Laporan Praktikum Deviasi Minimum Prisma

Deviasi Minimum Prisma

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Di dalam kehidupan sehari-hari, apa yang kita lihat dan kita alami tidak lepas dari fenomena IPA. Bahkan seringkali fenomena tersebut menimbulkan suatu keingintahuan dari dalam diri. Salah satu fenomena IPA yang sering kita jumpai adalah fenomena sendok yang dicelupkan ke dalam gelas yang berisi air. Sendok tersebut seolah-olah patah jika kita lihat dari samping gelas. Dalam ilmu IPA, peristiwa tersebut dinamakan sebagai pembiasan atau pembelokan.

Pembiasan atau pembelokan terjadi ketika suatu benda terdapat pada medium dengan kerapatan yang berbeda, misalnya medium udara dan air. Istilah pembiasan tentu tidak lepas dengan sudut datang, sudut bias, dan garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk suatu cahaya yang datang terhadap garis normal suatu medium. Sedangkan sudut bias adalah sudut yang dibentuk dari pembiasan cahaya datang (cahaya pantul) terhadap garis normal. Dari sudut datang dan sudut bias akan diperoleh sudut deviasi dan sudut deviasi minimum, untuk mengetahui lebih jelas cara menentukan sudut deviasi minimum tersebut kita melakukan percobaan tentang sudut deviasi minimum pada prisma.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah yang peroleh adalah “Bagaimana cara untuk menentukan sudut deviasi minimum prisma?”

C. Hipotesis

1. Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma. Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil.
2. Deviasi minimum pada prisma terbentuk jika sudut sinar datang sama dengan sudut sinar bias (i1 = r2)

D. Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk menentukan sudut deviasi minimum prisma.

Bab II. Kajian Pustaka

Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjauhi garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca keudara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula.

Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca.

Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semu

 Sudut Deviasi Pembiasan Cahaya Pada Prisma

Gambar 1. Sudut-sudut deviasi prisma

Gambar diatas menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.

Yang dimaksud dengan sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan cahaya yang masuk pada prisma dengan cahaya yang meninggalkan prisma. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar. Pada setiap deviasi berlaku rumus:

δ = i₁+r₂ – β

_dimana

δ : Sudut deviasi
i₁  : sudut datang
r₂  : sudut bias
β  : sudut prisma

Sudut deviasi akan mencapai minimum jika i₁ = r_2,  Sehingga berlaku rumus:

sin ½ (β+ δm) = (np/nm) sin ½ β

Jika β ≤ 10^o, maka berlaku :    ᵟ_m = (np/nm – 1) β

Dengan np : indeks bias prima

 nm : indeks bias medium (udara)

Besarnya np dan nm dapat diketahui menggunakan persamaan pada hukum snellius sebagai berikut : 

\frac{\sin \theta_i}{\sin \theta_r}=\frac{n_p}{n_m}

Bab III. Metode Praktikum

A. Variabel Praktikum

1. Variabel manipulasi :  Sudut datang dan Sudut Prisma

Definisi operasional :

Sudut Prisma yang kami gunakan adalah 45° dan 60°.

Sudut datang yang kami digunakan pada masing-masing percobaan (sudut prisma yang berbeda) adalah 30°, 35°, 40°, 45°, dan 50°.

2.      Variabel kontrol : Sudut Prisma dan n prisma

Definisi operasional         :

Sudut prisma yang kami gunakan pada percobaan pertama adalah 60° dan pada percobaan kedua adalah 45°. Sedangkan n prisma yang digunakan adalah sebesar 1,5

3.      Variabel respon   : Sudut deviasidan Sudut deviasi minimum prisma

Definisi operasional         :

Sudut yang dibentuk antara sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi ( ).

Sudut yang paling kecil yang dibentuk antara sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi minimum ( _min).

D.    Alat dan Bahan

E.     Rancangan Percobaan

F.     Prosedur Percobaan

1. Menyiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Menggambar prisma pada kertas HVS

3. Menggambar garis normal pada prisma yang tegak lurus dengan prisma

4. Menggambar sinar datang pada prisma sesuai dengan manipulasi

5. Meletakkan kembali prisma kedalam bidang gambar

6. Menancapkan jarumpentul pada sinar datang dan titik pusat sudut datang

7. Melihat dari salah satu ujung prisma yang lain dan meletakkan 2 buah jarum pentul tepat pada batas prisma dan diluar prisma yang diletakkan secara sejajar dengan bentukan bayangan pada pembiasan prisma

8. Melepaskan prisma pada bidang gambar

9. Menggambar garis perpanjangan garis sinar datang dan garis sinar bias sehingga diperoleh sudut deviasi prisma

G.     Alur

BAB IV

DATA, ANALISIS DAN PEMBAHASAN

A.    DATA

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.1 : Hasil Pengamatan Sudut Deviasi Minimum Prisma dengan   

                   Sudut Prisma 45°

Keterangan :

ᵟ_m Pengamatan: 25° dan  ᵟ_m Perhitungan: 17,66°

Tabel 4.2 : Hasil Pengamatan Sudut Deviasi Minimum Prisma dengan Sudut Prisma β = 60°

Keterangan :

ᵟ_m Pengamatan: 35°  dan  ᵟ_m Perhitungan: 9,50°

B.     ANALISIS

Dari data hasil percobaan “Deviasi Minimum Prisma”, melalui dua percobaan dengan menggunakan sudut prisma (β) 45^o pada sudut datang sebesar 30°, 35°, 40°, 45° dan 50° menghasilkan sudut deviasi pengamatan secara berturut-turut sebesar 25°, 25°, 25°, 25° dan 30°. Nilai-nilai sudut deviasi secara pengamatan/praktis tersebut memiliki besar yang sama dengan sudut deviasi perhitungan/teoritis menggunakan persamaan δ = i₁+r₂ – β.

Sementara itu, sudut deviasi minimum dalam percobaan ini merupakan nilai terkecil dari sudut deviasi yang telah didapat. Sehingga, sudut deviasi minimum secara praktis pada percobaan pertama diperoleh nilai sebesar 25° pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30° dan 40°, 35° dan 35°, 40° dan 30°, 45° dan 25°.

Sedangkan sudut deviasi minimum secara teoritis, diperoleh menggunakan persamaan sin ½ (β+ δm) = (np/nm) sin ½ β, dimana sin i₁/sin r₁ = np/nm. Sehingga didapat nilai deviasi minimum dari semua manipulasi sudut datang ialah sebesar 17,66° pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30° dan 40°, 35° dan 35°, 40° dan 30°, 45° dan 25°..

      Dengan cara dan metode yang sama, percobaan kedua dengan menggunakan sudut prisma (β) 60^o memiliki nilai-nilai sudut deviasi pengamatan/praktis tersebut memiliki besar yang sama dengan sudut deviasi perhitungan/teoritis, yakni sebesar 35°, 40°, 40°, 35° dan 40°. Sehingga nilai deviasi minimum secara praktis sebesar 35°. Sedangkan nilai deviasi minimum secara teoritis sebesar 9,50^o pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30°dan 65° serta 45° dan 50°

Adapun hubungan antara sudut datang dengan sudut deviasi secara praktis maupun perhitungan dapat dilihat melalui grafik dibawah ini.

C.    PEMBAHASAN

Pada percobaan yang telah kami lakukan nilai sudut deviasi prisma yang kami peroleh terdapat perbedaan antara hasil pengukuran dan perhitungan. Sudut deviasi diperoleh jika nilai sudut datang dan sudut bias diketahui, perpanjangan dari sinar datang dan sinar bias akan membentuk sudut deviasi prisma.. (β) 45^o pada sudut datang sebesar 30°, 35°, 40°, 45° dan 50° menghasilkan sudut deviasi pengamatan secara berturut-turut sebesar 25°, 25°, 25°, 25° dan 30°. Nilai-nilai sudut deviasi secara pengamatan/praktis tersebut memiliki besar yang sama dengan sudut deviasi perhitungan/teoritis menggunakan persamaan δ = i₁+r₂ – β.

Sementara itu, sudut deviasi minimum dalam percobaan ini merupakan nilai terkecil dari sudut deviasi yang telah didapat. Sehingga, sudut deviasi minimum secara praktis pada percobaan pertama diperoleh nilai sebesar 25° pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30° dan 40°, 35° dan 35°, 40° dan 30°, 45° dan 25°.

Sedangkan sudut deviasi minimum secara teoritis, diperoleh menggunakan persamaan sin ½ (β+ δm) = (np/nm) sin ½ β, dimana sin i₁/sin r₁ = np/nm.. Sehingga didapat nilai deviasi minimum dari semua manipulasi sudut datang ialah sebesar 17,66° pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30° dan 40°, 35° dan 35°, 40° dan 30°, 45° dan 25°..

            Dengan cara dan metode yang sama, percobaan kedua dengan menggunakan sudut prisma (β) 60^o memiliki nilai-nilai sudut deviasi pengamatan/praktis tersebut memiliki besar yang sama dengan sudut deviasi perhitungan/teoritis, yakni sebesar 35°, 40°, 40°, 35° dan 40°. Sehingga nilai deviasi minimum secara praktis sebesar 35° . Sedangkan nilai deviasi minimum secara teoritis sebesar 9,50^o pada beberapa ukuran sudut datang dan sudut bias, diantaranya 30°dan 65° serta 45° dan 50°. Dalam percobaan ini perbedaan hasil sudut deviasi disebabkan oleh kesalahan yang dilakukan oleh praktikan pada saat melakukan praktikum. Pertama dalam hal membuat garis normal, kemungkinan garis normal yang dibuat tidak lurus .Kesalahan kedua dilakukan pada saat menggunakan busur derajat , ketika menggunakan busur derajat untuk mengukur sudut datang, kesalahan ada ketika melihat angka yang ada pada busur derajat. Kemudian kesalahan yang ketiga dilakukan pada saat memasang jarum pentul tidak sesuai hal itu dapat mempengaruhi sudut deviasi yang terbentuk.

Dari data hasil percobaan dan perhitungan ada beberapa perbedaan hasil yang kami peroleh dengan teori yang ada, hal tersebut  dikarenakan pada saat praktikum kali ini nilai antara sudut datang dengan sudut bias prisma (baik pada prisma 45° ataupun 60°) yang kami peroleh besarnya tidak sama. Sehingga tidak didapatkan nilai indeks bias minimum prisma, yang menurut teoritis menyatakan bahwa indeks bias minimum pada prisma akan didapatkan jika nilai sudut datang sama besarnya dengan nilai sudut bias prisma. Namun diperoleh satu data yang nilai sudut datang dan sudut bias sama yaitu, pada percobaan kelima (β) prisma 60°dengan menggunakan sudut datang 50° diperoleh pula sudut biasnya sebesar 50°. Perolehan nilai sudut bias yang tidak sama dengan sudut datang tersebut dikarenakan tidak telitinya praktikan ketika melihat garis bias.

                                                                BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan data dan analisis yang kami peroleh, maka dapat disimpulkan bahwa :

Nilai sudut deviasi minimum dapat diperoleh dengan mengetahui nilai sudut datang, sudut bias, indeks medium, dan nilai β prisma terlebih dahulu. Kemudian dari data tersebut digunakan rumus sin ½ (β+ δm) = (np/nm) sin ½ β dan rumus (n-1)β untuk memperoleh nilai sudut deviasi minimumnya (δm). Secara teoritis dikatakan bahwa besarnya sudut datang akan mempengaruhi besarnya sudut bias yang dihasilkan, artinya semakin besar nilai sudut datang maka semakin besar pula nilai sudut bias yang dihasilkan. Sedangkan, sudut deviasi minimum akan dicapai (diperoleh) ketika nilai sudut datang (i2) dan sudut bias (r1) besarnya sama. Namun pada percobaan kami, sudut datang dan sudut bias yang dihasilkan tidak sama. Hal ini dikarenakan beberapa faktor, salah satunya adalah kesalahan pengamat yang tidak seksama dan tidak terampil dalam menggunakan dua mata terbuka ketika melihat sudut bias yang terbentuk

B.     Saran

1.      Sebaiknya pengamat/ praktikan lebih seksama dan menggunakan dua mata terbuka ketika melihat sudut bias yang terbentuk, lebih tepat ketika menandai dengan menggunakan jarum pentul serta lebih terampil dalam menggunakan busur atau membaca skala busur. Karena untuk memperoleh sudut deviasi minimum, seharusnya besar sudut datang dan sudut bias adalah sama.

2.      Selain itu juga pengamat/ praktikan sebaiknya menggunakan besar sudut datang yang tidak terpaut banyak dengan besar β prisma.

DAFTAR PUSTAKA

        Andrianto Suroso, Yonathan. 2013. Laporan Fisika Dasar II (online). Tersedia : https://www.scribd.com/doc/131604269/Laporan-Praktikum-Fisika-Dasar-II-DEVIASI-DAN-INDEKS-BIAS-PRISMA. Diakses tanggal 10 November 2015

Giancoli, D.C. 2004.Physics, Princiles with Application. New Jersey:Prentice

               Hall.

Eugenia, Maria. 2013. Laporan Praktikum Deviasi dan Indeks Bias Prisma (online).  Tersedia : https:// www.academia.edu/10609077/ Laporan_Praktikum_Deviasi_and_Indeks_Bias_Prisma. Diakses tanggal 10 November 2015.

http://fisikazone.com/pembiasan-cahaya-pada-prisma/

Pembiasan Cahaya pada Prisma + Soal