cahaya yang mengalami pembiasan

dua kali dapat dilihat pada gambar disamping.

Besarnya pergeseran sinar (t) pada kaca paln paralel dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan seperti berikut:

d=sin (θi−θ r)

cosθr

Keterangan: d = pergeseran sinar

t= tabel kaca plan paralel

θi = sudut datang

θr = sudut bias

D. Rangkaian Percobaan

E. Alat dan Bahan

1. Kaca plan paralel

2. Air di dalam wadah plastik bening

3. Kertas A4 yang diberi garis

4. Kertas A4 polos

5. Jarum pentul 4 buah

6. Penggaris

7. Busur derajat

8. Pensil / pena

9. Catu daya

F. Prosedur Percobaan

1. Siapkan peralatan seperti terlihat pada gambar rangkaian percobaan.

2. Bulatlah garis-garis yang membagi kertas A4 menjadi empat bagian yang

sama dengan menggunakan pena.

3. Garislah tepi-tepi kaca dengan menggunakan pensil/pena sehingga ukuran

kaca tercetak sama persis di atas kertas A4.

4. Posisikan mata kamu di depan kaca plan paralel.

5. Letakkanlah jarum pentul yang pertama di dekat tepi kertas A4, jarum

pentul kedua letakkan pada satu garis lurus diantara jarum pertama

dengan kaca plan paralel.

6. Posisikan mata kamu di belakang kaca plan paralel.

7. Letakkan jarum pantul yang ketiga sejajar dengan jarum pertama dan

kedua di tepi kertas (dekat dengan mata). Sedangkan jarum ke empat di

letakkan di antara jarum ketiga dengan kaca plan paralel.

8. Setelah dianggap sejajar semua, cabutlah keempat jarum tadi.

9. Buatlah garis lurus yang sangat panjang yang menghubungkan lubang

jarum pertama dan kedua hingga mengenai pola kaca plan paralel garis ini

dapat disebut sebagai garis berkas sinar datang(i), dengan cara yang sama

hubungkanlah lubang jarum ketiga dan keempat sehingga mengenai pola

kaca plan paralel, garis ini disebut garis berkas sinar paantul (r).

10. Ukur dan catatlah sudut sinar datang (∠i) dan sudut sinar pantul (∠ r)

pada tabel pengamatan.

11. Rekamlah gejala yang terjadi dengan menggunakan kamera yang kamu

miliki.

12. Ulangi percobaan sebanyak tiga kali, pada kertas berbeda untuk posisi

jarum yang berbeda-beda (sudut kemiringannya terhadap kaca plan

paralel).

13. Lampirkanlah berkas gambar pola cahaya yang kamu buat pada

percobaan ini di laporan.

G. Data Hasil Percobaan

Jenis bahan pembiasan : kaca plan paralel

No. ∠i ∠ r Sin i Sin r n d

1 30° 21° 0,5 0,358 1,396 0,569 cm

2 45° 28° 0,707 0,469 1,507 1,125 cm

3 60° 35° 0,866 0,573 1,5113 1,754 cm

Jenis bahan pembiasan : air

No. ∠i ∠ r Sin i Sin r n d

1 30° 26° 0,5 0,438 1,141 0,318 cm

2 45° 37,5° 0,707 0,608 1,162 0,674 cm

3 60° 49° 0,866 0,754 1,148 1,192 cm

H. Pengolahan dan Analisis Data

Pergeseran sinar (d) pada kaca plan paralel

1) Harga rata-rata : X̄ ¿∑i=1

nXn

=1, 149

2) Penyimpangan deviasi : ∆ X=¿ = -0,58

∆ X=¿ = -0,024

∆ X=¿ = 0,605

3) Kesalahan relatif tiap percobaan Kr = ¿¿×100% =19,33%

Kr = ¿¿×100% =0,8%

Kr = ¿¿×100% =20,16%

4) Kesalahan relatif rata-rata Kr = ∑i=1

nKrn

= 19,33+0,8+20,16

3 = 13,43%

5) Kesalahan mutlak pengukuran Km =∆ XX1

×100%= −0,580,569

×100%=101,93%

Km = ∆ XX2

×100% = −0,0241,125

×100%=

2,133%

Km = ∆ XX3

×100% = 0,6051,754

×100%= 34,49%

No. X X̄ |X−X̄| |X−X̄|2

1 0,569 1,149 -0,58 0,336

2 1,125 1,149 -0,024 0,000576

3 1,754 1,149 0,605 0,366

Indeks bias pada kaca plan paralel (n)


nXn

=1, 471


∆ X=¿ = 0,036

∆ X=¿ = 0,0403


Kr = ¿¿×100% =1,2%

Kr = ¿¿×100% =1,3433%


nKrn

= 2,5+1,2+1,3433

3 = 1,681%


×100% = −0,0751,396

×100%

=5,372%

Km =∆ XX2

×100% = 0,0361,507

×100% = 2,388%

Km =∆ XX3

×100% = 0,04031,5113

×100% =

2,666%

Pergeseran sinar (d) pada air

No. X X̄ |X−X̄| |X−X̄|2

1 1,396 1,471 -0,075 0,005

2 1,507 1,471 0,036 0,0012

3 1,5113 1,471 0,0403 0,0016


nXn

= 0,728


∆ X=¿ = -0,054

∆ X=¿ = 0,464


Kr = ¿¿×100% =1,8%

Kr = ¿¿×100% =15,46%


nKrn

= 13,66+1,8+15,46

3 = 10,30%


×100% = −0,410,318

×100%

=128,93%

Km =∆ XX2

×100% = −0,0540,674

×100% =

8,011%

Km =∆ XX3

×100% = 0,4641,192

×100% = 38,92%

Indeks bias pada air (n)

No. X X̄ |X−X̄| |X−X̄|2

1 0,318 0,728 -0,41 0,168

2 0,674 0,728 -0,054 0,0029

3 1,192 0,728 0,464 0,215

No. X X̄ |X−X̄| |X−X̄|2

1 1,141 1,150 -0,009 0,000081

2 1,162 1,150 0,012 0,000144

3 1,148 1,150 -0,002 0,000004


nXn

=1, 150


∆ X=¿ = 0,012

∆ X=¿ = -0,002

3) Kesalahan relatif tiap percobaan Kr = ¿¿×100% = 0,3%

Kr = ¿¿×100% = 0,04%

Kr = ¿¿×100% = 0,066%


nKrn

= 0,3+0,04+0,066

3 = 1,135%


×100% = −0,0091,141

×100%

=0,788%

Km =∆ XX2

×100% = 0,0121,162

×100% = 1,032%

Km =∆ XX3

×100% = −0,0021,148

×100% =

0,174%

I. Hasil Percobaan

Pada bahan pembias kaca plan paralel saat θi=30°

sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 30°

sin 21° =n2

n1

0,50,358

=n2

1

n2=1,396

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (30°−21°)

cos21° × 3,4=0,569


sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 45°

sin 28° =n2

n1

0,7070,469

=n2

1

n2=1,507

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (45°−28°)

cos28° ×3,4=1,125


sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 60°

sin 35° =n2

n1

0,8660,573

=n2

1

n2=1,5113

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (60°−35°)

cos35° ×3,4=1,754

Pada bahan pembias air saat θi=30°

sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 30°

sin 26° =n2

n1

0,50,438

=n2

1

n2=1,141

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (30°−26°)

cos26° × 4,1=0,318


sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 45°

sin 37,5° =n2

n1

0,7070,608

=n2

1

n2=1,162

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (45°−37,5°)

cos37,5° × 4,1=0,67 4


sin θ i

sin θr

=n2

n1

sin 60°

sin 49° =n2

n1

0,8660,754

=n2

1

n2=1,148

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (60°−49°)

cos49° × 4,1=1,192

J. Tugas Akhir

1. Tentukan indeks bias masing-masing bahan pembias!

Jawab:

Untuk bahan pembias kaca plan paralel:

sin θi /θr=n2/n1 0,5 /0,358=n2 /1 n2=1,396

sin θi /θr=n2/n1 0,707 /0,469=n2/1 n2=1,507

sin θi /θr=n2/n1 0,866 /0,573=n2/1 n2=1,5113

Untuk bahan pembias air:

sin θi /θr=n2/n1 0,5 /0,438=n2 /1 n2=1,141

sin θi /θr=n2/n1 0,707 /0,608=n2/1 n2=1,162

sin θi /θr=n2/n1 0,866 /0,754=n2/1 n2=1,148

2. Tentukanlah pergeseran sinar pada masing-masing bahan!

Jawab:

Bahan pembias kaca plan paralel

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (30°−21°)

cos21° × 3,4=0,569

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (45°−28°)

cos28° ×3,4=1,125

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (60°−35°)

cos35° ×3,4=1,754

Bahan pembias air

d=sin (θ i−θr )

cosθr

t=sin ( 30°−26° )

cos 26° × 4,1=0,318

d=sin (θ i−θr )

cosθr

t=sin ( 45°−37,5° )

cos37,5° × 4,1=0,674

d=sin (θi−θ r)

cosθr

t=sin (60°−49°)

cos49° × 4,1=1,192

3. Bagaimanakah hubungan antara indeks bias bahan terhadap pergeseran

sinar?

Jawab:

Indeks bias nilainya haruslah tetap dan tidak berubah, sedangkan nilai

pada pergeseran sinar dipengaruhi oleh sinar datang yang ditentukan.

Semakin besar sudut sinar datang dan sinar pantul maka semakin besar

pula nilai pergeseran sinarnya. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil

sudut sinar datang dan sinar pantul maka semakin kecil pula nilai

pergeseran sinarnya. Jadi, hasil indeks bias dan pergeseran sinar sangat

dipengaruhi besar kecilnya sudut sinar datang dan sinar pantul.

4. Bandingkan nilai indeks bias yang kamu peroleh dengan indeks bias

bahan pembias pada buku-buku referensi. Tentukan nilai presentase

kesalahan relatifnya!

Jawab:

Indeks bias kaca plan paralel

No.Indeks Bias Percobaan

Kaca Plan ParalelIndeks Bias Kaca Plan

Paralel pada Buku Referensi

1 1,396 1,5

2 1,507 1,5

3 1,5113 1,5

Nilai presentasi kesalahan relatifnya adalah:

X=( 1,396−1,51,5 )×100 %=6,933 %

X=( 1,507−1,51,5 )×100 %=0,466 %

X=( 1,5113−1,51,5 )×100 %=0,753 %

Indeks bias air

No.Indeks Bias

Percobaan AirIndeks Bias Air pada

Buku Referensi

1 1,141 1,33

2 1,162 1,33

3 1,148 1,33

Nilai presentasi kesalahan relatifnya adalah:

X=( 1,141−1,331,33 )× 100%=14,21 %

X=( 1,162−1,331,33 )× 100 %=12,63 %

X=( 1,148−1,331,33 )×100%=13,68 %

K. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati

bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Pada setiap

percobaan yang memiliki sinar datang dan sudut pantul yang berbeda-beda

maka akan menghasilkan indeks bias dan pergeseran sinar yang berbeda pula.

Dari percobaan tersebut dapat juga dilihat bahwa tiap-tiap sudut datang dan

sudut pantul memiliki perbedaan pada nilai pergeseran sinar dan perbedaan

indeks bias yang digunakan sesuai dengan bahan yang digunakan. Semakin

kecil sudut sinar datang dan sinar pantul maka indeks bias dan pergesaran

sinarnya makin kecil. Begitu juga sebaliknya. Jadi, hasil indeks bias dan

pergeseran sinar sangat dipengaruhi besar kecilnya sudut sinar datang dan

sinar pantul.

Saran

Dalam melalukan percobaan, hendaknya mengikuti prosedur pengamatan

dengan baik agar mendapatkan hasil atau data yang maksimal.

pembiasan cahaya pada kaca plan paralel

Documents