Percobaan 5 (FD.5) Percobaan 5 (FD.5)
INDEKS BIAS PRISMA INDEKS BIAS PRISMA DAN PLAN PARALEL DAN PLAN PARALEL
I.
I. TujuanTujuan 1.
1. Menentukan indeks bias lensa planparalelMenentukan indeks bias lensa planparalel 2.
2. Menentukan indeks bias lensa prismaMenentukan indeks bias lensa prisma 3.
3. Menentukan deviasMenentukan deviasi minimum i minimum prismaprisma II.
II. Alat dan BahanAlat dan Bahan
Alat & bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah : Alat & bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah : 1.
1. Kaca plan paralelKaca plan paralel 2.
2. PrismaPrisma 3.
3. Jarum atau pakuJarum atau paku 4.
4. MistarMistar 5.
5. Busur pengukur sudutBusur pengukur sudut 6.
6. Beberapa lembar kertas HVSBeberapa lembar kertas HVS III.
III. Dasar TeoriDasar Teori
3.1 Pembiasan oleh
3.1 Pembiasan oleh PermukaaPermukaan Datar Sejajar n Datar Sejajar (Plan Paralel)(Plan Paralel)
Pada gambar 5.1 sinar datang pada permukaan atas sebuah plat tembus Pada gambar 5.1 sinar datang pada permukaan atas sebuah plat tembus cahaya dengan sudut datang
cahaya dengan sudut datang 11. Permukaan-permukaan plat itu datar dan. Permukaan-permukaan plat itu datar dan sejajar satu sama lain. Sudut bias pada permukaan atas adalah
sejajar satu sama lain. Sudut bias pada permukaan atas adalah 11’ serta sudut’ serta sudut datang dan sudut bias pada permukaan bawah masing-masing adalah
datang dan sudut bias pada permukaan bawah masing-masing adalah 22 dandan
2
2’. Misalkan indeks bias medium di luar plat itu adalah n, seda’. Misalkan indeks bias medium di luar plat itu adalah n, sedangkan indeksngkan indeks bias plat itu adalah n’ dengan n’>n.
bias plat itu adalah n’ dengan n’>n.
Berdasarkan hukum Snell Berdasarkan hukum Snell
n n n n
1 1 1 1
sin sin sin
sin dandan
5 5
Gambar 5.1. Pembiasan oleh plat sejajar Gambar 5.1. Pembiasan oleh plat sejajar
n n
n’
n’
n n
1 1
2 2
2 2’’
P P
Q Q
1 1’’
n n
2 2
sin
sin (1)
dari gambar terlihat bahwa
2 1
Jika hubungan-hubungan di atas dikombinasikan, diperoleh :
2 1
Hubungan terakhir ini berarti bahwa sinar yang keluar sejajar dengan sinar datang.
3.2 Pembiasan oleh Prisma
Tinjau sinar cahaya yang mengenai salah satu permukaan prisma dengan sudut datang , seperti diperlihatkan oleh gambar 5.2a. Misalkan indeks bias prisma adalah n, dan A adalah sudut puncaknya, sedangkan medium di luar prisma itu adalah udara. Bagian yang hendak ditentukan adalah sudut deviasi δ. Hal ini menyangkut ketelitian melihat. Untuk meninjau pembiasan pada permukaan pertama dan kedua juga digunakan hukum Snell. Setelah keluar dari permukaan kedua, dapat ditentukan sudut deviasinya.
Meskipun metodenya cukup mudah, persamaan untuk menentukan δ pada umumnya agak sulit. Tetapi yang sudah jelas adalah jika sudut datang berkurang maka sudut deviasinya mulanya berkurang kemudian bertambah besar lagi. Sudut deviasi akan berharga minimum jika sinar melalui prisma secara simetris, seperti ditunjukkan oleh gambar 5.2b. Sudut δm disebut deviasi minimum. Dalam keadaan khusus seperti itu, hubungan antara δm dengan sudut prisma dan indeks biasnya dinyatakan dalam persamaan :
2 sin
2 sin
A A m
n (2 )
Indeks bias suatu bahan yang tembus cahaya dapat diukur dengan menggunakan persamaan di atas. Sampel bahan padat yang hendak diketahui indeks biasnya itu dipotong dan diasah sampai berbentuk prisma.
Sudut prisma A dan sudut deviasi minimum diukur. Sudut-sudut ini dapat A
n
(a)
A A 2 2
δ1
1’
δm
(b)
Gambar5.2.(a) Deviasi oleh prisma
(b) Deviasi minimum terjadi jika sinar melalui prisma secara simetri
diukur dengan ketelitian yang tinggi, sehingga metode ini merupakan cara yang memberikan hasil yang sangat seksama.
Bila sudut prisma kecil, maka sudut deviasi minimum juga kecil sehingga dapat mengganti sinus sudut dengan besar sudut itu sendiri.
Dalam keadaan demikian diperoleh :
A m
n A atau ( 3 )
A n
m 1
IV. Prosedur Kerja
Untuk mengukur indeks bias kaca plan paralel, lakukan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Siapkan selembar kertas HVS yang masih kosong dan bersih, letakkan di atas meja. Letakkan kaca plan paralel di atas meja tersebut, gambar segi empat dengan cara menggaris tepi kaca plan paralel.
2. Tancapkan jarum / paku kira-kira di tengah garis panjang dari segi empat yang telah dibuat, sejajar dan menempel salah satu sisi kaca. Kemudian tancapakan satu jarum lagi di sembarang titik di sisi kaca tidak menempel dan membentuk sudut terhadap garis normal sisi kaca.
3. Dari sisi yang berseberangan lihatlah dua jarum tadi, gerakkan kepala Anda 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 plan paralel dari atas kertas, kemudian cabut pula jarum- jarumnya. Perhatikan titik-titik lubang berkas menancapnya 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 pengukuran Anda pada tabel.
7. Lakukan kegiatan 1 s/d 6 sebanyak 5 kali, untuk beberapa sudut datang yang berbeda.
mata Jarum/paku
Plan paralel
(a)
1
1’ 2
2’
O n
n’
n
(b) Perge
seran sinar
Gambar 6.3 Skema susunan percobaan penentuan indeks bias kaca plan paralel a) Jarum atau paku sebagai representasi benda dan bayangan
b) Analisis jalannya sinar dan besarnya sudut datang dan sudut bias
Untuk menentukan indeks bias prisma, dan menentukan deviasi minimumnya, lakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Siapkan selembar kertas HVS yang masih kosong dan bersih, letakkan di atas meja. Letakkan prisma di atas kertas tersebut. Gambar segitiga dengan cara menggaris tepi prisma.
2. Tancapkan jarum / paku kira-kira di tengah sisi garis segitiga yang telah dibuat sejajar dan menempel salah satu sisi prisma. Tancapkan salah satu jarum lagi di suatu titik pada sisi prisma dan tidak menempel pada prisma,
sehingga sudut datang sebesar 300(lihat gambar skema).
3. Dari sisi prisma yang lain lihatlah dua jarum tadi lewat dalam prisma.
Gerakkan kepala Anda sehingga melihat kedua jarum tadi berhimpit.
Tancapkan dua jarum lagi, salah satu jarum menempel pada prisma sedangkan jarum yang lain tidak menempel. Keempat jarum tersebut harus terlihat berhimpit satu dengan yang lainnya.
4. Singkirkan prisma dari atas kertas, kemudian cabut pula jarum-jarumnya.
Perhatikan titik lubang berkas menancapnya jarum.
5. Hubungkan titik-titik lubang berkas jarum sehingga membentuk garis. Buat juga garis normal sisi prisma yang melewati titik lubang jarum.
6. Ukur sudut sinar datang dan sudut sinar bias (deviasi pertama) terhadap garis normal sisi pertama prisma. Catat hasil-hasil pengukuran saudara pada tabel.
7. Lakukan kegiatan 1 s/d 7 untuk beberapa sudut datang yang berbeda yaitu untuk sudut datang 300, 350, 400,450,500,550,600,650,700,dan 750
V. Metode analisa data
1. Penentuan indeks bias plan paralel dan prisma prisma
mata
Gambar 6.4 Skema susunan alat percobaan penentuan indeks bias prisma
A
δ
δ1
n
Gambar 6.5 Analisis jalannya sinar dan sudut deviasi prisma, δ1 adalah sudut deviasi oleh permukaan pertama, δ adalah sudut deviasi prisma
Buatlah tabel antara sudut datang, sudut bias dan tentukan indeks bias kaca plan paralel dengan menggunakan hukum snellius
No sudut datang ( 1) Sudut bias ( 2)
2. Penentuan deviasi minimum prisma
Tentukan besarnya deviasi minimum prisma dengan menggunakan persamaan 3
VI. Evaluasi
1. Jelaskan hubungan antara sudut datang dengan sudut bias terhadap garis normal berdasarkan percobaan pada lensa planparallel!
2. Bagaimana hubungan antara besar pergeseran dengan besar sudut datang ? Nyatakan juga pernyataan Saudara dengan perumusan matematis !
3. Bandingkan hasil yang diperoleh dalam penentuan indeks bias prisma jika menggunakan hukum snellius dan deviasi minimum.
VII. Referensi
Tipler, 2001, Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta
Sears dan Zemansky, 2003, Fisika Universitas Jilid 2, Hugh D. Young & Roger A.
Freedman, Penerbit Erlangga, Jakarta
David Halliday& Robert Resnick, 1993, Fisika Jilid2, Penerbit Erlangga, Jakarta
Sutrisno, 1979, Seri Fisika, Fisika Dasar: Listrik Magnet dan Termofisika, Penerbit ITB, Bandung
Tim praktikum fisika dasar. 2009. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar, Jurusan Fisika FMIPA UNNES Semarang
