2.PoLariMeteR (O-3)

(1)

PERCOBAAN FM. O – 3

POLARIMETER

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kita ketahui bahwa matahari adalah sebagai sumber cahaya di bumi. Dan cahaya dapat dianggap sebagai partikel-partikel energi yang dipancarkan oleh sumber cahaya dan juga dapat dianggap sebagai gelombang elektromagnetik. Sebagai gelombang elektromagnetik, gelombang cahaya terbentuk karena terjadi gerakan gelombang dari medan listrik dan medan magnet secara serentak, dimana kedua gerakan gelombang tersebut masing-masing merambat pada suatu bidang getaran yang saling tegak lurus. Dengan kata lain, bergerak secara transversal.

Hal ini dapat dibuktitan dengan adanya efek polarisasi yang merupakan peristiwa berputarnya bidang polarisasi yang disebabkan karena pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi selektif, dan hamburan.

1.2 Identifikasi Masalah

Cahaya dikatakan mempunyai sifat dualisme, maksudnya adalah selain cahaya dianggap sebagai partikel, cahaya juga dianggap sebagai gelombang elektromagnetik. Dimana gerakan dari gelombang elektromagnetik ini adalah transversal. Hal ini dibuktikan dengan adanya efek polarisasi. Berputarnya bidang polarisasi akibat cahaya yang diteruskan melalui bahan yang bersifat optis aktif, maka dapat ditentukan suatu besaran yang menyatakan besarnya sudut putaran arah polarisasi. Besaran ini dapat diukur oleh suatu alat yang dinamakan Polarimeter.

(2)

1.3 Tujuan Percobaan

1. Menentukan gejala pemutaran bidang polarisasi (sudut putar) oleh zat optik-aktif.

2. Menentukan sudut putaran khas zat optik aktif setelah mencapai kesetimbangan.

3. Menentukan konstanta reaksi dari larutan zat optik aktif.

1.4 Metoda Percobaan

Pada percobaan kali ini, digunakan alat yang bernama polarimeter. Didalam alat ini, terdapat polaroid yang berfungsi sebagai polarisator dan analisator. Cahaya dilewatkan pada suatu bahan optis aktif, yaitu larutan glukosa. Karena merupakan zat optik aktif maka glukosa dapat memutar bidang polarisasi sinar-sinar yang terpolarisasi linier. Dengan begitu, kita akan mendapatkan cahaya dengan spectrum tertentu yang keluar dari polarimeter. Maka kita dapat memperoleh harga-harga geometris yang menunjukkan adanya gejala pemutaran bidang polarisasi oleh zat optik aktif.

1.5 Sistematika Penulisan BAB I Pendahuluan

Berisi tentang Latar Belakang permasalahan, Identifikasi Masalah, tujuan melakukan percobaan, metode apa yang digunakan dalam percobaan, sistematika penulisan, serta tempat dan waktu melaksanakan percobaan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Berisi tentang teori-teori yang berhubungan dengan praktikum dan dapat menunjang kaidah-kaidah pelaksanaan praktikum.

BAB III Metodologi Percobaan

Berisi tentang alat-alat yang dipergunakan pada saat praktikum serta prosedur atau langkah langkah melakukan praktikum.

(3)

BAB IV Tugas Pendahuluan

Berisi tentang pertanyaan pendahuluan dari modul, beserta jawabannya.

BAB V Data dan Pembahasan

Berisi tentang data pengamatan praktikum, perhitungan dan pengolahan data, analisis data, grafik dan analisis grafik.

BAB VI Kesimpulan dan saran

Berisi tentang kesimpulan praktikum yang mengacu pada tujuan percobaan, serta saran-saran yang diperlukan bagi perbaikan-perbaikan.

1.6 Waktu dan Tempat Percobaan

Praktikum percobaan FM.O-3 POLARIMETER dilaksanakan pada hari Jumat 22 Oktober dan 5 November 2004 pukul 08.00-11.00 WIB dan bertempat di Laboratorium Fisika Menengah Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran Jatinangor.

(4)

II. TINJAUAN PUSTAKA

Gelombang merupakan suatu gangguan yang menjalar. Gelombang bisa dikatakan juga sebagai energi yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang tali, ganguan ini berupa gerak bagian tali karena adanya gelombang yang menjalar pada tali. Arah gerak bagian tali adalah dalam bidang tegaklurus terhadap arah jalar gelombang. Gelombang tali merupakan bentuk dari gelombang transversal karena arah geraknya yang tegaklurus dengan arah rambatannya.

Peristiwa interferensi dan difraksi dapat dialami oleh gelombang transversal maupun gelombang longitudinal. Akan tetapi, peristiwa polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. Pada umumnya, gelombang cahaya memiliki beberapa arah getar. Apabila suatu gelombang hanya memiliki satu arah getar, maka disebut gelombang terpolarisasi. Oleh karena itu, polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memliki satu arah getar saja. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi selektif, dan hamburan.

• Polarisasi karena Pemantulan

Suatu sinar yang datang pada cermin datar dengan sudut 57o_akan

menghasilkan sinar pantul yang terpolarisasi seperti tampak pada gambar berikut : 57o ₅₇o N terpolarisasi sinar datang cermin datar

(5)

• Polarisasi karena Pembiasan dan Pemantulan

Pada peristiwa pembiasan dan pemantulan akan dihasilkan cahaya pantul terpolarisasi sempurna jika sudut datang i menghasilkan sudut bias r yang tegak lurus dengan sinar pantul i’. Sudut datang seperti ini disebut

sudut polarisasi ip atau sudut Brewster.

Pada gambar diatas, menunjukkan sinar datang pada bidang batas dua medium mengalami pembiasan dan pemantulan. Berdasarkan hukum

pemantulan, maka i = io_{dan karena sinar pantul tegak lurus dengan sinar}

bias, maka io_{+ r = 90}o_{. Dengan menggunakan hukum pembiasan, maka}

diperoleh : p p p o p p i n i n i n i n r n i n cos sin ) 90 sin( sin sin sin 2 1 2 1 2 1 = − = = 1 2 tan n n ip =

• Polarisasi karena Bias Kembar (Pembiasan Ganda)

Cahaya yang melewati kaca, pada umumnya bergerak dengan kelajuan yang sama ke segala arah karena kaca hanya memiliki satu indeks

i io N cahaya pantul terpolarisasi sempurna sinar datang medium 1 indeks biasnya n1 medium 2 indeks biasnya n2 r cahaya bias terpolarisasi sebagian

(6)

kuarsa, memiliki dua indeks bias sehingga kelajuan cahaya tidak sama untuk ke segala arah. Hal ini akan menyebabkan cahaya mengalami pembiasan ganda. Sinar yang datang pada suatu kristal akan menghasilkan sinar keluar yang terpisah menjadi dua bagian, yaitu sinar bias tak terpolarisasi dan sinar isimewa terpolarisasi.

• Polarisasi karena Absorpsi Selektif

Suatu bahan tertentu, misalnya polaroid, dapat menyerap berbagai arah getar sinar yang melaluinya dan mentransmisikan satu arah tertentu yang disebut sumbu mudah polaroid. Polaroid digunakan pada kaca mata pelindung sinar matahari dan pada filter polarisasi lensa kamera.

Untuk menentukan arah polarisasi dan intensitas cahaya yang ditransmisikan digunakan dua buah polaroid seperti pada gambar dibawah.

Polaroid pertama P1 disebut sebagai Polarisator, yang berfungsi

melewatkan sinar terpolarisasi dengan arah getar sesuai dengan sumbu

mudah P1. Intensitas sinar terpolarisasi I1 ini sama dengan setengah dari

intensitas sinar tak terpolarisasi Io, sehingga : o I I 2 1 1 =

Polaroid kedua P2 disebut analisator yang berfungsi menganalisis

sinar yang dilewatkan oleh polarisator. Apabila analisator diputar, maka Io

P1 I1

P2 I2

Analisator Polarisator

(7)

pada saat sumbu mudahnya sejajar dengan sumbu mudah polarisator, akan terlihat sinar paling terang. Selanjutnya sinar meredup dan akan tampak gelap pada saat sumbu mudah polarisator dan analisator saling tegak lurus. Menurut Etiene Louis Malus (1774-1812), jika sudut antara sumbu mudah P1 dan P2 adalah θ, maka intensitas cahaya yang dilewatkan

analisator adalah : θ θ 2 2 1 2 cos 2 1 cos I_o I I = =

Persamaan tersebut selanjutnya dikenal sebagai Hukum Malus.

• Polarisasi karena Hamburan

Hamburan adalah peristiwa penyerapan dan pemancaran kembali suatu cahaya oleh sistem partikel. Apabila gelombang cahaya yang tidak terpolarisasi datang pada sistem partikel gas, maka gelombang cahaya yang dihamburkan ke samping dapat terpolarisasi sebagian atau seluruhnya. Arah polarisasi gelombang cahaya adalah sedemikian rupa sehingga tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh garis sinar datang dengan garis penglihatan seperti pada gambar dibawah.

Contohnya adalah hamburan cahaya matahari oleh atmosfer bumi sehingga pada hari yang cerah langit akan tampak berwarna biru karena cahaya warna biru dihamburkan paling efektif dibandingkan warna lainnya. Apabila bumi tidak memiliki atmosfer, maka langit akan tampak gelap seperti di bulan kecuali jika kita memandang langsung ke matahari.

gelombang datang tak terpolarisasi

partikel-partikel gas

gelombang hamburan terpolarisasi

(8)

Pada praktikum kali ini, polarisasi akan disebabkan karena absorpsi selektif, karena pada polarimeter juga digunakan dua buah polaroid yang berfungsi sebagai polarisator dan analisator. Kita dapat mengamati spektrum cahaya dari lubang tabung. Spektrum cahaya tersebut akan berupa daerah gelap dan daerah terang, lalu kita dapat menentukan sudutnya.

Macam Polarisasi • Polarisasi Linier

Pada gelombang tranversal seringkali kita ingin tahu gerak medium dalam ruang. Hanya diberitahu medium bergerak tegaklurus arah jalar saja belum cukup, sebab dalam bidang tegak lurus arah jalar ada banyak arah yang semuanya tegak lurus arah jalar gelombang. Gelombang tranversal tertentu mempunyai sifat bahwa gerak medium dalam bidang tegak lurus arah jalar ada pada suatu garis lurus. Dikatakan bahwa gelombang ini

terpolarisasi linier pada arah garis tersebut. • Polarisasi Lingkaran

Pada cahaya terpolarisasi melingkar (circularly polarized light), ujung vektor listrik (E) menunjukkan spiral melingkar mengelilingi arah rambat dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi cahaya. Besar vektornya tetap tidak berubah.

• Polarisasi Eliptis

Pada cahaya terpolarisasi eliptis, (elliptically-polarized light), vektor juga berputar mengelilingi arah rambatan tetapi amplitudonya berubah. Proyeksi vektor pada sebuah bidang tegak lurus arah rambat menerangkan sebuah elips. Cahaya terpolarisasi melingkar dan eliptis dihasilkan dengan menggunakan keping retardasi.

(9)

Besar sudut bidang getaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu bahan optis aktif larutan, sebanding dengan konsentrasi larutan tersebut. Juga sebanding dengan panjang larutan yang dilewati cahaya serta panjang gelombang cahaya dan suhu.

θ ∞ C.l , atau (1)

θ = [α ]T _.C.l

dengan :

θ = sudut putaran yang dihasilkan

[ ]

T D

α = daya putar spesifik

C = konsentrasi larutan

l = panjang larutan

Daya putar spesifik untuk larutan gula tebu pada suhu 20°C untuk

cahaya kuning dari lampu natrium dengan λ = 5.893 Å adalah α 20_{= 66,54}

per satuan konsentrasi per satuan panjang tabung. Apabila suhu percobaan bukan pada suhu 20°C, maka besarnya daya putar spesifik berubah menurut :

[α ]T_{= [}_α _]20° _{{ 1- 0,000184 (T-20)}}

(2)

Jika glukosa α berbeda dalam bentuk larutan, maka akan berubah

menjadi glukosa β dalam isomer stereo, sehingga setelah beberapa jam

terjadilah kesetimbangan. Putaran khas dari dua isomer. Maka kita mendapatkan perubahan sudut putaran sebagai fungsi dari waktu. Misalkan

selam waktu t kecepatan reaksi untuk perubahan glukosa α dengan

konsentrasi C1ialah S1 = K1 * C1. Perubahan menjadi glukosa β dengan

kecepatan S2 = K2 * C2 dan pada setiap saat berlaku C1 + C2 = C, dengan K1,

K2 adalah konsentrasi reaksi.

Dari pernyataan tersebut dapat ditentukan laju persaman reaksi :

2 1 S S dt dC − = (3)

(10)

Dari persamaan (1) dapat diturunkan persamaan differensiasi linier orde ke dua sehingga diperoleh solusi :

[

2

]

) ( 1 2 1 1( ) k e 1 2 k k k C t C k k t ₊ + = − + (4)

Dengan menggunakan syarat batas dimana pada t = 0, C1 , C2dan pada

saat t =C1=C2 , sehingga diperoleh :

2 2 1 2 _k _k k C C + = (5)

Sudut putaran sebagai fungsi waktu memenuhi persamaan :

θ (t) = α 1 C1 l + α 2 C2 l

Mensubstitusi C2 = C - C1 dan persamaan (4) sehingga diperoleh :

[

1 2 2 1

]

) ( 1 2 1 2 1 1 ₍ ₎ ₁ ₂ ) ( k e k k k k C t _α _α k k t _α _α θ − + + + = − + ₍₆₎

Dengan mensubstitusi nilai batas t = 0 sehingga diperoleh α 1 = α dan

pada t = ∞ diperoleh hubungan :

] e k } [{ k k Cl ~) t ( ) t ( (k k )t 1 2 1 2 1 2 1+ − α − α + = = θ − θ i ₍₇₎ dan α − = α 1 2 2 2 k k k (8) dari selisih θ(0) – θ(∞) diperoleh :

(~) ) 0 ( 1 k k 2 1 θ θ − = (9) misal β = 1 _(~)(0) θ θ

− , dengan mengintegralkan persamaan (3) diperoleh :

2 2 2 t ) 1 ( k − β β − = (10)

(11)

Persamaan (5) dan persamaan (8) dapat ditulis : β − α = α + β − = 1 dan 1 C C2 2

(12)

3.1 Alat dan Bahan Percobaan

1. Polarimeter

Alat untuk mengukur besarnya sudut putaran arah polarisasi. 2. Gelas kimia

Sebagai wadah untuk membuat larutan glukosa monohidrat 10%. 3. Gelas ukur

Sebagai wadah yang digunakan untuk mengukur volume antara air suling dengan glukosa monohidrat.

4. 3 buah tabung gelas ukuran 10 cm, 15 cm dan 20 cm

Sebagai tempat untuk menaruh larutan ataupun air suling yang akan kita amati.

5. Glukosa-monohidrat

Sebagai zat optik aktif yang akan kita ukur sudut putarnya. 6. Air suling

Sebagai pembanding glukosa dalam menentukan sudut putar. 7. Neraca

Sebagai Alat untuk menimbang massa dari glukosa monohidrat.

3.2 Prosedur Percobaan A. Menentukan Titik Nol

1. Mengisi masing-masing tabung dengan air suling.

2. Memasukan tabung 10 cm kedalam calorimeter.

3. Putarlah analisator sehingga tampak seperti pada gambar

1 (a).

4. Mencatat posisi analisator tersebut.

5. Memutar kembali analisator searah jarum jam sehingga

tampak seperti pada gambar 1 (b).

6. Mencatat posisi analisator tersebut.

7. Menentukan besarnya titik nol tersebut.

(13)

B. Menentukan Sudut Putar Glukosa

1. Membuat larutan 10% glukosa monohidrat dalam air suling.

2. Mengisi masing-masing tabung 10 cm, 15 cm dan 20 cm dengan larutan.

3. Melakukan percobaan 2 s/d 6 pada prosedur A. 4. Menentukan sudut putar glukosa tersebut.

Catatan:

Untuk Prosedur A dan B setiap pengambilan data minimal 5 kali.

C. Mutarotasi

1. Melakukan percobaan 1 s/d 3 pada prosedur B. 2. Memasukkan tabung 10 cm kedalam polarimeter

3. Melakukan percobaan 2 s/d 6 pada prosedur A selama satu jam setiap 5 menit.

4. Menentukan sudut putar larutan tersebut.

5. Melakukan percobaan 1 s/d 4 untuk tabung 15 cm dan 20 cm.

D. Larutan Tak hingga

Larutan tak hingga yaitu larutan yang disimpan selama satu minggu yang dibuat pada pertemuan pertama.

1. Mengisi tabung 10 cm, 15 cm dan 20cm dengan larutan tak hingga. 2. Melakukan percobaan 2 s/d 6 pada prosedur A untuk

(14)

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan cara kerja Polarimeter! Jawab :

Karena cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, maka cahaya dapat dipolarisasi. Pada percobaan ini polarisasi cahaya dilakukan dengan cara hamburan dari bahan optis aktif, yaitu larutan glukosa. Karena merupakan zat optis aktif maka glukosa dapat memutar bidang polarisasi sinar-sinar yang terpolarisasi linier. Dari cara tersebut, maka kita akan mendapatkan cahaya paling terang yang keluar dari polarimeter. Maka dari cahaya tersebut kita memperoleh harga-harga geometris yang menunjukkan adanya gejala pemutaran bidang polarisasi oleh zat optis aktif.

2. Jelaskan mengapa polarimeter hanya baik bekerja jika menggunakan cahaya natrium (Na)!

Jawab :

Karena polarimeter dipengaruhi panjang gelombang cahaya yang akan merambat didalamnya dan bahan yang memiliki efek pijar yang lebih kuat dibandingkan bahan lain sehingga kekuatan tembus cahayanya juga terhadap suatu bahan optis akan lebih kuat. Oleh karena Na memiliki panjang gelombang 5,893 Å maka menghasilkan efek pijar yang sangat kuat.

3. Turunkan semua persamaan! Jawab :

Apabila suhu pecobaan bukan pada T=20o_(T≠20o_{), maka besarnya}

daya putar spesifik berubah menurut :

[ ] [ ] {

₌ 200 1₋0,000184(_T ₋20)

}

D T

D α α

Pada waktu t, kecepatan reaksi perubahan glukosa c, mendapatkan perubahan sudut putaran sebagai fungsi waktu :

. 1 1 1 KC S =

[ ]

αT_D.C.l θ =

(15)

Perubahan dari glukosa α menjadi glukosa β dengan kecepatan :

2 2 2 K C

S =

Setiap saat berlaku C1 + C2 = C, dengan K1 dan K2 adalah konstanta reaksi,

maka : 2 1 S S dt dC ₌ ₋ (*) Persamaan differensial orde ke-2,

( )

[

1 2

]

2 1 1( ) K e 1 2 K K K C t C K K t ₊ + = − +

Pada t = 0 dan diperoleh α1=α pada t = ~ diperoleh hubungan :

[

_K _e K K t

]

K K C t t ( ) 1 2 1 2 1 1 ( ) 1 2 ) ( ) ( − − + + = ∞ = −θ α α θ dan α α 1 2 2 2 K K K − = dari selisih ) ( ) 0 ( 1 ) ( ) 0 ( 2 1 ∞ − = = ∞ − θθ θ θ K K Misalnya ) ( ) 0 ( 1 ∞ − = θθ β

Maka integral dari persamaan (*) akan diperoleh :

(

)

2 2 2 1 t K − − = β β

Dengan t2 adalah waktu dimana zat optis aktif mencapai kesetimbangan

1 2 + =_βC C _dan β α α − = 1 2 .

(16)

A. Menentukan Titik Nol

10 cm 15 cm 20 cm

No. ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b)

1. 170,5 14,1 168 13,5 167,3 11,6

2. 168 13 166,5 11,6 170,9 14,

3. 170 17,8 168,2 12,8 166,2 16,9

4. 172 15,3 171,3 12,4 169,9 16

5. 172,9 13,3 171 12,7 173,2 16,7

B. Menentukan Sudut Putar Glukosa

10 cm 15 cm 20 cm

No. ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b)

1. 169,2 27,2 168,1 39,2 163,8 37,8 2. 178,2 24,2 171 36,7 162,4 35,6 3. 176,2 25,6 162,7 30,4 167,6 38,4 4. 178 27,8 164,1 32,7 164,5 38,2 5. 172,8 26,2 170,2 34,2 161,5 37,2 C. Mutarotasi 10 cm 15 cm 20 cm

No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b)

1. 0 168,8 22,6 163,5 20,4 159,8 47,7 2. 5 170 22,1 164,9 19,3 161,9 45,8 3. 10 171,2 21,7 165,8 17,9 163,7 40,1 4. 15 171,5 20,5 166,7 17,0 164,8 35,8 5. 20 172,9 19,8 167,5 16,7 165,3 33,6 6. 25 173,3 18,9 168,6 16,0 166,8 28,6 7. 30 173,8 18,1 169,2 15,4 168,4 26,7 8. 35 174,5 17,7 170,4 14,8 169,9 23,4 9. 40 175,2 16,9 171,3 14,1 172,3 20,3 10. 45 175,9 16,2 172,6 13,6 174,7 16,5

(17)

11. 50 176,3 15,6 173,9 13,0 176,2 13,8

12. 55 177,4 14,4 174,4 12,4 177,9 10,2

13. 60 178,2 13,7 175,2 11,2 179,8 8,9

D. Larutan Tak Hingga

10 cm 15 cm 20 cm

No. ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b) ρ(a) ρ(b)

1. 174,6 20,3 170,7 17,5 166,2 18,3

2. 175,8 21,7 170,3 17,1 168,9 20,9

3. 175,0 20,6 171,2 18,0 166,7 18,9

4. 174,2 19,8 170,5 17,6 167,5 19,6

5. 179,6 22,2 171,7 18,3 168,3 20,4

(18)

Untuk menentukan kedudukan nol, menggunakan rumus : ) 180 ( ) ( (a) (b) (a) o ρ ρ ρ ρ = − − −

Dan untuk menghitung kedudukan terbaiknya menggunakan rumus :

n n i i o

∑

= = 1 ρ ρ

Contoh : Pada tabung 10 cm, ρ(a) = 170,5 ρ(b) = 14,1

Sehingga didapat : ) 180 ( ) ( (a) (b) (a) o ρ ρ ρ ρ = − − − ₌=₁₅₆(170_,₄,5₋−₉14_,₅,1)−(180 −170 ,5) 9 , 146 = o ρ

Dengan cara yang sama, maka akan diperoleh hasil sebagai berikut :

• Tabung 10 cm

No. ρ(a) ρ(b) ρ(a) - ρ(b) 180-ρ(a) ρo ρo

1. 170,5 14,1 156,4 9,5 146,9 146,66 2. 168 13 155 12 143 3. 170 17,8 152,2 10 142,2 4. 172 15,3 156,7 8 148,7 5. 172,9 13,3 159,6 7,1 152,5 • Tabung 15 cm

No. ρ(a) ρ(b) ρ(a) - ρ(b) 180-ρ(a) ρo ρo

1. 168 13,5 154,5 12 142,5 145,4 2. 166,5 11,6 154,9 13,5 141,4 3. 168,2 12,8 155,4 11,8 143,6 4. 171,3 12,4 158,9 8,7 150,2 5. 171 12,7 158,3 9 149,3 • Tabung 20 cm

(19)

1. 167,3 11,6 155,7 12,7 143 143,96 2. 170,9 14 156,9 9,1 147,8 3. 166,2 16,9 149,3 13,8 135,5 4. 169,9 16 153,9 10,1 143,8 5. 173,2 16,7 156,5 6,8 149,7

2. Menghitung sudut putaran Glukosa

terbaik (θ) dan sudut putaran khas Glukosa (α) beserta sesatannya

Untuk menentukan sudut putaran Glukosa (θ), menggunakan rumus :

o g ρ

ρ θ= −

Sedangkan untuk mendapatkan ρg, didapat dengan menggunakan rumus :

) ( ) (a b g ρ ρ ρ = −

dan untuk menentukan sesatannya menggunakan standar deviasi :

1 ) ( 2 2 − − = ∆

∑

N N i θ θ θ

Sedangkan untuk menentukan sudut putaran khas glukosa, menggunakan rumus :

Cl

θ

α =

dengan : θ = sudut putaran glukosa

α = sudut putaran khas glukosa

l = panjang larutan (cm) C = konsentrasi larutan glukosa

dan untuk menentukan sesatannya menggunakan standar deviasi :

1 ) ( 2 2 − − = ∆

∑

N N i α α α

Pada percobaan kali ini, konsentrasi larutan glukosa (C) adalah : M = ) ( ) ( ) ( gr m gr m gr m air glukosa glukosa + = 10 90 0,1 10 ₌ + M Maka, C = 0,1 M

(20)

Contoh : Untuk panjang tabung 10 cm, ρo = 146,66 ρ(a) = 169,2 ρ(b) = 27,2 ρg =ρ(a) −ρ(b) ₁₄₂169 ,2 27,2 = − = θ=ρg −ρo ₌=142₋₄_,₆₆−146,66 Cl θ α= 66 , 4 ) 10 )( 1 , 0 ( 66 , 4 − = − =

• Tabung 10 cm ρo = 146,66 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 169,20 27,20 142,00 -4,66 -4,66 2. 178,20 24,20 154,00 7,34 7,34 3. 176,20 25,60 150,60 3,94 3,94 4. 178,00 27,80 150,20 3,54 3,54 5. 172,80 26,20 146,60 -0,06 -0,06

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah :

θ ± Δθ = 2,02 ± 4,56 α ± Δα = 2,02 ± 4,56 • Tabung 15 cm ρo = 145,4 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 168,10 39,20 128,90 -16,50 -11,00 2. 171,00 36,70 134,30 -11,10 -7,40 3. 162,70 30,40 132,30 -13,10 -8,73

(21)

4. 164,10 32,70 131,40 -14,00 -9,33

5. 170,20 34,20 136,00 -9,40 -6,27

θ ± Δθ = -12,82 ± 2,72 α ± Δα = -8,55 ± 1,82 • Tabung 20 cm ρo = 143,96 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 163,80 37,80 126,00 -17,96 -8,98 2. 162,40 35,60 126,80 -17,16 -8,58 3. 167,60 38,40 129,20 -14,76 -7,38 4. 164,50 38,20 126,30 -17,66 -8,83 5. 161,50 37,20 124,30 -19,66 -9,83

θ ± Δθ = -17,44 ± 1,77 α ± Δα = -8,72 ± 0,88

3. Menghitung sudut putar glukosa (θ) untuk masing-masing variasi waktu.

o g ρ

ρ θ= −

Sedangkan untuk mendapatkan ρg, didapat dengan menggunakan rumus :

) ( ) (a b g ρ ρ ρ = −

Contoh : untuk panjang tabung = 10 cm, pada saat t = 0 s

ρo = 146,66 ρ(a) = 168,8 ρ(b) = 22,6 ) ( ) (a b g ρ ρ ρ = − ₌=₁₄₆168 _,,8₂−22,6 θ=ρ −ρ

(22)

₌=146₋₀_,₄₆,2−146 ,66

• Tabung 10 cm ρo = 146,66 No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρg θ 1. 0 168,8 22,6 146,20 -0,46 2. 5 170 22,1 147,90 1,24 3. 10 171,2 21,7 149,50 2,84 4. 15 171,5 20,5 151,00 4,34 5. 20 172,9 19,8 153,10 6,44 6. 25 173,3 18,9 154,40 7,74 7. 30 173,8 18,1 155,70 9,04 8. 35 174,5 17,7 156,80 10,14 9. 40 175,2 16,9 158,30 11,64 10. 45 175,9 16,2 159,70 13,04 11. 50 176,3 15,6 160,70 14,04 12. 55 177,4 14,4 163,00 16,34 13. 60 178,2 13,7 164,50 17,84 • Tabung 15 cm ρo = 145,4 No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρg θ 1. 0 163,5 20,4 143,10 -2,30 2. 5 164,9 19,3 145,60 0,20 3. 10 165,8 17,9 147,90 2,50

(23)

4. 15 166,7 17 149,70 4,30 5. 20 167,5 16,7 150,80 5,40 6. 25 168,6 16 152,60 7,20 7. 30 169,2 15,4 153,80 8,40 8. 35 170,4 14,8 155,60 10,20 9. 40 171,3 14,1 157,20 11,80 10. 45 172,6 13,6 159,00 13,60 11. 50 173,9 13 160,90 15,50 12. 55 174,4 12,4 162,00 16,60 13. 60 175,2 11,2 164,00 18,60 • Tabung 20 cm ρo = 143,96 No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρg θ 1. 0 159,8 47,7 112,10 -31,86 2. 5 161,9 45,8 116,10 -27,86 3. 10 163,7 40,1 123,60 -20,36 4. 15 164,8 35,8 129,00 -14,96 5. 20 165,3 33,6 131,70 -12,26 6. 25 166,8 28,6 138,20 -5,76 7. 30 168,4 26,7 141,70 -2,26 8. 35 169,9 23,4 146,50 2,54 9. 40 172,3 20,3 152,00 8,04 10. 45 174,7 16,5 158,20 14,24 11. 50 176,2 13,8 162,40 18,44 12. 55 177,9 10,2 167,70 23,74 13. 60 179,8 8,9 170,90 26,94

4. Membuat grafik θ(t) terhadap waktu

5 10 15 20

(24)

5. Menghitung sudut putar tak hingga (θ) dan sudut putaran khas (α)

o g ρ ρ θ= −

-5

0

5

10

15

20

10

20

30

40

50

60 -40

-30

-20

-10

0

10

20

30

10

20

30

40

50

60

(25)

Sedangkan untuk mendapatkan ρg, didapat dengan menggunakan rumus : ) ( ) (a b g ρ ρ ρ = −

Sedangkan untuk menentukan sudut putaran khas glukosa, menggunakan rumus :

Cl

θ

α =

dengan : θ = sudut putaran glukosa

α = sudut putaran khas glukosa

l = panjang larutan (cm) C = konsentrasi larutan glukosa

Pada percobaan kali ini, konsentrasi larutan glukosa (C) adalah :

M = _m m₍_gr₎ (gr_m) ₍_gr₎ air glukosa glukosa + = 10 90 0,1 10 ₌ + M Maka, C = 0,1 M

Contoh : Untuk panjang tabung 10 cm,

ρo = 146,66 ρ(a) = 174,6 ρ(b) = 20,3 ρg =ρ(a) −ρ(b) ₌=₁₅₄174 _,,₃6−20,3 θ=ρg −ρo ₌=154₇_,₆₄,3−146 ,66 Cl θ α = 64 , 7 ) 10 )( 1 , 0 ( 64 , 7 = = • Tabung 10 cm ρo = 146,66 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 174,6 20,3 154,30 7,64 7,64 2. 175,8 21,7 154,10 7,44 7,44 3. 175 20,6 154,40 7,74 7,74

(26)

4. 174,2 19,8 154,40 7,74 7,74

5. 179,6 22,2 157,40 10,74 10,74

θ ± Δθ = 8,26 ± 1,39 α ± Δα = 8,26 ± 1,39 • Tabung 15 cm ρo = 145,4 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 170,7 17,5 153,20 7,80 5,20 2. 170,3 17,1 153,20 7,80 5,20 3. 171,2 18 153,20 7,80 5,20 4. 170,5 17,6 152,90 7,50 5,00 5. 171,7 18,3 153,40 8,00 5,33

θ ± Δθ = 7,78 ± 0,18 α ± Δα = 5,19 ± 0,12 • Tabung 20 cm ρo = 143,96 No. ρ(a) ρ(b) ρg θ α 1. 166,2 18,3 147,90 3,94 1,97 2. 168,9 20,9 148,00 4,04 2,02 3. 166,7 18,9 147,80 3,84 1,92 4. 167,5 19,6 147,90 3,94 1,97 5. 168,3 20,4 147,90 3,94 1,97

θ ± Δθ = 3,94 ± 0,07 α ± Δα = 1,97 ± 0,04

6. Membuat grafik θ(t)-θ(~) terhadap waktu

• Tabung 10 cm ρo = 145,4

Data yang didapat :

(27)

1. 0 168,8 22,6 146,20 -0,46 8,26 -8,72 2. 5 170 22,1 147,90 1,24 8,26 -7,02 3. 10 171,2 21,7 149,50 2,84 8,26 -5,42 4. 15 171,5 20,5 151,00 4,34 8,26 -3,92 5. 20 172,9 19,8 153,10 6,44 8,26 -1,82 6. 25 173,3 18,9 154,40 7,74 8,26 -0,52 7. 30 173,8 18,1 155,70 9,04 8,26 0,78 8. 35 174,5 17,7 156,80 10,14 8,26 1,88 9. 40 175,2 16,9 158,30 11,64 8,26 3,38 10. 45 175,9 16,2 159,70 13,04 8,26 4,78 11. 50 176,3 15,6 160,70 14,04 8,26 5,78 12. 55 177,4 14,4 163,00 16,34 8,26 8,08 13. 60 178,2 13,7 164,50 17,84 8,26 9,58 Maka grafiknya : • Tabung 15 cm ρo = 145,4 No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρg θ θ(~) θ(t)-θ(~) 1. 0 163,5 20,4 143,10 -2,30 7,78 -10,08 -10 -5 0 5 10 15 10 20 30 40 50 60

(28)

3. 10 165,8 17,9 147,90 2,50 7,78 -5,28 4. 15 166,7 17 149,70 4,30 7,78 -3,48 5. 20 167,5 16,7 150,80 5,40 7,78 -2,38 6. 25 168,6 16 152,60 7,20 7,78 -0,58 7. 30 169,2 15,4 153,80 8,40 7,78 0,62 8. 35 170,4 14,8 155,60 10,20 7,78 2,42 9. 40 171,3 14,1 157,20 11,80 7,78 4,02 10. 45 172,6 13,6 159,00 13,60 7,78 5,82 11. 50 173,9 13 160,90 15,50 7,78 7,72 12. 55 174,4 12,4 162,00 16,60 7,78 8,82 13. 60 175,2 11,2 164,00 18,60 7,78 10,82 Maka grafiknya : • Tabung 20 cm ρo = 143,96 No. t (mnt) ρ(a) ρ(b) ρg θ θ(~) θ(t)-θ(~) -15 -10 -5 0 5 10 15 10 20 30 40 50 60

(29)

1. 0 159,8 47,7 112,10 -31,86 3,94 -35,80 2. 5 161,9 45,8 116,10 -27,86 3,94 -31,80 3. 10 163,7 40,1 123,60 -20,36 3,94 -24,30 4. 15 164,8 35,8 129,00 -14,96 3,94 -18,90 5. 20 165,3 33,6 131,70 -12,26 3,94 -16,20 6. 25 166,8 28,6 138,20 -5,76 3,94 -9,70 7. 30 168,4 26,7 141,70 -2,26 3,94 -6,20 8. 35 169,9 23,4 146,50 2,54 3,94 -1,40 9. 40 172,3 20,3 152,00 8,04 3,94 4,10 10. 45 174,7 16,5 158,20 14,24 3,94 10,30 11. 50 176,2 13,8 162,40 18,44 3,94 14,50 12. 55 177,9 10,2 167,70 23,74 3,94 19,80 13. 60 179,8 8,9 170,90 26,94 3,94 23,00 Maka grafiknya :

7. Analisa grafik 4 dan 6

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 10 20 30 40 50 60

(30)

Pada grafik 4, yaitu grafik θ(t) terhadap waktu, terlihat bahwa grafiknya berbanding lurus. Maksudnya semakin lama waktunya, maka sudut putarnya akan semakin besar juga. Hal ini berlaku untuk semua variasi panjang tabung, baik untuk panjang tabung 10 cm, 15 cm maupun 20 cm. Hanya saja perbedaannya adalah semakin panjang tabungnya, maka sudut putar glukosa awal, yaitu pada saat t=0, akan semakin kecil.

Sedangkan pada grafik 6, yaitu grafik θ(t)-θ(~) terhadap waktu, terlihat bahwa grafiknya berupa grafik berbanding lurus juga. Maksudnya adalah semakin lama waktunya, maka sudut putarnya pun akan semakin besar.

(31)

Setelah melakukan percobaan ini, maka dapat kita simpulkan bahwa polarisasi merupakan peristiwa berputarnya bidang polarisasi yang disebabkan satu arah getar saja. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi selektif, dan hamburan. Alat untuk mengukur besarnya sudut putaran arah polarisasi disebut polarimeter. Besar sudut bidang getaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu bahan optik aktif larutan, sebanding dengan konsentrasi larutan tersebut dan juga dengan panjang larutan yang dilewati cahaya.

Percobaan mutarotasi adalah untuk menunjukan pengaruh waktu terhadap perubahan sudut putar glukosa. Pengaruh waktu terhadap sudut putar glukosa tampak jelas dari grafik. Glukosa yang berada dalam bentuk larutan jika dibiarkan akan berubah menjadi isomer glukosa stereo, hal ini terlihat dari sudut putar khas glukosa yang tidak sama seiring dengan waktu. Panjang tabung tampak sangat berpengaruh pada tabung yang panjang tampak sudut putar dan sudut putar khas lebih kecil (semakin bernilai negatif) nilainya dari tabung yang lebih pendek.

Dari besarnya sudut putar arah polarisasi yang diukur dengan polarimeter nantinya dapat ditentukan konsentrasi larutan dan laju reaksi kimia dari suatu zat yang berbahan optik aktif. Bahan optik aktif yang digunakan adalah glukosa. Larutan glukosa bukna merupakan suatu sistem koloid. Sehingga, efek tyndall dan gerak brown tidak akan berpengaruh dalam hal ini. Karena, larutan sejati akan meneruskan cahaya, sedangkan koloid menghamburkannya.

Faktor-faktor yang menyebabkan kesalahan dapat terjadi pada saat praktikum adalah :

a. ketidaktelitian praktikan dalam membaca alat

(32)