laporan indeks bias prisma

A.      PENDAHULUAN

 

1.        Latar Belakang

 

Alat optik adalah salah satu atau lebih komponen yang menggunakan prinsip kerja pemantulan dan pembiasan cahaya. Pemantulan cahaya adalah peristiwa pengembalian arah rambat cahaya pada reflektor. Sedangkan pembiasan adalah pembelokan arah rambat cahaya melalui bidang batas antara dua zat yang berbeda kerapatannya.

Pembiasan cahaya (reflaksi) adalah pembelokan sinar pada bidang batas dua medium yang berbeda rapat optiknya. Rapat optik suatu medium akan menentukan besar indeks bias medium itu. Jika suatu zat mempunyai indeks bias lebih kecil dari pada zat lain, maka rapat optiknya juga lebih. Sebaliknya jika indeks biasnya lebih besar, maka rapat optinya lebih besar.

Pembiasan cahaya tidak hanya terjadi pada lensa konvergen atau lensa divergen saja tetapi bisa terjadi pada kedua lensa. Saat ini masih banyak permsalahan yang menyangkut pembiasan cahaya oleh karena itu kami akan melaksanakan praktikum pembiasan cahaya untuk membahasa peristiwa pembiasan lebih lanjut serta penentuan bayangan karna peristiwa pembiasan cahaya pada medium.

Adapun tujuan percobaan ini yaitu agar kita dapat mengetahui hubungan antara sinar  datang, sinar bias dan garis normal pada pembiasan dari udara ke kaca atau dari kaca ke udara. Serta kita juga dapat mengetahui sifat-sifat cahaya yang mengalami pemantulan dengan sempurna. Dimana kita juga dapat mengetahui hukum brewster melalui eksperimen serta kita dapat mengetahui sifat pembiasan cahaya pada siku-siku.

 

 

 

2.        Tujuan

 

Tujuan yang ingin dicapai dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

a.         Untuk mengetahui hubungan antara sinar datang, sinar bias dan garis normal pada pembiasan dari udara ke kaca dan dari kaca ke udara.

b.        Mengetahui sifat cahaya yang mengalami pemantulan sempurna.

c.         Mengetahui hukum brewster melalui eksperimen.

d.        Untuk mengetahui sifat pembiasan cahaya pada prisma siku-siku.

 

B.       LANDASAN TEORI

 

Pembiasan cahaya adalah sebuah gejala terjadinya perubahan kecepatan cahaya ketika melewati dua medium yang berbeda sifat fisisnya seperti perbedaan indeks bias (n), perbedaan primitivitas, permiabilitas (µ) atau konduktivitas (σ). Besar perubahan tersebut tergantung pada frekuensi atau panjang gelombang dari cahaya yang melewatinya. Gejala tersebut bisa diamati dengan mengamati peristiwa perubahan arah rambat cahaya ketika melewati medium yang berbeda. Sifat fisisnya seperti berkas cahaya yang datang dari udara ke kaca. Dari perubahan arah tersebut kita dapat menentukan indeks bias kaca atau kecepatan cahaya yang masuk kedalam kaca. Dalam penelaan yang lebih dalam terhadap jalannya sinar datang. Sinar pantul dan sinar bias ditentukan istilah sudut kritis dan sudut brewster serta dispersi yang merupakan peristiwa penguraian warna oleh karena perbedaan panjang gelombang dari masing-masing cahaya monokromatik. Berikut ini akan dijelaskan sedikit mengenai sudut kristal, sudut brewster, dan pembiasan cahaya pada prisma siku-siku.

 

 

1.        Sudut Kritis dan Sudut Brewster.

Jika sinar masuk dari kaca menuju kedua dengan sudut yang bervariasi mulai dari sudut terkecil sampai 90⁰, maka akan kita temui keadaan dimana sudut sinar yang dibiaskan membentuk sudut 90⁰. Sudut datang yang menghasilkan keadaan ini disebut dengan sudut brewster yang ditemukan pada tahun 1813 oleh Davit Brewster (Anomin, 2009).

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya diruang hampa dengan kecepatan cahaya dibahan tertentu. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias antara medium ke dua dengan indeks bias medium pertama, pembiasan cahaya menyebabkan kedalamnya semu dan pemantulan sempurna.

Persamaan indeks bias mutlak					Hukum pembiasan cahaya
n	=	c				Sin i	=	n1
		v				Sin r		n
(Swasti Kayana, 2009)

 

Sebelumnya sudah diuraikan bahwa cahaya merambat dari medium optik lebih rapat kemedium optik kurang rapat dengan sudut datang tertentu. Cahaya akan dibiaskan menjauh garis normal. Artinya sudut bias akan selalu lebih besar dibandingkan sudut datang. Cahaya dibiaskan menjauh garis normal, semakin besar sudut datang semakin besar sudut bias.

Pada umunya sudut cahaya merambat dari medium 1 kemedium 2 tidak semua berkas cahaya dibiaskan, ada yang dipantulkan dengan besar sudut pantul yang selalu sama dengan hukum pemantulan. Kali ini fokus perhatian kita pada peristiwa pembiasan. Sekali lagi apabila sudut datang diperbesar, maka tidak lagi cahaya yang dibiaskan sebab seluruhnya akan dipantulkan (Anonim, 2011).

C.      ALAT DAN BAHAN

 

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah sebagai berikut :

Tabel : 3.1 Alat dan Bahan

No	Alat dan Bahan	Kegunaan
1	Kertas Putih	Untuk mengamati berkas sinar.
2	Busur Derajat	Untuk mengukur besarnya sudut.
3	Prisma Siku-Siku	Untuk medium pembiasan cahaya.
4	Lampu	Sebagai sumber cahaya.
5	Balok Kaca	Sebagai medium pembiasan cahaya.
6	Catu Daya	Sebagai sumber tegangan.
7	Diagfragma Satu Celah	Sebagai pengatur lewatnya cahaya.
8	Kabel Penghubunga	Sebagai menghubungkan catudaya dan kotak cahaya.
9	Rel Presisi	Sebagai tempat pemegang slide diagfragma.
10	Meja Optik	Untuk menghalangi penyebaran sinar.
11	Pemegang Slide Diagfragma	Untuk meletakkan diagfragma
12	Lensa	Untuk mengamati sinar bias, sinar datang dan garis normal.

 

 

 

 

 

 

 

D.      PROSEDUR KERJA

 

Prosedur percobaan yang dilakukan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut :

1.        Menyelidiki hubungan antara sinar datang, sinar bias dan garis normal pada bidang batas antara dua permukaan.

a.         Meletakan bola kaca diatas sebuah kertas yang memiliki dua garis yang saling tegak lurus dengan sudut datarnya berimpit dengan garis dan menghadap ke sumber cahaya dengan mengusahakan agar pusat lingkaran berimpit dengan titik o pada kertas.

	Kertas Putih
4
3
2
1			P
2
3
4

 

Gambar : 4.1 Kaca Setengah Lingkaran Diatas Kertas

 

b.        Mengarahkan cahaya melewati celah tunggal sedemikian rupa sehingga tampak sebuah berkas cahaya yang membentuk garis.

c.         Mengarahkan berkas cahaya tersebut pada permukaan lengkung dari balok kaca pada titik nomor 2 dari pusat kemudian mengamati jalannya sinar yang masuk dan keluar balok kaca lengkap dengan garis normalnya.

d.        Mengulangi langkah bagian C untuk sinar pada titik lain.

e.         Menggambar sinar-sinar bias untuk masing-masing sinar datang dan menggambarkan garis normal yang keluar dari balok kaca tersebut.

f.         Menentukan indeks bias dari balok kaca.

2.        Menyelidiki sifat cahaya yang mengalami pemantulan sempurna pada kaca ¹/₂ kaca.

a.         Meletakan balok kaca setengah lingkaran dengan sudut datarnya berimpit dengan garis dan menghadap sumbu cahaya seperti pada gambar berikut dengan mengusahakan agar pusat lingkaran berimpit dengan titik O.

Gambar : 4.2 Balok Kaca ¹/₂ Lingkaran Diatas Kertas

 

b.        Mengambil lampu sebagai sumber cahaya.

c.         Memutar posisi kertas bersama balok kaca setengah lingkaran perlahan-lahan berlawanan arah jarum jam, dengan mengusahakan agar sinar dari sumber selalu menuju titik O.

d.        Mengamati sinar yang dipantulkan sempurna dengan mengukur besar sudut putarnya.

3.        Menyelidiki hukum brewster.

a.         Melakukan langkah bagian b dan c seperti diatas.

b.        Memutar kertas balok kaca sampai mencapai keadaan diam dimana sudut pantul membentuk sudut 90⁰, kemudian mencapai sudut datarnya sinar tersebut dengan cara menandai jalannya sinar masuk, sinar bias, dan sinar pantul kemudian melepaskan balok kaca.

4.        Menyelidiki sifat-sifat pembiasan cahaya pada prisma siku-siku.

a.         Meletakan prisma siku-siku diatas kertas dengan kedudukan seperti gambar a kemudian menggambarkan sisi prisma.

 

	P

Gambar : 4.3 Prisma Siku-Siku Diatas Kertas

 

b.        Mengatur letak kertas agar sinar datang berimpit dengan garis normal. Tanda jalannya sinar yang masuk dan sinar yang keluar dari prisma agar dapat menggambarkannya.

c.         Menyingkirkan prisma kemudian membuat garis yang menyatakan sinar masuk ke prisma dan keluar dari prisma. Kedua sinar itu berpotongan membuat sudut yang disebut deviasi. Mengukur sudut deviasi.

d.        Mengulangu langkah c diatas dengan sudut datang sinar pada prisma mulai dari yang kecil sampai dengan sudut datang yang dianggap sudah cukup besar beberapa kali dengan kertas yang baru.

 

E.       HASIL PENGAMATAN

 

1.        Data Pengamatan

 

        Hubungan sinar datang, sinar bias dan garis normal.

4
3
2
1
2
3
4

 

Gambar 5.1 Sinar Datang, Sinar Bias dan Garis Normal

Sifat-sifat pembiasan cahaya :

-            Sinar datang dari medium yang lebih rapat kemudian yang kurang rapat akan dibiaskan menjauh garis normal.

-            Sinar datang dari medium yang kurang rapat kemudian yang lebih rapat yang akan dibiaskan mendekati garis normal.

-            Sinar dating sejajar sumbu utama garis normal akan diteruskan.

        Sifat cahaya yang mengalami pemantulan sempurna pada balok kaca ¹/₂ lingkaran.

 

Gambar 5.2 Pemantulan Sempurna pada Balok Kaca ¹/₂ Lingkaran

 

Sudut 50⁰ merupakan sudut terjadinya pemantulan sempurna.

        Hukum Brewster

Sinar pantul
	y = 100
Sinar Bias

 

Gambar 5.3 Hukum Brewster

        Sifat pembiasan cahaya pada prima siku-siku.

Sinar Datang
450
Sinar Bias

 

Gambar 5.4 Pembiasan Cahaya pada Prisma Siku-Siku

 

600

 

Gambar 5.5 Pembiasan Cahaya pada Prisma Siku-Siku

 

Tabel 5.1 Data Hasil Pengamatan Prisma Siku-Siku

ɣ	Β	α
450	450	90
600	450	180

 

 

 

 

 

2.        Analisis Data

 

        Sifat-sifat pembiasan pada prisma siku-siku.

-            Untuk α = 90⁰

Sin	δn + β	=	n sin α
	2

Sin	δn + β	=	1,408 sin g0
	2

Sin	δn + 450	=	1,408	0,1568
	2

Sin	δn + 450	=	0,22
	2

 

δn	+	450	=	2 x Arc sin (0,22)
		δn	=	(2 x 12,71) - 450
		δn	=	-19,58

 

-          Untuk α = 180⁰

Sin	δn + β	=	1,408 sin 180
	2

 

δn	+	450	=	2 x Arc sin (0,435072)
		δn	=	(2 x 257899) - 450
			=	6,57980

 

Tabel 5.2 Analisis Percobaan Pembiasan Cahaya

ɣ	β	α	δ
450	450	90	-19,580
600	450	180	6,57890

 

        Hukum Brewster

-            Secara praktek

Y = 10

-            Secara teori

y	=	arc tan	n2
			n1
	=	arc tan	1,408
			1,00923
	=	54,3377

F.       PEMBAHASAN

 

Pembiasan cahaya merupakan suatu gejala dimana terjadi perubahan kecepatan cahaya ketika melewati dua medium yang mempunyai perbedaan pada sifat fisisnya. Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya. Jika suatu zat mempunyai indeks bias lebih kecil dari zat lain maka rapat optiknya juga lebih kecil. Sebaliknya, jika zat mempunyai indeks bias lebih besar dari zat lain maka rapat optiknya juga akan lebih besar.

Untuk mengukur pembiasan cahaya dapat menggunakan refraktometer, dimana prinsip kerja alat ini didasarkan pada pengukuran sudut kritis pada sudut Brewster, sudut ini merupakan sudut yang memisahkan dua medium optik yang didefinisikan sebagai sudut terkecil dari luas bidang dengan garis normal dengan medium yang indeks biasnya terbesar dimana sinar dipantulkan seluruhnya.

Percobaan kali ini dengan tujuan untuk mengetahui hubungan antara sinar datang, sinar bias dan garis normal pada pembiasan dari udara ke kaca atau dari kaca keudara dengan menggunakan balok kaca setengah lingkaran menunjukan sinar datang dari udara ke kaca dibiaskan mendekati garis normalnya dan untuk sinar dari kaca ke udara menjauhi garis normal. Hal ini sesuai dengan hukum pembiasan yang menyatakan bahwa sinar datang dari medium yang kurang rapat akan dibiaskan mendekati garis normal sedangkan sinar datang dari medium yang lebih rapat kemudian yang kurang rapat akan menjauhi garis normal.

Selanjutnya untuk mengetahui sifat cahaya yang mengalami pemantulan sempurna menggunakan kotak cahaya dengan cara menggeser posisi cahaya yang dihasilkan kotak cahaya lampu sebagai sumber cahaya yang dilewatkan melalui balok kaca setengah lingkaran sehingga memperoleh sinar yang tidak dibiaskan, tetapi dipantulkan seluruhnya oleh pemantulan total ini pada sudut 47⁰.

Pengamatan terhadap sudut brewster dan sudut kritis juga menjadi salah satu tujuan dari percobaan ini dimana dalam percobaan ini dari pengamatan yang dilakukan dapat dipahami bahwa sudut brewster merupakan sudut sinar datang dan menghasilkan sinar pantul dan sinar bias membentuk sudut 90⁰, sedangkan sudut kritis merupakan sudut sinar datang yang menghasilkan sinar sudut bias sekitar 90^0. Pada pengamatan terhadap sudut brewster dimana melalui pengukuran diperoleh besarnya sudut brewster y₁ yaitu 6,9789⁰ sedangkan secara teori didapatkan hasil 54,33⁰. Hal ini menunjukan hasil pengukuran berlainan antara hasil pengukuran sudut yang dilakukan dengan menggunakan busur derajat sehingga menghasilkan nilai yang berbeda.

Pembiasan cahaya pada percobaan ini juga diamati dengan menggunakan prisma siku-siku, dimana dalam prisma siku-siku cahaya sinar yang datang dibiaskan mendekati garis normal, sedangkan cahaya keluar dari medium prisma tampak bahwa sinar yang menuju ke udara menjauh garis normal.

Pada prisma siku-siku juga diukur sudut antara garis normal dengan sudut bias dengan sudut 30⁰, 45⁰, 60⁰, sudut ini dibentuk untuk menyatakan sinar masuk ke prisma dan keluar dari prisma. Kedua sinar yang berpotongan pada garis normal itulah yang disebut sudut deviasi. Ketiga sudut ini disesuaikan dengan letak sinar datang yang berimpit dengan garis normal tanda jalannya sinar yang masuk dan keluar dari prisma saat prisma siku-siku diletakkan diatas kertas. Dari  hasil  pengamatan  diperoleh berturu-turut -19,58 dan 6,5789. Semakin besar sudut yang dibentuk maka semakin kecil sudut yang dihasilkan antara sudut bias dan garis normal. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan indeks bias medium prisma dengan udara.

 

 

 

 

 

E. PENUTUP

 

1.        Kesimpulan

 

Kesimpulan yang ditarik dari hasil pengamatan ini adalah sebagai berikut :

a.   Sinar datang akan dibiaskan mendekati garis normal jika pembiasannya dari udara ke kaca, sebaiknya sinar datang akan dibiaskan menjauh garis normal jika berasal dari medium kaca ke udara.

b.     Sifat cahaya yang mengalami pemantulan sempurna yaitu ketika berkas cahaya mengenai medium pada posisi tertentu, maka cahaya tidak dibiaskan sedikitpun dan akan dipantulkan seluruhnya.

c.      Hukum Brewster secara sederhana dapat dikatakan sebagai sinar datang akan menghasilkan sinar bias dari sinar pantul akan saling tegak lurus.

d.     Sifat pembiasan cahaya pada prisma siku-siku yaitu mengalami dipersi atau pengurangan.

 

2.        Saran

 

Saran saya pada praktikum kali ini yaitu agar percobaan yang dilakukan secara bersama-sama tidak dibagi dalam kelompok agar praktikum dapat mengerti semua.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Anonim, 2011 Pemantulan Total. http//www.scrbd.cpm.id/21782786/Pemantulan-Total. Diakses 16 Desember 2011.

Anonim, 2011 Gelombang dan Optik. Kendari Universitas Halu Oleo.

Anastikarya, 2009. Pembiasan Cahaya. http://Swastikarya.Wordpress. com/2009/04/08. Pembiasan cahaya. Diakses tanggal 16 Desember 2011.