DISPERSI DAN DAYA PRISMA

DISPERSI DAN DAYA PRISMA Friska Novalita Anggraeni (140310080072) Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran 15 Maret 2010 ABSTRAK Cahaya merupakan gerakan gelombang yang dipancarkan sumber cahaya ke segala arah(menurut Huygens). Dan menurut Huygens, cahaya dapat dibelokan atau dilenturkan pada saat melewati celah kecil(sempit). Suatu cahaya putih terdiri atas beberapa spectrum warna yang terbagi berdasarkan panjang gelombang masingmasing. Saat suatu sinar cahaya melewati suatu medium yang transparan maka akan mengalami pembiasan akibat perbedaan indeks bias medium yang dilewatinya. . Percobaan ini bertujuan untuk mencari indeks bias dari prisma yang digunakan untuk dispersi. Penggunaan prisma ini digunakan untuk melakukan pembiasan terhadap sinar yang masuk sehingga sinar yang masuk dapat terurai menjadi beberapa spectrum yang memiliki panjang gelombang yang berbeda. I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Cahaya adalah gerakan gelombang yang dipancarkan sumber cahaya ke segala arah.cahaya terdiri dari korpuskul (benda-benda kecil) dipancarkan oleh sumber sumber cahaya menuru garis lurus. Kita telah mempelajari bahwa secara fundamental cahaya adalah gelombang dan dalam beberapa situasi kita harus meninjau sifat-sifat gelombang secara eksplisit. Jika dua atau lebih gelombang cahaya yang frekuensinya sama tumpang tindih disebuah titik maka efek totalnya bergantung pada fasa gelombang dan juga amplitudonya. Bidang prisma adalah salah satu bidang yang dilalui cahaya. Sebuah prisma jika dilalui cahaya akan menghasilkan spektrum warna cahaya.

1.2 Identifikasi Masalah Bagaiman peristiwa pembiasan yang terjadi pada prisma segitiga sama kaki dan prisma segitiga sama sisi. Pada keadaan bagaimana dapat menghasilkan sudut deviasi minimum pada prisma, tentu saja hal ini berkaitan dengan posisi prisma ketika di lewati cahaya.

Tujuan Percobaan 1. Menentukan refraktif indeks bias dari berbagai cairan dalam prisma berongga 2. Menentukan indeks bias berbagai prisma gelas 3. Menentukan garis spectrum air raksa (mercury) 4. Menunujukan hubungan antara indeks bias dengan panjang gelombang (kurva dispersi)

TEORI DASAR Cahaya sebagai gelombang tentu saja memiliki sifat-sifat gelombang, yaitu pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi dan polarisasi. Sifat pemantulan dan pembiasan kita pelajari dalam optika geometrik. Sifat-sifat interferensi, difraksi, dan polarisasi cahaya termasuk dalam cakupan optika fisis. Pembiasan terjadi karena sinar (penjalaran terus menerus) cahaya yang melalui dua medium yang berbeda. Pada peristiwa pembiasan ini cahaya ini berlaku hukum I dan II Snellius, yang berbunyi : 1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal berada pada suatu bidang datar. 2. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias menyatakan indeks bias suatu

medium. Indeks bias merupakan suatu ukuran kemampuan suatu medium

itu untuk membelokkan cahaya.

r

i

mediu m

Gambar 1. Pembiasan Hk. Snellius

Dimana :

n

= sin i / sin r

n

= Indeks bias suatu medium

i

= sudut datang

r

= sudut bias

Pembiasan Cahaya Pada Prisma Prisma adalah benda bening (transparan) terbuat dari bahan gelas yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu. Bidang permukaan ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (sudut A pada gambar ).

A i P

i’

D

S Gb.3. Deviasi pada prisma Keterangan gambar: A

: sudut pembias prisma

P

: sinar datang dari udara ke prisma

R

: sinar yang datang dari sisi kiri prisma ke sisi kanan prisma

S

: sinar bias

t

: perpotongan sinar P dan S

i

: sudut antara sinar datang dengan garis normal pertama(N)

i’

: sudut antara sinar bias dengan garis normal kedua (N’)

D

: sudut deviasi prisma

Dispersi merupakan peristiwa penghamburan cahaya ke dalam beberapa panjang gelombang. Dimana dispersi menggunakan prisma untuk melakukan penghamburannya. Dengan menggunakan prisma maka akan didapatkan sudut deviasi minimumnya, dan akan didapatkan indeks bias dari prisma tersebut, secara matematis

Sudut Deviasi Minimum Prisma Untuk berbagai nilai sudut datang pertama i1, kita akan mendapatkan berbagai nilai sudut deviasi, D. Salah satu dari nilai sudut deviasi itu ada yang paling kecil (minimum) yang disebut deviasi minimum. Pada persamaan (6) telah kita ketahui D = i1 + r2 - A. Oleh karena nilai A tetap, maka D hanya tergantung pada (i1 + r2), yang

mempunyai nilai minimum jika i1 = r2, ini menyebabkan r1 = i2. Jika nilai diatas kita masukan ke dalam persamaan (6) diperoleh : Dm =

i 1 + r2 - A

Dm =

2 i1 - A

i1 = (Dm + A) / 2

(7)

Telah kita ketahui bahwa : A = r1 + i2 = 2 r1 sebab i2 = r1 r1 = A / 2

(8)

Dari persamaan Snellius diperoleh : n

= sin i1 / sin r1

Jika persamaan (7) dan (8) dimasukkan ke dalam persamaan diatas maka akan diperoleh : n

= sin ½ (A + Dm) sin ½ A

dimana :

n

= indeks bias prisma

A = sudut bias prisma Dm =

deviasi minimum.

Untuk sudut pembias yang kecil (A < 150), nilai sinus mendekati nilai sudutnya (dalam radian ) sehingga : sin ½ (A + Dm) = n sin ½ A ½ (A + Dm) = n ½ A

A + Dm = n A Dm

=

(n - 1) A

III.Percobaan Alat dan bahan -Spektrometer/Goniom. W. Vernier -Pemegang lampu -lampu Hg spectral 100 -Power supply -Prisma , 600 -Prisma Berongga -Glycerol 250ml -Methanol 500ml

Gb. Susunan Alat Spektrometer dan Goniometer Metode Eksperimen 1.

Menyusun alat percobaan sesuai pada gambar.

2.

Mengatur spektrometer-goniometer dan grating sesuai dengan instruksi operasi, berkas sinar sejajar akan melewati prisma bila pengaturan alat-alat tersebut benar.

3.

Memproyeksikan apertur atau celah kedalam bidang dari kawat menyilang dengan pergeseran teleskop tak hingga dan mengamatinya dengan lensa mata yang digunakan sebagai pembesar.

4.

Mengatur prisma agar menghasilkan deviasi minimum dengan posisi anguler f1 dari teleskop dan membaca off pada vernier untuk masing-masing garis spektrum.

5.

Memutar prisma sehingga cahaya jatuh pada permukaan terdekat dan cahaya dideviasikan kearah sebaliknya, sudut f2 tidak membaca off pada masing-masing garis spektral pada deviasi minimum.

6.

Memberikan sebuah grating ruled yang diamankan didalam sebuah holder sejajar terhadap sumbu kolimator.

7.

Mengukur sudut dari garis yang terdifraksi orde pertama terhadap bagian kanan dan kiri gambar dari celah yang tidak terdeviasi .

8.

Memastikan bahwa udara dapat bersikulasi melalui celah ventilasi pada housing lampu tanpa hambatan saat menseting lampu.

Data dan analisa Data Prisma biasa warna biru kuning hijau ungu

Prisma gliserin

Sudut awal 23o,25’ 25o,60’ 25o,75’ 24o,35’

Sudut akhir 25o,60’ 24o,45’ 24o,40’ 23o,60’

warna Kuning Hijau Biru ungu

Sudut awal 22o,25’ 21o,50’ 20o,35’ 20o,45’

Sudut akhir 21o,55’ 20o,55’ 20o,25’ 20o,25’

Sudut awal 20o,24’ 21o,60’ 22o,35’ 17o,30’

Sudut akhir 21o,8’ 22o,25’ 23o,35’ 16o,60’

Prisma methanol warna Merah Kuning Hijau Ungu

SETELAH DI KONVERSI dimana 1’ = 10/60 Prisma biasa warna

Sudut awal

Sudut akhir

Sudut

minimum biru 23,42o 26,00o 24,71o kuning 26,00o 24,75o 25,38o o o hijau 26,25 24,67 25,46o ungu 24,58o 24,00o 24,29o Untuk menghitung indeks bias menggunakan persamaan n=

θ + δm 2 ; dimana θ = 60 θ sin 2

sin

sudut Warna minimum 24,71 Biru 25,38 Kuning 25,46 Hijau 24,29 Ungu Nilai terbaik indeks bias =

= 0,98

Indeks bias (n) 1,010498276 0,973115732 0,961210587 0,976384066

Menghitung KSR nliterature − nhitung

KSR =

nliterature

x 100% ; dimana n literatur kaca = 1,52 [2]

KSR =

35,53 %

Prisma gliserin warna

Sudut awal

Sudut akhir

Sudut

Kuning Hijau Biru ungu

22,42o 21,83o 20,58o 20,75o

21,92o 20,92o 20,42o 20,42o

minimum 22,17o 21,38o 20,50o 20,59o

Untuk menghitung indeks bias menggunakan persamaan n=

θ + δm 2 ; dimana θ = 60 θ sin 2

sin

indeks Warna δ minimum 22,17 Kuning 21,38 Hijau 20,5 Biru 20,59 Ungu Nilai terbaik indeks bias =

bias(n) 0,244802697 0,151953316 0,563692767 0,525307473

= 0,37

Menghitung KSR KSR =

nliterature − nhitung nliterature

x 100% ; dimana n literatur kaca = 1,52 [2]

KSR =

75,65%

Prisma methanol warna Merah Kuning Hijau Ungu

Sudut awal

Sudut akhir

o

o

20,40 22,00o 22,58o 17,50o

21,13 22,42o 23,58o 17,00o

Sudut minimum 20,77o 22,21o 23,08o 17,25o

Untuk menghitung indeks bias menggunakan persamaan n=

θ +δm 2 ; dimana θ = 60 θ sin 2

sin

indeks Warna δ minimum 20,77 Merah 22,21 Kuning 23,08 Hijau 17,25 Ungu Nilai terbaik indeks bias =

bias(n) 0,445426053 0,264393661 0,651475806 0,808835418

= 0,54

Menghitung KSR KSR =

KSR =

nliterature − nhitung nliterature

x 100% ; dimana n literatur kaca = 1,52 [2]

64,47%

ANALISA Dari percobaan yang telah kita lakukan, dapat kita lihat bahwa pada saat cahaya melewati sebuah prisma, kecepatan dari gelombang cahaya tersebut mengalami perlambatan akibat panjang gelombangnya yang semakin memendek. Dimana frekuensi dari cahaya tersebut tidak mengalami perubahan. Sama seperti yang kita tahu bahwa kecepatan cahaya pada saat melewati sebuah medium itu berbeda – beda. Setelah kita menganbil data terlihat bahwa setelah melakukan percobaan untuk mencari cahaya monokromatik dari cahaya polikromatik, yaitu dengan prisma biasa, prisma dengan cairan gliserin dan prisma dengan cairan methanol kita mendapatkan sudut deviasi minimum yang kemudidn kita hitung hingga mendapatkan ndeks biasnya, dari situ kita dapat menghitung nilai KSR nya. Untuk prisma biasa nilai KSR nya yaitu 35,53%, ntuk prisma dengan larutan gliserin yaitu 75,65%, dan ntuk prisma dengan larutan methanol yaitu 64,47%. Dari sini kita dapat melihat bahwa nilai KSR yang kita dapatkan relatif besar, hal ini di karenakan pada saat percobaan kita keslitan untuk mencari warna pelanginya, apalagi untuk prisma yang berisi cairan, di samping itu juga kesalahan praktikan dalam melakukan percobaan. Dalam percobaan ini kita tidak mendapatkan semua warna pelangi namun hanya sekita 4 warna pelangi yang kita dapatkan.

KESIMPULAN Pada percobaan ini, bahwa sebuah prisma digunakan untuk mendispersi cahaya yang masuk untuk dihamburkan ke berbagai spectrum warna dengan panjang gelombang yang berbeda. Dengan panjang gelombang yang berbeda ini, diketahui bahwa hubungan antara indeks bias prisma dengan panjang gelombang yang melewatinya akan berbanding terbalik, sehingga semakin rendah indeks biasnya maka akan semakin panjang panjang gelombangnya dan mempengaruhi kecepatan cahaya yang melewai prisma itu.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2009. Dispersi. http://www.phywe.de/download/lexlong/P2210300.pdf Anonim. 2009. Indeks bias. http://books.google.co.id/books

LAPORAN AKHIR Fisika Eksperimen I

Nama

: Friska Novalita Anggraeni

NPM

: 140310080072

Partner

: Nadya Larasati k

NPM

: 140310080068

Tanggal Praktikum

: 8 Maret 2010

Instruktur

: Faisal

Laboratorium Fisika Menengah Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran 2009 – 2010