Laporan Akhir Modul Indeks Bias Nabillah Aisyah Putri 1304622083

PRAKTIKUM FISIKA DASAR I SEMESTER 117

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2022

Laporan Awal Laporan Akhir Total

Tanggal Percobaan : 3 Oktober 2022 Tanggal Pengumpulan : 10 Oktober 2022

jxkjkm

ASISTEN LABORATORIUM : Atika Marisa Diniyah (1306620002) Catur Anthony Hermanta (1306620077) Hanum Puji Pangesti (1306620011) Muhamad Rizki (1306620051)

NAMA : Nabillah Aisyah Putri

NIM : 1304622083

DOSEN PENGAMPU : Dr. Hadi Nasbey, S.Pd., M.Si INDEKS BIAS

A. TUJUAN

1. Menentukan indeks bias berbagai larutan dengan berbagai konsentrasi.

2. Menentukan sudut kritis larutan.

3. Menentukan faktor yang memengaruhi indeks bias

4. Menganalisis hubungan antara indeks bias dengan konsentrasi larutan 5. Menganalisis hubungan antara indeks bias mutlak dengan indeks bias relatif 6. Menganalisis hubungan antara sudut kritis dengan konsentrasi larutan

B. ALAT DAN BAHAN 1. Bejana pengukur indeks bias, 2. Refraktometer,

3. Berbagai larutan dengan konsentrasi yang berbeda

C. TEORI DASAR

Apabila seberkas cahaya mengenai bidang batas antara dua medium yang berbeda, maka berkas cahaya itu akan dipantulkan (refleksi) dan biaskan (refraksi).

Pada gejala refleksi maupun refraksi tersebut berlaku hukum Snellius :

a) Apabila seberkas cahaya datang pada bidang batas antara dua medium dengan indek bias masing-masing 𝑛 dan 𝑛′maka cahaya tersebut akan dipantulkan dan dibiaskan.

b) Berkas cahaya pantul sebidang dengan berkas cahaya dating, dan memiliki sudut pantul sama dengan sudut datang atau dapat dituliskan (∠𝑖) = (∠𝑝), dimana (∠𝑖) adalah sudut datang dan (∠𝑝) adalah sudut pantul.

c) Sedangkan bila cahaya tersebut dibiaskan, maka berlaku:

Jika sudut bias r = 90°, sehingga sin r = 1, maka sudut datang i disebut sudut kritis (ic).

Sehingga, bila seluruh berkas cahaya yang datang pada bidang batas antara medium tersebut akan dipantulkan semuanya/sempurna.

sin 𝑖 𝑛′

sin 𝑟 = 𝑛

𝑛^𝘍

disebut indeks bias relatif dari medium kedua terhadap medium pertama.

𝑛

Gambar 1. Visualisasi fenomena pemantulan dan pembiasan\

Menghitung koefisien indeks bias relatif

Berdasarkan persamaan 1) maka diperoleh: n sin i = n’ sin r. Selanjutnya perhatikan gambar 1.

Berdasarkan gambar 1, maka kita akan dapatkan hubungan 𝑛 =^𝑥

𝑥, 𝑛′ =^𝑥′

𝑎 sehingga sehingga nx = n’x’atau^𝑛′

𝑛 = ^𝑥

𝑥′ ( ^𝑛′

𝑛sering disebut indeks bias relatif)

Refractometer

Jika berkas cahaya datang dari zat antara dengan indeks bias n dan mengenai sisi prisma (indeks bias n) dengan sudut hampir 90 maka diperoleh persamaan berikut:

1. Pada saat cahaya masuk prisma, berdasarkan persamaan 1) berlaku:

n = n’ sin r1 (2)

2. Pada saat cahaya masuk prisma, berdasarkan persamaan 1) berlaku:

n sin r2 = n’ sin i2 (3)

3. Sedangkan

𝛽 = 𝑟₂+ 𝑖₂ (4)

Substitusi persamaan 2), 3) dan 4) diperoleh:

sin 𝑟2 = ^𝑛′

𝑛 sin(𝛽 – 𝑟1) (5)

Pada prisma, besaran-besaran seperti n,  dan sudut kritis prisma (r1) merupakan besaran tertentu yang besarnya tergantung pada bahan dan jenis prisma, dan nsin(-r1) merupakan suatu ketetapan (sebut saja k). Maka

sin 𝑟2 = ^𝑘

𝑛 (6)

dengan k = nsin(-r1) atau n= ^𝑘

sin 𝑟2. Indeks bias n dapat dihitung jika r2 diketahui.

Teori Tambahan Indeks Bias

Indeks Bias adalah kemampuan medium untuk membelokkan arah rambat cahaya yang datang. Berkas cahaya yang melewati dua medium yang berbeda menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang lebih rapat, kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada medium yang kurang rapat. Akibatnya, cahaya akan membelok. Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut disebut dengan indeks bias dan dikenal dengan simbol (n).

Kelajuan cahaya di udara selalu lebih besar daripada di dalam zat lain. Oleh karena itu, indeks bias zat lain selain udara selalu lebih besar dari 1.

Semakin besar indeks bias suatu zat maka semakin besar cahaya dibelokkan oleh zat tersebut. Besarnya pembiasan juga bergantung pada panjang gelombang cahaya. Dalam spektrum cahaya tampak, panjang gelombang cahaya bervariasi dari gelombang merah yang terpanjang sampai gelombang ungu yang terpendek. Jika cahaya merambat dari udara atau hampa ke suatu medium, indeks biasnya disebut indeks bias mutlak. Cahaya yang bergerak dari vakum atau dari udara ke kaca memiliki nilai Indeks Bias 1,5. Nilai tersebut adalah nilai mutlak indeks bias kaca. Secara matematis dituliskan

𝑛 = 𝐶 𝑣 Dimana,

n = indeks bias mutlak

C = Laju cahaya (m/s) 3 × 108 m/s v = laju cahaya dalam medium (m/s)

Pembiasan terjadi apabila cahaya melewati batas dua medium. Seberkas cahaya (sinar) yang datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut datang (𝜃𝑖). lebih besar daripada sudut bias (𝜃𝑟). Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal permukaan. Sementara, sudut bias adalah sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis normal

Pengukuran indeks bias penting untuk :

a. Menilai sifat dan kemurnian suatu medium salah satunya berupa cairan.

b. Mengetahui konsentrasi larutan-larutan.

c. Mengetahui nilai perbandingan komponen dalam campuran dua zat cair.

d. Mengetahui kadar zat yang diekstrasikan dalam pelarut.

Dispersi Cahaya

Dispersi adalah gejala penguraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Cahaya merupakan gelombang transversal yangtermasuk gelombang elektromagnetik. Sifat-sifat cahaya diantaranya adalah dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), pelenturan (difraksi), diserap arah getarnya (Polarisasi), dan di uraikan (dispersi). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, yaitu cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan

ke prisma, maka cahaya putihakan terurai menjadi cahaya merah,jingga,kuning,biru,nilai dan ungu. Dalam proses terbentuknya pelangi, sinar putih yang merupakan sinar polikromatis diuraikan menjadi cahaya-cahaya monokromatis (me, ji, ku, hi, bi, ni, u). Saat sinar putih dilewatkan pada prisma maka akan terurai menjadi komponen-komponen warnanya yaitu Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila, Ungu.

Semakin kecil panjang gelombangnya, maka semakin besar indeks biasnya. Dalam kehidupan sehari-hari, sebagian dari kita mungkin pernah melihat pelangi. Terbentuknya pelangi inilah yang menjadi salah satu contoh dispersi atau penguraian cahaya. Dimana ini muncul akibat penguraian titik-titik air di awan yang dialami oleh cahaya matahari yang menghasilkan berbagai variasi warna.

Bagian-bagian refaktometer

1) Day Light Plate

Day light plate terbuat dari bahan kaca. Fungsi komponen tersebut ialah mencegah prisma tergores oleh debu atau benda asing, dan agar sample yang diteteskan pada prisma tidak jatuh atau tumpah.

2) Prisma

Prisma merupakan komponen yang sensitive terhadap goresan. Prisma berfungsi untuk membaca skala atau indeks bias dari zat terlarut dan mengubah cahaya polikromatis menjadi monokromatis.

3) Knop Pengatur Skala

Knop pengatur skala berfungsi untuk mengkalibrasi alat dengan menggunakan aquades. Cara kalibrasi yaitu obeng minus diletakkan pada knop pengatur skala, lalu diputar-putar hingga specific grafity (rapatan jenis) menunjukkan hasil 1.000.

4) Lensa

Lensa pada refraktometer berfungsi untuk memfokuskan cahaya 5) Handle (pegangan)

Handle yaitu area genggaman pada saat memegang refractometer yang dilengkapi dengan grip (permukaan kasar) agar tidak licin saat memegang alat tersebut. Handle berfungsi untuk area memegang refraktometer dan menjaga suhu tetap stabil. Handle terbuat dari bahan karet karena karet merupakan bahan isolator yang tahan terhadap panas dan bahan karet dapat menjaga kestabilan suhu.

6) Biomaterial Skip

Komponen tersebut berfungsi untuk menstabilkan suhu (200C) dengan range suhu 150C – 280C dan berada di bagian dalam handle.

7) Lensa Pembesar

Lensa pembesar berfungsi untuk melihat atau mempermudah ketajaman skala, serta berada di bagian dalam handle.

8) Eye Pieces

berfungsi untuk melihat pembacaan skala dengan menggunakan detector mata.⁴ 9) Skala

Skala berfungsi sebagai pembacaan specific grafity atau rapatan jenis (Sp G), indeks refraksi atau indeks bias (ND), dan konsentrasi suatu zat yang dianalisis.

Skala berada di bagian dalam handle.

Pengoperasian Refraktometer

1) Day light palte dibuka dengan menggunakan ibu jari.

2) Day light plate dan prisma dibersihkan dengan aquades. Kemudian dilakukan penyekaan secara satu arah dan bebas.

3) Apabila refraktometer sudah lebih dari 3 bulan tidak digunakan, bleaching (pemutihan 10%) digunakan untuk membersihkan plak-plak yang terbentuk.

4) Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan aquades. Aquades diteteskan pada prisma dan jangan sampai ada gelembung. Apabila terdapat gelembung, maka akan mempengaruhi nilai indeks bias sehingga pengukuran tidak tepat.

5) Mata melihat hasil pengukuran dari eye pieces sehingga ada garis perbatasan antara biru dan putih yang menunjukan hasil pengukuran.

6) Setelah digunakan, prisma dan day light plate dibersihkan dengan

aquadest kemudian diseka secara satu ara dan bebas.

7) Refraktometer disimpan kembali didalam box atau wadah.(Anonim, 2015)⁵

Faktor-faktor yang memengaruhi indeks bias a. Suhu

Semakin tinggi suhu maka semakin renggang molekul zat/sampel sehingga indeks bias zat/sampel semakin kecil.

b. Tekanan

Semakin besar tekanan maka kerapatan molekul dalam zat/sampel semakin rapat sehingga indeks bias zat/sampel semakin besar .

c. Density (berat jenis)

Semakin besar density maka kerapatan molekul dalam zat/sampel semakin rapat sehingga indeks bias zat/sampel semakin besar .

D. CARA KERJA

1. Mengisi bejana dengan larutan dengan konsentrasi tertentu.

2. Menempatkan standar S didinding bagian belakang bejana.

3. Mengukur A dan X sebagai sudut datang.

4. Membuat S, O dan A terlihat jika diamati melalui larutan (A akan berpindah ke A’

jika diamati melalui larutan).

5. Mengukur x dan x’ yang menunjukkan kedudukan titik A dan A’.

6. Mengukur sudut bias sebagai A’ dan X’.

7. Mengubah letak S dan catat kedudukan A dan A’ serta X dan X’ seperti langkah 6 dan 7 8. Melakukan percobaan diatas untuk bermacam-macam konsentrasi, misalnya 50%,

40%, 30%, 20% dan 10%.

E. PERTANYAAN AWAL

1. Jelaskan mengapa apabila seberkas cahaya sampai pada batas antara dua medium transparan akan terjadi refleksi dan refraksi!

Jawab :

Seberkas cahaya ketika melewati dua medium yang tansparan maka akan

dipantulkan (direfleksikan) karena cahaya merupakan suatu gelombang yang salah satu sifatnya adalah dipantulkan jika melewati suatu permukaan (jumlah cahaya yang dipantulkan dan diserap bergantung jernih keruh dan halus kasar nya permukaan) dan dibiaskan (direfraksikan) karena gelombang cahaya mngalami perubahan cepat rambat yang bergantug pada kerapatan medium kedua terhadap medium pertama, panjang glombang dan arah cahaya juga berubah sedangkan frekunsinya tetap.

2. Jika seberkas cahaya datang dari ruang hampa menuju zat antara, apa yang terjadi?

Jelaskan berdasarkan persamaan 1

Jawab: Bila seberkas cahaya datang dari ruang hampa dengan sudut tertentu menuju suatu medium maka, berkas cahaya tersebut akan dipantulkan dan dibiaskan, yaitu pembelokan gelombang cahaya menuju garis normal karena adanya perubahan cepat rambat cahya dari medium yang rapat masanya lebih rapat menjadi sedikit lebih lambat. Sudut bias (r) bergantung pada sudut datang (i), keduanya diukur dari garis normal, yaitu garis yang tegak lurus permukaan antara, dan 𝑛′ adalah indeks bias

materi. Sehingga dapat dituliskan:

3. Bagaimana pendapat anda tentang hubungan antara indeks bias relatif dengan indeks bias mutlak dalam percobaan ini?

Jawab: setelah melakukan praktikum

4. Bagaimana pendapat anda pengukuran indeks bias dengan Refractometer Abbe?

Jawab: setelah melakukan praktikum

F. DATA PENGAMATAN Nst bejana indeks biaa A = 0,5°

X = 0,2 cm Nst larutan = 2 ml

Nst timbangan = 0,01 g S = 5 cm

1. S = 5 cm, larutan gula 5%

Sudut 𝐴 (udara) 𝑋 (cm) Sudut 𝐴’ (larutan) 𝑋’

(cm)

30 8,2 48 12

32 9,1 48 11,8

31 8,2 47 11,9

31 8,3 48 11,9

31 8,4 48 12

2. S= 5 cm, larutan gula 10%

Sudut 𝐴 (udara) 𝑋 (cm) Sudut 𝐴’ (larutan) 𝑋’

(cm)

31 8,3 48 11,9

47 12,3 48 12,1

31 7,8 47 11,2

31 7,8 47 11,2

47 12,3 47 11,3

3. S = 5 cm, larutan gula 15%

Sudut 𝐴 (udara) 𝑋 (cm) Sudut 𝐴’ (larutan) 𝑋’

(cm)

31 8,3 47 11,2

32 8,2 47 10,4

31 9,1 46 10,5

32 8,3 47 10,5

31 8,4 47 10,6

G. PENGOLAHAN DATA 1. Data Tunggal

• S (jarak dari kedudukan Awal) Nst = 0,1 cm

𝑆 = 5 𝑐𝑚

∆s = ¹

2× 𝑛𝑠𝑡

= 1

2× 0,1 𝑐𝑚

= 0,05 𝑐𝑚

K𝑠𝑟 = ^∆𝑠

𝑠 × 100%

= 0,005

5 × 100%

= 1%(3𝐴𝑃)

𝑠 = (𝑠 ± ∆s)𝑐𝑚

= (5,00 ± 0,05)𝑐𝑚

 Volume larutan Nst = 2 ml

𝑉 = 200 𝑚𝑙

∆s = ¹

2× 𝑛𝑠𝑡

= 1

2× 2 𝑚𝑙

= 1 𝑚𝑙

K𝑠𝑟 = ^∆𝑣

𝑣 × 100%

= 1

100× 100%

= 0,1%(4𝐴𝑃)

𝑣 = (𝑣 ± ∆v)𝑚𝑙

= (200,0 ± 0,1)𝑚𝑙

• Massa (Pada larutan glukosa 5%) Nst = 0,01 g

𝑚 = 5 𝑔𝑟𝑎𝑚

∆m = ¹

2× 𝑛𝑠𝑡

= 1

2× 0,01 𝑔

= 0,005 𝑔

K𝑠𝑟 = ^∆𝑚

𝑚 × 100%

= 0,005

5 × 100%

= 0,1%(4𝐴𝑃)

𝑚 = (𝑚 ± ∆m)𝑔

= (5,000 ± 0,005)𝑔

2. Data Majemuk

a. Konsentrasi larutan 5%, 𝑺 = 5 𝒄𝒎

No. A 𝐴² 𝑋 𝑋² 𝐴^′ (𝐴^′)² 𝑋^′ (𝑋^′)²

1 30 900 8,2 67,24 48 2.304 12 144

2 32 1.024 9,1 82,81 48 2.304 11,8 139,24

3 31 961 8,2 67,24 47 2.209 11,9 141,61

4 31 961 8,3 68,89 48 2.304 11,9 141,61

5 31 961 8,4 70,56 48 2.304 12 144

 155 4.807 42,2 356,74 239 11.425 59,6 710,46

 Perhitungan A 𝐴 =∑𝐴

𝑛 =155

5 = 31°

∆A =1

𝑛√𝑛(^∑𝐴2)−(∑A)² 𝑛 − 1

=1

5√5(4.807) − 155² 5 − 1

=1

5√24035 − 24025 4

=1 5√10

4

= 0,158°

𝐾𝑠𝑟 =∆A

𝐴 × 100%

=0,158

155 × 100%

= 0,001%(4𝐴𝑃) Maka 𝐴 = (𝐴 ± ∆A) = (31 ± 0,158)°

 Perhitungan A’

𝐴′ =∑𝐴^′

𝑛 =239

5 = 47,8°

∆A =1

𝑛√𝑛(^∑𝐴′2)−(∑A′)² 𝑛 − 1

=1

5√5(11.425) − 239² 5 − 1

=1

5√57125 − 57121 4

=1 5√4

4

= 0,1°

𝐾𝑠𝑟 =∆A′

𝐴′ × 100%

= 0,1

47,8× 100%

= 0,002%%(3𝐴𝑃) Maka 𝐴′ = (𝐴′ ± ∆A′) = (47,8 ± 0,1)°

 Perhitungan X 𝑋 =∑𝑋

𝑛 =42,5

5 = 8,44 cm

∆𝑋 =1

𝑛√𝑛(∑𝑋²) − (∑𝑋)² 𝑛 − 1

=1

5√5(356,74) − 42,2² 5 − 1

=1

5√1783,7 − 1780,84 4

=1

5√2,86 4

= 0,084 𝑐𝑚 𝐾𝑠𝑟 =∆𝑋

𝑋 × 100%

=0,084

8,44 × 100%

= 0,009%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋 = (𝑋 ± ∆𝑋)

= (8,44 ± 0,084)𝑐𝑚

 Perhitungan X’

𝑋′ =∑𝑋^′

𝑛 =59,6

5 = 11,92 cm

∆𝑋′ =1

𝑛√𝑛(∑𝑋′²) − (∑𝑋′)² 𝑛 − 1

=1

5√5(710,46) − 59,6² 5 − 1

=1

5√3552,3 − 3552,16 4

=1

5√0,14 4

= 0,018𝑐𝑚 𝐾𝑠𝑟 =∆𝑋′

𝑋′ × 100%

=0,018

11,92× 100%

= 0,0015%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋′ = (𝑋′ ± ∆𝑋′)

= (11,92 ± 0,018)𝑐𝑚

b. Konsentrasi larutan 10%, 𝑺 = 𝟓 𝒄𝒎

No. A 𝐴² 𝑋 𝑋² 𝐴^′ (𝐴^′)² 𝑋^′ (𝑋^′)²

1 31 961 8,3 68,89 48 2.304 11,9 141,61

2 47 2.209 12,3 151,29 48 2.304 12,1 146,41

3 31 961 7,8 60,84 47 2.209 11,2 125,44

4 31 961 7,8 60,84 47 2.209 11,2 125,44

5 47 2.209 12,3 151,29 47 2.209 11,3 127,69

 187 7.301 48,5 493,15 237 11.235 57,7 666,59

 Perhitungan A

𝐴 =∑𝐴

𝑛 =187

5 = 37,4°

∆A =1

𝑛√𝑛(∑𝐴²) − (∑A)² 𝑛 − 1

=1

5√5(7301) − 187² 5 − 1

=1

5√36.505 − 34.969 4

=1

5√1.536 4

= 1,95°

𝐾𝑠𝑟 =∆𝐴

𝐴 × 100%

=1,95

37,4× 100%

= 0,052%(4𝐴𝑃) Maka 𝐴 = (𝐴 ± ∆𝐴) = (37,4 ± 1,95)°

 Perhitungan A’

𝐴′ =∑𝐴^′

𝑛 =237

5 = 47,4°

∆A =1

𝑛√𝑛(∑𝐴′²)−(∑A′)² 𝑛 − 1

=1

5√5(11.235) − 237² 5 − 1

=1

5√56.125 − 56.169 4

=1 5√6

4

= 0,122°

𝐾𝑠𝑟 =∆A′

𝐴′ × 100%

=0,122

47,4 × 100%

= 0,0025%%(3𝐴𝑃) Maka 𝐴′ = (𝐴′ ± ∆A′) = (47,4 ± 0,122)°

 Perhitungan X 𝑋 =∑𝑋

𝑛 =48,5

5 = 9,7 cm

∆𝑋 =1

𝑛√𝑛(∑𝑋²) − (∑𝑋)² 𝑛 − 1

=1

5√5(493,15) − 48,5² 5 − 1

=1

5√2.465,75 − 2.352,25 4

=1

5√113,5 4

= 0,532 𝑐𝑚

𝐾𝑠𝑟 =∆𝑋

𝑋 × 100%

=0,532

9,7 × 100%

= 0,054%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋 = (𝑋 ± ∆𝑋)

= (9,7 ± 0,532)𝑐𝑚

 Perhitungan X’

𝑋′ =∑𝑋^′

𝑛 =57,7

5 = 11,54 cm

∆𝑋′ =1

𝑛√𝑛(∑𝑋′²) − (∑𝑋′)² 𝑛 − 1

= 1

5√5(666,59) − 57,7² 5 − 1

= 1

5√332,95 − 3329,29 4

= 1

5√3,66 4

= 0,095𝑐𝑚 𝐾𝑠𝑟 = ∆𝑋′

𝑋′ × 100%

= 0,095

11,54× 100%

= 0,008%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋′ = (𝑋′ ± ∆𝑋′)

= (11,54 ± 0,095)𝑐𝑚

c. Konsentrasi larutan 15%, 𝑺 = 5 𝒄𝒎

No. A 𝐴² 𝑋 𝑋² 𝐴^′ (𝐴^′)² 𝑋^′ (𝑋^′)²

1 31 961 8,3 68,89 47 2.209 11,2 125,45

2 32 1.024 8,2 67,24 47 2.209 10,4 108,16

3 31 961 9,1 82,81 46 2.116 10,5 110,25

4 32 1.024 8,3 68,89 47 2.209 10,5 110,25

5 31 961 8,4 70,56 47 2.209 10,6 112,36

 157 4.931 42,3 358,39 234 10.952 53,2 566,46

 Perhitungan A 𝐴 =∑𝐴

𝑛 =157

5 = 31,4°

∆𝐴 =1

𝑛√𝑛(∑𝐴²) − (∑A)² 𝑛 − 1

=1

5√5(4931) − 157² 5 − 1

=1

5√24.655 − 24.649 4

=1 5√6

4

= 0,122°

𝐾𝑠𝑟 =∆𝐴

𝐴 × 100%

=0,122

31,4 × 100%

= 0,003%(4𝐴𝑃) Maka 𝐴 = (𝐴 ± ∆𝐴) = (31,4 ± 0,122)°

 Perhitungan A’

𝐴′ =∑𝐴^′

𝑛 =234

5 = 46,8°

∆A =1

𝑛√𝑛(∑𝐴′²)−(∑A′)² 𝑛 − 1

=1

5√5(10.952) − 234² 5 − 1

=1

5√54.760 − 54.756 4

=1 5√4

4

= 0,1°

𝐾𝑠𝑟 =∆A′

𝐴′ × 100%

= 0,1

46,8× 100%

= 0,002%%(4𝐴𝑃) Maka 𝐴′ = (𝐴′ ± ∆A′) = (46,8 ± 0,1)°

 Perhitungan X 𝑋 =∑𝑋

𝑛 =42,3

5 = 8,46 cm

∆𝑋 =1

𝑛√𝑛(∑𝑋²) − (∑𝑋)² 𝑛 − 1

=1

5√5(358,39) − 42,3² 5 − 1

=1

5√1.791,95 − 1.789,29 4

=1

5√2,66 4

= 0,08𝑐𝑚

𝐾𝑠𝑟 =∆𝑋

𝑋 × 100%

=0,08

8,46× 100%

= 0,009%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋 = (𝑋 ± ∆𝑋)

= (8,46 ± 0,08)𝑐𝑚

 Perhitungan X’

𝑋′=∑𝑋^′

𝑛 = 53,2

5 = 10,64 cm

∆𝑋′= 1

𝑛√𝑛(∑𝑋′²) − (∑𝑋′)² 𝑛 − 1

= 1

5√5(566,46) − 53,2² 5 − 1

= 1

5√2.832,3 − 2.830,24 4

= 1

5√2,06 4

= 0,07𝑐𝑚 𝐾𝑠𝑟 = ∆𝑋′

𝑋′ × 100%

= 0,07

10,64× 100%

= 0,006%(4𝐴𝑃) Maka 𝑋′= (𝑋′± ∆𝑋′)

= (10,64 ± 0,07)𝑐𝑚

H. PERHITUNGAN

1. Hitung indeks dan sudut kritis masing-masing larutan Indeks Bias Mutlak

1) Konsentrasi 5% S = 5 cm

∗ 𝑛^′ = 𝑛sin 𝑖

sin 𝑟= 1 ⋅sin 14, 7^∘

sin 20, 1^∘= 0,738399

∗ Δ𝑛^′ = √( ∂𝑛^′

∂sin 𝑖)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ ( ∂𝑛^′

∂sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 𝑛 sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ (−𝑛(sin 𝑖)(cos 𝑟) sin²𝑟 )

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 1 sin 20, 1^∘)

2

(2

3⋅ sin 0, 122^∘)

2

+ (−1(sin 14, 7^∘)(cos 20, 1^∘) sin² 20, 1^∘ )

2

(2

3⋅ sin 0, 291^∘)

2

= √( 1 0,34366)

2

(0,00000201508) + (−1(0,253758)(0,939094)

0,118102 )

2

(0,000014645)

= √0,00388076 + 0,00000016544

= 0,00875716

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,73 ± 0,06)

= 0,0622791

0,738399 × 100%

= 8,436% (3𝐴𝑃)

2) Konsentrasi 10% S = 5 cm

∗ 𝑛^′ = 𝑛sin 𝑖

sin 𝑟= 1 ⋅sin 23, 9^∘

sin 34, 2^∘= 0,720786

∗ Δ𝑛^′ = √( ∂𝑛^′

∂sin 𝑖)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ ( ∂𝑛^′

∂sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 𝑛 sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ (−𝑛(sin 𝑖)(cos 𝑟) sin²𝑟 )

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 1 sin 20, 1^∘)

2

(2

3⋅ sin 0, 122^∘)

2

+ (−1(sin 23, 9^∘)(cos 34, 2^∘) sin² 34, 2^∘ )

2

(2

3⋅ sin 0, 122^∘)

2

= √( 1 0,34366)

2

(0,00000201508) + (−1(0,253758)(0,939094)

0,118102 )

2

(0,000014645)

= √0,00000427 + 0,00000227

= 0,002557

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,720 ± 0,002)

= 0,00257

0,720786× 100%

= 0,3547% (4𝐴𝑃)

3) Konsentrasi 15% S = 5 cm

∗ 𝑛^′ = 𝑛sin 𝑖

sin 𝑟= 1 ⋅sin 23, 9^∘

sin 36, 9^∘= 0,674763

∗ Δ𝑛^′ = √( ∂𝑛^′

∂sin 𝑖)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ ( ∂𝑛^′

∂sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 𝑛 sin 𝑟)

2

(2

3Δsin 𝑖)

2

+ (−𝑛(sin 𝑖)(cos 𝑟) sin²𝑟 )

2

(2

3Δsin 𝑟)

2

= √( 1 sin 36, 9^∘)

2

(2

3⋅ sin 0, 1^∘)

2

+ (−1(sin 23, 9^∘)(cos 36, 9^∘) sin² 36, 9^∘ )

2

(2

3⋅ sin 0, 122^∘)

2

= √( 1 0,60042)

2

(0,00000135385) + (−1 (0,390731)(0,799685

0,360504 )

2

(0,00000201508)

= √0,00000375543 + 0,00000151379

= 0,00229548

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,6747 ± 0,002)

= 0,00229548

0,674763 × 100% = 0,34% (3𝐴𝑃) Indeks Bias Relatif 1) Konsentrasi 5%

S = 5 cm 𝑛^′ = 𝑋

𝑋^′= 7,96

10,28= 0,774319

⋅ Δ𝑛^′= √(1 𝑋^′)

2

(2 3⋅ Δ𝑋)

2

+ (−𝑋 𝑋^′2)

2

(2 3⋅ Δ𝑋^′)

2

= √( 1 10,28)

2

(2

3⋅ 0,04)

2

+ (−7,96 10, 28²)

2

(2 3⋅ 0,17)

2

= √(0,00946267)(0,0007) + (0,00567353)(0,0128444) = √(0,01016267) + (0,01851793)

= √0,0286806

= 0,169353

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,774 ± 0,169)

=0,169353

0,774319× 100% = 0,2187% (4𝐴𝑃)

2) Konsentrasi 10%

S = 5 cm 𝑛^′ = 𝑋

𝑋^′= 7,96

11,28= 0,705673

⋅ Δ𝑛^′= √(1 𝑋^′)

2

(2 3⋅ Δ𝑋)

2

+ (−𝑋 𝑋^′2)

2

(2 3⋅ Δ𝑋^′)

2

= √( 1 11,28)

2

(2

3⋅ 0,04)

2

+ (−7,96 11, 28²)

2

(2

3⋅ 0,048)

2

= √(0,007859)(0,000676) + (0,003913)(0,001024) = √(0,00000531) + (0,00000401)

= √0,00000932 = 0,003052

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,705 ± 0,003)

=0,003052

0,705673× 100% = 0,4324% (4𝐴𝑃)

3) Konsentrasi 15%

S = 5 cm 𝑛^′ = 𝑋

𝑋^′= 7,96

11,72= 0,6791

⋅ Δ𝑛^′= √(1 𝑋^′)

2

(2 3⋅ Δ𝑋)

2

+ (−𝑋 𝑋^′2)

2

(2 3⋅ Δ𝑋^′)

2

= √( 1 11,72)

2

(2

3⋅ 0,04)

2

+ (−7,96 11, 72²)

2

(2

3⋅ 0,049)

2

= √(0,00728022)(0,00071) + (0,00335827)(0,00106711) = √(0,0000051689562) + (0,0000035836435)

= √0,0000087525997

= 0,00295848

∗ 𝐾𝑆𝑅 = ^𝛥𝑛′

𝑛′ × 100% ∗ 𝑀𝑎𝑘𝑎, (𝑛^′± 𝛥𝑛^′) = (0,6796 ± 0,002)

=0,00295848

0,6791 × 100% = 0,436% (4𝐴𝑃) Sudut Kritis

𝑛 𝑠𝑖𝑛 𝑖 = 𝑛’ 𝑠𝑖𝑛 𝑟

dengan n (indeks bias udara) = 1 dan 𝑠𝑖𝑛 𝑟 = 𝑠𝑖𝑛 90° = 1 maka 𝑠𝑖𝑛 𝑖 = 𝑛’ 𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 𝑛’ (𝑖 = sudut kritis)

 Konsentrasi 5%

𝑆 = 5 𝑐𝑚 𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 𝑛’

= 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 0,77432

= 50,74°

 Konsentrasi 10/%

𝑆 = 5 𝑐𝑚 𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 𝑛’

= 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑖𝑛 0,70567

= 44,88°

 Konsentrasi 15%

𝑆 = 5 𝑐𝑚

𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 𝑛’

= 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 0,6791

= 42,77

2. Berdasarkan data hasil percobaan yang telah anda lakukan, buatlah grafik hubungan antara indeks bias dengan konsentrasi larutan serta hubungan antara sudut kritis dengan konsentrasi larutan.

 Indeks bias dengan konsentrasi larutan

X=konsentrasi Y = Indeks Bias

 Pada S = 5 cm

No x y x² xy

1. 0,05 0,756 0,0025 0,0378

2. 0,2 0,729 0,04 0,1458

3. 0,3 0,729885 0,09 0,2189655

∑ 0,55 2,214885 0,1325 0,3967655

𝑎 = ∑ 𝑦 ∑ 𝑥² − ∑ 𝑥 ∑ 𝑥𝑦

𝑛 ∑ 𝑥² − (∑ 𝑥)² 𝑏 = 𝑛 ∑ 𝑥𝑦 − ∑ 𝑥 ∑ 𝑦 𝑛 ∑ 𝑥² − (∑ 𝑥)² 2,214885 . 0,1325 − 0,55 . 0,3967655

3 . 0,1325 − (0,55)² = 0,792118

𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 = 0,792118𝑥 − 0,293582

= 3.0,3967655 − 0,55 . 2,214885 3 . 0,1325 − (0,55)² = −0,293582

No 𝑎𝑥 + 𝑏 = 𝑦 (𝑥, 𝑦)

1 0,792118(0,05) − 0,293582 = −0,2539761 (0,05 ;

−0,2539761) 2 0,792118(0,2) − 0,293582 = −0,1351584 (0,2 ;

−0,1351584) 3 0,792118(0,3) − 0,293582 = −0,0559466 (0,3 ;

−0,0559466)

Sudut kritis dengan konsentrasi larutan x = Konsentrasi

y = sudut kritis

 Pada S = 5 cm

No x y x² xy

1. 0,05 49,11° 0,0025 2,4555

2. 0,2 46,80° 0,04 9,36

3. 0,3 46,88° 0,09 14,064

∑ 0,55 142,8 0,1326 25,88

• 𝑎 = ∑ 𝑦 ∑ 𝑥² − ∑ 𝑥 ∑ 𝑥𝑦

𝑛 ∑ 𝑥² − (∑ 𝑥)^{2 •} 𝑏 = 𝑛 ∑ 𝑥𝑦 − ∑ 𝑥 ∑ 𝑦 𝑛 ∑ 𝑥² − (∑ 𝑥)² 142,8 . 0,1326 − 0,55.25,88

= 3 .0,1326 − (0,55)²

= 48,989

• 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 = 48,989𝑥 − 9,896

3 . 25,88 − 0,55. 142,8

= 3 . 0,1326 − (0,55)² = −9,896

No 𝑎𝑥 + 𝑏 = 𝑦 (𝑥, 𝑦) 1 48,989(0,05) − 9,896 = −7,44655 ( 0,05; −7,44655) 2 48,989(0,2) − 9,896 = −0,0982 (0,2; −0,0982) 3 48,989(0,3) − 9,896 = 4,8007 (0,3 ; 4,8007 )

I. ANALISIS

Pada percobaan indeks bias kali ini menggunakan larutan gula. Percobaan ini berdasarkan prinsip bahwa penentuan konsentrasi larutan gula didasarkan indeks bias dengan menggunakan refraktomrter. Prinsip kerja alat tersebut adalah jika cahaya yang masuk melalui prisma cahaya hanya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan sudut yang terletak di batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan alas.

Pada percobaan ini membuktikan bahwa semakin tinggi konsentrasi gula maka semakin tinggi indeks biasnya. Hal ini dipengaruhi oleh kekentalan zat cair, dimana semakin kental zat cair maka indeks biasnya semakin besar. Begitu pula sebaliknya, semakin encer zat cair maka indeks biasnya semakin kecil. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa kadar gula yang terdapat dalam sampel berbanding lurus dengan indeks biasnya, sehingga semakin tinggi kadar gula maka semakin besar juga indeks biasnya.

J. PERTANYAAN AKHIR

3. Bagaimana pendapat anda tentang hubungan antara indeks bias relatif dengan indeks bias mutlak dalam percobaan ini?

Jawab: Indeks bias relatif suatu larutan adalah perbandingan nilai indeks bias mutlak dari dua medium yang berbeda. Medium pada praktikum ini adalah udara dan cairan (larutan glukosa).

4. Bagaimana pendapat anda pengukuran indeks bias dengan Refractometer Abbe?

Jawab: Refraktometer abbe adalah refraktometer untuk mengukur indeks cairan, padatan dalam cairan atau serbuk dengan indeks bias dari 1.300-1.700 dan persentase adalah 0-95%. Alat untuk menentukan indeks bias minyak, lemak, gelas optik, larutan gula dan sebagainya. Pengukuran indeks bias menggunakan refraktometer abbe lebih akurat di bandingkan dengan refraktometer sederhana karena refraktometer abbe dapat dibaca langsung dengan ketelitian sampai 0,001 dan 0,0002 dari gelas skala yang ada didalamnya.

K. KESIMPULAN

Indeks bias suatu larutan dipengaruhi oleh beberapa hal seperti konsentrasi larutan, kerapatan, kecepatan cahaya serta pengamatan skala yang kurang akurat.

Pada praktikum kali ini, mengamati pengaruh konsentrasi dengan indeks bias. Jika konsentrasi semakin besar, maka indeks bias sebuah larutan akan semakin besar pula. Hubungan indeks bias dengan sudut kritis adalah berbanding terbalik dengan arti jika semakin besar nilai indeks bias, maka semakin kecil sudut kritisnya.

Semakin jauh jarak benda pada dinding belakang bejana maka semakin besar pula indeks biasnya.

Pada percobaan ini terdapat sudut kritis yang mana sudut kritis disebut juga sudut deviasi, yaitu sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meninggalkan bidang pembias.

Prinsip refraktometer :

 Prinsip kerja Refractometer adalah pembiasan, Dasar pembiasan adalah penyinaran yang menembus dua macam media dengan kerapatan yang berbeda, Karena perbedaan kerapatan tersebut akan terjadi perubahan arah sinar.

 Prinsip pengukuran dengan sinar yang ditransmisikan sinar kasa/sumber sinar prisma sampel telescope

 Prinsip Kerja refractometer terdapat 3 bagian yaitu : Sampel, Prisma dan Papan Skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan dengan sample.

 Jika sampel adalah larutan berkonsentrasi rendah, maka sudut refraksi akan lebar. Sehingga di papan skala sinar “a” akan jatuh pada skala rendah.

 Jika larutan sampel pekat, maka sudut refraksi akan kecil. Sehingga di papan skala sinar “b” jatuh pada skala besar.

faktor yang memengaruhi indeks bias :

 Pengaruh jenis zat

 Pengaruh suhu

 Pengaruh tekanan

 Ukuran partikel

DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen Fisika Dasar. 2018. “Panduan Praktikum Fisika Dasar II”. Jakarta: UNJ Yeri Suhartin, dkk. 2017. “Analisis Pemahaman Konsep Spektrum Cahaya Pada Siswa Sma Kelas XII”, Seminar Nasional Pendidikan Fisika.

Haryono Aji, Dimar Ifan. 2016. “Modul I : Refraktometer”. Semarang:

Universitas Diponegoro.

Putri Parmitasari, EkoHidayanto. 2013. “Analisis Korelasi Indeks Bias Dengan Konsentrasi Sukrosa Beberapa Jenis Madu Menggunakan Portable Brix Meter”.

Youngster Physics Journal.

Regi Mahendra. 2014. “Penentuan Dan Pengukuran Indeks Bias Suatu Zat Di

Laboratorium Dengan Menggunakan Metode Refraktometri”. Bali : Universitas Udayana.