LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA by Rina [PDF]

Zitiervorschau

LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA

PEMBIASAN PADA PRISMA Dosen Pembimbing : Abdul Salam, S.Pd.

Kelompok : Ismiati

: A1C407265

Rifa’atul Khalisah

: A1C407259

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENDIDIKAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN 2010

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang masalah Telah diketahui bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Karena itu cahaya dapat merambat baik melalui medium ataupun tanpa medium (vakum). Ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya disebut optika, yang dibagi menjadi dua : optika geometris dan optika fisis. Optik geometris mempelajari tentang pemantulan dan pembiasan, sedangkan optika fisis mempelajari tentang polirisasi, interferensi, dan difraksi cahaya. Diketahui bahwa ketika cahaya mengenai bidang batas antara dua medium (misalnya udara dan prisma), cahaya akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan cahaya. Saat mengenai bidang batas antara dua medium inilah yang disebut pembiasan cahaya. Saat mencelupkan pensil pada air di gelas. Pensil akan tampak patah dipermukaan air. Saat meliat kolam renang yang airnya tampak tenang maka terlihat permukaan dasar akan tampak dangkal dibandingkan dengan kedalaman yang sesunguhnya . Semua peristiwa ini merupakan materi bahasan tentang pembiasan cahaya. Seperti balok kaca, prisma merupakan benda bening yang terbuat dari kaca.. Kegunaannya antara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayangan serta menguraikan cahaya putih menjadi warna spektrum (warna pelangi). Dengan menggunakan prisma siku-siku pada percobaan ini. Dapat diketahui besarnya nilai sudut deviasi, serta hubungannya dengan sudut datang. B. Perumusan Masalah

Masalah yang ingin dijawab melalui penelitian ini yaitu sebagai berikut : 1. Berapakah nilai sudut deviasi (D) dari data percobaan pembiasan pada

prisma siku-siku? 2. Berapakah nilai hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D)?

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Ekperimental Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengetahuan atau

informasi

tentang

sesuatu

sistem

melalui

eksperimen.

Informasi yang dimaksud menyangkut hubungan atau interaksi antar komponen dalam sistem, serta hubungan antara sifat-sifat komponen dengan perilaku secara keseluruhan (Sutrisno. 1994). Sistem yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah pembiasan pada prisma

B. Pembiasan Cahaya Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya.

Pembiasan

cahaya terjadi jika cahaya merambat dari suatu medium menembus ke medium lain yang memiliki kerapatan yang berbeda. Misalkan dari udara ke kaca, dari air ke udara dan dari udara ke air. Jika suatu zat mempunyai indeks bias lebih kecil daripada zat lain, maka rapat optiknya juga lebih kecil. Sebaliknya jika indeks biasnya lebih besar, maka rapat optiknya lebih besar. Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu : a. mendekati garis normal Cahaya

dibiaskan

mendekati

garis

normal

jika

cahaya

merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

b. menjauhi garis normal Cahaya

dibiaskan

menjauhi

garis

normal

jika

cahaya

merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara. Pada proses pembiasan berlaku Hukum SNELLIUS: Berdasarkan teori muka gelombang, rambatan cahaya dapat digambarkan sebagai muka gelombang yang tegak lurus arah rambatan dan muka gelombang itu membelok saat menembus bidang batas medium 1 dan medium 2 seperti dipelihatkan Gambar 2 berikut:

Cahaya datang dengan sudut i dan dibiaskan dengan sudut r. Cepat rambat cahaya di medium 1 adalah v1 dan di medium 2 adalah v2. Waktu yang diperlukan cahaya untuk merambat dari B ke D sama dengan waktu yang dibutuhkan dari A ke E sehingga DE menjadi muka gelombang pada medium 2. Oleh karenanya BD = v1 t AE = v2 t

Dari gambar 2 juga kita dapatkan bahwa = i dan = r sehingga

Bila kita bagi sin i dengan sin r kita akan peroleh

Persamaan pembiasan cahaya dengan i = sudut datang r = sudut bias v1 = kecepatan cahaya sebelum dibiaskan v2 = kecepatan cahaya setelah dibiaskan Pada tahun 1621 Snellius, seorang fisikawan berkebangsaan Belanda melakukan serangkaian percobaan untuk menyelidiki hubungan antara sudut datang (i) dan sudut bias (r) di atas. (http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://202.65.121.165/elcom2/file Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya : •

dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

•

kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.

•

terjadinya pelangi setelah turun hujan.

(Lilik hidayat. 2004. Hal 21 .) Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.” Secara matematis dapat dirumuskan : dimana : - n = indeks bias - c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s) - v = laju cahaya dalam zat

Pembiasan Pada Prisma, Sudut Deviasi dan deviasi minimum

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila besar sudut pembias prisma diketahui.... Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan : D = sudut deviasi i1 = sudut datang pada bidang batas pertama r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut datang pertama i1 :

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi saat i1 = r2

Persamaan deviasi minimum : a. Bila sudut pembias lebih dari 15°

Keterangan : n1 = indeks bias medium n2 = indeks bias prisma Dm = deviasi minimum β = sudut pembias prisma b. Bila sudut pembias kurang dari 15°

Keterangan δ = deviasi minimum untuk b = 15°. n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium δ = sudut pembias prisma

A. Ketelitian Eksperimen Ketelitian hasil eksperimen dinyatakan dalam persen dan diukur dari besar kecilnya kesalahan relatif pengukuran: 1. Қr' = 1- ∆r'r ×100% 2. ҚD = 1- ∆DD ×100%

A. Ketakpastian Mutlak Eksperimen 1. r, = D + β – i ∆r'= ∂r'∂D ∆D+ ∂r'∂β ∆β+ ∂r'∂i ∆i ∆r'= ∆D+ ∆β+ ∆i ∆r'r'= ∆D+ ∆β+ ∆ir' ∆r'=1r' ∆D+ ∆β+ ∆ir' ∆r'= ∆D+ ∆β+ ∆i

2. D= i+ r'- β ∆D= ∂D∂i1 ∆i+ ∂D∂r2 ∆r'+ ∂D∂β ∆β ∆D= ∂i+r' - β∂i1 ∆i1+ ∂i+ r'- β∂r2 ∆r2+ ∂i+ r'- β∂β ∆β ∆D= ∆i+ ∆r'- ∆β ∆DD= ∆i+ ∆r'- ∆βi+ r'- β

∆D= ∆i+ ∆r'- ∆βi+ r'- βD ∆D= ∆i+ ∆r'- ∆βi+ r'- βi+ r'- β ∆D= ∆i+∆r'- ∆β

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

A. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan : 1. Untuk melukiskankan grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut datang dari data percobaan pembiasan pada prisma siku-siku 2. Untuk menentukan nilai sudut deviasi (D) dari perhitungan pembiasan pada prisma siku-siku.

3. Untuk mengetahui hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D)

B. Manfaat penelitian: Hasil penelitian ini diharapkan dapat : 1. Menambah wawasan keilmuan bagi mahasiswa 2. Menjadi masukan bagi dosen dan atau guru pengajar fisika dalam kegiatan belajar mengajar. 3. Menjadi masukan bagi asisten atau pembimbing praktikum fisika dasar dalam mengevaluasi hasil percobaan praktikum terutama tentang gerak rotasi. 4. Menjadi bahan masukan bagi peneliti berikutnya.

BAB IV METODE PENELITIAN A. Identifikasi Variabel Untuk mengetahui hubungan antara d dengan D : Variabel manipulasi

: sudut datang (d)

Variable respon

: sudut deviasi (D)

Variable control

: sudut prisma siku-siku (β)

B. Definisi Opersional Variabel.

a) Sudut datang (d) adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis

normal b) Sudur pergi (r) adalah sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis

normal c) Deviasi (D) adalah sudut yang dibentuk oleh perubahan arah suatu sinar

terhadap arahnya semula. d) Sudut prisma siku-siku adalah hasil perpotongan antara sudut siku-siku

prisma dengan garis normal. C. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah: 1. Meja optik

: 1 buah

2. Rel presisis

: 1 buah

3. Pemegang slide diafragma

: 1 buah

4. Bola lampu 12V, 18W

: 1 buah

5. Diafragma 1 celah

: 1 buah

6. Tumpakan berpenjepit

: 3 buah

7. Prisma siku – siku

: 1 buah

8. Lensa f = 100 mm bertangkai

: 1 buah

9. Catu daya

: 1 buah

10. Kabel penghubung merah

: 1 buah

11. Kabel penghubung biru

: 1 buah

12. Tempat lampu bertangkai

: 1 buah

13. Mistar 30 cm

: 1 buah

14. Kertas HVS putih

: 1 buah

15. Busur derajat

: 1 buah

C. Teknik Pengumpulan Data (Prosedur Kerja)

Persiapan Percobaan

a. Menyusun alat-alat yang diperlukan seperti gambar bawah ini, berurutan dari kiri,

sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik.

Gambar 1 Meletakkan kertas di atas meja optik kemudian tarik dua garis berpotongan tegak lurus ditengah – tengah kertas dan letakkan prisma di atasnya. Memasang lensa di sebelah kiri celah. Membuat jarak lensa 10 cm dari sumber cahaya. Mengatur lampu sehingga filamennya pada posisi tegak. b. Menghubungkan catu-daya ke sumber tegangan PLN. Memastikan catu-daya dalam keadaan mati. c. Memilih tegangan keluaran (output) catu-daya. 12 V dengan memutar tombol pemilih trgangan. d. Menghubungkan sumber cahaya ke catu daya. e. Menyalakan sumber cahaya usahakan agar berkas sinar yang tampak di atas kerja setajam (sejelas) mungkin. Jika perlu mendekatkan meja optik ke lensa. Langkah – langkah Percobaan a. Membuat garis-garis bersudut 200, 300, 400, 500dan 600 dengan garis sumbu PO

pada kertas itu seperi gambar 2.

Gambar 2 b. Meletakkan prisma siku –siku dengan posisi seperti terlihat pada gambar 3. Usahakan agar pertengahan sisi kaca planparalel tepat di titik O (perpotongan garis – garis pada kertas).

Gambar 3 c. Memutar kertas sehingga sinar datang berimpit dengan garis yang bersudut 200

terhadap PO. Dengan demikian sudut datang sinar (sudut d) sama dengan 20o. d. Menarik garis tepat pada sisi miring prisma kemudian membuat 2 tanda silang

tepat pada sinar keluar dari prisma. e. Menyingkirkan kaca prisma dan membuat garis normal n untuk mengetahui r’

(sudut sinar meninggalkan prisma). Kedua garis itu berpotongan membentuk sudut D yang disebut sudut D yang disebut sudut deviasi. Mengukur besar sudut r dan D serta catat ke dalam tabel pada kolom hasil pengamatan. f. Mengulangi langkah b sampai e untuk sudut datang d yang lainnya.

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data hasil pengamatan Dari hasil pengamatan di dapat: No 1 2 3 4

Sudut datang

Sudut pergi

Sudut deviasi

(i) 20˚ 30˚ 40˚ 50˚

r΄ 50˚ 39˚ 30˚ 20˚

D 29˚ 25˚ 26˚ 29˚

5

60˚

15˚

32˚

B. Teori ralat r'=D+ β-i D= i1+ r2- β ∆D= ∂D∂i1 ∆i1+ ∂D∂r2 ∆r2+ ∂D∂β ∆β ∆D= ∂i1+ r2- β∂i1 ∆i1+ ∂i1+ r2- β∂r2 ∆r2+ ∂i1+ r2- β∂β ∆β ∆D= ∆i1+ ∆r2- ∆β ∆DD= ∆i1+ ∆r2- ∆βi1+ r2- β ∆D= ∆i1+ ∆r2- ∆βi1+ r2- βD ∆D= ∆i1+ ∆r2- ∆βi1+ r2- βi1+ r2- β ∆D= ∆i1+ ∆r2- ∆β

A. Pembahasan Pembahasan atau analisa pada percobaan ini dapat dilakukan secara kuantitatif dan kualitatif yaitu sebagai berikut: Analisa Kuantitatif Dari data hasil percobaan di atas, dapat dilakukan perhitungan-perhitungan yaitu sebagai berikut: 1. Perhitungan sudut deviasi minimum (Dm) a. Sudut datang 20o Dm = i+ r'-β

= 20˚ + 50˚ - 45o = 290 b. Sudut datang 30o Dm = i+ r'-β

= 30˚ + 39˚ - 45o = 240 c. Sudut datang 40o Dm = i+ r'-β

= 40˚ + 30˚ - 45o = 250

d. Sudut datang 50o Dm = i+ r'-β

= 50˚ + 20˚ - 45o = 260 e. Sudut datang 60o Dm = i+ r'-β

= 60˚ + 15˚ - 45o = 300 1. Perhitungan ketakpastian mutlak sudut pergi (r’) a. Sudut datang 20o ∆r'= ∆DD+ ∆ββ+ ∆iir =0,529+ 0,545+ 0,52050 =0,017+0,01+0,025 50 =2,6 b. Sudut datang 30o ∆r'= ∆DD+ ∆ββ+ ∆iir =0,525+ 0,545+ 0,53039 =0,02+0,01+0,016 39 =1,79 c. Sudut datang 40o ∆r'= ∆DD+ ∆ββ+ ∆iir =0,526+ 0,545+ 0,54030 =0,019+0,01+0,125 30 =4,62 d. Sudut datang 50o ∆r'= ∆DD+ ∆ββ+ ∆iir =0,529+ 0,545+ 0,55020 =0,017+0,01+0,01 20 =0,74 e. Sudut datang 60o ∆r'= ∆DD+ ∆ββ+ ∆iir =0,532+ 0,545+ 0,56015

=0,008+0,015+0,01 15 =0,49 1. Perhitungan ketakpastian mutlak sudut deviasi minimum (∆D) a. Sudut datang 20o ∆D= ∆ii+∆r'r- ∆ββD =0,520+0,550- 0,54529 = 0,025+0,01+0,0129 =0,725 b. Sudut datang 30o ∆D= ∆ii+∆r'r- ∆ββD =0,530+0,539- 0,54525 = 0,016+0,012+0,0125 =0,95 c. Sudut datang 40o ∆D= ∆ii+∆r'r- ∆ββD =0,540+0,530- 0,54525 = 0,0125+0,016+0,0125 =0,46 d. Sudut datang 50o ∆D= ∆ii+∆r'r- ∆ββD =0,550+0,520- 0,54529 = 0,01+0,025+0,0129 =0,725 e. Sudut datang 60o ∆D= ∆ii+∆r'r- ∆ββD =0,560+0,515- 0,54532 = 0,008+0,03+0,0132 =0,896

1. Perhitungan persentasi ketelitian sudut pergi (Kr’)

a. Sudut datang 20o Қr' = 1- ∆r'r ×100% = 1- 2,650 ×100% =94,8% b. Sudut datang 30o Қr' = 1- ∆r'r ×100% = 1- 1,7939 ×100% =95% c. Sudut datang 40o Қr' = 1- ∆r'r ×100% = 1- 4,6530 ×100% =84,5% d. Sudut datang 50o Қr' = 1- ∆r'r ×100% = 1- 0,7420 ×100% =96,3% e. Sudut datang 60o Қr' = 1- ∆r'r ×100% = 1- 0,4915 ×100% =96,8%

1. Perhitungan persentasi ketelitian sudut deviasi minimum (KD) a. Sudut datang 20o Қr' = 1- ∆DD ×100% = 1- 0,72529 ×100% =97,5%

b. Sudut datang 30o Қr' = 1- ∆DD ×100% = 1- 0,9525 ×100% =96,2% c. Sudut datang 40o Қr' = 1- ∆DD ×100% = 1- 0,4625 ×100% =98,16% d. Sudut datang 50o Қr' = 1- ∆DD ×100% = 1- 0,72529 ×100% =97,5% e. Sudut datang 60o Қr' = 1- ∆DD ×100% = 1- 0,89632 ×100% =97,2%

D. Perbandingan Nilai D dari Data dan Perhitungan Sudut deviasi D No data

Perhitungan

1

30˚

290

2

26˚

230

3

27˚

230

4

27˚

250

5

30˚

290

E. Hubungan d terhadap D dari data

a) Tabel No

Sudut datang (d)

Sudut Deviasi (D)

1

20˚

30˚

2

30˚

26˚

3

40˚

27˚

4

50˚

26˚

5

60˚

30˚

b) Grafik 60 50 40 30 20 . F. Hubungan d terhadap D dari perhitungan a) Tabel No

Sudut datang (d)

Sudut Deviasi (D)

1

20˚

29˚

2

30˚

23˚

3

40˚

23˚

4

50˚

25˚

5

60˚

29˚

b) Grafik 60 50 40 30 20

BAB VI PENUTUP Kesimpulan A. nilai eksperimen sudut deviasi (D) dari data dan perhitungan percobaan

pembiasan pada prisma siku-siku adalah Sudut deviasi D No data

Perhitungan

1

30˚

290

2

26˚

230

3

27˚

230

4

27˚

260

5

30˚

290

B. hubungan antara sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D) 1) sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D) dari data

60 50 40 30 20 2) sudut datang (d) dengan sudut deviasi (D) dari perhitungan

60 50 40 30 20

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Erlangga : Jakarta.

Hidayat, Lirik. 2004. Kamus Fisika Bergambar. Bandung: Pakar Raya Sutrisno. 1994. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://202.65.121.165/elcom2/file) http://4.bp.blogspot.com/_fQBPUFopGzE/SX19WffDmWI/AAAAAAAAAFQ/Ezfx NblZSvM/s400/prisma.bmp&imgrefurl