MAKALAH OPTIKA
PEMANTULAN DAN
PEMBIASAN CAHAYA
Disusun Oleh :
EKO SETIAWAN M0210021
KELOMPOK 1A:
ANA USWATI M0210012
EKO SETIAWAN M0210021
IMAM GOSAN A. M0210029
JURUSAN
FISIKA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
NEGERI SEBELAS MARET
2011
PERCOBAAN
PEMANTULAN
DAN PEMBIASAN CAHAYA
ABSTRAK
Percobaan
Pemantulan dan Pembiasan Cahaya telah dilakukan Percobaan ini dilakukan
sebanyak tiga kali percobaan ,yaitu dengan menggunakan prisma plan
parallel,prisma setengah lingkaran dan juga prisma segitiga.prinsip dari
percobaan ini adalah mengamati sinar datang
i yang terbentuk dengan menembakan sinar laser ke dalam sebuah kaca
,yang mana sinar tersebut akan di biaskan dan akan terbentuk pergeseran dari
sinar datang dengan sinar pantul tersebut.selain itu hubungan antara sin i(
sinar datang ) dengan sin r ( sinar pantul ) dapat digunakan untuk menentukan
nilai dari indeks bias benda tersebut. Dimana dalam percobaan ini diperoleh
indeks bias kaca adalah 1,4594
sedangkan dari perhitungan adalah 1,6.selain
itu pada percobaan kedua untuk menentukan nilai pemantulan internal pada prisma
setengah lingkaran adalah sebesar 300 ,400 , 500
. sedng untuk percobaan ketiga dengan prisma segitiga diperoleh sudut
deviasi minimumnya adalah 300
pada percobaan sedangkan dengan perhitungan adalah 100.
Kata Kunci:
pemantulan, pembiasan, pergeseran, sudut deviasi
I.
PENDAHULUAN
A. Tujuan percobaan
1.
Dapat memahami pemantulan dan pembiasan
pada prisma plan parallel,prisma segitiga ,dan prisma setengah lingkaran.
2.
Dapat mencari nilai n (indeks bias)
prisma plan parallel dan d (pergeseran ) pada prisma plan parallel.
3.
dapat mencari sudut deviasi minimum (δ)
pada prisma segitiga.
B. Latar belakang
Dialam
ini banyak fenomena fenomena fisika yang sangat
menarik untuk dipelajari.banyak fenomena fenomena yang membuat kita
merasa takjub dan bersyukur kepada tuhan yang maha kuasa. Misalnya saja
peristiwa pada saat kita melihat kolam yang airnya jernih ternyata kelihatan
dangkal. Padahal pada kenyataanya kolam tersebut dalam.selain itu bila kita
memasukan pensil kedalam gelas yanga didalamnya telah diisi dengan air
bening,maka bila kita lihat dari samping pensil tersebut akan kelihatan
bengkok.kemudian terjadinya pelangi.terjadinya fatamorganaselain itu aplikasi
serat optik. peristiwa peristiwa tersebut diakibatkan oleh proses pembiasan dan
juga pemantulan .untuk mempelajari proses proses yang terjadi pada pembiasan
dan pemantulan maka dilakukanlah percobaan ini.
C. Manfaat
- Di
gunakan untuk jaringan komunikasi (kabel serat optik)
- di
gunakan untuk membantu menyembuhkan penyakit mata,
- di
gunakan untuk kompor cahaya
- untuk
menambah ilmu tentang pembiasan dan pemantulan
- di
gunakan untuk mengembangkan teknologi di bidang optika
- di
gunakan untuk mengamati benda benda langit (teleskop)
- di
gunakan untuk mengamati benda benda yang amat kecil (mikroskop)
D. Dasar teori
Cahaya
merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik. Karena
itu cahaya dapat merambat baik melalui medium ataupun tanpa medium (vakum).
Ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya disebut optika, yang dibagi menjadi
dua: optika geometris dan optika fisis. Optik geometris
mempelajari tentang pemantulan dan pembiasan, sedangkan optika fisis
mempelajari tentang polirisasi, interferensi, dan difraksi cahaya. (Adit, 2010)
Apabila
berkas cahaya atau sinar mengenai suatu medium atau berpindah dari medium satu
ke medium yang lain, maka akan mengalami dua gejala, yakni: pemantulan dan pembiasan.
Namun karena sifat medium, dua gejala tersebut salah satu lebih dominan
daripada yang lain. Jika berkas cahaya mengenai cahaya, maka gejala yang lebih
dominan adalah pemantulan dari pada pembiasan. Begitu juga bila berkas cahaya
mengenai benda bening, misalnya: air, lensa, maka gejala yang lebih dominan
adalah pembiasan.
Perbedaan
cepat rambat cahaya antara satu medium dengan medium lain menyebabkan peristiwa
perubahan arah rambat (pembelokan) cahaya pada batas dua medium tersebut. Jika
seberkas cahaya melalui bidang batas antara dua buah medium yang berbeda
tingkat kerapatannya, cahaya akan mengalami perubahan arah ramabt atau
dibelokkan. Peristiwa pembelokkan cahaya pada batas dua medium disebut
pembiasan. Jadi, pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan arah
rambat cahaya setelah mengalami perubahan medium.
Misalkan
cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut datang i menuju ke
medium 2. Saat di medium 2 kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan cahaya
dibiaskan dengan sudut bias r seperti diperlihatkan pada Gambar di bawah :
Pada
contoh di atas terlihat sinar datang (i) > sinar bias (r) atau dengan kata
lain sinar bias mendekati garis normal....terjadi ketika sinar menembus batas
bidang dari medium yang renggang ke medium yang lebih rapat. bila sinar berasal
dari sebaliknya yakni dari medium rapat ke medium yang lebih rengang maka sinar
menjauhi garis normal (i < r).
Pada
proses pembiasan berlaku Hukum SNELLIUS:
(Anonim, 2010)
Hukum
pemantulan cahaya dikemukakan oleh W. Snellius, menurutnya apabila seberkas
cahaya mengenai permukaan bidang datar yang rata, maka akan berlaku
aturan-aturan sebagai berikut :
1. Sinar
datang (sinar jatuh), garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang
datar.
2. Sudut
sinar datang (sinar jatuh) selalu sama dengan sudut sinar pantul (sudut i =
sudut r )
(Ali Yaz, 2007)
Pemantulan
Internal Sempurna (Total Internal Reflection)
Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang
terjadi pada bidang batas dua zat bening
yang berbeda kerapatan optiknya.
v
Cahaya datang yang berasal dari air
(medium optik lebih rapat) menuju ke udara (medium optik kurang rapat)
dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).
v
Pada sudut datang tertentu, maka sudut
biasnya akan 90O dan dalam hal ini berkas bias akan berimpit dengan
bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut
kritis (sudut batas).
Sudut kritis
adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90O atau yang
mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas.
v
Apabila sudut datang yang telah menjadi
sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya biasnya tidak lagi menuju ke udara,
tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air (dipantulkan)(berkas L).
Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya
pemantulan internal sempurna :
1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju
ke zat yang lebih renggang.
2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.
Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai
dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya :
a.
Terjadinya fatamorgana
b.
Intan dan berlian tampak berkilauan
c.
Teropong prisma
d.
Periskop prisma
e.
Serat optik, digunakan pada alat
telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini digunakan untuk
mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data komputer.
Pembiasan
Cahaya pada Prisma
Bahan bening yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang
bersudut disebut prisma. Besarnya sudut antara kedua permukaan itu disebut sudut
pembias (b).
Apabila seberkas cahaya masuk pada salah satu permukaan
prisma, cahaya akan dibiaskan dari permukaan prisma lainnya. Karena adanya dua
kali pembiasan, maka pada prisma terbentuklah sudut penyimpangan yang disebut sudut
deviasi.
Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan
dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang
meninggalkan prisma.
P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara
masuk ke dalam prisma kemudian meninggalkan prisma lagi. (Johan, 2008)
II.
METODOLOGI
PERCOBAAN
A. Alat
dan Bahan
1. Kaca
prisma plan paralel 1
buah
2. Kaca
prisma segitiga 1
buah
3. Kaca
prisma lengkung 1
buah
4. Laser
pointer 1
buah
5. Penggaris
2
buah
6. Busur
derajat 1
buah
7. Kertas
secukupnya
8. Jarum
pentul secukupnya
B. Cara
Kerja
Percobaan I: Pembiasan pada kaca prisma plan paralel
1. Prisma
plan paralel diletakan pada selembar kertas ,
2. Garis
normalnya ditentukan terlebih dahulu. Untuk mempermudah garis normal tersebut
dibuat pada kertas yang ada dibawah prisma .ingat garis normal harus sejajar
dengan prisma,
3. Laser
ditembakan hingga membentuk sudut terhadap normal,
4. Dilakukan
beberapa variasi sudut, antara sudut yang terbentuk laser dengan garis normal.
5. Sudut
tersebut diukur sebagai sudut datang,dan
sudut yang keluar dari sisi lain prisma juga diukur sebagai sudut bias,
6. Dilakukan
beberapa variasi sudut datang,
7. Hasilnya
dicatat kemudian diamati,
Percobaan II: Pemantulan internal
blok kaca setengah lingkaran.
1. Prisma
setengah lingkaran di letakkan pada selembar kertas,
2. Buat
sudut normal tepat melalui tengah tengah lingkaran,
3. Laser
pointer ditembakan ke pusat lingkaran hingga membentuk sudut
4. Dilakukan
beberapa variasi sudut datang,
5. Hiting
dan dicatat apabila sudut datang sama dengan sudut pantul,
Percobaan III: Sudut deviasi
minimum pada prisma segitiga
1. Pisma
segi tiga diletakan pada selembar kertas,
2. Garis
normal dibuat tegak lurus terhadap sisi segitiga
3. Laser
ditembakkan ke titik garis normal tersebut sehingga membentuk sudut ,sudut
tersebut dicatat,
4. Catat
pula sudut yang keluar dari sisi lain prisma ,berapa sudutnya ,
5. Sudut
deviasi minimum yang terbentuk dicatat,
6. Dilakukan
dengan beberapa variasi dengan sudut datang yang berbeda beda,
C.
Skema percobaan
Percobaan I: Pembiasan pada kaca plan paralel
Percobaan II: Pemantulan Internal
Percobaan III: pembiasan pada kaca segitiga
III.
DATA
HASIL PERCOBAAN
Percobaan I: Pembiasan pada prisma
plan paralel
no
|
Sudut datang (i)
|
Sudut bias (r)
|
d (m)
|
1.
|
10˚
|
5˚
|
0.009
|
2.
|
20˚
|
12˚
|
0.014
|
3.
|
30˚
|
18˚
|
0.022
|
4.
|
40˚
|
26˚
|
0.027
|
5.
|
50˚
|
29˚
|
0.039
|
6.
|
60˚
|
36˚
|
0.052
|
7.
|
70˚
|
38˚
|
0.071
|
8.
|
80˚
|
39˚
|
0.089
|
Percobaan II: Pemantulan internal
Kaca Prisma
|
I
|
r
|
Lengkung
|
30˚
|
30˚
|
|
40˚
|
40˚
|
|
60˚
|
60˚
|
Percobaan III: Pembiasan pada kaca
prisma segitiga
No
|
Sudu datang (i)
|
Sudut bias (r)
|
Sudu deviasi (δ)
|
1.
|
50˚
|
20˚
|
30˚
|
2.
|
60˚
|
29˚
|
43˚
|
3.
|
70˚
|
34˚
|
56˚
|
4.
|
80˚
|
40˚
|
70˚
|
Sudut
deviasi minimum
|
30˚
|
IV.
ANALISA
DATA
Pada percobaan
kali ini adalah percobaan tentang pembiasan dan pemantulan cahaya .tujuan dari
percobaan ini adalah dapat memahamipemantulan dan pembiasan pada prisma
segitiga,prisma plan parallel dan prisma setengah lingkaran.dapat mencari nilai
dari
n plan parallel ( indeks bias dari plan parallel ) dan juga d
(pergeseran) pada prisma plan parallel. Dan dapat mencaei sudut deviasi minimum
(δ) dari prsma segitiga .
Sedangkan alat
dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain adalah tiga buah
prisma yaitu prisma plan parallel, prisma segitiga ,dan juga prisma setengah
lingkaran yang akan digunakan untuk mengetahui fenomena pemantulam dan
pembiasan. Busur derajat digunakan untuk mengukur sudut dating ,sudut bias,dan
sudut pantul juga digunakan untuk mengukur sudut deviasi minimum.jarum pentul
digunakan untuk menandai titik dimana sinar pantul tersebut terbentuk.laser
pointer adalah merupakan berkas cahay yang akan digunakan dalam percobaan
ini.kertas digunakan untuk menggambar hasil proyeksi dengan menggunakan spidol
untuk mempermudah proses perhitungan (pengukuran). Penggaris digunakan untuk
menggaris dan juga untuk mengukur jarak pergeseran (d) pada prisma plan
parallel antara sinar dating dengan sinar pantul.
Pada percobaan
ini dilakukan percobaan sebanyak tiga kali dengan menggunakan prisma yang
berbeda beda tersebut.
Percobaan 1.
Percobaan
pertama ini menggunakan prisma plan parallel .adapuntujuanya adlah mencari
nilai index bias prisma dan pergeseran (d).setelah semua alat siap kemudian
dilakukan percobaan dengan meengukur sudut dating ,sudut bias ,dan
pergeseranya.setelah didapatlan nilai sudut dating (i) dan sudut bias ( r )
.kedua persamaan tersebut diubah ke bentuk persamaan sinus dimana sudut dating
yaitu (i) diubah menjadi sin i, dan sudut bias ( r) diubah menjadi sin r. yang
mana dari kedua persamaan tersebut selanjutnya dibuat grafik hubungab antara
sin i dengan sin r .sin i merupakan sumbu y dan sin r adalah merupakan sumbu
x.kemudian dari grafik tersebut dapat dicari nilai kemiringanya yaitu y =
mx +c dimana nili m dari persamaan tersebut merupakan
indeks bias dari prisma plan parallel.ini merupakan cara penentuan indeks bias
dari suatu kaca dengan menggunakan metode grafik.
Dari
hasil pengukuran dengan menggunakan metode grafik tadi akan di bandingkan
dengan hasil dari perhitungan manual.dari percobaan yang telahdilakukan
didapatkan nilai persamaan dari grafik adalah y = 1,4594 x + 0,0365 . shingga
didapatkan nilai dari n plan paralleladalah sebesar 1,4594 atau 1,5 .sedangkan apabila
dilakukan dengan perhitungan dadapatkannilai n sebesar 1,6
.dari literature didapatkan bahwa nilai dari n gelas adalah 1,5 – 1,9. Sehingga apabila hasil dari
grafik dan hasil dari perhitungan maka hasilnya hampirmendekati dengan
literature, sehingga percobaan ini berjalan dengan baik meskipum ad juga hal
hal yang berpengaruh.
Selanjutnya
adalah menentukan nilai pergeseran antara sudut datang dengan sudut pantul
dengan menggunakan metode perhitungan yang hasilnya dibandingkan dengan hasil
percobaan.dengan metode perhitungan nilai pergeseran di cari dengan menggunakan
persamaan : d = t . sin (i-r)/ cos r
Sehingga didapatkan nilai dari
perhitungan adalah :
No
|
Hasil
percobaan (m)
|
Hasil
perhitungan (m)
|
1.
|
0.009
|
0.00899
|
2.
|
0.014
|
0.01465
|
3.
|
0.022
|
0.0225
|
4.
|
0.027
|
0.0277
|
5.
|
0.039
|
0.0422
|
6.
|
0.052
|
0.0517
|
7.
|
0.071
|
0.0693
|
8.
|
0.089
|
0.0886
|
Didapatkan
hasil yang mendekati dengan hasil
perhitungan antara hasil perhitungan dengan hasil percobaan. Didapatkan hasil
yang tidak terlaluberbeda jauh dengan hasil percobaan bahkan hanpir mendekati
Percobaan
2 .
Pada
percobaan ke dua ini adalah untuk menentukan sudut interval total dari prisma
setengah lingkaran .sudut internal adalah sudut yang diman sudut dating ( yaitu
sudut yang terbentuk dari sinar dating dan garis normal). Sama besarnya dengan
sudutpantul ( yaitu sudut antara sinar pantul dengan garis normal). Adapun cara
menentukan sudut tersebut adalah dengan menembakan laser tepat pada titik
tengah dari prisma setengah lingkaran tersebut. Lalu dicari sudut datang dan
sudut pantul yang sama .
Pada
percobaan yang dilakukan didapatkan nilai sudut internal dari prisma setengah lingkaran
adlah 300 ,400 , 500 .
ada tiga buah sudut internal dari prisma setengah lingkaran antara sinar datang
dan sinar pantul akan membentuk segitiga sama sisi diman a adalah sudut datangdan b adalah
sudut pantul .
Pecobaan 3:
Pada percobaan ketiga ini adalah
menentukan sudut deviasi minimum. Prinsip percobaan ya hamper sama dengan
percobaan sebelumnya.hanya saja menggunakan prisma yang berbeda yaitu prisma
segitiga.dari hasil percobaan tersebut akan dibandingkan dengan hasil
perhitunganya dengan menggunakan rumus . (δ)min = 2θ1 – A . dimana θ adalah besarnya sudut
datang dan A adalah sudut segitiga. Sudut deviasi minimum adalah sudut yang
diperoleh antara persimpangan sinar datang dengan perpanjangan sinar pantul.
Dari percobaan yang telah dilakukan
didapatkan hasil perbandingan antara hasil dari percobaan dengan hasil
perhitungan adalah sebagai berikut:
No
|
Hasil percobaan
|
Hasil
perhitungan
|
1.
|
300
|
100
|
2.
|
430
|
300
|
3.
|
560
|
500
|
4.
|
700
|
700
|
Dari data di atas didapatkan hasil yang
hamper mendekati antar hasil percobaan dengan hasil perhitungan .sudut deviasi
minimum adalah sudut yang paling kecil maka dari data di atas sudut deviasi
hasil percobaan adalah sebesar 300 sedangkan sudut deviasi minimum
dari hasil perhitungan adalah sebesar 100 .
Adapun hal hal yang mempengaruhi dalam
percobaan ini adalah antara lain .laser yang digunakan kurang baik sehingga
cahayanya terkadang meredup sehingga menghambat dalam melakukan percobaan
.selain itu cahayanya terlalu terang pada ruangan sehingga jalanya sinar kurang
dapat dilihat dan di amati. Pengukuran dengan busur derajat yang kurang baik
dan benar.selanjutnya adalh dalam menggaris (membuat proyeksi sinar pada
kertas) kurang tepat terkadang sinar yang terbentuk tidak tepat terproyeksipada
garis dikertas.
V.
KESIMPULAN
1.
Jika terdapat sinar datang yang
menembus dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat maka sinar
dibelokan mendekati garis normal.tetapi apabila kebalikanya sinar akan
dibelokan nenjauhi garis normal.
Hukum pemantulan : θ1 = θr
Hukum pembiasan : n1 sin θ1 = nr sin θr
2. indeks
bias kaca plan parallel (gelas) dari literatue adalah 1,5 -1,9 sedangkan dari
grafik didapatkan n = 1,5 dari
perhitungan n = 1,6 .
3. pergeseran
dari sinar datang dengan sinar pantul pada prisma plan parallel adalah
No
|
Θ
|
d
(m)
|
d’
(m)
|
1.
|
100
|
0.009
|
0.00899
|
2.
|
200
|
0.014
|
0.01465
|
3.
|
300
|
0.022
|
0.0225
|
4.
|
400
|
0.027
|
0.0277
|
5.
|
500
|
0.039
|
0.0422
|
6.
|
600
|
0.052
|
0.0517
|
7.
|
700
|
0.071
|
0.0693
|
8.
|
800
|
0.089
|
0.0886
|
4. sudut
internal dari prisma setengah lingkaran adalah 300 , 400 ,
600 .
5. sudut
deviasi minimum . (δ) dari prisma
segitiga dari percobaan dengan dari perhitungan adalah .
No
|
Hasil percobaan
|
Hasil
perhitungan
|
1.
|
300
|
100
|
2.
|
430
|
300
|
3.
|
560
|
500
|
4.
|
700
|
700
|
Sudut deviasi minimumnya dalah
untuk percobaan adalah 300 dan dari perhitungan adalah 100
VI.
DAFTAR
PUSTAKA
Ø Adit.2010.SifatCahaya.online.klikbelajar.com/pelajaran-sekolah/pelajaran-biologi/sifat-cahaya/.diakses
pada 1/3/2012
Ø Anonim.2010.PembiasanCahaya.online.klikbelajar.com/pelajaran-sekolah/pelajaran-biologi/sifat-cahaya/.
diakses pada 1/3/2012
Ø Johan.
2008. Pembiasan Cahaya. Depok: SMPN 9 Depok
Ø Kanginan.Marthen.2007.Fisika
Untuk SMA .Jakarta : penerbit Erlangga.
Ø Liliana.
______. Pemodelan Pemantulan dan Pembiasan Cahaya Oleh Obyek Mengkilap dan
Obyek Transparan dengan Menggunakan Ray Tracing.Surabaya : Universitas
Kristen Petra
Ø Pedrotti.1933.Introduction
to Optics . New Jersey
: Prentice Hall.
Ø Serway,R.A.
2004 .Physics for Sciensts and Enginer 6th edition.
London :
Prentice Hall.
VII.
LAMPIRAN
·
Perhitungan
·
grafik
v Peritungan
a.
mencari indeks bias plan parallel
1)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 100/ sin 50
= 0.17/0.09 =1.9
2)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin
200/ sin 120
=
0.34/0.21 =1.6
3)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 300/ sin 180
= 0.5/0.31 = 1.6
4)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 400/ sin 260
= 0.64/0.44 = 1.5
5)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 500/ sin 290
=0.77/0.48 = 1.6
6)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 600/ sin 360
= 0.87/0.59 = 1.5
7)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 700/ sin 380
= 0.94/0.62 = 1.5
8)
n1 sin θ1 = nr sin θr
nr = sin θ1/ sin
θr = sin 800/ sin 390
= 0.98/0.63 = 1.6
n = ∑ n total /8 = 12.8/8 =
1.6
b.
Menetukan
nilai pergeseran dengan perhitungan
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
c.
Menentukan
sudut deviasi p-ada prisma segitiga A = 100
a. (δ)min = 2θ1 – A
b.
(δ)min = 2θ1 – A
c.
(δ)min = 2θ1 – A
d.
(δ)min = 2θ1 – A
v
Grafik
gamabrnya koq ancur gan? jadi payah mencontohnya....
BalasHapusgambarnya koq ancur ya gan?gk nampak gambarnya
BalasHapus