PETUNJUK PRAKTIKUM FISIKA LISTRIK MAGNET, GELOMBANG DAN OPTIK JURUSAN S1 TEKNIK MESIN

(1)

PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA LISTRIK MAGNET,

GELOMBANG DAN OPTIK

JURUSAN S1 TEKNIK MESIN

LABORATORIUM FISIKA

SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN

JAKARTA

KAMPUS :

Menara PLN, Jl. Lingkar Luar Barat, Duri Kosambi, Cengkareng

Jakarta Barat 11750

Telp. 021-5440342 - 44. ext 1306

Nama : ……….…….……….…..

(2)

PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA LISTRIK MAGNET,

GELOMBANG DAN OPTIK

Oleh :

1. Aas Wasri Hasanah, S.Si., MT

2. Tony Koerniawan, ST, MT

3. Oktaria Handayani, ST, MT

4. Septianissa Azzahra, ST

LABORATORIUM FISIKA

SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN

JAKARTA

(3)

Tata Tertib Praktikum Fisika STT-PLN

1. Datang 15 menit sebelum praktikum.

2. Pada saat praktikum memakai pakaian rapih (pakaian berkerah, bersepatu dan menggunakan jas laboratorium).

3. Cover tugas rumah & laporan diketik komputer (berwarna). 4. Membawa kartu praktikum.

5. Mengerjakan tugas rumah.

6. Kartu praktikum hilang, lapor ke koordinator asisten (koordas) masing-masing. 7. Membawa alat tulis, milimeterblock, penggaris dan steples.

8. Nilai tes awal < 40 tidak dapat mengikuti praktikum.

9. Apabila ada alat praktikum yang rusak selama praktikum berlangsung tanggung jawab praktikan.

10.Selama praktikum tidak boleh keluar ruangan. 11.HP di silent.

12.Menjaga kebersihan dan ketertiban.

Apabila praktikan melanggar salah satu peraturan di atas maka asisten, koordinator asisten (koordas) dan instruktur Laboratorium Fisika berhak mengeluarkan praktikan.

Kepala Laboratorium Fisika

(4)

Contoh cover tugas rumah & laporan diketik komputer (berwarna) di kertas A4 :

Tugas Rumah Modul 1 Listrik Magnet

Amperemeter & Voltmeter

Laporan Praktikum Modul 1 Listrik Magnet

Amperemeter & Voltmeter Nama : NIM : Kelas : Kelompok : Jurusan : Tgl Praktikum : Laboratorium Fisika STT-PLN Jakarta 2014 Laboratorium Fisika STT-PLN Jakarta 2014 Nama : NIM : Kelas : Kelompok : Jurusan : Tgl Praktikum : Asisten : Berawarna

Contoh Lembar Tugas Rumah dan Laporan :

Format Laporan : 1. Judul

2. Tujuan

3. Alat-alat dan Perlengkapan 4. Teori 5. Cara Kerja 6. Data Pengamatan 7. Tugas Akhir 8. Analisa 9. Kesimpulan Marjianto 2013-11-039 Laboratorium Fisika STT-PLN 2 cm 2 cm 2 cm 1,5 cm

(5)

PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA LISTRIK MAGNET

LABORATORIUM FISIKA

SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN

JAKARTA

(6)

E R (Variabel Resistor) RB A Gambar 1a E R (Variabel Resistor) RB V Gambar 1b + _ + _ + + _ _

MODUL I

VOLTMETER DAN AMPEREMETER

I. TUJUAN

1. Mengukur kuat arus dan beda tegangan ( pada rangkaian arus searah ). 2. Mengukur tahanan dalam voltmeter ( RV ) dan amperemeter ( RA ).

3. Mengenal daerah pengukuran voltmeter dan amperemeter.

II. ALAT DAN PERLENGKAPAN

1. Voltmeter. 2. Amperemeter. 3. Sumber tegangan ( DC ). 4. Bangku hambatan. 5. Kabel-kabel penghubung. 6. Variabel resistor. III. TEORI

A. Mengukur Kuat Arus Dan Beda Potensial

Untuk pengukuran kuat arus digunakan amperemeter yang dipasang seri ( gambar 1a ), sedangkan pengukuran beda tegangan digunakan voltmeter yang dipasang secara paralel ( gambar 1b ).

(7)

E R (Variabel Resistor) RB V Gambar 2a + _ + _ A + _ E R (Variabel Resistor) RB Gambar 2b + _{_} + _ V + _ A E R (Variabel Resistor) V Gambar 3a + _ + _ E R (Variabel Resistor) Gambar 3b + _ + _ RB A A

Bila digunakan pengukuran secara serempak, dilakukan seperti gambar 2a atau gambar 2b.

Dalam pengukuran ini salah satu alat menunjukkan hasil yang sebenarnya yaitu voltmeter pada gambar 2a dan amperemeter pada gambar 2b. Kesalahan ini dapat dikoreksi bila diketahui tahanan dalam dari alat.

B. Mengukur Tahanan Dalam 1. Amperemeter

Cara pertama ( gambar 3a ).

Dengan mengukur harga yang terbaca pada voltmeter ( V ) dan amperemeter ( I ), maka harga tahanan dalam amperemeter ( RA ) adalah :

I V

R_A  ………..………...( 1 )

Cara kedua ( gambar 3b ).

Pengukuran dilakukan dua kali yaitu pada saat sebelum RB dipasang dan sesudah RB dipasang.

Bila arus yang terbaca pada amperemeter sebelum dan sesudah RB dipasang masing-masing

(8)

E R (Variabel Resistor) V Gambar 4a + _ + _ A E R (Variabel Resistor) Gambar 4b + _ + _ RB V B 2 2 1 A I _I I R R   ………..……….( 2 ) 2. Voltmeter

Cara pertama ( gambar 4a ).

Dengan mengukur harga yang terbaca pada voltmeter ( V ) dan amperemeter ( I ), maka harga tahanan dalam voltmeter ( RV ) tersebut adalah :

I V V

R  ……...………...( 3 )

Cara kedua ( gambar 4b ).

Pengukuran dilakukan dua kali yaitu sebelum RB dipasang dan sesudah RB dipasang.

Bila tegangan yang terbaca pada voltmeter saat sebelum dan sesudah RB dipasang

masing-masing adalah V1 dan V2, maka :

B 2 2 1 V R V V V R   …………...………( 4 )

B. Mengubah Batas Ukur Amperemeter / Voltmeter

Amperemeter / voltmeter mempunyai batas ukur yang tertentu. Simpangan maksimum dari alat ini menunjukkan harga sesuai batas ukur. Bila ingin merubah batas ukur alat tersebut harus ditambahkan sebuah tahanan, yang dipasang secara pada amperemeter ( gambar 5b ) dan dipasang secara seri dengan voltmeter ( gambar 5a ).

(9)

A + _ + _ R1 + R2 _ V + _ Gambar 5a Gambar 5b

Untuk merubah batas ukur amperemeter dari I ampere menjadi n x I ampere, harus dipasang tahanan ( shunt ) sebesar : 1 n R R₁ A   ……….………..( 5 )

Sedangkan untuk merubah batas ukur voltmeter dari V volt menjadi n x V volt, harus dipasang tahanan sebesar :

V 2 (n 1)R

R   …………...………..( 6 )

IV. DAFTAR PUSTAKA

Tyler F, A Laboratory Manual of Physics, 1967

V. TUGAS RUMAH

1. Dengan melihat cara ( letak ) pengukuran ( gambar 1a dan 1b ), bagaimana seharusnya tahanan dalam sebuah amperemeter dan voltmeter yang baik ( mendekati kebenaran pengukuran ) ? Jelaskan !

2. Dapatkah sebuah amperemeter dijadikan sebuah voltmeter ? Apakah syaratnya dan bagaimana rangkaiannya !

3. Turunkan persamaan ( 2 ) dan ( 4 ) ?

4. Sebenarnya persamaan ( 2 ) dan ( 4 ) kurang tepat. Apakah syaratnya dan bagaimana koreksinya ? Jelaskan !

(10)

VI. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

* Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 1. Susun rangkaian seperti gambar 3a.

2. Atur sumber tegangan sehingga didapatkan arus tertentu. 3. Catat penunjukkan voltmeter dan amperemeter.

4. Ulangi langkah percobaan 2 dan 3 untuk beberapa harga kuat arus yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ).

5. Susun rangkaian seperti gambar 3b, tetapi bangku hambatan ( RB ) belum dihubungkan.

6. Atur sumber tegangan sehingga didapat kuat arus tertentu. 7. Catat penunjukkan amperemeter.

8. Hubungkan RB, catat harga RB yang digunakan dan catat juga penunjukkan amperemeter.

9. Ulangi langkah percobaan 8 untuk beberapa harga RB yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ).

10.Susun rangkaian seperti gambar 4a.

11.Atur sumber tegangan untuk mendapatkan kuat arus tertentu. 12.Catat penunjukkan voltmeter dan amperemeter.

13.Ulangi langkah percobaan 11 dan 12 untuk beberapa harga kuat arus yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ).

14.Susun rangkaian seperti gambar 4b, tetapi bangku hambatan ( RB ) belum dihubungkan.

15.Atur sumber tegangan untuk mendapatkan kuat arus tertentu. 16.Catat penunjukkan voltmeter.

17.Hubungkan RB, catat harga RB yang digunakan dan catat juga penunjukkan voltmeter.

18.Ulangi langkah percobaan 17 untuk beberapa harga RB yang berlainan ( ditentukan oleh asisten ).

19.Ukur tegangan sumber dengan alat presisi ( tanyakan asisten ). 20.Catat batas ukur dari amperemeter dan voltmeter.

(11)

VII. DATA PENGAMATAN

MODUL I (VOLTMETER DAN AMPEREMETER)

KELOMPOK: P awal : P akhir :

JURUSAN : T awal : T akhir :

1. Mengukur tahanan dalam amperemeter GAMBAR 3A No. V ( ) I ( ) R ( ) GAMBAR 3B

No. RB ( ) I tanpa RB ( ) I dengan RB ( )

Vsumber : Volt

2. Mengukur tahanan dalam voltmeter GAMBAR 4A No. V ( ) I ( ) R ( )

(12)

GAMBAR 4B

No. RB ( ) V tanpa RB ( ) V dengan RB ( )

Vsumber : Volt V1 = V tanpa RB V2 = V dengan RB

Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten : Tanda Tangan Asisten :

VIII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Hitung tahanan dalam dari amperemeter yang diselidiki dengan : a. Hasil percobaan dengan gambar 3a !

b. Hasil percobaan dengan gambar 3b !

2. Hitung tahanan dalam dari voltmeter yang diselidiki dengan : a. Hasil percobaan dengan gambar 4a !

b. Hasil percobaan dengan gambar 4b !

3. Dari hasil perhitungan pertanyaan no. 2a berilah koreksi terhadap hasil perhitungan pertanyaan no. 2b ( dengan diketahui tegangan sumber E ) !

4. Apakah besarnya harga koreksi tergantung pada harga RB ! Jelaskan !

5. Apakah hasil perhitungan pertanyaan 1b perlu dikoreksi mengingat besarnya kesalahan-kesalahan yang timbul dalam pengukuran ! Jelaskan !

6. Dari hasil perhitungan untuk RA yang didapat, berapakah harga tahanan shunt yang diperlukan untuk

merubah amperemeter yang dipakai menjadi amperemeter masing-masing dengan skala maksimum 50 mA, 500 mA dan 5 mA !

7. Hitung tahanan muka untuk voltmeter yang dipakai, bila batas ukur masing-masing dijadikan 10 volt, 50 volt dan 100 volt !

(13)

MODUL II

HUKUM OHM

I. TUJUAN

1. Menentukan karakteristik beberapa komponen listrik dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter.

2. Mengenal hubungan seri dan paralel.

1. Amperemeter. 2. Voltmeter.

3. Sumber tegangan ( DC ).

4. Beberapa elemen listrik ( resistor, lampu, NTC dan dioda ). 5. Kabel-kabel penghubung.

III. TEORI

Sebuah elemen listrik X yang mempunyai hambatan R bila dihubungkan dengan sumber tegangan V, maka pada elemen listrik X tersebut akan mengalir arus listrik sebesar I. Jika elemen listrik X terbuat dari hambatan biasa, maka pada umumnya grafik karakteristik I vs V adalah linier dan memenuhi persamaan :

V = I R………..………..…...( 1 ) Dimana : V : beda potensial antara ujung-ujung elemen / hambatan

I : kuat arus yang melalui elemen / hambatan R : besarnya hambatan

Elemen-elemen listrik ada juga yang mempunyai hubungan tidak linier. Daya ( P ) yang diberikan pada elemen listrik adalah :

P = V I………...………... ( 2 )

(14)

A V + _{_} + _ + _ X A V + _{_} + _ + _ X

Gambar 1. Metode I Gambar 2. Metode II

+

_

+

_

Metode I memberikan pengukuran tegangan yang sebenarnya pada elemen X, sedangkan metode II memberikan pengukuran kuat arus yang sebenarnya yang melalui elemen X.

1. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Wesley 2. Halliday & Resnick, Fisika, Erlangga, 1993

V. TUGAS RUMAH

1. Apakah bunyi hukum ohm ?

2. Jelaskan fungsi tiap-tiap elemen listrik berikut ! a. Resistor

b. Dioda dalam percobaan ini c. NTC

d. PTC

3. Apa pengaruh temperatur suatu komponen / elemen terhadap hambatannya. Jelaskan !

4. Apakah yang dimaksud dengan “hambatan ohmic“ dan “hambatan non-ohmic“. Jelaskan dengan grafik !

5. Sebutkan jenis-jenis dioda berdasarkan bahannya. Jelaskan !

1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ).

NTC

Dioda Lampu

Resistor

(15)

2. Susun rangkaian seperti pada gambar 1 ( metode I ) dengan memakai lampu, dan jangan dihubungkan dengan sumber / jaringan tegangan dahulu. Perhatikan besarnya tegangan listrik yang harus digunakan.

3. Setelah rangkaian diperiksa oleh asisten, dengan persetujuannya barulah rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan.

4. Cobalah beberapa harga tegangan dari yang kecil ke yang besar ( tanyakan pada asisten harga-harga ini ), begitu pula sebaliknya dari yang besar ke yang kecil. Catat kuat arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh amperemeter dan voltmeter.

5. Ulangi langkah percobaan di atas menggunakan termistor NTC, resistor dan dioda.

6. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 4 menggunakan dua komponen / elemen yang dihubung secara seri. 7. Ulangi langkah percobaan 5 tetapi menggunakan dua komponen yang dihubung secara paralel. 8. Ulangi langkah percobaan 2 s/d 6 untuk rangkaian gambar 2 ( metode II ).

(16)

1. Catat kuat arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh amperemeter dan voltmeter pada setiap kombinasi rangkaian, kemudian hitunglah nilai hambatannya !

2. Buat grafik, tentukan yang ohmic dan non-ohmic. Jelaskan !

3. Dalam gambar 1 ( metode I ) amperemeter menunjukkan kuat arus yang melalui komponen dan voltmeter. Bagaimana cara memberi koreksi bila diketahui hambatan dalam voltmeter ( RV ) ?

4. Bagaimana dengan gambar 2 ( metode II ) ?

5. Rangkaian manakah yang lebih baik untuk percobaan ini ?

6. Apakah pengaruh hambatan dalam amperemeter ( RA ) dan hambatan dalam voltmeter ( RV ) pada

rangkaian ! Jelaskan !

(17)

MODUL III

T E R M O K O P E L

I. TUJUAN

1. Mempelajari efek termolistrik.

2. Mengkalibrasi termokopel yang akan digunakan sebagai termometer.

1. Termokopel Cu dan Fe. 2. Amperemeter. 3. Bejana gelas. 4. Termometer. 5. Komutator. 6. Kompor listrik. 7. Kabel-kabel penghubung. III. TEORI

Bila ujung-ujung logam penghantar diberi beda temperatur yang cukup besar, maka elektron bebas akan bergerak dari ujung yang memiliki temperatur lebih tinggi ke ujung yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Dengan demikian akan terjadi arus listrik. Karena hambatan logam penghantar kecil sekali, maka beda potensial yang ditimbulkan juga kecil. Beda potensial yang lebih besar dapat diperoleh dengan menyambung dua jenis logam penghantar. Hal ini terjadi karena besar kerapatan elektron bebas dari tiap logam penghantar berlainan.

Gejala tersebut disebut efek termolistrik. Hal ini diketemukan pertama kali oleh T. J. Seebeck pada tahun 1826. Rangkaian demikian disebut “ Termokopel “ dan beda potensial yang ditimbulkan disebut “ ggl termo “ atau “ ggl Seebeck “.

Pada temperatur yang tidak lebih dari beberapa ratus derajat Celcius, maka persamaan umum dari ggl yang ditimbulkan terhadap beda temperatur bisa dianggap sebagai :

E = aT + 2 1 bT2 Dimana : E : ggl temokopel T : beda temperatur

(18)

1. Tyler F, A Laboratory Manual of Physics 2. Sears, Heat, Mechanisc and Sound 3. V. d. Leeden, Panas

V. TUGAS RUMAH

1. Apa yang anda ketahui tentang termokopel ? 2. Apa keuntungan dari sebuah termokopel ? 3. Apa yang dimakud dengan kalibrasi ?

4. Apa yang dimaksud dengan gradien voltage ? 5. Apa yang dimaksud dengan konduktor yang baik ? 6. Apa guna grafik ggl termo vs temperatur ?

1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susun rangkaian temokopel seperti pada gambar di bawah ini.

Tabung gelas A - Es Tabung gelas B - Air panas

K +

-+ _ A Cu Cu Fe

(19)

3. Isi tabung gelas A dengan es dan dijaga agar tetap ada es, supaya temperatur tetap 0 C.

4. Tabung gelas B diisi air biasa, kemudian panaskan air tersebut dengan kompor listrik hingga mendidih.

5. Dinginkan air tersebut sampai 5 C. Catat penunjukkan milliamperemeter pada setiap penurunan 5

C. Cara menurunkan temperatur air panas adalah dengan menambahkan es sedikit demi sedikit sambil diaduk.

VII. DATA PENGAMATAN

MODUL IV (TERMOKOPEL)

KELOMPOK : P awal : P akhir :

No. Suhu (°C) Arus (μA)

Tanggal Pengambilan Data : Nama Asisten :

Tanda Tangan Asisten :

1. Jelaskan prinsip terjadinya arus pada rangkaian termokopel ! 2. Buat grafik antara ggl termo terhadap temperatur !

3. Berapa harga gradien voltage ! Bandingkan dengan literatur jika konstanta b dapat diabaikan

(20)

PETUNJUK PRAKTIKUM

FISIKA

GELOMBANG DAN OPTIK

LABORATORIUM FISIKA

SEKOLAH TINGGI TEKNIK-PLN

JAKARTA

(21)

MODUL I

KECEPATAN SUARA DI UDARA

( RESONANSI GELOMBANG BUNYI )

I. TUJUAN

1. Memahami peristiwa resonansi gelombang suara.

2. Menentukan kecepatan merambat gelombang suara di udara. 3. Menentukan frekuensi garpu tala.

1. Tabung berskala beserta reservoir air.

2. Garpu-garpu tala dengan satu diantaranya diketahui frekuensinya. 3. Pemukul garputala.

4. Jangka sorong.

III. TEORI

Suatu gelombang diam ( standing wave ) merupakan perpaduan dua gelombang berlawanan arah yang terjadi pada suatu gelombang simpangan atau gelombang tekanan. Untuk mudahnya pandanglah gelombang diam pada gelombang simpangan.

Dalam suatu tabung ujung yang tertutup merupakan simpul, karena pada ujung ini molekul-molekul udara tidak dapat bergerak bebas. Sedangkan ujung tabung yang terbuka merupakan perut karena pada ujung-ujung ini molekul udara dapat bergerak dengan bebas. Oleh karena itu dalam peristiwa resonansi dalam tabung udara, panjang tabung merupakan kelipatan dari ¼ .

L

(22)

L = ( 2n + 2 ) ( 4 1 _

) Kedua ujung terbuka………...……….…. ( 1 ) L = ( 2n + 1 ) (

4 1 _

) Satu ujung tertutup………...………. ( 2 ) n = 0, 1, 2, 3, …

Sebenarnya perut simpangan tidak tepat pada ujung pipa, tetapi pada suatu jarak e =  0,6 R di luar pipa ( dimana R : jari-jari pipa ).

Jadi rumus di atas menjadi :

L = ( 2n + 2 ) ( 4 1 _

) – 2e Kedua ujung terbuka………...…....….. ( 3 ) L = ( 2n + 1 ) (

4 1 _

) – e Satu ujung tertutup………...……...… ( 4 ) n = 0, 1, 2, 3, …

Karena,  =

f

v

Dimana : v : kecepatan suara ( m/s )

f : frekuensi / bilangan getar ( Hz )

Maka rumus di atas menjadi :

L

e e

L e

(23)

L = ( 2n + 2 ) (

f

4 v

) – 2e Kedua ujung terbuka………...……... ( 5 ) L = ( 2n + 1 ) (

f

4 v

) – e Satu ujung tertutup…………...…….… ( 6 ) n = 0, 1, 2, 3, …

Dengan membuat grafik L dan n ( L sebagai fungsi dari pada n ), maka : a. Bila diketahui n, dapat dihitung v dan e

b. Sebaliknya bila v sudah diketahui, maka n dapat dihitung ( setelah dikoreksi dengan e )

1. Tyler, A Laboratory Manual of Physics, 1967 2. Sears-Zemansky, College Physics

3. Sutrisno, Fisika Dasar : Gelombang dan Optik, 1984

V. TUGAS RUMAH

1. Apa yang dimaksud dengan frekuensi ( f ) dan periode ( T ) ? 2. Apa yang dimaksud dengan getaran ?

3. Apa yang menyebabkan benda dapat bergetar ? 4. Apa yang dimaksud dengan gelombang ?

5. Sebutkan macam-macam gelombang menurut arah rambatnya ? Jelaskan dan gambarkan ! 6. Sebutkan macam-macam gelombang menurut sumber terjadinya ? Jelaskan !

7. Apa yang dimaksud dengan gelombang ?

8. Tuliskan bentuk umum fungsi gelombang, dan tuliskan arti setiap simbol atau notasi yang anda gunakan ?

9. Tuliskan hubungan dan perumusan fungsi gelombang tekan dan fungsi gelombang simpangan pada gelombang bunyi ?

(24)

1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Ukurlah diameter dalam dari tabung gelas.

3. Aturlah letak permukaan air dalam tabung gelas ( pada skala tabung gelas ) dengan cara mengatur reservoir air , usahakan agar permukaan air di dalam tabung tinggi, dekat dengan ujung atas tabung. 4. Pukullah salah satu garpu tala ( misalnya yang diketahui frekuensinya ). Untuk menjamin keamanan

tabung gelas, lakukanlah pemukulan ini jauh dari tabung.

5. Dekatkanlah garpu tala yang bergetar itu pada ujung atas tabung gelas ( tidak menyentuh ujung atas tabung gelas ).

6. Turunkan permukaan air ( dengan cara menurunkan reservoir air ) dengan perlahan-lahan sampai terjadi resonansi ( terdengar suara yang sangat keras ).

7. Untuk satu garpu tala, carilah semua tempat resonansi yang mungkin sepanjang tabung gelas.

8. Ulangi langkah percobaan 3 s/d 6 untuk memastikan letak resonansi pada tabung gelas, catat letak resonansi ( pada skala berapa ).

9. Ulangi langkah percobaan 3 s/d 8 untuk beberapa garpu tala yang lain. Tabung gelas berskala

Garpu tala Pemukul

Reservoir air

(25)

DATA PENGAMATAN

MODUL I (KECEPATAN SUARA DI UDARA)

No S (cm) X1 (cm) X2 (cm) X3 (cm) X Rata-rata (cm) 1 2 3 4 5

TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Hitung faktor koreksi e dari diameter tabung gelas !

2. Buat grafik antara L ( panjang kolom udara ) dan n ( n = 0, 1, 2, 3, … ) untuk tiap-tiap garpu tala ! 3. Untuk garpu tala yang f -nya diketahui, hitunglah harga v !

4. Untuk garpu tala yang f -nya tidak diketahui, dengan nilai e dari no.1 dan nilai v dari no.3, hitunglah harga f !

5. Hitung harga v dengan rumus termodinamika ! v = ( M RT  )0,5 Dimana  = 1,4 R = 8314 T : suhu ( K ) = ( t C + 273 ) K M ( udara ) = 29

6. Hitung harga v dengan rumus di bawah ! v = 331 ( 1 +

273 C t

)0,5 m/s

(26)

MODUL II

RUMUS-RUMUS LENSA

IX. TUJUAN

1. Menentukan jarak fokus lensa tunggal. 2. Mengenal cacat bayangan aberasi.

X. ALAT DAN PERLENGKAPAN

1. Bangku optik.

2. Celah sebagai benda ( berupa anak panah ). 3. Lampu.

4. Layar.

5. Lensa positif kuat ( ++ ) dan positif lemah ( + ). 6. Lensa negatif ( - ).

XI. TEORI

1. Menentukan Jarak Fokus Lensa Positif

Sebuah benda PQ diletakkan di depan lensa positif, dan bayangan P’Q’ yang terbentuk di belakang lensa dapat diamati pada sebuah layar. Jika M adalah perbesaran bayangan dari segitiga POQ dan P’OQ’, sudut POQ = P’OQ’ maka :

M S S' PQ Q' P'   ……….………...………. ( 1 ) Q P’ P Q’ O S S’ F f + Benda Layar Gambar 1

(27)

Jarak fokus lensa dapat dihitung dengan persamaan : SS' S S' f 1   atau M 1 S' f   ………...……… ( 2 )

Cara lain untuk menentukan jarak fokus lensa positif adalah dengan cara Bessel ( lihat gambar 2 ).

Pada suatu jarak benda dan layar yang tertentu dapat diperoleh bayangan yang diperbesar dan diperkecil hanya dengan menggeser lensa saja. Maka jarak fokus :

4L e L

f 2  2 ………...………...………….. ( 3 )

Dimana : f : jarak fokus lensa L : jarak benda ke layar

e : jarak antara kedudukan lensa dimana didapat bayangan yang diperbesar dan diperkecil ( pada kedudukan tersebut berlaku S1 = S2’ dan S2 = S1’ )

Benda Layar I II S1 S2 S1’ S2’ e L Gambar 2

(28)

2. Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif

Lensa negatif hanya dapat membentuk bayangan nyata dari bayangan maya, untuk itu dipergunakan lensa positif untuk membentuk bayangan nyata. Bayangan pada layar yang dihasilkan oleh lensa positif merupakan benda untuk lensa negatif. Jarak lensa positif ke layar mula-mula ini merupakan jarak benda S ( gantikan posisi layar dengan lensa negatif ). Jika layar digeser akan membentuk bayangan yang jelas pada layar, maka jarak lensa negatif ke layar merupakan jarak bayangan S’. Jarak fokusnya dapat dihitung dengan persamaan :

SS' S S' f 1   ……….. ( 4 )

3. Menentukan Jarak Fokus Lensa Gabungan Untuk lensa gabungan berlaku persamaan :

2 1 f 1 f 1 f 1   ………..…………...………. ( 5 )

Jadi bila f1 dan f2 diketahui, maka f dapat dicari, dengan asumsi bahwa tidak ada celah diantara

kedua lensa.

XII. DAFTAR PUSTAKA

1. Tyler, Edward Arnold, A Laboratory Manal Physics, 1967 2. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Welswy, 1960 3. Sutrisno, Fisika Dasar : Gelombang dan Optik, 1984

XIII. TUGAS RUMAH

1. Tuliskan hubungan antara perbesaran dan jarak bayangan ? Benda

++ - I II

Layar

(29)

2. Bagaimanakah sifat dari lensa negatif ?

3. Gambarkan 3 sinar istimewa pada lensa negatif ? Jelaskan ! 4. Bagaimanakah sifat dari lensa positif ?

5. Gambarkan 3 sinar istimewa pada lensa positif ? Jelaskan ! 6. Turunkan persamaan ( 2 ) ?

7. Turunkan persamaan ( 5 ) ?

8. Apakah yang dimaksud dengan aberasi kromatis ? 9. Apakah yang dimaksud dengan astigmatisme ?

XIV. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

* Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). A. Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Perbesarannya

1. Susun pada bangku optik berturut-turut celah bercahaya ( benda ), lensa positif dan layar. 2. Pertama kali gunakan lensa positif kuat ( ++ ).

3. Ukur jarak celah bercahaya ( benda ) ke lensa

4. Atur layar sehingga diperoleh bayangan yang nyata dan jelas pada layar. 5. Ukur jarak lensa ke layar ( bayangan ).

6. Hitung perbesarannya.

7. Lakukan ini untuk beberapa kali untuk jarak benda yang berlainan. 8. Ulangi langkah percobaan 3 s/d 7 untuk lensa positif lemah ( + ).

B. Menentukan Fokus Lensa Positif Dengan Rumus Bessel 1. Susun seperti langkah A.1. di atas.

2. Pertama kali gunakan lensa positif kuat ( ++ ).

3. Atur jarak benda dan layar pada suatu jarak tertentu, catat jaraknya.

4. Geser lensa sehingga didapat bayangan yang diperbesar ( kedudukan I ), catat kedudukan ini. Lampu Celah benda Lensa ++ Lensa + Lensa -Layar Gambar 4

(30)

5. Geser lensa ke arah layar maka akan terjadi bayangan yang diperkecil ( kedudukan II ), catat kedudukan ini.

6. Ulangi percobaan ini.

7. Ulangi langkah percobaan 3 s/d 6 untuk lensa positif lemah ( + ). C. Menentukan Jarak Fokus Lensa Gabungan

1. Gunakan data hasil percobaan A dan B.

2. Hitung fokus lensa gabungan dengan menggunakan persamaan ( 5 ), dengan jarak fokus lensa positif kuat ( ++ ) adalah f1 dan jarak fokus lensa positif lemah ( + ) adalah f2.

D. Menentukan Jarak Fokus Lensa Negatif

1. Susun pada bangku optik celah bercahaya ( benda ), lensa positif kuat ( ++ ) dan layar. Atur lensa sehingga didapat bayangan nyata dan jelas. Catat jarak layar terhadap lensa positif kuat ( ++ ).

2. Gantikan posisi layar dengan lensa negatif ( - ).

3. Atur layar untuk memperoleh bayangan sejati. Catat jarak kedudukan lensa negatif dan layar. 4. Ulangi langkah percobaan 1 s/d 3 beberapa kali.

XV. DATA PENGAMATAN

MODUL II (RUMUS-RUMUS LENSA)

KELOMPOK : Pawal : Pakhir :

JURUSAN : Tawal : Takhir :

A. MENENTUKAN LENSA POSITIF DENGAN PERBESARANNYA

No S + (cm) S' + (cm) S ++ (cm) S' ++ (cm) M + M ++ 1 2 3 4 5

(31)

B. MENENTUKAN FOKUS LENSA DENGAN RUMUS BESSEL

No

Kedudukan I Kedudukan II Kedudukan I Kedudukan II S1 + (cm) S'1 + (cm) S1 + (cm) S'1 + (cm) S1 ++ (cm) S'1 ++ (cm) S1 ++ (cm) S'1 ++ (cm) 1 2 3 4 5

C. MENENTUKAN JARAK FOKUS LENSA NEGATIF

No L (cm) S (cm) S' (cm) 1 2 3 4 5

XVI. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Gambarkan susunan benda, lensa dan layar untuk semua percobaan yang anda lakukan !

2. Hitung jarak fokus lensa positif kuat ( ++ ) dan lensa positif lemah ( + ) dengan persamaan ( 2 ) ! 3. Hitung jarak fokus lensa positif kuat ( ++ ) dan lensa positif lemah ( + ) dengan rumus Bessel ! 4. Bandingkan hasil pertanyaan no. 2 dan no. 3 ! Jelaskan mana yang lebih baik !

5. Hitung jarak fokus lensa gabungan dengan menggunakan hasil perhitungan pertanyaan no. 2 dan 3 ! 6. Hitung jarak fokus lensa negatif !

(32)

MODUL III

CINCIN NEWTON

XVII. TUJUAN

1. Mengamati dan memahami peristiwa gelombang cahaya.

2. Menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik ( bila jari-jari kelengkungan lensa diketahui ) atau mengukur kelengkungan lensa dengan menggunakan cincin Newton.

XVIII.ALAT DAN PERLENGKAPAN

1. Sumber cahaya monokromatik. 2. Celah sumber cahaya.

3. Lensa plankonveks. 4. Keping gelas planparalel.

5. Teropong geser yang disertai nonius. 6. Kaca dengan cermin beserta statipnya.

XIX. TEORI

Lensa palnkonveks L diletakkan di atas keping gelas planparalel G, maka diantara L dan G terbentuk lapisan udara. Jika berkas cahaya yangg sejajar dan monokromatik datang tegak lurus pada permukaan yang datar dari lensa L, maka antara cahaya yang dipantulkan di P dan di Q akan terjadi interferensi. Interferensi tersebut dapat saling memperkuat ( konstruktif ) atau saling melemahkan ( destruktif ). Hal ini tergantung dari beda fasa dari cahaya-cahaya yang dipantulkan di P dan di Q. Beda fasa ini disebabkan karena adanya selisih lintasan dari cahaya yang dipantulkan di Q.

R O L G _Q P dK XK Cahaya Gambar 1

(33)

Interferensi yang konstruktif menghasilkan cincin-cincin yang terang, sedangkan interferensi yang destrtuktif menghasilkan cincin-cincin yang gelap dan disebut dengan cincin Newton.

Untuk cincin-cincin yang gelap harus dipenuhi persamaan :

2dk = k………..………...…… ( 1 )

Untuk cincin-cincin yang terang harus dipenuhi persamaan : 2dk = ( 2k + 1 )

2 

………..……… ( 2 )

Dimana : k : orde dari cincin dimulai dari titik O = 0, 1, 2, 3, … dk :tebal lapisan udara pada cincin ke-k

 : panjang gelombang sinar cahaya

2R X X

d _k

k

k _ _{, persamaan ( 1 ) dapat dituliskan sebagai berikut :}

Xk2 = kR………...…...…….. ( 3 )

Dimana Xk adalah jari-jari cincin-cincin gelap yang ke-k. Untuk menghitung dengan teliti dapat dipakai

selisih jari-jari 2 buah cincin, misalnya cincin yang ke-k dan cincin yang ke ( k + 4 ), maka didapatkan :

4R X ) 4 X ( 2 k 2 k    ………...………...…… ( 4 )

Xk dan Xk + 4 dapat diukur, dan jika R diketahui maka  dapat dihitung ( sebaliknya bila yang diketahui

, maka R dapat dihitung ).

XX. DAFTAR PUSTAKA

(34)

XXI. TUGAS RUMAH

1. Buktikan persamaan ( 1 ) ? 2. Buktikan persamaan ( 2 ) ? 3. Buktikan persamaan ( 3 ) ?

4. Jika lapisan udara antara lensa L dan keping gelas G diganti dengan lapisan zat cair dengan indeks bias n, bagaimanakah bentuk persamaan ( 2 ) dan ( 3 ) ?

5. Pada pusat O ( lihat gambar 3 ) terjadi interferensi yang konstruktif atau destruktif ? terangkan ! 6. Bagaimana bentuk persamaan ( 4 ) untuk harga kombinasi lain, misalnya k dengan ( k + 3 ) dan

sebagainya ?

7. Berapa panjang gelombang sinar kuning lampu natrium dan apa satuannya ? 8. Jelaskan perbedaan cahaya monokromatik dan polikromatik !

XXII. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ). 2. Susunlah alat-alat percobaan seperti gambar 2.

3. Nyalakan lampu Natrium yang dipergunakan sebagai sumber cahaya monokromatik.

4. Aturlah teropong supaya dapat dipergunakan untuk mengamati benda yang terletak ditempat tak terhingga, terlihat dengan jelas.

5. Aturlah letak cermin agar sinar-sinar datang pada permukaan datar dari lensa L betul-betul tegak lurus. Amati dulu tanpa teropong, apakah telah terbentuk cincin Newton.

6. Aturlah letak teropong agar dapat digunakan untuk mengamati cincin dengan jelas. 7. Usahakan agar cincin-cincin itu tengahnya berada di tengah-tengah daerah ukur teropong.

(35)

8. Pada kedudukan alas yang tetap, geserkan teropong dengan uliran yang tersedia sedemikian sehingga garis silang teropong berimpit dengan tepi kiri cincin paling kiri yang akan diamati.

9. Geser teropong dengan uliran sehingga garis silang teropong berimpit dengan tepi kiri cincin berikutnya. Dan seterusnya !

10.Dengan arah pergeseran yang tepat ke kanan, amati sekarang tepi kanan dari cincin yang sama. Catat kedudukan-kedudukan ini.

11.Ulangi lagi pengukuran seperti langkah percobaan 8 s/d 10, sekarang mulai dari tepi kanan cincin. Pengukuran dari kiri ke kanan dipisahkan dari pengukuran kanan ke kiri ! Tanyakan pada asisten berapa jumlah cincin gelap yang harus diukur.

12.Carilah literatur panjang gelombang Natrium. 13.Lengkapilah tabel pengamatan dan perhitungannya. Catatan :

Karena alat ukur / nonius sedikit longgar, maka kalau sekrup diputar sedikit teropong belum berpindah. Tidak mungkin membuat alat sederhana yang sangat teliti. Jadi dalam pengukuran hendaknya dilakukan dengan menggeser nonius hanya satu arah.

Pengamat Cermin datar

Teropong ukur

Celah kolimator

Lampu Na Lensa L

Keping gelas G

Cermin interferensi yang tampak dari atas lensa

(36)

XXIII.DATA PENGAMATAN

MODUL III (CINCIN NEWTON)

 Kedudukan pusat cincin O =

Cicin ke- tepi kiri tepi kanan 2 Xk Xk Xk 2 Xk+4 - Xk2 R 3 7 4 8 5 9

XXIV.TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Hitung diameter tiap-tiap cincin yang diamati ! 2. Hitung jari-jari tiap-tiap cincin !

3. Ambil pasangan-pasangan cincin, misalnya cincin ke : k dengan k + 4

k +1 dengan k + 5

k + 2 dengan k + 6, dan seterusnya

Kemudian hitung jari-jari kelengkungan lensa untuk masing-masing pasangan dengan persamaan ( 4 ). Gunakan tabel di atas untuk 1, 2 dan 3 !

4. Hitung rata-rata jari-jari kelengkungan lensa !

5. Apakah akibatnya bila sinar-sinar datang tidak tegak lurus pada permukaan datar dari lensa L ! Jelaskan !

6. Jika pada percobaan ini digunakan sinar putih, apakah yang akan terjadi ! Jelaskan ! 7. Mengapa cincin ke-0, 1, 2 dan 3 tidak digunakan dalam percobaan ini ! Jelaskan !

8. Apa akibatnya bila pengamatan dilakukan dengan menggeser teropong ke arah kiri kemudian ke arah kanan !

(37)

SUBMODUL III

SPEKTROMETER SEDERHANA

I. TUJUAN

Menentukan panjang gelombang spektrum gas.

1. Spektrometer lengkap ( terdiri dari kolimator, teropong, jarum penunjuk skala, meja ). 2. Prisma.

3. Sumber cahaya ( lampu Hg ).

4. Sistem tegangan tinggi untuk lampu.

III. TEORI

Bila suatu sinar ( cahaya ) datang pada salah satu sisi prisma maka akan terjadi penguraian warna. Gejala ini disebut dengan dispersi cahaya. Hal ini dapat diamati melalui spektrometer.

Keterangan gambar :

S : sumber cahaya ( lampu Hg ) P : prisma

t : celah M : meja spektrometer C : kolimator T : teropong

Sumber cahaya yang digunakan berupa lampu gas yang diberi tegangan tinggi sehingga lampu akan memancarkan sinar-sinar dengan panjang gelombang yang spesifik tergantung jenis gas yang digunakan.

Dengan meletakkan lampu gas ( lampu Hg ) di depan kolimator, maka sinar akan menuju ke arah salah satu prisma, akan membentuk spektrum pada sisi lain. Spektrum ini dapat diamati melalui teropong dan diketahui kedudukannya ( melalui skala ).

S

C P T

M t

(38)

Bila spektrum diketahuhi panjang gelombangnya maka spektrometer dapat dikalibrasi, sehingga spektrum dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang spektrum zat yang belum diketahui.

III. DAFTAR PUSTAKA

Sears-Zemansky, College Physics

IV. TUGAS RUMAH

1. Apa yang dimaksud dengan spektrum cahaya ?

2. Jelaskan dan gambarkan proses terjadinya spektrum cahaya pada prisma ? 3. Apa yang dimaksud dengan dispersi cahaya ?

4. Sebutkan contoh dari dispersi cahaya ? 5. Apakah fungsi kolimator ?

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

1. Catatlah suhu ruang dan tekanan ruang ( sebelum dan sesudah percobaan ).

2. Atur letak lampu di belakang celah kolimator supaya sinar dapat sampai ke prisma. 3. Nyalakan sumber cahaya ( lampu Hg ).

4. Atur letak dan lebar celah kolimator agar spektrum yang terjadi cukup tajam dan spektrum tampak bersama-sama dengan pembagian skala.

5. Atur posisi prisma sehingga didapat spektrum.

6. Jangan mengubah kedudukan prisma terhadap meja spektrum, hanya teropong yang berubah kedudukannya.

7. Mencatat kedudukan teropong untuk semua garis spektrum lampu Hg. 8. Matikan sumber cahaya.

(39)

VI. DATA PENGAMATAN

MODUL IV (SPEKTROMETER SEDERHANA)

No Warna Sudut No Warna  ( ) Intensitas 1 Merah Relatif 2 Kuning 1 Merah I 3 Hijau 2 Merah II 4 Biru 3 Kuning I 5 Violet 4 Kuning II 5 Hijau 6 Hijau Biru 7 Biru 8 Violet I 9 Violet II Tanggal Pengambilan Data :

Nama Asisten : Tanda Tangan Asisten :

VII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Jelaskan prinsip kerja spektrometer yang digunakan !

2. Buatlah grafik pada kertas milimeterblock antara skala kedudukan teropong terhadap panjang gelombang untuk spektrum Hg !

3. Hitunglah panjang gelombang spektrum Hg yang lain dengan mempergunakan grafik di atas ! 4. Bandingkan hasil perhitungan pertanyaan no. 3 dengan harga-harga literatur, yaitu : 6234 Ao, 6152

o