LAPORAN GO-7 PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

LAPORAN PRAKTIKUM GELOMBANG OPTIK

LKM-07 “PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL”

DISUSUN OLEH:

KELOMPOK 6

1.     YASINTA KUSWINARTO            (13030654058)

2.     DEVIANA EKA RATNA S            (13030654066)

3.     WIWIK JUMIATI                          (13030654076)

4.     PUTRI IRAWATI                            (13030654080)

PENDIDIKAN IPA B 2013

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel

Abstrak

Kami telah melakukan percobaan dengan judul Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel pada hari Kamis tanggal 23 Oktober 2015 di Laboratorium IPA Unesa yang bertujuan untuk menentukan indeks bias pada kaca plan pararel dan menentukan pergeseran sinar cahaya pada kaca plan pararel. Metode yang digunakan adalah menggambar kaca plan paralel pada kertas, membuat garis normal, menentukan sudut datang (i), menggambar garis sudut datang, menandai dengan menggunakan jarum pentul, melihat jarum pentul dari sisi lain kaca plan paralel, menandai dengan jarum pentul dan menggambarnya, menggambar garis bias, mengukur sudut bias yang terbentuk, mengukur pergeseran sinar (t) yang terbentuk serta mengulangi percobaan dengan sudut datang yang berbeda. Hasil percobaan yang kami lakukan diperoleh nilai indeks bias sebesar 1,49 ± 0,03 dengan ketidakpastian 0,32% dan taraf ketelitian 99,68%. Sedangkan secara teoritis nilai indeks bias kaca plan paralel adalah I,51. Selanjutnya, diperoleh nilai pergeseran melalui pengukuran sebesar 0,9 cm ; 1,2 cm ; 1,4 cm ; 1,7 cm dan 2,0 cm. Sedangkan nilai pergeseran melalui perhitungan sebesar 0,88 cm ; 1,20 cm ; 1,37 cm ; 1,71 dan 1,98 cm.  Ketidaksesuaian ini dikarenakan kurang terampilnya pengamat menggunakan alat percobaan, kurang telitinya praktikan dalam mengukur jarak pergeseran serta kurang cermat ketika mengamati proses pembiasan (mengamati jarum pentul dari sisi kaca yang lain).  Berdasarkan hasil percobaan yang kami peroleh, dapat disimpulkan bahwa perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan. Selain itu, semakin besar nilai sudut datang maka semakin besar nilai pergeseran sinar cahaya yang terjadi.

Kata kunci : Kaca Plan Paralel, Sudut Datang, Sudut Bias, Indeks bias, Pergeseran Sinar.

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Cahaya merambat bidang batas dua medium, maka rambatan cahaya tersebut akan mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan cahaya. Banyak kegiatan sehari-hari yang dapat menjelaskan peristiwa pembiasan tersebut. Contoh pembiasan di lingkungan sekitar kita yaitu pensil yang dicelupkan kedalam gelas kemudian pensil tersebut terlihat bengkok, sebenarnya pensil tersebut tidak bengkok. Hal inilah yang disebut pembiasan. Pada contoh tersebut belum kita ketahui bagaimana pembiasan itu terjadi dan apa yang menyebabkannya. Untuk mengetahui pembiasan yang terjadi pada kaca plan paralel dan juga pergeseran sinar pada kaca plan paralel maka kami akan melakukan percobaan pembiasan pada kaca plan paralel.  Kaca plan parallel itu sendiri merupakan medium masuknya cahaya. Prinsip kerjanya sama seperti pensil yang dicelupkan didalam air, namun mediumnya saja yang berbeda.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas dapt diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana besarnya indeks bias kaca plan paralel?

2.      Bagaimana besarnya pergeseran sinar cahaya pada kaca plan paralel?

C.    Hipotesis

Perbandingan dari sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah konstan.

D.    Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :

1.    Menentukan besarnya indeks bias kaca plan paralel.

2.    Menentukan besarnya pergeseran sinar cahaya pada kaca plan paralel.

BAB II

KAJIAN TEORI

A. Pembiasan pada Kaca Plan Paralel

     Kaca plan paralel adalah benda yang terbuat dari kaca berbentuk kubus dengan enam sisi yang rata dengan sisi yang berhadapan sejajar. Bentuknya lempeng tipis seperti batu bata atau korek api. Ia memiliki ketebalan tertentu yang sering dilambangkan d. Peristiwa yang terjadi ketika seberkas sinar melewati sebuah kaca plan paralel adalah sinar tersebut akan mengalami pergesaran. Cahaya atau berkas sinar akan mengalami dua kali pembiasan oleh dua medium yang berbeda kerapatannya. Berkas cahaya dari udara yang masuk ke dalam kaca akan mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan cahaya. Hal ini disebabkan medium udara dan medium kaca memiliki kerapatan optik yang berbeda. Jadi, dapat disimpulkan bahwa pembiasan cahaya terjadi akibat cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Sinar bias akan mendekati garis normal ketika sinar datang dari medium kurang rapat atau udara ke medium lebih rapat atau kaca. Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika cahaya merambat dari medium lebih rapat atau kaca ke medium kurang rapat atau udara.

 

                            Gambar 1. Pembaisan Cahaya Pada Kaca Plan Paralel

Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan oleh seorang ahli maematika dan perbintangan Belanda pada tahun 1621 bernama Willebrord Snell bahwa hasil percobaannya dirumuskan dan dikenal dengan Hukum Snellius.

Gambar 2. Pembiasan Cahaya Pada Kaca Plan Paralel

Terlihat bahwa berkas cahaya yang masuk dengan berkas cahaya yang keluar dari kaca plan paralel adalah sejajar. Menurut hukum Snellius, “dalam peristiwa pembiasan cahaya, perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan”

Keterangan :

n   = indeks bias

i    = sudut datang

r    = sudut bias

Berkas cahaya hanya mengalami pergeseran sebesar t (besaran panjang). Jika berkas datang dengan sudut i maka pergeserannya dapat dihitung sebagai berikut :

Keterangan :

t    = pegeseran sinar

d   = tebal kaca

Hukum Snellius menyatakan bahwa :

1.      Sinar datang, sibar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2.      Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.

B.     Indeks Bias

Berkas cahaya yang melewati dua medium yang berbeda menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang lebih rapat, kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada medium yang kurang rapat. Oleh sebab itu cahaya membelok. Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut disebut indeks bias dan diberi simbol n. Jika cahaya merambat dari udara atau hampa ke suatu medium indeks biasnya disebut indeks bias mutlak. Secara matematis dituliskan :

Keterangan :

n   = indeks bias

c   = laju cahaya (m/s)

v   = laju cahaya dalam medium (m/s)

Indeks bias mutlak dan beberapa medium dapat dilihat pada tabel berikut :

          Tabel 1. Indeks Bias Dari Beberapa Medium

No.	Medium	Indeks
1.	Vakum	1,0000
2.	Udara	1,0003
3.	Air (20°)	1,33
4.	Kuarsa	1,46
5.	Kerona	1,52
6.	Flita	1,58
7.	Kaca Plan Paralel	1,51
8.	Intan	2,42

Jika salah satu medium tersebut bukan udara, perbandingan laju cahaya tersebut merupakan nilai relatif atau indeks bias relatif. Misalnya, berkas cahaya merambat dari medium 1 denga kelajuan v₁ masuk pada medium 2 dengan kelajuan v₂, indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 adalah :

 Maka,

Keterngan :

n₂₁   = indeks relative medium 2 terhadap medium 1

v₁    = laju medium 1 (m/s)

v₂    = laju medium 2 (m/s)

BAB III

METODE PENELITIAN

A.    Jenis Penelitian

Jenis penelitian pada kali ini yang kami lakukan yaitu percobaan.

B.     Waktu dan Tempat Penelitian

Percobaan ini dilakukan di laboratorium IPA kampus Unesa Ketintang pada hari Kamis 22 Oktober 2015 pukul 09.40 WIB

C.    Alat dan Bahan

Alat :

1.  Kaca plan paralel                    1 buah

2.  Jarum pentul                           5 buah

3.  Penggaris                                1 buah

4.  Busur drajat                            1 buah

5.  Sterofoam                               1 buah

Bahan :

1.      Kertas putih                      7  lembar

D.    Variabel dan Definisi Operasional

1. Variabel manipulasi : sudut datang (i)

Definsi Operasional  :

Sudut datang adalah sudut yang dibentuk antara sinar datang yang menyentuh sisi kaca planparalel dengan garis normal. Sudut datang dimanipulasi sebesar 25°, 30°,35°,  40°, dan 45°.

2. Variabel kontrol : jenis kaca, tebal kaca, busur derajat

Definsi Operasional  :

Jenis kaca yang digunakan dalam percobaan adalah sama yaitu kaca plan paralel yang memiliki ketebalan yang sama pula. Busur derajat yang digunakan untuk mengukur sudut-sudut selama percobaan adalah sama.

3. Variabel respon : sudut bias (r) dan pergeseran (t)

Definsi Operasional  :

a.       Sudut bias adalah sudut yang dibentuk antara sinar yang keluar (garis pada kaca) dengan garis normal, dimana nanti akan di ukur dengan busur derajat.

b.  Pergeseran (t) adalah jarak antara sinar datang dengan sinar yang meninggalkan sisi kaca plan paralel.

E.     Rancangan Percobaan

   

             

                                             Gambar 3. Rancangan Percobaan

F.     Alur Percobaan

 

 

G. Langkah kerja                                        

1. Meletakkan kaca plan paralel diatas kertas buram dan menggambarnya.

2. Membuat garis vertikal yang tegak lurus dengan kaca plan paralel sebagai garis normal.

3. Membuat sinar datang dan menentukan sudutnya yakni sebesar 25°.

4. Menancapkan jarum pada garis sinar datang.

5. Mengamati posisi jarum dari sisi lain kaca plan paralel.

6. Menancapkan jarum pada titik tertentu sehingga kedudukan jarum berhimpit dengan jarum yang berbeda pada garis sudut datang.

7. Membuat garis pada titik jarum yang berimpit , garis tersebut merupakan garis yang meninggalkan kaca plan paralel.

8. Membuat garis dari titik sudut datang pada batas sisi kaca planparalel sampai titik sinar yang meninggalkan kaca plan paralel pada batas sisi kaca planparalel. Garis ini adalah garis sinar bias.

9. Mengukur sudut bias dengan busur drajat.

10.  Mengukur besarnya pergeseran dengan penggaris.

11.  Mengulangi percobaan sebanyak 5 kali dengan sudut datang yang berbeda (30°,35°,  40°, dan 45°).

12.  Menghitung nilai indeks bias dan pergeseran secara teoritis.

13.  Membuat grafik hubungan sinus i dengan r.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A.    Data

Tabel 2. Hasil Percobaan Pembiasan pada Kaca Plan Paralel

Perc. ke-	( i ± 1 )°	( r ± 1 )°	( t  ± 0,1 ) cm	n (perhitungan)	t (perhitungan)
1	25	17	0,9	1,45	0,88
2	30	19	1,2	1,52	1,20
3	35	23	1,4	1,46	1,37
4	40	25	1,7	1,52	1,71
5	45	28	2,0	1,51	1,98

Keterangan : d = 6 cm

B.     Analisis

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan berjudul “Pembiasan pada Kaca Plan Paralel” diperoleh hasil sebagai berikut :

Pada percobaan pertama, diukur sudut datang sebesar 25° sehingga diperoleh sudut bias sebesar 17° dan pergeseran sebesar 0,9 cm. Berdasarkan persamaan sin i / sin r, diketahui indeks bias sebesar 1,45. Berdasarkan persamaan d.sin (i-r) / cos r, diketahui besar pergeseran yaitu 0,88 cm.

Pada percobaan kedua, diukur sudut datang sebesar 30° sehingga diperoleh sudut bias sebesar 19° dan pergeseran sebesar 1,2 cm. Berdasarkan persamaan sin i / sin r, diketahui indeks bias sebesar 1,52. Berdasarkan persamaan d.sin (i-r) / cos r, diketahui besar pergeseran yaitu 1,20 cm.

Pada percobaan ketiga, diukur sudut datang sebesar 35° sehingga diperoleh sudut bias sebesar 23° dan pergeseran sebesar 1,4 cm. Berdasarkan persamaan sin i / sin r, diketahui indeks bias sebesar 1,46. Berdasarkan persamaan d.sin (i-r) / cos r, diketahui besar pergeseran yaitu 1,37 cm.

Pada percobaan keempat, diukur sudut datang sebesar 40° sehingga diperoleh sudut bias sebesar 25° dan pergeseran sebesar 1,7 cm. Berdasarkan persamaan sin i / sin r, diketahui indeks bias sebesar 1,52. Berdasarkan persamaan d.sin (i-r) / cos r, diketahui besar pergeseran yaitu 1,71 cm.

Pada percobaan kelima, diukur sudut datang sebesar 45° sehingga diperoleh sudut bias sebesar 28° dan pergeseran sebesar 2,0 cm. Berdasarkan persamaan sin i / sin r, diketahui indeks bias sebesar 1,51. Berdasarkan persamaan d.sin (i-r) / cos r, diketahui besar pergeseran yaitu 1,98 cm.

Berdasarkan data yang sudah diperoleh dapat dibuat suatu grafik hubungan sin i dan sin r sebagai berikut :

Grafik di atas menunjukkan bahwa semakin besar nilai sin i maka semakin semakin besar nilai sin r nya.

Selanjutnya, untuk nilai indeks bias pada percobaan yang telah kami lakukan, dapat dihitung standart deviasi sebesar 0,03 sehingga nilai indeks biasnya menjadi  1,49 ± 0,03 dengan ketidakpastian 0,32% dan taraf ketelitian 99,68%.

C.    Pembahasan

Percobaan yang telah kami lakukan yaitu tentang pembiasan pada kaca plan paralel. Pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan atau penyimpangan cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatannya. Hal ini dapat dibuktikan pada percobaan yang kami lakukan dimana arah sinar datang tidak sama dengan arah sinar bias, tetapi ada pembelokan.

Pada pembiasan cahaya, ada dua macam pembiasan yaitu mendekati garis normal dan menjauhi garis normal. Dikatakan mendekati garis normal, jika cahaya merambat dari medium optik yang kurang rapat ke medium optik yang lebih rapat. Dikatakan menjauhi garis normal, jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik yang kurang rapat. Pembiasan pada kaca plan paralel merupakan jenis pembiasan cahaya yang mendekati garis normal. Alasannya karena cahaya merambat dari udara (medium optik yang kurang rapat) ke kaca (medium optik yang lebih rapat).

Pada percobaan ini kami juga menentukan besarnya indeks bias dan pergeseran yang terjadi. Hasilnya sebagai berikut :

1.      Penentuan Nilai Indeks Bias

Berkas cahaya yang melewati dua medium yang berbeda kerapatnnya menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang lebih rapat, kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada medium yang kurang rapat. Akibatnya cahaya membelok. Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut dinamakan indeks bias (n). Jika cahaya merambat dari udara ke suatu medium maka indeks biasnya disebut indeks bias mutlak. Indeks bias mutlak pada kaca plan paralel adalah 1,51 seperti yang tertera pada Tabel 1.

Dalam menentukan indeks bias dalam percobaan ini, kami menentukan terlebih dahulu sudut datang (i) dan sudut bias (r). Ada lima data yang kami dapatkan seperti yang tertera pada Tabel 2. Selanjutnya, dengan memasukkan data ke dalam persamaan n = sin i / sin r maka didapatkan nilai indeks bias pada percobaan pertama hingga kelima secara berturut-turut sebesar 1,45 ; 1,52 ; 1,46 ; 1,52 dan 1,51. Dengan menentukan rata rata dan standart deviasinya maka besarnya indeks bias dalam percobaan yakni  1,49 ± 0,03 dengan ketidakpastian 0,32 % dan taraf ketelitian 99,68 %. Hasil ini membuktikan adanya ketidaksesuaian dengan nilai indeks bias secara teoritis, terdapat sedikit selisih sebesar 0,02. Akan tetapi jika dilakukan pembulatan dengan aturan pembulatan satu angka dibelakang koma maka rata-rata indeks bias pada percobaan dengan indeks bias secara teori adalah sama yaitu 1,5.

Selanjutnya, berdasarkan hipotesis kami yaitu perbandingan dari sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan. Hal ini bisa diartikan nilai indeks bias pada percobaan selalu konstan. Akan tetapi, hasil percobaan menunjukkan nilai indeks biasnya tidak konstan, terdapat sedikit selisih pada percobaan pertama sampai kelima.

Hal ini bisa disebabkan kurang telitinya praktikan dalam mengukur sudut datang dan sudut bias menggunakan busur derajat. Selain itu kurang cermatnya praktikan ketika mengamati proses pembiasan (mengamati jarum pentul dari sisi kaca yang lain). Karena dalam hal ini praktikan harus benar-benar cermat agar keempat jarum pentul benar-benar berimpit.

2.      Penentuan Pergeseran (t)

Pada proses pembiasan, berkas cahaya yang masuk dengan berkas cahaya yang keluar dari kaca plan paralel adalah sejajar. Berkas cahaya tersebut mengalami pergeseran (t). Dalam percobaan ini, pergerseran dapat dihitung dengan cara membuat garis putus-putus yang merupakan perpanjangan sinar yang keluar dari kaca plan paralel. Selanjutnya mengukur jarak antara perpanjangan sinar yang keluar dari kaca plan paralel dengan sinar datang menggunakan penggaris. Berdasarkan hal ini maka diperoleh pergeseran melalui pengukuran pada percobaan pertama sampai kelima secara berturut-turut sebesar 0,9 cm ; 1,2 cm; 1,4 cm ; 1,7 cm dan 2,0 cm. Dari hasil tersebut bisa diketahui bahwa semakin besar sudut datang maka semakin besar pula pergeseran yang terjadi. Akan tetapi rentang pada tiap percobaan tidak sama, ada yang memiliki rentang 3 cm dan ada pula yang memiliki rentang 2 cm.

Selain menentukan pergeseran (t) melalui pengukuran, besarnya pergeseran dapat ditentukan melalui perhitungan. Berdasarkan perhitungan, pergerseran (t) bisa dihitung dengan persamaan t = d.sin (i-r) / cos r. Sehingga diperoleh pergeseran melalui perhitungan pada percobaan pertama sampai kelima secara berturut-turut sebesar 0,88 cm ; 1,20 cm ; 1,37 cm ; 1,71 cm dan 1,98 cm. Apabila kita bandingkan hasilnya dengan penggukuran maka dapat dilihat pada Tabel 3. di bawah ini :

Tabel 3. Nilai Pergeseran Berdasarkan Perngukuran dan

Percobaan ke -	Pergeseran (t) melalui pengukuran	Pergeseran  (t) melalui perhitungan
1	0,9	0,88
2	1,2	1,20
3	1,4	1,37
4	1,7	1,71
5	2,0	1,98

Berdasarkan Tabel 3 diketahui terdapat perbedaan nilai pergeseran antara pengukuran dan pergeseran. Akan tetapi jika hasil pengukuran dibulatkan sampai satu angka di belakang koma maka hasilnya akan sama dengan hasil perhitungan. Perbedaan hasil tersebut bisa disebabkan kurang telitinya praktikan dalam mengukur jarak pergeseran serta kurang cermat ketika mengamati proses pembiasan (mengamati jarum pentul dari sisi kaca yang lain). Karena dalam hal ini praktikan harus benar-benar cermat agar keempat jarum pentul benar-benar berimpit.

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat kita disimpulkan bahwa untuk menghitung besar nilai indeks bias kaca plan paralel, perlu diketahui terlebih dahulu nilai sudut datang dan silai sudut biasnya. Besarnya nilai indeks yang diperoleh dari hasil percobaan sesuai dengan nilai indeks kaca plan paralel pada umumnya, yaitu 1,5.

Berkas cahaya yang masuk dengan berkas cahaya yang keluar dari kaca plan paralel adalah sejajar. Berkas cahaya tersebut mengalami pergeseran (t). Dalam percobaan ini, pergerseran dapat dihitung dengan cara membuat garis putus-putus yang merupakan perpanjangan sinar yang keluar dari kaca plan paralel. Selanjutnya mengukur jarak antara perpanjangan sinar yang keluar dari kaca plan paralel dengan sinar datang menggunakan penggaris. Terdapat perbedaan nilai t yang diperoleh dengan cara pengukuran dan perhitungan. Namun, selisih/ perbedaan tersebut tidak menunjukkan selisih yang bernilai besar.

Besar kecilnya nilai sudut datang, akan berpengaruh pada besar kecilnya pergeseran kaca plan paralel yang diperoleh. Maka hasil tersebut bisa diketahui bahwa semakin besar sudut datang maka semakin besar pula pergeseran yang terjadi.

B.     Saran

Adanya nilai ketidakpastian tersebut, tentunya dikarenakan oleh bebrapa kesalahan yang dilakukan oleh pengamat. Oleh karena itu untuk mengurangi kesalahan tersebut, sebaiknya pengamat/ praktikan lebih seksama dan menggunakan dua mata terbuka ketika melihat sudut bias yang terbentuk, dan pada perbedaan hasil tersebut bisa disebabkan juga kurang telitinya praktikan dalam mengukur jarak pergeseran serta kurang cermat ketika mengamati proses pembiasan (mengamati jarum pentul dari sisi kaca yang lain). Karena dalam hal ini praktikan harus benar-benar cermat agar keempat jarum pentul benar-benar berimpit serta juga lebih terampil dalam menggunakan busur atau membaca skala busur.

 

Daftar Pustaka

Mubarok, Muhammad. 2014. Laporan Praktikum Fisika Pembiasan Pada Kaca Prisma Dan Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel. (online), (https;//www.acamedia.edu/10009381/Laporan-Praktikum-Fisika-Pembiasan-Pada-Kaca-Prisma-Dan-Pembiasan-Pada-Kaca-Plan-Paralel, diakses 19 Oktober 2015).

Safitri, Nuriska Ela,dkk. 2015. Laporan Praktikum Gelombang Optik LKM 07 Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel. (online), (http://www.slideshare.net/abaddabiduudiiyaah/laporan-lkmgo07, diakses 24 Oktober 2015).