I. PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita akan menjumpai fenomena-fenomena fisika. Pelangi salah satu fenomena fisika yang dapat dirasakan oleh kehidupan sehari-hari, ketika sehabis hujan dan membelakangi cahaya tersebut akibat pemantulan cahaya matahari. Fenomena fisika seperti pelangi dikenal pada fisika yaitu dispersi. Dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarana-warni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri dari banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahayaputih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurao menjadi cahaya merah, jinggam kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Dispersi pada prisma terjadi karena banyaknya terjadi perbedaan indeks biasnya pada setiap warna. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar. Pada praktikum dispersi cahaya kali ini akan ditentukan indeks bias prisma dengan cahaya monokromatis dan daya dispersi sebuah prisma. II. TUJUAN
Tujuan pada praktikum dispersi cahaya kali ini adalah
a. Menentukan ideks bias prisma dengan cahya monokromatis b. Menentukan daya dispersi sebuah prisma
III. DASAR TEORI
Jika sinar jatuh di prisma pada sudut datang i1 sehingga sinar dibiaskan oleh prisma
pada sudut bias r1. Ketika sinar keluar dari prisma bersudut bias i2 dan prisma bersudut puncak A. Dikenal istilah sudut deviasi (δ) yaitu sudut yang terbentuk antara sinar datang
di prisma dengan sinar keluar dari prisma. Mengacu pada gambar 1, diperoleh kaitan (Blatt,F.J.,1986)
δ = i1 + i2– A (1)
Nilai sudut deviasi itu minimum bila i1 = i2, sehingga δ min = 2i1– A (2)
Mengacu hukum Snellius, besarnya indeks bias prisma adalah
Nilai sudut deviasi bergantung pada indeks bias bahan-bahan prisma. Dikenal istilah daya pemisah warna cahaya (daya dispersi). Hubungan antara daya dispersi (ω) dengan indeks bias warna : merah, kuning, biru (nm, nk, nb) dan sudut deviasi warna : merah, kuning, biru (δ m,k,b) dinyatakan oleh persamaan di atas yang diperjelas dengan gambar 2.
Selanjutnya diperoleh kaitan (Mathoyib, 1989) (4) Atau
(5)
IV. METODE EKSPERIMEN
A. Alat dan Bahan 1. Spektometer
2. Sumber cahya polikromatis (putih) 3. Prisma
B. Skema Percobaan
C. Tata Laksana
a. Percobaan I : Sudut puncak prisma
1. Teropong pada berkas cahaya yang keluar dari kolimator secara langsung (tidak melalui prisma) diarahkan sehingga bayangan prisma tampak jelas.
3. Teropong diputar sehingga cahaya yang dipantulkan sisi kiri prisma dapat terlihat dengan jelas. Angka derajat pada kedudukan teropong itu dicatat.
4. Hal serupa dikerjakan untuk sisi kanan prisma.
5. Selisih sudut dari kedua kedudukan teropong tersebut dihitung. b. Percobaan II : Sudut deviasi minimum
1. Berkas cahaya dari kolimator dijatuhkan pada salah satu sisi prisma. Bayangan celah dilihat melalui sinar yang dibiaskan oleh sisi prisma yang lain.
2. Prisma diputar ke satu arah. Bayangan celah bergerak sampai sikap terjauh untuk kemudian bergerak kembali. Sikap terjauh ini adalah sikap untuk deviasi minimum.
3. Sikap prisma ini dikunci.
4. Sekarang bayangan celah dilihat dengan teropong. Sikap teropong selalu dicari dua jurusan. Tanda silang tegak lurus berimpit dengan celah. Kedudukan teropong ini dicatat.
5. Pengamatan diulangi setidaknya tiga kali, yaitu untuk sinar merah, kuning, dan biru.
6. Semua pengamatan dicatat dalam tabel. Persamaan yang ada digunakan untuk menentukan indeks bias dan daya dispersi.
D. Analisa Data
Nilai sudut puncak prisma (A) ditentukan dengan cara membagi dua selisih sudut sisi kiri dan sisi kanan prisma oleh pantulan berkas dari kolimator. Nilai sudut deviasi
minimum (δ min) baik untuk warna merah, kuning, dan biru digunakan untuk menentukan indeks bias merah, kuning, dan biru dengan mengacu persamaan (3). Daya dispersi ditentukan menggunakan persamaan (4) atau (5). Eksperimen ini dianalisa menggunakan cara perhitungan dan bukan grafik.
V. HASIL EKSPERIMEN
A. Data
1. Percobaan I : Penentuan sudut puncak prisma
No Sisi Kiri (o) Sisi Kanan (o) A (o) 1
2 3
195,05 211 201,1
314,5 331,5 319,8
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum
No Arah lurus (o) Sudut deviasi minimum
Merah (o) Kuning (o) Biru (o) 1
2 3
253,5 255,8 255,6
225,65 225,65 304,65
225,5 225,5 305,05
224,52 224,6 305,79
B. Perhitungan
1. Percobaan I : Menghitung sudut puncak prisma
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum a. Indeks Bias Sinar Merah
δm1 = 253,5 – 225,65 = 27,85
δ m2 = 255,8 – 225,65 = 30,15
δ m3 = 304,65 – 255,6 = 49,05
( )
( ) ( )
| | | | | | ( )
b. Indeks Bias Sinar Kuning
δ k1 = 253,5 – 225,5 = 28
δ k2 = 255,8 – 225,5 = 30,3
δ k3 = 305,05 – 255,6 = 49,45
( )
( ) ( )
| | | | | | ( )
c. Indeks Bias Sinar Biru
δ b1 = 253,5 – 224,52 = 28,98
δ b2 = 255,8 – 224,6 = 31,2
δ b3 = 305,79 – 255,6 = 50,19
( )
( ) ( )
| | | | | | ( )
d. Daya Dispersi
Atau
VI. PEMBAHASAN
Dalam praktikum kali ini ditugaskan untuk menentukan sudut puncak prisma, indeks bias prisma dengan cahaya monokromatis dan menentukan daya dispersi sebuah prisma dengan mnggunakan alat spektrometer dengan sebuah prisma.
a. Pembahasan Data Pengamatan
Pada praktikum kali ini dilakukan sebanyak dua kali percobaan. Pertama dilakukan mencari sudut kanan dan kiri, dengan acuan cahaya putih pada bagian kanan dan kiri prisma. Setelah melihat seberkas cahaya putih pada bagian sisi kiri prisma kemudian dilihat besar sudut yang terbentuk pada alat lalu gerakan menuju bagian sisi kanan prisma pada cahaya putihnya, lihat pula sudut yang terbentuk. Kemudian dari kedua hasil tersebut dikurangkan dibagi 2 sehingga terbentuk sudut puncak prisma. Data-data sudut puncak prisma yang didapat pada praktikum kali ini ialah 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat.
b. Pembahasan Hasil Pengamatan
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan pertama diperoleh sudut puncak prisma sebesar 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat. Sehingga dapat diperolah hasil sudut puncak prisma rata-rata sebesar 59,775o. Berdasarkan referensi sudut puncak prisma sebesar 60o maka tidak terlalu banyak terjadi kesalahan pada pengambilan data atau kemungkinan nilai ralat alat ±0,3. Pengambilan data kemungkinan dapat terjadinya kesalahan karena persepsi mata atau praktikan dalam menentukan garis tengah pada cahaya putih sehingga sudut dapat berbeda ketika orang lain yang melihatnya pula. Kesalahan juga dapat terjadi dalam pembacaan skala derajat yang ditunjukan alat.
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan kedua untuk menentukan indeks biasnya, diperoleh sudut deviasi minimum sebesar m= 35,68o, k = 35,92o, b =
36,79o. Jika dibandingkan dengan referensi hasil urutan sudah benar karena merah memiliki panjang gelombang lebih besar dibandingkan kuning dan biru. Sehingga sudut deviasi minimumnya akan terbanding terbalik oleh panjang gelombangnya. Indeks bias yang diperoleh pada merah nm ± ∆nm = 1,48 ± 0,09 ,
indeks bias warna biru nk ± ∆nk = 1,48 ± 0,10 dan indeks bias warna biru nb ± ∆nb
= 1,49 ± 0,10. Hal ini juga dengan dengan referensi dimana warna merah yang memilikia panjang gelombang lebih besar dari kuning dan biru, memiliki indeks bias yang kecil dari kuning dan biru. Dihasilkan pula daya dispersi sebesar ω = 0,02 atau ω = 0,03.
VII. KESIMPULAN
1. Prisma dapat menguraikan cahaya putih menjadi berbagai macam warna monokromatis.
2. Indeks bias sinar merah paling kecil, sedangkan indeks bias sinar kuning lebih kecil daripada indeks bias biru.
3. Diperoleh nilai indeks bias sinar merah yaitu nm±∆nm = 1,48±0,09 , indeks bias sinar kuning yaitu nk±∆nk = 1,48±0,10 dan indeks bias sinar biru yaitu nb±∆nb = 1,49±0,10.
4. Diperoleh nilai daya dispersi prisma sebesar 0,02 atau 0,03 VIII. DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM 2014. Panduan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Fisika, Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM, Yogyakarta.
