2.PoLariMeteR (O-3)

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.

1

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.

2

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 perbaikanperbaikan.

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.

3

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 : N sinar datang

terpolarisasi 57o

57o cermin datar

4

• 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. N

cahaya pantul terpolarisasi sempurna

sinar datang

i

io

medium 1 indeks biasnya n1 medium 2 indeks biasnya n2 r

cahaya bias terpolarisasi sebagian

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 = 90o. Dengan menggunakan hukum pembiasan, maka diperoleh : n1 sin i p = n 2 sin r n1 sin i p = n 2 sin( 90 o − i p ) n1 sin i p = n 2 cos i p

tan i p =

n2 n1

• 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 bias saja. Tetapi, pada bahan-bahan kristal tertentu, seperti kalsit dan 5

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. Io I1

P1

Polarisator P2

I2 Analisator

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 : I1 =

1 Io 2

Polaroid kedua P2 disebut analisator yang berfungsi menganalisis sinar yang dilewatkan oleh polarisator. Apabila analisator diputar, maka 6

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 : I 2 = I 1 cos 2 θ =

1 I o cos 2 θ 2

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. partikel-partikel gas

gelombang datang tak terpolarisasi

gelombang hamburan terpolarisasi

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. 7

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.

Penurunan Rumus

8

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

[α ]TD

= 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 C1 ialah 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 : dC = S1 − S2 dt

(3)

9

Dari persamaan (1) dapat diturunkan persamaan differensiasi linier orde ke dua sehingga diperoleh solusi : C1 (t ) =

C k1 + k 2

[k e 1

−( k1 +k 2 ) t

+k2

]

(4)

Dengan menggunakan syarat batas dimana pada t = 0, C1 , C2 dan pada saat t = C1 = C2 , sehingga diperoleh : C2 =

C k1 + k 2

k2

(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 : θ (t ) =

C1 k1 + k 2

[(α

1

− α 2 ) k1e −( k1 +k 2 ) t + α1 k 2 + α 2 k1

]

(6)

Dengan mensubstitusi nilai batas t = 0 sehingga diperoleh α 1 = α dan pada t = ∞ diperoleh hubungan : θ( t ) − θ( t =~) =

Cl [{α1 − α2 }k1e −( k 1 +k 2 ) t ] i k1 + k 2

(7)

dan α2 =

k2 α k 2 − k1

(8)

dari selisih θ(0) – θ(∞) diperoleh : k1 θ(0) = 1− k2 θ(~)

misal β = k2 =

1−

θ(0) θ(~)

−β (β − 1) t 2 2

(9)

, dengan mengintegralkan persamaan (3) diperoleh :

(10)

dengan t2 waktu dimana zat optik aktif mencapai kesetimbangan (C2). 10

Persamaan (5) dan persamaan (8) dapat ditulis : C2 = −

C α dan α2 = β +1 1 −β

III. METODOLOGI PERCOBAAN

11

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.

8.

Melakukan percobaan 3 s/d 7 untuk tabung 15 dan 20 cm.

12

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 masingmasing tabung.

13

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 :

θ = [α ]TD .C.l Apabila suhu pecobaan bukan pada T=20o (T≠20o), maka besarnya daya putar spesifik berubah menurut :

[α ]TD = [α ] 20D {1 − 0,000184 (T − 20)} 0

Pada waktu t, kecepatan reaksi perubahan glukosa c, mendapatkan perubahan sudut putaran sebagai fungsi waktu : S1 = K1C1.

14

Perubahan dari glukosa α menjadi glukosa β dengan kecepatan : S 2 = K 2 C2

Setiap saat berlaku C1 + C2 = C, dengan K1 dan K2 adalah konstanta reaksi, maka : dC = S1 − S 2 dt

(*)

Persamaan differensial orde ke-2, C1 (t ) =

[

C K 1 e −( K1 +K 2 ) t + K 2 K1 + K 2

]

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

θ (t ) − θ (t = ∞) =

[

C1 (α1 − α 2 ) K 1e −( K1 + K 2 ) t K1 + K 2

]

dan

α2 =

K2 α K 2 − K1

dari selisih θ (0) − θ (∞) =

K1 θ ( 0) = 1− K2 θ (∞)

Misalnya β = 1−

θ (0) θ (∞)

Maka integral dari persamaan (*) akan diperoleh : K2 =

(

−β β − 1 t2 2

)

Dengan t2 adalah waktu dimana zat optis aktif mencapai kesetimbangan C2 =

C

β +1

dan

α2 =

α 1−β

.

V. DATA DAN PEMBAHASAN 15

A. Menentukan Titik Nol 10 cm

B.

15 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

Menentukan Sudut Putar Glukosa 10 cm

C.

20 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

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

16

D.

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

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

Menghitung kedudukan Nol terbaik (ρo)

17

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

Dan untuk menghitung kedudukan terbaiknya menggunakan rumus : n

ρo =

∑ρ i =1

i

n

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

ρ(b) = 14,1

Sehingga didapat : ρo = ( ρ( a ) − ρ(b ) ) − (180 − ρ( a ) ) =(170 ,5 −14 ,1) −(180 −170 ,5) =156 ,4 −9,5

ρo = 146 ,9

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

1.

170,5

14,1

156,4

9,5

146,9

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

ρo

146,66

Tabung 15 cm No.

ρ(a)

ρ(b)

ρ(a) - ρ(b)

180-ρ(a)

ρo

1.

168

13,5

154,5

12

142,5

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

ρ(b)

ρ(a) - ρ(b)

180-ρ(a)

ρo

ρo

145,4

Tabung 20 cm No.

ρ(a)

ρo

18

1.

167,3

11,6

155,7

12,7

143

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

Menghitung

sudut

putaran

2.

143,96

Glukosa

terbaik (θ) dan sudut putaran khas Glukosa (α) beserta sesatannya Untuk menentukan sudut putaran Glukosa (θ), menggunakan rumus : θ = ρg − ρo

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

dan untuk menentukan sesatannya menggunakan standar deviasi :

∆θ =

∑θ

2 i

− N (θ ) 2

N −1

Sedangkan untuk menentukan sudut putaran khas glukosa, menggunakan rumus : α=

dengan : θ

θ Cl

= sudut putaran glukosa

α

= sudut putaran khas glukosa

l

= panjang larutan (cm)

C

= konsentrasi larutan glukosa

dan untuk menentukan sesatannya menggunakan standar deviasi :

∆α =

∑α

2 i

− N (α ) 2

N −1

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

m glukosa ( gr ) m glukosa ( gr ) + m air ( gr )

=

10 = 0,1 M 10 + 90

Maka, C = 0,1 M

19

Contoh : Untuk panjang tabung 10 cm, ρo = 146,66 ρ(a) = 169,2 ρ(b) = 27,2 ρ g = ρ( a ) − ρ( b ) =169 ,2 −27 ,2 =142

θ = ρg − ρo =142 −146 ,66 = −4,66

α=

θ Cl

−4,66 (0,1)(10 ) = −4,66 =

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

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 20

4.

164,10

32,70

131,40

-14,00

-9,33

5.

170,20

34,20

136,00

-9,40

-6,27

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah : 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

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah : θ ± Δθ = -17,44 ± 1,77 α ± Δα = -8,72 ± 0,88 3.

Menghitung sudut putar glukosa (θ)

untuk masing-masing variasi waktu. Untuk menentukan sudut putaran Glukosa (θ), menggunakan rumus : θ = ρg − ρo

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

Contoh : untuk panjang tabung = 10 cm, pada saat t = 0 s ρo = 146,66

ρ(a) = 168,8

ρ(b) = 22,6

ρ g = ρ( a ) − ρ( b ) =168 ,8 −22 ,6 =146 ,2

θ = ρg − ρo

21

=146 , 2 −146 ,66 =−0, 46

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

•

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

22

•

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 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 Membuat grafik θ(t) terhadap waktu

4. •

ρo = 143,96

20

Tabung 10 cm

15 10 5 0 -5

23

10

20

30

40

50

60

•

Tabung 15 cm

20 15 10 5 0 -5 •

10

20

30

40

50

60

20

30

40

50

60

Tabung 20 cm

30 20 10 0 -10

10

-20 -30 -40 5.

Menghitung sudut putar tak hingga (θ)

dan sudut putaran khas (α) Untuk menentukan sudut putaran Glukosa (θ), menggunakan rumus : θ = ρg − ρo

24

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

Sedangkan untuk menentukan sudut putaran khas glukosa, menggunakan rumus : α=

dengan : θ

θ Cl

= 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 glukosa ( gr ) m glukosa ( gr ) + m air ( gr )

=

10 = 0,1 M 10 + 90

Maka, C = 0,1 M Contoh : Untuk panjang tabung 10 cm, ρo = 146,66 ρ(a) = 174,6 ρ(b) = 20,3 ρ g = ρ( a ) − ρ( b ) =174 ,6 −20 ,3 =154 ,3

θ = ρg − ρo =154 ,3 −146 ,66 =7,64

α=

θ Cl

7,64 (0,1)(10 ) =7,64 =

•

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 25

4.

174,2

19,8

154,40

7,74

7,74

5.

179,6

22,2

157,40

10,74

10,74

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah : 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

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah : 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

Dari data tersebut, didapat harga terbaiknya beserta sesatannya adalah : 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 : No.

t (mnt)

ρ(a)

ρ(b)

ρg

θ(t)

θ(~)

θ(t)-θ(~)

26

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

20

30

Maka grafiknya :

15 10 5 0 10

-5

40

50

60

-10

•

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

2.

5

164,9

19,3

145,60

0,20

7,78 7,78

-10,08 -7,58 27

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

40

50

60

Maka grafiknya :

15 10 5 0 -5

10

20

30

-10 -15

•

Tabung 20 cm No.

t (mnt)

ρo = 143,96 ρ(a)

ρ(b)

ρg

θ

θ(~)

θ(t)-θ(~)

28

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

50

60

Maka grafiknya :

30 20 10 0 -10

10

20

30

40

-20 -30 -40

7.

Analisa grafik 4 dan 6

29

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.

VI. KESIMPULAN 30

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 b. Dalam menentukan konsentrasi larutan tidak tepat 10%.

31

i