Laporan Tugas Lab 1 Dispersi Cahaya
I.
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita akan menjumpai fenomena-fenomena
fisika. Pelangi salah satu fenomena fisika yang dapat dirasakan oleh kehidupan seharihari, ketika sehabis hujan dan membelakangi cahaya tersebut akibat pemantulan cahaya
matahari. Fenomena fisika seperti pelangi dikenal pada fisika yaitu dispersi. Dispersi
cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwaranawarni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya
yang terdiri dari banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahayaputih diarahkan ke
prisma, maka cahaya putih akan terurao menjadi cahaya merah, jinggam kuning, hijau,
biru, nila dan ungu. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya.
Dispersi pada prisma terjadi karena banyaknya terjadi perbedaan indeks biasnya pada
setiap warna. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu
mengalami deviasi terbesar. Pada praktikum dispersi cahaya kali ini akan ditentukan
indeks bias prisma dengan cahaya monokromatis dan daya dispersi sebuah prisma.
II.
TUJUAN
Tujuan pada praktikum dispersi cahaya kali ini adalah
a. Menentukan ideks bias prisma dengan cahya monokromatis
b. Menentukan daya dispersi sebuah prisma
III.
DASAR TEORI
Jika sinar jatuh di prisma pada sudut datang i1 sehingga sinar dibiaskan oleh prisma
pada sudut bias r1. Ketika sinar keluar dari prisma bersudut bias i2 dan prisma bersudut
puncak A. Dikenal istilah sudut deviasi (δ) yaitu sudut yang terbentuk antara sinar datang
di prisma dengan sinar keluar dari prisma. Mengacu pada gambar 1, diperoleh kaitan
(Blatt,F.J.,1986)
δ = i1 + i2 – A (1)
Nilai sudut deviasi itu minimum bila i1 = i2, sehingga
δ min = 2i1 – A (2)
Mengacu hukum Snellius, besarnya indeks bias prisma adalah
(3)
Nilai sudut deviasi bergantung pada indeks bias bahan-bahan prisma. Dikenal istilah
daya pemisah warna cahaya (daya dispersi). Hubungan antara daya dispersi (ω) dengan
indeks bias warna : merah, kuning, biru (nm, nk, nb) dan sudut deviasi warna : merah,
kuning, biru (δ m,k,b) dinyatakan oleh persamaan di atas yang diperjelas dengan gambar 2.
Selanjutnya diperoleh kaitan (Mathoyib, 1989)
(4)
Atau
(5)
IV.
METODE EKSPERIMEN
A. Alat dan Bahan
1. Spektometer
2. Sumber cahya polikromatis (putih)
3. Prisma
B. Skema Percobaan
C. Tata Laksana
a. Percobaan I : Sudut puncak prisma
1. Teropong pada berkas cahaya yang keluar dari kolimator secara langsung (tidak
melalui prisma) diarahkan sehingga bayangan prisma tampak jelas.
2. Prisma diputar sehingga diperoleh posisi dimana berkas cahaya keluar dari
kolimator dipantulkan oleh sisi kiri dan sisi kanan prisma.
3. Teropong diputar sehingga cahaya yang dipantulkan sisi kiri prisma dapat terlihat
dengan jelas. Angka derajat pada kedudukan teropong itu dicatat.
4. Hal serupa dikerjakan untuk sisi kanan prisma.
5. Selisih sudut dari kedua kedudukan teropong tersebut dihitung.
b. Percobaan II : Sudut deviasi minimum
1. Berkas cahaya dari kolimator dijatuhkan pada salah satu sisi prisma. Bayangan
celah dilihat melalui sinar yang dibiaskan oleh sisi prisma yang lain.
2. Prisma diputar ke satu arah. Bayangan celah bergerak sampai sikap terjauh untuk
kemudian bergerak kembali. Sikap terjauh ini adalah sikap untuk deviasi
minimum.
3. Sikap prisma ini dikunci.
4. Sekarang bayangan celah dilihat dengan teropong. Sikap teropong selalu dicari
dua jurusan. Tanda silang tegak lurus berimpit dengan celah. Kedudukan teropong
ini dicatat.
5. Pengamatan diulangi setidaknya tiga kali, yaitu untuk sinar merah, kuning, dan
biru.
6. Semua pengamatan dicatat dalam tabel. Persamaan yang ada digunakan untuk
menentukan indeks bias dan daya dispersi.
D. Analisa Data
Nilai sudut puncak prisma (A) ditentukan dengan cara membagi dua selisih sudut sisi
kiri dan sisi kanan prisma oleh pantulan berkas dari kolimator. Nilai sudut deviasi
minimum (δ min) baik untuk warna merah, kuning, dan biru digunakan untuk menentukan
indeks bias merah, kuning, dan biru dengan mengacu persamaan (3). Daya dispersi
ditentukan menggunakan persamaan (4) atau (5). Eksperimen ini dianalisa menggunakan
cara perhitungan dan bukan grafik.
V.
HASIL EKSPERIMEN
A. Data
1. Percobaan I : Penentuan sudut puncak prisma
No
Sisi Kiri (o)
Sisi Kanan (o)
A (o)
1
195,05
314,5
59,725
2
211
331,5
60,25
3
201,1
319,8
59,35
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum
No
Arah lurus (o)
1
Sudut deviasi minimum
o
Merah ( )
Kuning (o)
Biru (o)
253,5
225,65
225,5
224,52
2
255,8
225,65
225,5
224,6
3
255,6
304,65
305,05
305,79
B. Perhitungan
1. Percobaan I : Menghitung sudut puncak prisma
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum
a. Indeks Bias Sinar Merah
δ m1 = 253,5 – 225,65 = 27,85
δ m2 = 255,8 – 225,65 = 30,15
δ m3 = 304,65 – 255,6 = 49,05
(
)
(
)
|
|
|
(
|
|
|
)
(
)
b. Indeks Bias Sinar Kuning
δ k1 = 253,5 – 225,5 = 28
δ k2 = 255,8 – 225,5 = 30,3
δ k3 = 305,05 – 255,6 = 49,45
(
)
(
)
|
|
|
(
|
c. Indeks Bias Sinar Biru
δ b1 = 253,5 – 224,52 = 28,98
δ b2 = 255,8 – 224,6 = 31,2
δ b3 = 305,79 – 255,6 = 50,19
|
|
)
(
)
(
)
(
|
|
|
)
(
|
|
|
)
(
)
d. Daya Dispersi
Atau
VI.
PEMBAHASAN
Dalam praktikum kali ini ditugaskan untuk menentukan sudut puncak prisma, indeks
bias prisma dengan cahaya monokromatis dan menentukan daya dispersi sebuah prisma
dengan mnggunakan alat spektrometer dengan sebuah prisma.
a. Pembahasan Data Pengamatan
Pada praktikum kali ini dilakukan sebanyak dua kali percobaan. Pertama
dilakukan mencari sudut kanan dan kiri, dengan acuan cahaya putih pada bagian
kanan dan kiri prisma. Setelah melihat seberkas cahaya putih pada bagian sisi kiri
prisma kemudian dilihat besar sudut yang terbentuk pada alat lalu gerakan
menuju bagian sisi kanan prisma pada cahaya putihnya, lihat pula sudut yang
terbentuk. Kemudian dari kedua hasil tersebut dikurangkan dibagi 2 sehingga
terbentuk sudut puncak prisma. Data-data sudut puncak prisma yang didapat pada
praktikum kali ini ialah 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat.
Pada percobaan yang kedua, dilakukan dengan memantulkan cahaya putih
sehingga menimbulkan bias dan menghasilkan warna-warna berdasarkan nilai
indeks biasnya. Warna-warna yang dicari pada praktikum kali ini yaitu warna
merah, kuning, dan biru. Dari warna-warna tersebut memiliki nilai bias dan sudut
deviasi minimum yang berbeda pula. Data-data yang diperoleh pada percobaan
kedua ini yaitu indeks bias pada tiap warna berbeda-beda. Semakin kecil panjang
gelombang semakin besar indeks biasnya.
b. Pembahasan Hasil Pengamatan
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan pertama diperoleh sudut puncak
prisma sebesar 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat. Sehingga dapat diperolah hasil
sudut puncak prisma rata-rata sebesar 59,775o. Berdasarkan referensi sudut
puncak prisma sebesar 60o maka tidak terlalu banyak terjadi kesalahan pada
pengambilan data atau kemungkinan nilai ralat alat ±0,3. Pengambilan data
kemungkinan dapat terjadinya kesalahan karena persepsi mata atau praktikan
dalam menentukan garis tengah pada cahaya putih sehingga sudut dapat berbeda
ketika orang lain yang melihatnya pula. Kesalahan juga dapat terjadi dalam
pembacaan skala derajat yang ditunjukan alat.
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan kedua untuk menentukan indeks
biasnya, diperoleh sudut deviasi minimum sebesar
m=
35,68o,
k
= 35,92o,
b
=
36,79o. Jika dibandingkan dengan referensi hasil urutan sudah benar karena
merah memiliki panjang gelombang lebih besar dibandingkan kuning dan biru.
Sehingga sudut deviasi minimumnya akan terbanding terbalik oleh panjang
gelombangnya. Indeks bias yang diperoleh pada merah nm ± ∆nm = 1,48 ± 0,09 ,
indeks bias warna biru nk ± ∆nk = 1,48 ± 0,10 dan indeks bias warna biru nb ± ∆nb
= 1,49 ± 0,10. Hal ini juga dengan dengan referensi dimana warna merah yang
memilikia panjang gelombang lebih besar dari kuning dan biru, memiliki indeks
bias yang kecil dari kuning dan biru. Dihasilkan pula daya dispersi sebesar ω =
0,02 atau ω = 0,03.
VII.
KESIMPULAN
1. Prisma dapat menguraikan cahaya putih menjadi berbagai macam warna
monokromatis.
2. Indeks bias sinar merah paling kecil, sedangkan indeks bias sinar kuning lebih kecil
daripada indeks bias biru.
3. Diperoleh nilai indeks bias sinar merah yaitu nm±∆nm = 1,48±0,09 , indeks bias sinar
kuning yaitu nk±∆nk = 1,48±0,10 dan indeks bias sinar biru yaitu nb±∆nb =
1,49±0,10.
4. Diperoleh nilai daya dispersi prisma sebesar 0,02 atau 0,03
VIII.
DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM 2014. Panduan Praktikum Fisika Dasar
Jurusan Fisika, Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM, Yogyakarta.
http://fisikon.com/kelas3/ diakses 13 September 2014 pukul 13.23 WIB
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita akan menjumpai fenomena-fenomena
fisika. Pelangi salah satu fenomena fisika yang dapat dirasakan oleh kehidupan seharihari, ketika sehabis hujan dan membelakangi cahaya tersebut akibat pemantulan cahaya
matahari. Fenomena fisika seperti pelangi dikenal pada fisika yaitu dispersi. Dispersi
cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwaranawarni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya
yang terdiri dari banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahayaputih diarahkan ke
prisma, maka cahaya putih akan terurao menjadi cahaya merah, jinggam kuning, hijau,
biru, nila dan ungu. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya.
Dispersi pada prisma terjadi karena banyaknya terjadi perbedaan indeks biasnya pada
setiap warna. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu
mengalami deviasi terbesar. Pada praktikum dispersi cahaya kali ini akan ditentukan
indeks bias prisma dengan cahaya monokromatis dan daya dispersi sebuah prisma.
II.
TUJUAN
Tujuan pada praktikum dispersi cahaya kali ini adalah
a. Menentukan ideks bias prisma dengan cahya monokromatis
b. Menentukan daya dispersi sebuah prisma
III.
DASAR TEORI
Jika sinar jatuh di prisma pada sudut datang i1 sehingga sinar dibiaskan oleh prisma
pada sudut bias r1. Ketika sinar keluar dari prisma bersudut bias i2 dan prisma bersudut
puncak A. Dikenal istilah sudut deviasi (δ) yaitu sudut yang terbentuk antara sinar datang
di prisma dengan sinar keluar dari prisma. Mengacu pada gambar 1, diperoleh kaitan
(Blatt,F.J.,1986)
δ = i1 + i2 – A (1)
Nilai sudut deviasi itu minimum bila i1 = i2, sehingga
δ min = 2i1 – A (2)
Mengacu hukum Snellius, besarnya indeks bias prisma adalah
(3)
Nilai sudut deviasi bergantung pada indeks bias bahan-bahan prisma. Dikenal istilah
daya pemisah warna cahaya (daya dispersi). Hubungan antara daya dispersi (ω) dengan
indeks bias warna : merah, kuning, biru (nm, nk, nb) dan sudut deviasi warna : merah,
kuning, biru (δ m,k,b) dinyatakan oleh persamaan di atas yang diperjelas dengan gambar 2.
Selanjutnya diperoleh kaitan (Mathoyib, 1989)
(4)
Atau
(5)
IV.
METODE EKSPERIMEN
A. Alat dan Bahan
1. Spektometer
2. Sumber cahya polikromatis (putih)
3. Prisma
B. Skema Percobaan
C. Tata Laksana
a. Percobaan I : Sudut puncak prisma
1. Teropong pada berkas cahaya yang keluar dari kolimator secara langsung (tidak
melalui prisma) diarahkan sehingga bayangan prisma tampak jelas.
2. Prisma diputar sehingga diperoleh posisi dimana berkas cahaya keluar dari
kolimator dipantulkan oleh sisi kiri dan sisi kanan prisma.
3. Teropong diputar sehingga cahaya yang dipantulkan sisi kiri prisma dapat terlihat
dengan jelas. Angka derajat pada kedudukan teropong itu dicatat.
4. Hal serupa dikerjakan untuk sisi kanan prisma.
5. Selisih sudut dari kedua kedudukan teropong tersebut dihitung.
b. Percobaan II : Sudut deviasi minimum
1. Berkas cahaya dari kolimator dijatuhkan pada salah satu sisi prisma. Bayangan
celah dilihat melalui sinar yang dibiaskan oleh sisi prisma yang lain.
2. Prisma diputar ke satu arah. Bayangan celah bergerak sampai sikap terjauh untuk
kemudian bergerak kembali. Sikap terjauh ini adalah sikap untuk deviasi
minimum.
3. Sikap prisma ini dikunci.
4. Sekarang bayangan celah dilihat dengan teropong. Sikap teropong selalu dicari
dua jurusan. Tanda silang tegak lurus berimpit dengan celah. Kedudukan teropong
ini dicatat.
5. Pengamatan diulangi setidaknya tiga kali, yaitu untuk sinar merah, kuning, dan
biru.
6. Semua pengamatan dicatat dalam tabel. Persamaan yang ada digunakan untuk
menentukan indeks bias dan daya dispersi.
D. Analisa Data
Nilai sudut puncak prisma (A) ditentukan dengan cara membagi dua selisih sudut sisi
kiri dan sisi kanan prisma oleh pantulan berkas dari kolimator. Nilai sudut deviasi
minimum (δ min) baik untuk warna merah, kuning, dan biru digunakan untuk menentukan
indeks bias merah, kuning, dan biru dengan mengacu persamaan (3). Daya dispersi
ditentukan menggunakan persamaan (4) atau (5). Eksperimen ini dianalisa menggunakan
cara perhitungan dan bukan grafik.
V.
HASIL EKSPERIMEN
A. Data
1. Percobaan I : Penentuan sudut puncak prisma
No
Sisi Kiri (o)
Sisi Kanan (o)
A (o)
1
195,05
314,5
59,725
2
211
331,5
60,25
3
201,1
319,8
59,35
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum
No
Arah lurus (o)
1
Sudut deviasi minimum
o
Merah ( )
Kuning (o)
Biru (o)
253,5
225,65
225,5
224,52
2
255,8
225,65
225,5
224,6
3
255,6
304,65
305,05
305,79
B. Perhitungan
1. Percobaan I : Menghitung sudut puncak prisma
2. Percobaan II : Penentuan sudut deviasi minimum
a. Indeks Bias Sinar Merah
δ m1 = 253,5 – 225,65 = 27,85
δ m2 = 255,8 – 225,65 = 30,15
δ m3 = 304,65 – 255,6 = 49,05
(
)
(
)
|
|
|
(
|
|
|
)
(
)
b. Indeks Bias Sinar Kuning
δ k1 = 253,5 – 225,5 = 28
δ k2 = 255,8 – 225,5 = 30,3
δ k3 = 305,05 – 255,6 = 49,45
(
)
(
)
|
|
|
(
|
c. Indeks Bias Sinar Biru
δ b1 = 253,5 – 224,52 = 28,98
δ b2 = 255,8 – 224,6 = 31,2
δ b3 = 305,79 – 255,6 = 50,19
|
|
)
(
)
(
)
(
|
|
|
)
(
|
|
|
)
(
)
d. Daya Dispersi
Atau
VI.
PEMBAHASAN
Dalam praktikum kali ini ditugaskan untuk menentukan sudut puncak prisma, indeks
bias prisma dengan cahaya monokromatis dan menentukan daya dispersi sebuah prisma
dengan mnggunakan alat spektrometer dengan sebuah prisma.
a. Pembahasan Data Pengamatan
Pada praktikum kali ini dilakukan sebanyak dua kali percobaan. Pertama
dilakukan mencari sudut kanan dan kiri, dengan acuan cahaya putih pada bagian
kanan dan kiri prisma. Setelah melihat seberkas cahaya putih pada bagian sisi kiri
prisma kemudian dilihat besar sudut yang terbentuk pada alat lalu gerakan
menuju bagian sisi kanan prisma pada cahaya putihnya, lihat pula sudut yang
terbentuk. Kemudian dari kedua hasil tersebut dikurangkan dibagi 2 sehingga
terbentuk sudut puncak prisma. Data-data sudut puncak prisma yang didapat pada
praktikum kali ini ialah 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat.
Pada percobaan yang kedua, dilakukan dengan memantulkan cahaya putih
sehingga menimbulkan bias dan menghasilkan warna-warna berdasarkan nilai
indeks biasnya. Warna-warna yang dicari pada praktikum kali ini yaitu warna
merah, kuning, dan biru. Dari warna-warna tersebut memiliki nilai bias dan sudut
deviasi minimum yang berbeda pula. Data-data yang diperoleh pada percobaan
kedua ini yaitu indeks bias pada tiap warna berbeda-beda. Semakin kecil panjang
gelombang semakin besar indeks biasnya.
b. Pembahasan Hasil Pengamatan
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan pertama diperoleh sudut puncak
prisma sebesar 59.73, 60.25, dan 59.35 derajat. Sehingga dapat diperolah hasil
sudut puncak prisma rata-rata sebesar 59,775o. Berdasarkan referensi sudut
puncak prisma sebesar 60o maka tidak terlalu banyak terjadi kesalahan pada
pengambilan data atau kemungkinan nilai ralat alat ±0,3. Pengambilan data
kemungkinan dapat terjadinya kesalahan karena persepsi mata atau praktikan
dalam menentukan garis tengah pada cahaya putih sehingga sudut dapat berbeda
ketika orang lain yang melihatnya pula. Kesalahan juga dapat terjadi dalam
pembacaan skala derajat yang ditunjukan alat.
Berdasarkan hasil pengamatan percobaan kedua untuk menentukan indeks
biasnya, diperoleh sudut deviasi minimum sebesar
m=
35,68o,
k
= 35,92o,
b
=
36,79o. Jika dibandingkan dengan referensi hasil urutan sudah benar karena
merah memiliki panjang gelombang lebih besar dibandingkan kuning dan biru.
Sehingga sudut deviasi minimumnya akan terbanding terbalik oleh panjang
gelombangnya. Indeks bias yang diperoleh pada merah nm ± ∆nm = 1,48 ± 0,09 ,
indeks bias warna biru nk ± ∆nk = 1,48 ± 0,10 dan indeks bias warna biru nb ± ∆nb
= 1,49 ± 0,10. Hal ini juga dengan dengan referensi dimana warna merah yang
memilikia panjang gelombang lebih besar dari kuning dan biru, memiliki indeks
bias yang kecil dari kuning dan biru. Dihasilkan pula daya dispersi sebesar ω =
0,02 atau ω = 0,03.
VII.
KESIMPULAN
1. Prisma dapat menguraikan cahaya putih menjadi berbagai macam warna
monokromatis.
2. Indeks bias sinar merah paling kecil, sedangkan indeks bias sinar kuning lebih kecil
daripada indeks bias biru.
3. Diperoleh nilai indeks bias sinar merah yaitu nm±∆nm = 1,48±0,09 , indeks bias sinar
kuning yaitu nk±∆nk = 1,48±0,10 dan indeks bias sinar biru yaitu nb±∆nb =
1,49±0,10.
4. Diperoleh nilai daya dispersi prisma sebesar 0,02 atau 0,03
VIII.
DAFTAR PUSTAKA
Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM 2014. Panduan Praktikum Fisika Dasar
Jurusan Fisika, Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UGM, Yogyakarta.
http://fisikon.com/kelas3/ diakses 13 September 2014 pukul 13.23 WIB