Rabu, 02 Juni 2010

MODUL
PENENTUAN INDEKS BIAS CAIRAN
Tujuan Percobaan
Menentukan indeks bias cairan
Membuktikan hukum Snellius

Peralatan dan Bahan
Cermin cekung dan dudukannya 1 buah
Statif, klem/penjepit, sumber cahaya dan benda serta layar
Roll meter
Busur derajat
Benang dan beban
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah air, gliserin, minyak goreng (yang mengandung omega 3 dan minyak goreng curah), oli SAE 10 dan sirup.

Dasar Teori
Indeks bias
Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka cahaya tersebut ada yang dipantulkan dan ada yang diteruskan. Jika benda tersebut transparan seperti kaca atau air, maka sebagian cahaya yang diteruskan terlihat dibelokkan dikenal dengan pembiasan seperti gambar berikut.

Jika sinar melalui batas antar dua medium yang berbeda kerapatan optiknya, kecepatannya akan berubah sehingga sinar akan dibiaskan/dibelokkan seperti gambar di atas. Pembelokkan ini tergantung pada perbandingan antara kecepatan cahaya di udara dengan kecepatan cahaya di medium tersebut, hal ini dikenal dengan indeks bias n, secara perumusan :
n= c/v
Dengan membuat garis normal yang tegak lurus pada bidang pantul maka perbandingan sinus sudut datang (i) dengan sudut bias (r) dapat dirumuskan secara matematika menurut hukum Snellius dapat dituliskan:
n_1/n_2 =sin⁡i/sin⁡r
dengan n1 adalah indeks bias medium 1, n2 indeks bias medium 2, i sudut datang dan r sudut bias.

Tabel 1 Nilai indeks bias cahaya pada beberapa medium pada suhu T=20°C
No Zat Cair Indeks bias
1 Air 1.33
2. Gliserin 1.47
3. Etil Alkohol 1.36
4. Bensin 1.50
5. Minyak Goreng 1.47
6. Larutan gula 30% 1.37
7. Larutan Gula 50% 1.42
Sumber : (Tipler, 1991 :hal451 dan penelitian Widada dalam Pratikto, 2010:hal 4).

Pemantulan Cermin Cekung
Pada sebuah cermin cekung apabila seberkas sinar sejajar dijatuhkan pada permukaannya maka sinar-sinar pantulnya akan berotongan pada suatu titik yang disebut tititk fokus. Titik fokus terletak di tengah-tengah garis hubung antara titik pusat kelengkungan cermin dan titik pusat bidang cermin. Cermin cekung disebut juga cermin konvergen karena sifatnya yang mengumpulkan sinar, dengan menganggap sumber cahaya jauh sekali maka berkas cahaya dapat dianggap membentuk garis-garis yang sejajar yang disebut sinar.
Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung:
Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus.
Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.
Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali melalui titik pusat tersebut.
Untuk membentuk bayangan dari sebuah benda dari cermin cekung, cukup menggunakan dua sinar istimewa. Bayangan nyata pada cermin cekung akan dihasilkan jika benda diletakkan pada ruang 2 atau 3. Sedangkan bayangan maya akan dibentuk oleh benda yang diletakkan pada ruang 1. Jalannya sinar dapat dilihat pada gambar 1:

Gambar 1 jalannya sinar pada cermin cekung untuk benda di ruang 2

Indeks Bias Zat Cair
Apabila sinar datang di udara menuju cermin cekung maka akan dipantulkan secara langsung sehingga membentuk bayangan di titik C. akan tetapi, jika sinar datang dari udara mengenai suatu permukaan zat cair di Q maka sinar tersebut akan dibiaskan sepanjang QR, kemudian akan dipantulkan kembali oleh cermin cekung karena kerapatan kedua medium tersebut berbeda maka terjadi pembelokan sinar ke titik C’. hal ini bisa dilihat pada gambar 2 :

Gambar 2 Pembentukan bayangan tanpa cairan dengan ada cairan pada cermin cekung
Sumber: (Tyler, : hal77)
Berdasarkan hukum Snellius, maka besarnya indeks bias zat cair dapat ditentukan :
n_(1 ) sin⁡〖r 〗= n_2 sin⁡i
n_1/n_2 =sin⁡i/sin⁡r
(sin i)/(sin r)=n
(sin(QA/QC')/(QA/QC)=n
n=QC/(QC^' ) (2)
Sudut yang dibentuk bayangan sangat kecil, sehingga perbandingan masing-masing sisi miring sebanding dengan perbandingan sisi datar, secara matematis dapat dituliskan :
n=AC/AC' (3)
Keterangan CA : Jarak bayangan tanpa cairan
C’A : Jarak bayangan diisi cairan

Tugas Pendahuluan
Apakah yang dimaksud dengan kesalahan sistematik dan kesalahan acak?
Beri penjelasan dan gambarkan 3 sinar istimewa pada cermin cekung!
Gambarkan dan tuliskan sifat bayangan pada setiap ruang pada cermin cekung!
Apa yang dimaksud dengan indeks bias dan berapa nilai indeks bias air, gliserin, minyak goreng!
Jelaskan mengapa pada percobaan ini mengggunakan cermin cekung?

Prosedur Percobaan
Menentukan indeks bias di udara
Ukurlah keadaan ruang (tekanan, suhu, dan kelembamannya)
Susunlah peralatan seperti pada gambar 1a.







Gambar 1 (a) susunan alat tanpa ada cairan (b) diagram alat
Geser benda dan layar sampai diperoleh bayangan yang jelas.
Ukur jarak benda ke cermin cekung (P.
Ukur jarak bayangan ke cermin cekung (AC).
Hitunglah jarak fokus cermin cekung.
Catat datanya pada tabel.
Ulangi langkah (3 sampai 5) sebanyak 2 kali
Menentukan indeks bias cairan
Tuang air ke dalam cermin cekung sampai hampir menutupi permukaan cermin cekung seperti pada gambar 2.

Gambar 2. susunan alat dengan cairan

Ukur tinggi permukaan cairan.
Letakkan benda di ruang 2 atau 3.
Geser-geser layar sampai mendapat bayangan yang jelas.
Pada jarak benda yang sama pada percobaan A. Ukurlah jarak bayangan cairan tersebut (AC’).
Ulangi langkah (4-5) sebanyak 2 kali.
Catatlah hasil pengukuran pada tabel.
Hitunglah nilai indeks bias air dengan menggunakan persamaan 3.
Ulang percobaan tersebut untuk zat cair (sirup, gliserin, oli SAE 10, minyak goreng bimoli).

Tugas akhir
Hitunglah indeks bias rata-rata dari hasil percobaan!
Bandingkan hasil percobaan dengan teori! Jelaskan!
Berdasarkan percobaan yang dilakukan, bagaimana pengaruh kekentalan zat cair terhadap indeks bias?





Daftar Pustaka
Kaye.G.W.C. & Laby. T.H. Physical and Chemical Constants and Some Mathematical Functions. London: Longsmans, Green and Co.
Tipler. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Tyler F. A Laboratory Manual of Physics for Higher Certificate, Scholarship, and Intermediate Science Student. London: Edward Arnold & Co.

JAWABAN TUGAS PENDAHULUAN
Kesalahan sistematik adalah kesalahan yang penyebab-penyebabnya dapat diidentifikasikan dan secara prinsip dapat dieliminasi. Kesalahan ini akan menimbulkan setiap bacaan yang diambil menjadi salah dalam satu arah.
Kesalahan acak adalah kesalahan yang penyebab-penyebabnya sering tidak dapat diidentifikasikan dan sering dapat dikuantisasi melalui analisis statistik, sehingga efek kesalahan acak terhadap besaran/hukum fisika dapat ditentukan.
Ada 3 sinar istimewa pada cermin cekung yaitu:
Sinar datang sejajar sumbu utama dan dipantulkan melalui titik fokus.
Sinar datang melalui titik fous dan dipantulkan sejajar sumbu utama.
Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dan dipantulkan melalui titik pusat tersebut.
Sifat bayangan pada cermin cekung
Ruang I ( antara O dan F)
Sifat bayangannya yaitu:
Maya
Tegak
Diperbesar

Ruang II (antara F dan R)
Sifat bayangannya yaitu:
Nyata
Terbalik
Diperbesar
Ruang III (Lebih besar dari R)
Sifat bayangannya yaitu:
Nyata
Terbalik
Diperkecil

Pengertian indeks bias adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya karena melalui medium yang berbeda kerapatan optiknya.
Indeks bias air 1.33, Gliserin 1.47 dan indeks minyak goreng sebesar 1.47.
Faktor yang mempengaruhi indeks bias zat cair yaitu:
Kekentalan zat cair
Semakin kental zat cair indeks biasnya semakin besar. Begitu pula sebaliknya semakin encer zat cair maka indeksbiasnya semakin kecil.
Kecepatan rambat cahaya
Semakin besar cepat rambat cahaya dalam medium, maka indeks bias semakin kecil.
Suhu
Semakin besar suhu maka indeks bias semakin kecil.

Pada percobaan ini menggunakan cermin cekung karena peletakkan bayangan pada cermin cekung pada ruang II dan III menghasilkan bayangan nyata, sehingga dapat dengan mudah mengukur jarak bayangan.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar