laporan praktikum plan paralel dan prisma

1. TUJUAN

·      Mengetahui bagaimana pembiasan pada kaca plan paralel dan prisma

·      Dapat menghitung pembiasan pada kaca plan paralel dan prisma

·      Mengetahui kegunaan sehari-hari kaca plan paralel dan kaca prisma

·      Mengetahui dan menghitung pembelokan cahaya pada kaca plan paralel dan prisma

B.    LANDASAN TEORI

Ø PlanParalel

Konsep Fisis Hal yang mempengaruhi pembiasan pada kaca planparalel adalah sudut datang, tebal kaca, dan indeks bias kaca. Semakin besar sudut datangnya, maka semakin kecil sudut refleksinya, tetapi jika besar sudut datangnya kecil, maka sudut refleksinya juga semakin kecil. Semakin tebal kaca, maka semakin besar nilai pergeseran sinar yang melewati kaca. Semakin besar indeks bias kaca, maka semakin besar pula nilai pergeserannya. Suatu sifat gelombang yang menarik adalah bahwa gelombang dapat dibelokkan oleh rintangan tergantung indeks bias. Hal ini sering disebut dengan pembiasan gelombang. Salah satu gelombang tersebut adalah cahaya. Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut dualisme gelombang partikel. Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern. Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics). Salah satu sifat yang dimiliki sebuah cahaya adalah pembiasan cahaya saat cahaya masuk melalui dua medium yang berbeda. Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya. Pembiasan cahaya menganut hukum Snellius tentang pembiasan cahaya. Setiap cahaya yang datang dan melewati medium yang berbeda, maka sinar tersebut dibiaskan tergantung kerapatannya. Sudut sinar bias dapat mendekati garis normal maupun menjauhinya tergantung kerapatannya. Hukum ini dapat ditulis dengan matematis bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang ekivalen adalah nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium, yang sama dengan kebalikan nisbah indeks bias. Dengan demikian sinar yang melalui dua medium yang berbeda dapat dibelokkan tergantung dengan nilai indeks bias yang dimiliki. Salah satu medium yang dapat membuat cahaya terbiaskan dan dapat diamati pembiasannya adalah kaca planparalel. Kaca planparalel adalah sebuah kaca yang terdiri dari beberapa bidang datar di sekitarnya. Bentuk kaca planparalel adalah sebuah balok sehingga dapat memungkinkan pengamatan yang berbeda-beda tergantung ketebalannya. Jika sinar datang menuju kaca planparalel, sinar yang dipantulkan dibelokkan menuju garis normal. Di sisi lain, berkas cahaya yang muncul dalam kaca dibiaskan ke udara, sudut bias lebih besar dari sudut datang dan sinar yang dipantulkan dibelokkan menjauhi garis normal. Hasil dari pembiasan tersebut adalah sebuah pergeseran sinar cahaya yang seharusnya tetap lurus menembus menjadi terbelokkan tetapi tetap sejajar dengan sinar aslinya. Pergeseran sinar tersebut dapat diamati dengan jelas tergantung medium yang dilewatinya. Besarnya pergeseran sinar (t) pada kaca planparalel dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Keterangan:

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)                                                                       

t = pergeseran cahaya, (cm)

Ø Prisma
Prisma adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentu satu sama lain. Prisma merupakan salah satu benda optik yang dapat menguraikan sinar putih (polikromatik) menjadi sinar-sinar penyusunnya.
Sudut pembias prisma ().

Sudut pembias prisma ini dibentuk oleh kedua bidang pembias prisma. Atau disebut juga sudut puncak prisma.

Sudut Deviasi

Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk antara perpanjangan sinar yang menuju prisma dengan perpanjangan sinar yang keluar dari prisma.

Persamaan yang digunakan pada pembentukan sudut deviasi adalah :

(i). Persamaan snellius untuk sinar datang menuju prisma :

(ii). Sudut pembias prisma :

(iii). Persamaan Snellius untuk sinar yang keluar dari prisma :

Adapun besar sudut deviasi prisma adalah :

3. PERCOBAAN

·      Alat dan Bahan

1.      Kaca plan paralel

2.      Kertas putih polos

3.      Jarum pentul

4.      Busur derajad

5.      Pensil

6.      Pulpen

7.      Penggaris

8.      Sterofoam dan meja

·      Langkah Kerja

1.      Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan.

2.      Menggaris tepi-tepi kaca dengan menggunakan pensil sehingga ukuran kaca tercetak sama persis di atas kertas putih polos.

3.      Memposisikan mata kamu di depan kaca plan paralel.

4.      Meletakkan jarum pentul yang pertama di dekat tepi kertasputih polos, jarum pentul kedua letakkan pada satu garis lurus diantara jarum pertama dengan kaca plan paralel.

5.      Memposisikan mata kamu di belakang kaca plan paralel.

6.      Meletakkan jarum pantul yang ketiga sejajar dengan jarum pertama dan kedua di tepi kertas (dekat dengan mata). Meletakkan jarum ke empat di antara jarum ketiga dengan kaca plan paralel.

7.      Mencabut keempat jarum tadi setelah sejajar.

8.      Membuat garis lurus yang menghubungkan lubang jarum pertama dan kedua hingga mengenai pola kaca plan paralel garis ini dapat disebut sebagai garis berkas sinar datang(i), dengan cara yang sama menghubungkan lubang jarum ketiga dan keempat sehingga mengenai pola kaca plan paralel, garis ini disebut garis berkas sinar pantul (r).

9.      Mengukur dan mencatat sudut sinar datang (i) dan sudut sinar pantul (r) pada tabel pengamatan.

10.  Mengulangi percobaan sebanyaklima kali, pada kertas berbeda untuk posisi jarum yang berbeda-beda (sudut kemiringannya terhadap kaca plan paralel).

11.  Catatlah hasil pengamatan ke dalam tabel data

·      Data Percobaan Plan Paralel

No	D	i (0)	r (0)	i-r(0)	Sin (i-r)	Cos r	t (cm)
1	6	42	27	15	0,26	0,89	1,75
2	6	36	21	15	0,256	0,93	1,66
3	6	75	40	35	0,57	0,77	4,44
4	6	33	22	11	0,19	0,92	1,24
5	6	24	16	8	0,13	0,96	0,86

·      Analisis Percobaan

ü  Percobaan I

Diketahui: d = 6 cm                                                 

             i = 42^o

            r = 27^o

Ditanya: t

Jawab:

t =

t =

t =

t = 1,75 cm

Jadi, pergeseran pada percobaan pertama kaca plan paralel adalah 1,75 cm.

ü  Percobaan II

Diketahui: d = 6 cm

                   i = 36^o

                   r = 21^o

Ditanya: t

Jawab:

 t =

t =

t =

t = 1,66 cm

Jadi, pergeseran pada percobaan pertama kaca plan paralel adalah 1,66 cm.

ü  Percobaan III

Diketahui: d = 6 cm

                   i = 75^o

                   r = 40^o

Ditanya: t

Jawab:

t =

t =

t =

t = 4,44 cm

Jadi, pergeseran pada percobaan pertama kaca plan paralel adalah 4,44 cm.

ü  Percobaan IV

Diketahui: d = 6 cm

                   i = 33^o

                   r = 22^o

Ditanya: t

Jawab:

t =

t =

t =

t = 1,24 cm

Jadi, pergeseran pada percobaan pertama kaca plan paralel adalah 1,24 cm.

ü       Percobaan V

Diketahui: d = 6 cm

                   i = 24^o

                   r = 16^o

Ditanya: t

Jawab:

t =

t =

t =

t = 0,86 cm

Jadi, pergeseran pada percobaan pertama kaca plan paralel adalah 0,86 cm.

Rata-rata pergeseran pada percobaan menggunakan kaca plan paralel adalah

Diket: t₁ : 1,75 cm

t₂ : 1,66 cm

t₃ : 4,44 cm

t₄ : 1,24 cm

t₅ : 0,86 cm

maka, rata-ratanya adalah

t₁+ t₂ + t₃ + t₄ + t₅

5

 1,75 + 1,66 + 4,44 + 1,24 + 0,86

              5

                               = 1,99 cm

·      Data Percobaan Prisma

No	i1­­(0)	r1(0)	i2 (0)	r2­(0)	D (0)	(0)
1	57	30	30	47	44	60
2	44	25	37	64	27	81
3	41	28	32	54	35	60
4	61	34	28	68	67	62
5	55	40	20	48	49	54

·      Analisis Percobaan

_ü            Percobaan I

Diket :

i₁ : 57^o

r₁ : 30^o

i₂ : 30^o

r₂ : 47^o

Ditanya: dan D

Jawab: = r₁ + i₂

              = 30^o + 30^o

              = 60^o

D = (i₁ + r₂) –

              = (57^o + 47^o) -60^o

= 104 ^o - 60^o

              = 44 ^o

Jadi, pada percobaan I nilai adalah 60^o dan D adalah 44 ^o

_ü            Percobaan II

Diket :

i₁ : 44^o

r₁ : 25^o

i₂ : 37^o

r₂ : 64^o

Ditanya: dan D

Jawab:  = r₁ + i₂

              = 25^o + 37^o

              = 62^o

D = (i₁ + r₂) –

              = (44^o + 64^o) -62^o

= 108^o - 62^o

              = 46^o

Jadi, pada percobaan I nilai adalah 62^o dan D adalah 46 ^o

_ü            Percobaan III

Diket :

i₁ : 41^o

r₁ : 28^o

i₂ : 32^o

r₂ : 54^o

Ditanya: dan D

Jawab:  = r₁ + i₂

              = 28^o + 32^o

              = 60^o

D = (i₁ + r₂) –

              = (41^o + 54^o) -60^o

= 95^o - 60^o

              = 35 ^o

Jadi, pada percobaan I nilai adalah 60^o dan D adalah 35 ^o

_ü            Percobaan IV

Diket :

i₁ : 61^o

r₁ : 34^o

i₂ : 28^o

r₂ : 68^o

Ditanya: dan D

Jawab:  = r₁ + i₂

              = 34^o + 28^o

              = 62^o

D = (i₁ + r₂) –

              = (61^o + 68^o) -62^o

= 129^o - 62^o

              = 67 ^o

Jadi, pada percobaan I nilai adalah 62^o dan D adalah 67 ^o

_ü            Percobaan V

Diket :

i₁ : 55^o

r₁ : 40^o

i₂ : 20^o

r₂ : 48^o

Ditanya: dan D

Jawab:  = r₁ + i₂

              = 40^o + 20^o

              = 60^o

D = (i₁ + r₂) –

              = (55^o + 48^o) -60^o

= 103^o - 60^o

              = 43 ^o

Jadi, pada percobaan I nilai adalah 60^o dan D adalah 43 ^o

ü       Rata-rata deviasi minimum pada percobaan menggunakan prisma adalah

Diket : D₁ : 44^o

            D₂ : 46^o

            D₃ : 35^o

            D₄ : 67^o

            D₅ : 43^o

Maka, rata-ratanya adalah

D₁+D₂ +D₃+D₄+D₅

              5

44^o+46^o +35^o+67^o+43^o

                 5

= 47^o

·      Pembahasan Plan Paralel dan Prisma

Plan Paralel

        Pada percobaan kali ini, menggunakan kaca plan paralel atau balok kaca. Balok kaca itu sendiri adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar. Sebelum melewati kaca plan paralel, terlebih dahulu cahaya yang berasal dari sumber cahaya melewati lensa dengan f=100 mm. setelah itu diteruskan melewati diafragma 1 celah. Hal itu berfungsi untuk memusatkan cahaya pada satu celah guna untuk mempermudah melihat efek pembiasan pada kaca plan paralel.    Pada percobaan ini balok kaca berada di letakkan diatas meja optik. Berkas sinar masuk dari salah satu sisi balok kaca dengan sudut datang d dan lalu mengalami pembiasan dua kali. Pertama, saat melewati bidang batas antara udara dan balok kaca, berkas sinar dibiaskan dengan sudut bias r. Kedua, saat melewati bidang batas antara balok kaca dan udara, berkas sinar datang ke bidang batas dengan sudut datang r  dan sudut bias r'.

        Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa besar sudut datang pertama tidak sama dengan sudut biasnya. Tampak  bahwa berkas sinar yang masuk ke balok bergeser ke arah kiri bawah saat keluar dari balok kaca, namun keduanya tampak sejajar, walaupun sebenarnya mengalami pergeseran. Pergeseran yang terjadi disebabkan oleh pengaruh dari ketebalan balok kaca.

          Hal ini sesuai dengan Hukum II Snellius: berbunyi “ Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (misalnya: dari udara ke air atau dari udara ke kaca), maka sinar di belokkan mendekati garis normal. Jika sebaliknya, sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat maka sinar di belokkan menjauhi garis normal ”.

Prisma

Adanya ketidak sesuaian pada nilai sudut deviasi antara perhitungan dengan rumus dan perhitungan dengan busur derajat dapat terjadi karena beberapa factor, di antaranya:

1)      Kurang tepatnya peletakan jarum pentul pada saat pengamatan sedang di lakukan.

2)      Penggambaran sinar bias atau sinar datang serta perpanjangannya yang kurang tepat atau tidak benar-benar lurus

D.    KESIMPULAN

Dari percobaaan yang telah dilakukan dapat di peroleh beberapa kesimpulan, yaitu:

1) Cahaya yang melewati prisma akan mengalami pembiasan sehingga terjadi pembelokan cahaya yang masuk dan keluar prisma

2) Dengan memperpanjang sinar yang masuk dan keluar prisma akan di peroleh perpotongan yang di sebut sudut deviasi

3) Sudut deviasi berharga minimum  jika sudut datang pertama (i₁) sama dengan sudut bias kedua (r₂).

4)  Pada  prisma terjadi dua kali pembiasan, Sinar akan terjadi pembelokan  atau pembiasan di saat sinar melalui dua medium yang tingkat kerapatannya berbeda. Apabila kerapatannya lebih tinggi dari udara, maka sinar mengalami pembiasan mendekati garis normal. Sebaliknya, ketika sinar dari prisma keluar menuju medium yang tingkat kerapatannya lebih rendah juga mengalami pembiasan, tetapi pembiasannya menjauhi garis normal

5) Sinar datang dan sinar keluar inilah yang akan membentuk sudut deviasi pada prisma.

6) Rata-rata besar sudut deviasi prisma adalah 62