TEORI EKSPERIMEN

Menurut hukum Ampere, medan magnet akibat arus I melalui kawat lurus yang tak terhingga panjangnya pada jarak R dari kawat adalah :

B =

.R 2.

μo.I

 ^{……… (1)}

dengan :  = permeabilitas ruang hampa o = 4x 10 ^-7 . T / A.m ^–1

R = jari – jari penghantar berbentuk lingkaran (m)

Arah B diberi dengan I x R yang mana selalu tegak lurus pada R dan pada I, seperti ditunjukkan pada gambar 4, sesuai dengan hukum tangan kanan.

Medan magnet dapat diukur dilaboratorium tanpa kesulitan. Suatu metode menggunakan magnetometer yang pada dasarnya adalah sebuah kompas dengan batang magnet yang agak pendek, dalam metode ini petunjuk magnetometer menunjukkan resultan dari dua magnet tegak lurus

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 29 satu sama lain. Jika diketahui kuat dari satu medan magnet, maka medan magnet kedua dapat dihitung. Umumnya komponen horizontal medan magnet bumi digunakan sebagai komponen yang konstan dan diketahui dari gambar 5 yang ditunjukkan sebagai Bo, sehingga :

B = B₀ tg



…..……….. (2)

Dari pengukuran sudut defleksi, besar B dapat diketahui.

Gambar 6. Cara menentukan B dengan magnetometer

Dalam percobaan, tidak mungkin panjang kawat tak terhingga, perlu ditentukan sebelumnya efek panjang kawat yang terbatas. Dapat dibuktikan dengan memakai hukum Biot Savart bahwa jika titik pengamatan P terletak pada jarak yang sama dari kedua ujung, maka :

B = R 2 I o   cos θ ………... (3) Dengan :  = tg^–1 ( 2R/L ) L = panjang kawat

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 30 III. PERALATAN

1.PSA (kapasitas > 4A)

2.Tahanan geser (kapasitas > 4A) 3.Ammeter

4.Kawat tembaga yang terpasang pada plat kayu 5.Magnetometer

6.Saklar pembalik

7.Balok-balok kayu untuk mengatur tinggi kawat 8.Mistar dan jangka sorong

Gambar 7. Rangkaian percobaan Intensitas

IV. PROSEDUR EKSPERIMEN

1.Kawat lurus perlu diletakkan tepat kearah utara – selatan diatas meja dengan memakai balok kayu sebagai ganjalan. Arah utara dapat dilihat dari magnetometer.

Perhatikan : Semua bahan magnetik, termasuk pipa air dan meter listrik harus jauh dari magnetometer ( > ½ meter ) supaya tidak mempengaruhi hasilnya. Letakkan megnetometer tepat dibawah pertengahan kawat.

2.Susunlah rangkaian seperti gambar 6. Untai termasuk Ammeter dan kabel penghubung harus dijauhkan dari magnetometer (> ½ meter). Setelah

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 31 diperiksa oleh Asisten, aturlah arus supaya maksimum (> 3,4 A). Arus harus konstan selama pengamatan, jika perlu distel dengan tahanan geser. 3.Dalam percobaan ini diamati efek jarak R pada B lebih mudah mengukur

jarak kawat ke bangku X, lalu jarak h (dari bangku kebatang magnet magnetometer) dapat dikurangi, lihat gambar 6 dimana : R = X –h. Ukurlah h, aturlah balok – balok kayu supaya R + 12 cm. Cheking bahwa penunjukan magnetometer tanpa arus adalah nol. Hindarilah efek peralatan dengan mengamati skala dari posisi tegak lurus.

4.Catatlah tinggi X, dan penyimpangan jarum magnetometer pada kedua ujungnya



1,



2, lalu balikkanlah arah arus dengan saklar pembalik dan amatilah penyimpangan



3,



4. Jika misalnya penunjukan 350⁰, tulislah



= 10⁰ , untuk penyimpangan.

5.Ulangi (4) diatas, dengan jarak R semakin kecil ( kurangi 1 – 2 cm ) setiap pengamatan.

6.Selidikilah efek arus dengan membuat R beberapa cm yang tetap selama pengukuran selanjutnya. Catatlah



1,



2,



3,



4, untuk beberapa nilai I hingga arus maksimum.

V. DATA PERCOBAAN

1.Susunlah hasil pengamatan



- vs – R langsung pada tabel berikut :

I = ……….. A

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 32 2. Hasil



- vs – I pada R tetap disusun dalam tabel yang berisi : I,



1,



2,



3,



4 dan tg



. Hitunglah



, nilai pukul rata dari



1,



2,



3,



4.

I



1



2



3



4



tg



Persamaan ( 1 ) grafik



- vs – R karena B – tg



. Tetapi lebih baik dibuat grafik ctg



- vs – R karena dengan demikian jika ada ralat dalam nilai h ( yang memang sulit untuk di ukur pasti ), akibatnya hanya menggeser titik data kearah horizontal melalui jarak konstan. Buatlah grafik ctg



- vs – R ( I konstan ) jika tidak mendekati garis lurus carilah sebabnya, tariklah garis lurus melalui titik – titik data; garis ini tidak diharuskan melalui titik asal, maka jangan memperhatikan titik asal berhubung dengan ralat dalam yang disebut diatas.

3. Tentukanlah kemiringan grafik yang diperoleh dengan memperhatikan persamaan ( 1 ) dan ( 2 ). B = B_o tg  = R 2 I o   Maka : cotg  = I B 2 0 0   ... (5)

Sehingga kemiringan grafik ctg  - vs – R adalah kemiringan

I B 2 0 0   R ... (6)

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 33 4. Tentukanlah B₀ dari hasil eksperimen. Taksirlah ralat dalam B₀, perhatikan

bahwa ralat relatif B₀ = r. relatif I + r. relatif kemiringan grafik. Ralat mutlak dan kemiringan ditentukan dengan membuat garis ralat, lalu diukur menjadi relatif. Ralat relatif I bergantung pada ketelitian ammeter yang dapat ditanyakan pada asisten.

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 34 M – 5 LENSA DAN SUSUNANYA

I. TUJUAN EKSPERIMEN

1. Menentukan jarak fokus yang dihasilkan oleh beberapa lensa 2. Menentukan sifat – sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa II. TEORI EKSPERIMEN

Aplikasi lensa paling dasar adalah sebagai kaca pembesar. Jika objek OO' terletak pada jarak S  f dari lensa positif dimana f = jarak fokusnya maka bayangan maya II' yaitu pada jarak S' > f, dan terjadi pembesaran linear. Jarak bayangan mata dari si pengamat harus lebih dari suatu jarak tertentu, yang paling bergantung pada individu, tetapi telah diambil standart 25 cm. Jarak ini disebut dengan jarak pengelihatan paling jelas, atau " Titik dekat". Pembesaran maksimum terjadi apabila harga S' = 25 cm. Alam pembahasan lensa, perlu dibedakan antara pembesaran linear atau lintang, m, dimana :

obyek besar

bayangan besar

m ... (1)

Gambar 8. Pembesaran pada lensa tunggal sebagai kaca pembesar

Akan tetapi dalam banyak aplikasi alat optik, dipakai pembesaran sudut, M. Misalnya pohon setinggi 5 m pada jarak 25 meter menutupi sudut a = 0,01 rad. Tak mungkin teleskop menghasilkan bayangan lebih dari 5 mm !. Tetapi

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 35 seandainya bayangan 1 cm jatuh pada jarak dari mata, sudutnya menjadi a' = 0,004 radian. Sehingga pembesaran sudut sistem ini adalah 4x. rumus dasar adalah : obyek dibentu sudut yang bayangan dibentuk sudut yang M sudut pembesaran   ... (2)

Dalam aplikasinya, pengertian magnetifikasi sudut berbeda antara teropong dengan mikroskop. Pada teropong sudut benda yang dimaksud adalah sudut yang sebenarnya, sesuai dengan jarak benda dari teropong dan besar benda, akan tetapi pada mikroskop, benda itu boleh diamati dari lebih dekat, sehingga sudut yang dibentuk semakin besar bila semakin dekat. Mengingat diskusi diatas, jarak terdekat dianggap 25 cm.

Contohnya, jika benda terletak pada titik fokus lensa digambar 1, bayangannya jatuh pada jarak tak berhingga. Yang penting adalah sudut a yang diberi dengan :

f ' 00 . 1 tg a_{ }¹ 

sedangkan sudut obyek sendiri, dari jarak 25 cm, adalah

25 ' 00 . 1 tg_¹ 

Dalam banyak aplikasi lensa, ukuran bayangan / benda jauh lebih kecil dari f.s dan sebagainya. Sehingga berlakulah pendekatan tg = a = a (radian). Karena itu pembesaran sudut menjadi :

f 25

M ... (3)

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 36 TEROPONG BINTANG

Teropong bintang sederhana terdiri dua lensa, satu dengan f besar, yang disebut objektif dan satu dengan f kecil sebagai lensa mata atau okuler. Kedua lensa terletak pada jarak diantaranya sama dengan jumlah f_o, f_e, dengan f_o = jarak fokus obyektif

f_e = jarak fokus lensa mata.

Karena obyek jauh bayangan yang dibentuk lensa obyektif jatuh pada titik fokus F. lensa mata akan memperbesar bayangan ini. Jika bayangan tersebut jatuh tepat pada titik fokus, maka bayangan yang dibentuk lensa mata

terdapat pada jarak yang tak terhingga. Benda membentuk sudut α sedangkan bayangan terakhir membentuk sudut α'. Dari geometri sederhana,

pembesaran sudut total menjadi.

e o f f M ... (4)

Gambar 9. Susunan teropong bintang

Dibelakang lensa mata ditempatkan pada cincin mata yang fungsinya adalah membatasi bidang pandang, hingga hanya sinar melalui objektif yang akan dilihat oleh pengamat. Semua sinar melalui objektif akan melalui daerah yang disebut "tingkap luar" dan sebenarnya tingkap keluar merupakan bayangan dari obyektif yang dibentuk lensa mata. Karena itu, dengan persamaan lensa dapat diturunkan posisi tingkap luar, yakni pada jarak d dari lensa mata, dimana :

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 37 o e e f f 1 f 1 d 1    sehingga : o o e e f f f f d ⁽  ⁾  ... (5)

Jika diameter lensa obyektif adalah a , maka diameter tingkap keluar diberi dengan : o e f f a D ... (6)

pada alat optik praktis, D harus lebih kecil dari 6 mm, jika dipakai pada malam hari, supaya semua sinar dapat memasuki biji mata. Pada siang hari biji mata lebih kecil lagi, sehingga dapat dibuat lebih kecil. Perhatikan bahwa pembesaran M dapat ditentukan dengan mengukur a dan D karena pers. (3) dan (5).

D a

M ... (7)

Perlu dicatat bahwa dalam praktek cincin mata tidak selalu dipakai, dan diameternya boleh melebihi D.

MIKROSKOP

Mikroskop sederhana dapat dibuat dengan dua lensa, seperti gambar 3.

Jarak lensa kedua fokus biasanya agak kecil. Bayangan yang dibentuk lensa objektif jatuh pada posisi Y, dengan pembesaran lintang m_o, jika pembesar sudut lensa adalah M_c maka pembesaran sudut total diberi dengan

Laboratorium Fisika FSAINTEK UIN - SU Hal 38 Gambar 10. Susunan mikroskop sederhana

Pada umumnya m_o besar sekali karena obyek diletakkan hampir pada titik fokus objektif. Pembesaran linear m_o diberi dengan :

o o f ' x m  ... (9)

dimana X' = jarak dari titik fokus pada lensa objektif hingga dari bayangan yang sama. Karena pembesaran sudut lensa diberi dengan :

e e f 25 M 

maka pembesaran total menjadi :

e o.f f ' x 25 M_ 