Spektrometer Prisma

Spektrometer Prisma

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam

Universitas Riau

Laporan Praktikum Fisika Dasar II

Semester Genap 2012/2013

Percobaan 08 :

Spectrometer Prisma

Lukman Arifin

1207121229

13 Mei 2013

Fakultas Teknik

Teknik Kimia kelas A

Universitas Riau

Pekanbaru

1. Tujuan :

Setelah melakukan percobaan ini,diharapkan anda mampu :

a. Menerangkan tentang disperse cahaya dalam medium

dispersive

b. Menggambarkan pengoperasian sopektrometer

c. Menjelaskan bagaimana menentukan indeks bias sebuah

prisma

2. Alat alat yang diperlukan :

a. Spectrometer Prisma

b. Sumber cahaya dan pemegangnya

c. Sebuah prisma

3. Teori Dasar

Ilmuwan Newton telah menjelaskan adanya sifat

pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang percobaannya

pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens

dengan percobaannya, menjelaskan bahwa cahay seperti halnya

charakter, dimana cahaya yang dilewatkan pada celah sempit ,

maka pada celah tersebut seolah olah akan bertindak sebagai

sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip

Huygens. Tahun 1803, Thomas Young memperlihatkan adanya

peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini mendukung adanya

sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang.

Perkembangan teori ini mencapai puncaknya setelah Maxwell

menemukan teory Unified tentang penjalaran gelombang

elektromagnetik.

Cahaya memancarkan sinarnya berasal dari sumber titik.

Dari sumber ini cahaya memancar ke segala arah dengan muka

gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu

muka gelombang.

Untuk cahaya yang diteruskan ke medium kedua, akan

mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini disebut

pembiasan atau refraksi.

Jika kita melihat benda yang berada didalam air maka

benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini karena peristiwa

pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh

perbedaan kecepatan jalar cahaya di udara dan di medium lain,

misalkan air, kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan

menggunakan prinsip Huygens. Karena kecepatan jalar cahaya

di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama jarak

antara muka gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada

kedua medium akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka dalam

waktu t adalah V1 t, sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t.

Hukum pembiasan Snellius dapat diperoleh langsung dari

prinsip Huygens.

Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu

medium ke medium lain, maka frekwuensinya tidak berubah.,

tetapi panjang gelombangnya berubah. Hal ini nampak pada

gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T = λ1, dan

V2 T = λ2.

Salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami

peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang yang lain,

cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini

terlihat dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika

cahaya didatangkan pada penghalang, yangmempunyai dua

celah kecil, maka kedua celah ini akan bertindak sebagai sumber

gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini

akan berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan

saling melemahkan. Interferensi yang menguatkan menghasilkan

pola terang, sedangkan interferensi yang melemahkan akan

menghasilkan pola gelap.

Interferensi menguatkan diperoleh jika terdapat berbedaan

antara lintasan optik dari kedua sumber

d = ( 2 n ) x . 1/2 λ bilangan genap x 1/2 λ

Untuk interferensi minimum atau melemahkan :

d = (2 n +1 ) 1/2 λ bilangan ganjil x 1/2 λ

Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti kasus diatas.

Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara,

diantaranya terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton..

Cincin Newton terjadi jika cahaya datang pada sistem lensa

cembung yang ditempatkan mendatar, dengan bagian

kelengkungannya menghadap ke bawah .

Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai

bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini

didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan

indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka

cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih

dikenal sebagai peristiwa dispersi.

Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang

gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi

prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan

derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena

indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang

lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh

dan merah akan dibelokkan paling dekat.

Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi

adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari

berada di sebelah barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan

barat kita, maka akan nampak pelangi di langit bagian timur

kita.

Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang

gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan

kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang

cahaya yang berbeda.

Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di

datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator

ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan

akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan

ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya

dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada

sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola

terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang

cahaya memenuhi persamaan :

θ=λ md Sin

dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde,

dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai

θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya

jenis-jenis molekul tertentu pada specimen lanoratorium dimana

analisa kimia tidak dapat dipakai.

Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut

polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik

dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran,

maka cahaya dapat mengalami polarisasi. Hal ini telah

diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya sebagai

gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl

meramalkan bahwa peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan

arah getar yang diambil sebagai vektor medan listrik.

Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya

terpolarisasi bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena

hanya komponen cahaya yang paralel dengan sumbu yang

ditransmisikan disebut Polaroid.

Fungsi lain dari polaroid dalah dapat dipakai untuk

menentukan apakah cahaya terpolarisasi, apa bidang

polarisasinya,

Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan. Ketika

cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang

sudut (asal tidak tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah

terpolarisasi lebih dahulu pada bidang yang sejajar permukaan.

Ini berarti komponen yang tegak lurus bidang permukaan telah

diserap atau ditransmisikan.

Besarnya polarisasi pada berkas pantulan bergantung pada

sudut datang cahaya. Sudut ini yang disebut sudut polarisasi,

yang nilainya memenuhi persamaan :

Sudut ini etrjadi jika θp + θr = 90o.

dimana n1 adalah indeks bias materi dimana cahaya datang, dan

n2 adalah indeks bias diluar materi.Jika indeks bias diluar materi

n = 1, (untuk udara), maka

tan θ = n1

Sudut poalrisasi θP disebut sudut Brewster dan persamaan diatas

disebut hukum Brewster.

4. Analisis Data

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA UNRI

2012-2013

Laporan Praktikum Fisika Dasar II

Semester Genap 2012-2013

Lembaran data

1.

Pengukuran Sudut Prisma A

No.

Pengukuran

Sudut Prisma

Sudut

a

b

1

Tanpa Prisma

310

132

2

Dengan Prisma

336

140

No. Warna

Sudut

_teropong

Arah

ke

-δ

D

m

η

a

b

1

Merah 271,5

92

a

254,5 509 -7,07

2

Jingga

272

92,8

b

75,8 151,6 7,07

3

Kuning 289

108

b

91

182

6,78

4

Hijau 289,3 107,1

b

90,1 180,2 6,82

5

Biru

319

138

a

302

604

-4,686

6

Nila

272

140

b

123

246

4,59

7

Ungu 319,1 157,9

a

302,1 604,2 -4,67

5.

Pertanyaan

a. Buktikan bahwa sudut antara dua posisi teleskop untuk

bayangan celah yang dipantulkan adalah 2A ( langkah 3-5) ?

Jawab :

Sudut antara 2 posisi teleskop ini adalah 2A. misalnya,prisma

adalah A ,dimana prisma memiliki 2 posisi sisi atau sudut yang

berlawanan sehingga untuk memperoleh nilai sudutnya dikali

dengan 2 yaitu 2A

b. Berapakah kecepatan cahaya kuning berdasarkan hasil

percobaan anda?

Jawab :

N = c / v

V= c / n = 3 x 10

8

_{: 6,78 = 44,24 x 10}

6 6.

Kesimpulan :

a. Spectrometer prisma adalah alat yang dipakai untuk mengukur

panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan

menggunakan kisi difraksi atau prisma untuk memisahkan

panjang gelombang cahaya yang berbeda.

b. Cara menentukan indeks bias yaitu n = C / v

c. Cahaya Polychoramtis adalah cahaya yang memiliki bermacam

macam panjang gelombang

7.

Masalah yang dihadapi

Sulit dalam pembacaan scala pada spectrometer Prisma dan

banyaknya gangguan bayangan sehingga sulit menetapkan titik

warna

8.

Daftar Pustaka

http://raflysiaarnoldy.blogspot.com/

http://chayoy.blogspot.com/

spektometer prisma

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Ketika cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian cahaya datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium yang baru. Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan (bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut di belokkan pada waktu memasuki medium yang baru. Pembelokan ini disebut pembiasan.

Spektrometer adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunakan hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan.Pada praktikum

Spektrometer ini, para praktikan diharapkan dapat mempelajari teori spektrometer prisma dengan pendekatan eksperimental, dapat menentukan indeks bias prisma kaca dan panjang gelombang dengan menggunakan prisma yang telah dikalibrasi.

1.2 Tujuan

1. Mampu menerangkan proses dispersi cahaya dalam medium dispersive

2. Untuk dapat menentukan indeks bias prisma secara praktikum

3. Menetukan panjang gelombang spektrum warna yang dibentuk oleh prisma

4. Untuk menentukan kecepatan dari masing – masing spektrum warna yang

dibentuk oleh prisma

5. Untuk mengetahui sistematis prinsip kerja spektrometer dengan indikator prisma.

BAB II DASAR TEORI

Teori cospular Newton mampu menjelaskan propagasi bujursangkar cahaya. Namun, ia mengamati bahwa beberapa lentur lampu mengambil palce di sudut-sudut beberapa kendala ditempatkan di jalan terang . Dalam kasus normal meskipun cahaya tampak untuk bepergian dalam garis lurus karena panjang gelombang yang sangat pendek ( dari urutan 6 x 10-5 cm ) tidak seperti gelombang suara yang memiliki panjang gelombang dari urutan 107 kali dari cahaya dan lentur dapat diamati dengan mudah .

Efek ini pertama kali diamati oleh Grimaldi ( 1665 ) . Dia mengamati bahwa dengan sumber kecil ligth bayangan hambatan lebih besar daripada yang diberikan

oleh konstruksi geometris . Ia juga mengamati bahwa bayangan tidak didefinisikan dengan baik , tetapi terdiri dari beberapa pinggiran berwarna dekat sisi luar bayangan . Band-band luar bayangan geometris diamati menjadi lebih dekat sampai mereka memudar menjadi ilumination seragam. Fenomena lentur putaran cahaya sudut dan penyebaran gelombang ligth ke shadown geometris kendala palced di jalur ligth disebut difraksi .

Newton juga mengamati penomenon ini dan memberikan beberapa penjelasan mengenai dasar teori cospuscular . Thormal Young kemudian mencoba untuk memberikan penjelasan dari fenomena interferensi antara ligth langsung dekat tepi hambatan dan ligth relected dari tepi di sudut merumput . Fresnel , di kemudian hari, mengamati bahwa fenomena ini tidak tergantung pada sifat atau shpae dari kendala yaitu , tepi bulat atau tepi yang tajam memberikan efek yang sama sehingga ia tidak setuju dengan ide Young redlection.

Dia terbukti secara eksperimental Taht fenomena itu karena saling interferensi antara wavelet sekunder dari beberapa gelombang depan . Ini mungkin dijelaskan dengan cara lain juga bahwa itu adalah interferensi antara cahaya yang datang dari berbagai belahan aperture apapun.

Huygens telah meramalkan bahwa wavelet sekunder dapat dianggap sebagai sumber sekunder yang wavetrains bisa mengganggu satu sama lain . Tapi dalam kasus ini karena sejumlah besar wavelet sekunder harus dianggap mengganggu , pengobatan sehingga matematika cukup sulit .

Ide-ide modern tentang fenomena diffracton didasarkan pada prinsip Huygen menurut yang setiap titik di permukaan apapun melalui melewati cahaya dapat dianggap sebagai sumber sekunder dan efek selanjutnya melampaui permukaan dapat dianggap karena aksi wavelet sekunder saja .Validitas penjelasan di atas didapatkan fakta eksperimen di mana cahaya dari aparture kecil ditemukan menyebar di arah besar sekitar aparture tersebut.

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombangkasat matamaupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti:intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut denganoptika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff.

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atommengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Brogliemenunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain

yaitu difusi dan hamburan (wikipedia ; org)

Ditunjukkan sebuah berkas yang merambat dari udara ke air. Sudut θ1 adalah sudut datang dan θ 2 adalahsudut bias. Perhatikan bahwa berkas dibelokkan menjadi normal ketika memasuki air. Hal ini selalu terjadi ketika berkas cahaya memasuki medium di mana lajunya lebih kecil. Jika cahaya merambat dari satu medium ke medium kedua di mana lajunya lebih besar, berkas dibelokkan menjadi normal; hal ini di tunjukkan pada gambar 23-18b untuk berkas cahaya yang merambat dari air ke udara.

Pembiasan bertanggung jawab untuk sejumlah ilusi optik yang umum. Sebagai contoh, orang yang berdiri di air yang dalamnya sepinggang tampak memiliki kaki yang lebih pendek. Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 23-19, berkas yang meninggalkan telapak kaki orang tersebut dibelokkan di permukaan. Mata (dan otak) pengamat menganggap berkas cahaya menempuh lintasan yang lurus, dan dengan demikian telapak kaki tampak lebih tinggi dari yang sebenarnya. Dengan cara yang sama, ketika anda meletakkan sebuah pensil di dalam air, tampak pensil tersebut patah (gambar 23-20).

Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang. Hubungan analitis antara O1 dan O2 ditemukan secara eksperimental pada sekitar tahun 1621 oleh Willebrord Snell (1951-1626). Hubungan ini dikenal sebagai hukum snell dan dituliskan:

n1Sin θ1 = n2 sin θ2; ... (2.1)

θ1 adalah sudut yang datang dan θ2 adalah sudut bias (keduanya diukur

terhadap garis yang tegak lurus permukaan antara kedua media, seperti pada gambar (23-18); dan N2 adalah indeks-indeks bias materi tersebut. Berkas –berkas datang dan bias berada pada bidang yang sama, yang juga termasuk garis tegak lurus terhadap permukaan. Hukum snell merupakan dasar hukum pembiasan.

Jelas dari hukum snell bahwa jika N2 > N1 maka θ2 < θ1 artinya, jika cahay

memasuki medium dimana n lebih besar (dan lajunya) lebih kecil), maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika N2 < N1 , θ2 > θ1, sehingga berkas

dibelokkan menuju normal.

Mengapa pada air kolam renang terasa lebih dangkal dari seenarnya. Berkas yang meramat ke atas dari kacamata di dasar kolam dibiaskan menjauhi garis normal. Berkas tampak menyebar dari suatu titik yang lebih tinggi dalam air.

Sin θ1 = n2 sin θ2 ... (2.2)

Kita hanya memepertimbangkan sudut kecil, sehingga Sin θ= tan θ = θ, dengan θ dalam radian. Akibatnya hukum Snell menjadi :

θ1 = n2 θ2, ... (2.3)

Kita lihat bahwa :

θ1 = tanθ1 = x/d dan θ2 = tanθ2 = x/d ... (2.4)

(Giancolli,D)

Indeks bias sebuah material sedikit bergantung pada panjang gelombang, kebergantungan ini terdapat pada beberapa material. Kita dapat melihat bahwa indeks bias material-material ini sedikit berkurang seiring bertambahnya panjang gelombang. Kebergantungan indeks bias pada panjang gelombang yang berarti juga pada frekuewnsi disebut dispersi.

Saat seberkas cahaya putih masuk mengenai permukaan sebuah prisma kaca pada beberapa sudut, sudut bias untuk panjang gelombang yang lebih pendek mendekati ujung ungu dari spektrum cahaya tampak sedikit lebih besar dari sudut bias untuk panjang gelombang yang menuju ujung merah pada spektrum cahaya tampak tersebut.

Cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek dibelokkan lebih besar dari cahaya dengan panjang gelombang lebh panjang. Berkas cahaya putih disebar atau didispersikan ke dalam warna-warna komponen atau panjang gelombang – panjang gelombang.

Cahaya putih biasa merupakan superposisi dari gelombang-gelombang dengan panjang gelombang yang membentang melalui seluruh spektrum tampak. Laju cahaya dalam ruang hapa adalah sama untuk semua panjang gelombang, tetapi laju gelombang laju cahaya tersebut dalam zat material berbeda untuk panjang gelombang yang berbeda. Maka indeks refraksi sebuah material bergantung pada panjang gelombang. Kebergantungan laju gelombang dan indeks refraksi pada panjang gelombang dinamakan dispersi.

Deviasi (perubahan arah) yang dihasilkan oleh prisma itu bertambah dengan indeks refraksi dan frekuensi yang semakin bertambah dan panjang gelombang yang semakin berkurang. Spektrum cahaya dapat dilihat menggunakan prisma dengan memecah cahaya menjadi garis-garis berwarna, setiap garis dihasilkan cahaya dari panjang gelombang tertentu.pola garis warna adalah spektrum garia dari jenis atom yang memancarkan cahaya.

Pembentukan pelangi adalah sebuah contoh pendispersian cahaya matahari melalui pembiasan dalam tetes-tetes air. Gambar 30-24 adalah sebuah diagram yang aslinya digambar oleh Decrates yang menunjukkan sinar-sinar cahaya paralel dari matahari yang memasuki setets air yang berbentuk bola (sebuah tetes air yang berbentuk sferis). Mula-mula dinar-sinar tersebut dibiaskan saat memasuki tetesan air tersebut. Kemudian sinar-sinar tersebut dipantulkan dari belakang permukaan tetes air tersebut dan akhirnya dibiaskan lagi saat meninggalkan tetesan tersebut.

Sinar 1 memasuki tetesan air sepanjang diameter tetesan dengan sudut datang nol dan dipantuklkan kembali sepanjang lintasan masuknya. Sinar 2 masuk sedikit di atas diameter dan keluar dibawah diameter dengan sudut kecil.

Sinar-sinar yang masuk makin jauh dari garis engah keluar dengan sudut-sudut yang makin besar hingg sinar 7, seperti ditunjukkan oleh garis halus. Sinar-sinar yang masuk di atas Sinar-sinar 7 keluar dengan sudut makin kecil menekati

diameter. Dapat kita lihat dari diagram tersebut bahwa sudut merupakan sebuah konsentrasi sinar.

Sinar keluar dengan sudut mendekati sudut maksimum. Konsentrasi sinar-sinar di dekat sudut maksimum ini menimbulkan pelangi. Melalui kontruksi dengan memakai hukum pembiasan, decrates menunjukkan bahwa sudut maksimum kira-kira 420_{. Untuk mengamati pelangi, kita harus melihat tetesan-tetesan air pada}

sudut 420 _{, relatif terhadap garis membelakangi matahari. Jadi jari-jari sudut pelangi}

adalah 420_.

Penurunan hukum Snellius tentang pembiasan dari prinsip Fermat lebih rumit dari penurunan hukum pemantulan. Gambar 30-31 memperlihatkan lintasan-lintasan yang mungkin dilalui cahaya dari titik A di udara ke titik B di dalam kaca. Titik P1 berada pada garis lurus antara A dan B, tetapi lintasan ini bukan

satu-satunya waktu perjalanan tersingkat karena cahaya melaju dengan kecepatan lebih kecil di dalam kaca.

Jika kita bergerak ke bagian kanan P1 panjang lintasan total lebih besar ,

tetapi jarak yang dilalui di dalam medium lebih lambat sedikit darilintasan P1. Tidak

jelas dari gambar lintsan mana yang merupakan lintasan dengan waktu tersingkat. , tetapi tidak mengherankan bahwa sebuah lintasan yang sedikit lebih ke kanan dari lintasan garis lurus memerlukan waktu lebih sedikit karena waktu yang didapat melalui jarak yang lebih pendek di dalam kaca daripada pengganti kehilangan waktu melewati jarak yang lebih panjang di udara.

Ketika kita menggerakkan titik perpotongan lintasan yang mungkin ke bagian kanan titik P1 , waktu total yang diperlukan untuk melalui dari A ke B berkurang

sehingga kita mencapai minimum pada titik P min.

Di luar titik ini, waktu yang dihemat dengan melalui jarak yang lebih pendek di dalam gelas bukan pengganti bagi waktu yang lebih besar yang dibutuhkan untuk jarak yang lebih besar yang dilalui udara. (Tipler : 1996)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Fungsi

1. Spektrometer

Fungsi : untuk menganalisa dan mengukur besarnya panjang gelombang dari tiap-tiap spektrum warna yang terdiri dari :

a. Kolimator

Fungsi : sebagai penyearah sinar atau memfokuskan sinar dari cahaya yang masuk ke lensa sehingga dapat dipancarkan tepat pada prisma

b. Meja prisma

Fungsi : sebagai tempat meletakkan prisma c. Skala

Fungsi : untuk menunjukkan besar nilai dari sudut dispersi dan spektrum warna yang dihasilkan dan θ standart

d. Meja Skala

Fungsi : sebagai tempat membaca sudut yang dihasilkan oleh spektrum. e. Teropong

Fungsi : sebagai penerima sinar yang didispersikan sehingga dapat diamati spektrum warna yang dihasilkan

2. Induktor Rumkorf

Fungsi : sebagai sumber tegangan 3. Lampu Hg

Fungsi : sebagai sumber cahaya yang akan didispersikan oleh prisma 4. Prisma

Fungsi : sebagai pendispersi cahaya 5. Statif

Fungsi : sebagai penyangga lampu Hg 6. Tabung lampu

Fungsi : untuk memfokuskan cahaya lampu agar tidak menyebar 7. Serbet

Fungsi : sebagai alat untuk menghindari panas dari lampu setelah pemakaian pertama

8. Lup

Fungsi : untuk mempermudah pembacaan skala 9. Kabel Penghubung

Fungsi : untuk menghubungkan induktor Rumkorf pada arus PLN

3.2 Prosedur Percobaan

1. Dipersiapkan semua peralatan yang akan digunakan

2. Disusun peralatan dengan ditegakkan statif sejajar dengan spektrometer

3. Disejajarkan kolimator dengan celah lampu tabung

4. Dipasang lampu Hg pada tabung lampu

5. Dihidupkan induktor Rumkorf yang sudah terhubung dengan PLN

7. Dibaca skala sebagai θ standart

8. Diletakkan prisma pada meja prisma

9. Diteropong dan digeser ke kiri atau ke kanan untuk mencari spektrum warna yang

didispersikan oleh prisma

10. Dibaca skala pada spektrometer

11. Dihitung sudut yang ditunjukkan pada skala spektrometer

12. Dicatat data percobaan pada data kertas percobaan

13. Dimatikan induktor Rumkorf setelah semua spektrum warna telah didapati

14. Dikembalikan semua peralatan ketempat semula

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan Lampu Hg θ standart = 340 Warna θ2 D Kuning 67,25 33,25 Hijau 68,25 34,25 Ungu 69,5 35,5

Medan, 23 Oktober 2013 Asisten Praktikan

(Henni Setia Ningsih) (Lyana Amirani)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

1. Dispersi cahaya adalah penguraian cahaya polikromatik (cahaya putih) menjadi

cahaya monokromatik (merah, jingga, kuning, hijau, biru nila, ungu) lewat pembiasan atau pembelokan.Spektrum cahaya pada prisma terjadi akibat dari pembelokan cahaya oleh prisma. Prisma terdiri dari dua bidang datar, pembias I dan pembias II. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula dan terbentuklah spektrum warna.

2. Indeks bias spektrum berdasarkan praktek:

nkuning = 1,45

nhijau = 1,464

nungu = 1,48

3. Prinsip kerja spektrometer ialah Sebuah spektrometer menggunakan kisi difraksi

atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pengukuran panjang gelombang dapat dilakukan dengan menggunakan kisi difraksi yang diletakkan pada meja spektrometer. Saat cahaya melewati kisi, terjadi peristiwa difraksi. Pada posisi teleskop tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

d sin θ = nλ

dimana n adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur. Untuk spectrometer prisma, cahaya yang sejajar kemudian masuk kesebuah prisma. Disini, cahaya mengalami dispersi atau peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik karena perbedaan indeks bias. Sebuah lensa menfokuskan cahaya dicelah keluar. Hanya satu warna cahaya yang dapat melewati celah ini dalam satu waktu. Oleh karena itu, prisma harus diputar untuk membawa warna-warna lain masuk kedalam celah keluar dan membaca seluruh spektrum.

4. Aplikasi dari percobaan ini terdapat pada peristiwa alami yakni pembentukan

4.2 Saran

1. Sebaiknya praktikan memahami penggunaan spektrometer.

2. Sebaiknya praktikan teliti mengamati spektrum warna yang terbentuk.

3. Sebaiknya praktikan teliti membaca skala spektrometer.

4. Sebaiknya praktikan teliti dalam menentukan θ standart agar ralat yang dihasilkan

minimum.

DAFTAR PUSTAKA

Giancolli, D. 2002. “ FISIKA Edisi Kelima Jilid Dua “. Penerbit Erlangga : Ciracas, Jakarta

Halaman : 257 – 260

Tipler, P. 1996. FISIKA Untuk Sains dan Teknik “. PT. Gelora Aksara Utama : Jakarta Halaman : 452 – 455

Vasudeva, A.S. 2010. MODERN ENGINEERING PHYSICS”. S.Chand : USA Page : 66 – 67

PRAKTIKUM FISIKA SPEKTROMETER

PRISMA

Download dokumen

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

PERCOBAAN P10

(SPEKTROMETER PRISMA )

OLEH

RAFLY

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2011

Percobaan P10

Spektrometer Prisma

I. Pendahuluan

Dalam ruang hampa (vakum), kecepatan cahaya c adalah sama untuk setiap panjang gelombang atau warna cahaya, artinya kecepatan cahaya biru sama dengan kecepatan cahaya infra merah. Akan tetapi, jika sebuah berkas cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian melewati prisma tersebut, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau di despersikan menjadi spectrum warna. Fenomena ini membuat newton percaya bahwa cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Dispersi atau penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang.

Spectrometer adalah alat optic yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunaka

hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan.

II. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan kita mampu : 1. Menerangkan tentang disperse cahaya dalam medium dispersif 2. Menggambarkan pengoperasian spectrometer

3. Menjelaskan bagaimana menentukan indeks bias sebuah prisma

III. Alat-alat yang diperlukan

1. Spectrometer prisma

2. Sumber cahaya dan pemegangnya 3. Sebuah prisma

IV. Teori

Ilmuwan Newton telah menjelaskan adanya sifat pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang percobaannya pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens dengan percobaannya, menjelaskan bahwa cahay seperti halnya charakter, dimana cahaya yang dilewatkan pada celah sempit , maka pada celah tersebut seolah olah akan bertindak sebagai sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip Huygens. Tahun 1803, Thomas Young memperlihatkan adanya peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini mendukung adanya sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang. Perkembangan teori ini mencapai puncaknya setelah Maxwell menemukan teory Unified tentang penjalaran gelombang elektromagnetik. .

Cahaya memancarkan sinarnya berasal dari sumber titik. Dari sumber ini cahaya memancar ke segala arah dengan muka gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu muka gelombang.

Untuk cahaya yang diteruskan ke medium kedua, akan mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini disebut pembiasan atau refraksi

Jika kita melihat benda yang berada didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini karena peristiwa pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan jalr cahaya di udara dan di medium lain, misalkan air, kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan menggunakan prinsip Huygens. Karena kecepatan jalar cahaya di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama jarak antara muka gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada kedua medium akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka dalam waktu t adalah V1 t, sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t.

Hukum pembiasan Snellius dapat diperoleh langsung dari prinsip Huygens.

Perhatikan kedua segitiga (ΔADC dan ΔADB). Dari kedua segi tiga ini diperoleh :

Sin θ1 = V1 t / AD,

dan Sin θ2 = V2 t / AD,

dimana V1 t = BD dan V2 t = AC.

Sehingga

karena V1 = c/n1 da V2 = c/n2, maka diperoleh : n1 Sin θ1 =

Gambar P10.1. Penjalaran cahaya pada medium yang berbeda.

Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain, maka frekwuensinya tidak berubah., tetapi panjang gelombangnya berubah. Hal ini nampak pada gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T

= λ1, dan V2 T = λ2.

Salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang yang lain, cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini terlihat dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika cahaya didatangkan pada penghalang, yangmempunyai dua celah kecil, maka kedua celah ini akan bertindak sebagai sumber gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini akan berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan saling melemahkan. Interferensi yang menguatkan menghasilkan pola terang, sedangkan interferensi yang melemahkan akan menghasilkan pola gelap.

Interferensi menguatkan diperoleh jika terdapat berbedaan antara lintasan optik dari kedua sumber

Untuk interferensi maksimum atau menguatkan : d = ( 2 n ) x . 1/2 λ bilangan genap x 1/2 λ

Untuk interferensi minimum atau melemahkan : d = (2 n +1 ) 1/2 λ bilangan ganjil x 1/2 λ

Gambar : P10.2 Interferensi dua celah.

Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti kasus diatas. Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara, diantaranya terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton.. Cincin Newton terjadi jika cahaya datang pada sistem lensa cembung yang ditempatkan mendatar, dengan bagian kelengkungannya menghadap ke bawah seperti nampah pada gambar P10.3.

Gambar P10.3. peristiwa interferensi Cincin Newton

Kedua sinart yang sejajar, menuju mata atau detektor dapat menimbulkan pola gelap- terang-gelap-terang. Hal ini disebabkan oleh beda jarak tempuh lintasan optis dari kedua sinar tersebut.

Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal sebagai peristiwa dispersi. Spektrum dispersinya nampak pada gambar P10.4.

Gambar P10.4. Spektrum Dispersi.

Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.

Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari berada di sebelah barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan barat kita, maka akan nampak pelangi di langit bagian timur kita.

Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.

Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :

dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.

Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis molekul tertentu pada specimen lanoratorium dimana analisa kimia tidak dapat dipakai.

Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami polarisasi. Hal ini telah diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya sebagai gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl meramalkan bahwa peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan arah getar yang diambil sebagai vektor medan listrik.

Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena hanya komponen cahaya yang paralel dengan sumbu yang ditransmisikan disebut Polaroid.

Fungsi lain dari polaroid dalah dapat dipakai untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi, apa bidang polarisasinya,

Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan. Ketika cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang sudut (asal tidak tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah terpolarisasi lebih dahulu pada bidang yang sejajar permukaan. Ini berarti komponen yang tegak lurus bidang permukaan telah diserap atau ditransmisikan.

Besarnya polarisasi pada berkas pantulan bergantung pada sudut datang cahaya. Sudut ini yang disebut sudut polarisasi, yang nilainya memenuhi persamaan :

Sudut ini etrjadi jika θp + θr = 90o.

dimana n1 adalah indeks bias materi dimana cahaya datang, dan n2 adalah indeks

bias diluar materi.

Jika indeks bias diluar materi n = 1, (untuk udara), maka tan θ = n1

Sudut poalrisasi θP disebut sudut Brewster dan persamaan diatas disebut