Praktikum fisika

INDEKS BIAS

A.    TUJUAN

·         Menentukan nilai indeks bias kaca plan paralel

·         Menentukan nilai indeks bias bahan pembuat prisma

·         Memnentukan deviasi minimum sebuah prisma

B.     DASAR TEORI

Indeks bias  pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium. Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan, maka berkas cahaya tersebut ada yang dibelokkan sewaktu memasuki medium baru tersebut, dimana pembelokan itu disebut dengan pembiasan.

a. kaca plan paralel

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar

 Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang mengenai kaca planparalel akan mengalami dua pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca planparalel dan pembiasan ketika keluar dari kaca plan paralel. 

a.      Pada saat sinar memasuki kaca :

Sinar datang  ( i ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat)  maka akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N ).

b.      Pada saat sinar keluar dari kaca

Sinar datang  ( i' ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat)  maka akan dibiaskan ( r' ) menjauhi  garis normal ( N )

Selain itu, sinar yang keluar dari kaca palnparalel mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula.

Berdasarkan hukum snell

Sin Φ₁   =   n’   dan    sin  Φ₂  =  n

Sin Φ’₁        n              sin  Φ’₂      n’

b. Prisma

Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. 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.

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

C.    ALAT DAN BAHAN

·         Kaca plan paralel

·         Prisma

·         Jarum atau paku

·         Mistar

·         Busur pengukur sudut

·         Kertas

·         Steorofoam

D.    LANGKAH KERJA

Untuk mengukur indeks bias kaca plan paralel, dilakukan langkah langkah sebagai berikut:

1.      Menyiapkan selembar kertas yang masih kosong dan bersih lalu diletakan diatas steorofoam  dan meletakan kaca plan paralel diatas sterofoam tersebut, kemudian menggambar persegi panjang dengan cara menggaris tepi kaca plan paralel.

2.      Memancapkan jarum kira-kira ditengah garis panjang dari persegi panjang yang telah dibuat, sejajar dan menempel salah satu sisi kaca. Kemudian tancapkan satu jarum lagi disembarang, disisi kaca. Tidak menempel dan membentuk sudut terhadap garis normal sisi kaca

n         Φ₁                                                                                    

plan paralel

                     Φ₁

n’                                       Φ₂

                                     

n                                                             Φ₂

(a)                                                                      (b)

Pergeseran sinar

Gambar skema susunan percobaan penentuan indeks bias kaca plan paralel

(a)     Jarum atau paku sebagai presentasi benda dan bayangan

(b)     Analisis jalannya sinar dan besarnya sudut datang dan sudut bias

3.      Dari sisi yang bersebrangan lihat dua jarum tadi, gerakkan kepala sehingga melihat jarum tadi berimpit. Tancapkan dua jarum lagi, salah satu menempel kaca dan yang lain berada pada jarak tertentu dari kaca. Keempat jarum yang telah tertancap harus terlihat berimpit antara satu dengan yang lainnya.

4.      Singkirkan kaca planparalel dari atas kertas, kemudian cabut pula jarum-jarumnya. Perhatikan titik-titik lubang berkas jarum

5.      Hubungkan titik-titik lubang berkas jarum sehingga membentuk garis. Buatlah juga garis normal sisi kaca yang melewati titik lubang jarum.

6.      Ukur sudut datang dan sudut bias dengan menggunakan busur pengukur sudut. Ukur pula jarak pergeseran antara sinar yang masuk dan sinar yang keluar kaca. Catat hasil pengukkuran pada tabel.

7.      Lakukan kegiatan 1 s/d 6 sebanyak 3 kali, untuk beberapa sudut datang yang berbeda

Untuk menentukan indeks bias prisma dan menentukan deviasi minimumnya, lakukan langkah-langkah sebagai berikut :

1.      Menyiapkan 1 lembar kertas yang masih kosong dan bersih, letakkan di atas stearofoam. Letakkan prisma di atas kertas tersebut, gambar segitiga dengan cara menggaris tepi prisma.

2.      Menencapkan jarum atau paku kira-kira ditengah sisi garis segitiga yang telah dibuat sejajar dan menempel salah satu sisi prisma. Menancapakn salah satu jarum lagi disuatu titik pada sisi prisma dan tidak menempel pada prisma, sehingga sudut datang Φ sebesar 30⁰

3.      Dari sisi prisma yang lain dilihat dua jarum tadi lewat dalam prisma. Kemudian menggerakan kepala sehinga kedua jarum tadi tampak berhimpit. Kemudian menancapkan dua jarum tadi lagi, salah satu jarum menempel pada prisma sedangkan jarum yang lain tidak menempel keempat jarum tersebut terlihat berhimpit satu dengan yang lainnya.

 

4.      Menyingkirkan prisma dari ats kertas kemudian dicabut jarum –jarum yang tadi menempel dan kemudian memerhatikan lubang – lubang bekas menancapnya jarum

5.      Menghubungkan titik bekas lubang jarun tadi sehingga membentuk garis. Membuat juga garis normal sisi prisma yang melewati titik lubang jarum.

6.      Mengukur sudut datang dan sinar bias ( deviasi pertama ) terhadap garis normal sisi pertama prisma. Kemudian hasil pengukuran dicatat dalam tabel.

E.     HASIL PENGAMATAN

a.       Menentukan nilai indeks bias kaca plan paralel

·         Percobaan I

 

 Sin i = 50 ⁰

n

 

n’

 

n

sin r = 50⁰

Dik :    sin i = 50^o

            Sin r = 50^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 50^o X 1

            50^o

= 1

·         Percobaan II

 

 Sin i = 40 ⁰

n

 

n’

 

n

sin r = 40⁰

Dik :    sin i = 40^o

            Sin r = 40^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 40^o X 1

            40^o

= 1

·         Percobaan III

 

 Sin i = 30 ⁰

n

 

n’

 

n

sin r = 30⁰

Dik :    sin i = 30^o

            Sin r = 30^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 30^o X 1

            30^o

= 1

b.      Menentukan nilai indeks bias dan deviasi minimum prisma

·         Percobaan I

A = 60⁰

 

  δm = 50⁰

 

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+50/2)

              sin 60/2

n =    Sin 85^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,99

              sin 0,5

   = 1,98

·         Percobaan II

A = 60⁰

 

  δm = 48⁰

 

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+48/2)

              sin 60/2

n =    Sin 84^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,994

              sin 0,5

   = 1,988

·         Percobaan III

A = 60⁰

 

  δm = 56⁰

 

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+56/2)

              sin 60/2

n =    Sin 88^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,9993

              sin 0,5

   = 1,9986

F.     PEMBAHASAN

Indeks bias yaitu suatu peristiwa pembelokkan atau perubahan arah cahaya ketika memasuki kaca atau benda bening. dari pengertian tersebut dapat kita ketahui bahwa cahaya sangat berpengaruh pada indeks bias. Pada praktikum kali ini kita melakukan percobaan dengan menggunakan kaca plan paralel dan prisma.

Pada percobaan pertama kita mengamati pembiasan pada kaca plan paralel. Untuk melakukan percobaan ini kita membutuhkan kertas HVS, jarum pentul, mistar, busur dan sterofoam. Kita  sesuaikan cara-cara percobaan dengan langkah percobaan seperti yang telah kita tulis di atas, dengan sudut datang dan sudut bias berbagai variabel sehingga kita temukan percobaan I menghasilkan sudut 50⁰, percobaan II menghasilkan sudut 40⁰, dan percobaan III menghasilkan sudut 30⁰. Karena sudut sinar datang dan sinar sudut keluar  pada kaca plan paralel menghasilkan sudut yang sama maka dari setiap percobaan akan kita temukan hasil akhir n = 1.  Dari percobaan ini dapat kita ketahui rumus sebagai berikut :

n =    Sin i X n’

              sin r

            Dapat kita masukan data-data yang kita peroleh dari hasil pengamatan praktikum kali ini menggunakan rumus tersebut.

Percobaan I

Dik :    sin i = 50^o

            Sin r = 50^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 50^o X 1

            50^o

= 1

Percobaan II

Dik :    sin i = 40^o

            Sin r = 40^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 40^o X 1

            40^o

= 1

Percobaan III

Dik :    sin i = 30^o

            Sin r = 30^o

                n’ = 1

dit : n = ?

jawab :

 n =    Sin i X n’

              sin r

            = 30^o X 1

            30^o

= 1

Selain kita mengamati pembiasan cahaya yang terjadi pada kaca plan paralel kita juga mengamati pembiasan cahaya pada prisma. Dimana prisma itu merupakan suatu benda tembus cahaya (bening) terbuat dari gels yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentu satu sama lain. Pada percobaan ini kita menentukan nilai index bias dan menentukan deviasi minimum. Untuk menentukan nilai deviasi minimum pada prisma kita cukup menggunakan busur pada garis / sisi normal pertama yang telah kita buat sehingga kita memperoleh hasil data percobaan sebagai berikut. Percobaan I menghasilkan sudut deviasi minimum 50^o, percobaan II menghasilkan sudut deviasi minimum 48^o, percobaan III menghasilkan sudut deviasi minimum 56^o.  Seperti yang telah kita ketahui bahwa rumus index bias pada prisma yaitu :

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

Maka untuk mencari nilai index bias pada prisma dapat kita gunakan rumus diatas. Maka perhitungannya yaitu:

Untuk percobaan I karena kita memperoleh hasil deviasi minimum sebesar 50⁰ dan kita temukan untuk sudut dari sisi segi tiganya kita peroleh 60⁰, maka kita dapat menghitungnya dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+50/2)

              sin 60/2

n =    Sin 85^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,99

              sin 0,5

   = 1,98

Untuk percobaan II berbeda dengan percobaan I karena kita memperoleh hasil deviasi minimum sebesar 48⁰ namun di karenakan segi tiga tersebut menggunakan segi tiga sama sisi untuk sudut dari sisi segi tiganya kita peroleh 60⁰, maka kita dapat menghitungnya dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+48/2)

              sin 60/2

n =    Sin 84^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,994

              sin 0,5

   = 1,988

Untuk percobaan III juga berbeda dengan percobaan I dan percobaan II karena kita memperoleh hasil deviasi minimum sebesar 56⁰ namun prisma segi tiga yang kita gunakan dalam praktikum ini semuanya sama yaitu menggunakan segi tiga sama sisi untuk sudut dari sisi segi tiganya kita peroleh 60⁰, maka kita dapat menghitungnya dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

n =    Sin (A+δm/2)

              sin A/2

n =    Sin (60+56/2)

              sin 60/2

n =    Sin 88^o

              sin 30^o

n =    Sin 0,9993

              sin 0,5

   = 1,9986

G.    KESIMPULAN

v  Dalam menentukan nilai indeks bias kaca plan paralel kita menemukan hasil yang sama yaitu 1. Karena kapasitas cahaya yang masuk = kapasitas cahaya keluar

v  Untuk menentukan nilai indeks bias bahan pembuat prisma dan deviasi minimum sebuah prisma pada percobaan I menghasilkan sudut deviasi minimum 50^o, percobaan II menghasilkan sudut deviasi minimum 48^o, percobaan III menghasilkan sudut deviasi minimum 56^o. 

DAFTAR PUSTAKA

Fosfer,Bob. 1997. Fisika Umum. Erlangga : Jakarta

http://fisikasemesta.blogspot.com/2013/03/pembiasan-cahaya-pada-kaca-plan-paralel.html