Laporan Prisma Fisika Dasar 2

Calonpendidik.com – Praktikum prisma akan didapatkan pada fisika dasar 2. Berikut laporan prisma fisika dasar 2 yang bisa kalian dapatkan secara gratis. Prisma merupakan materi yang membahas mengenai pembiasan pada cahaya.

Laporan prisma fisika dasar 2 ini didalamnya termuat latar belakang, rumusan masalah, tujuan, tinjauan pustaka dan lain sebagainya.

Bab I Pendahuluan Laporan Prisma

A. Latar Belakang

Pada masa kecil, setiap anak-anak suka dengan adanya warna warni yang berada pada langit. Warna warni tersebut biasanya disebut dengan pelangi. Pelangi memang fenomena alam yang menarik. Saat berpendar, warna-warninya membuat anak-anak jatuh hati. Tidak heran pelangi banyak menginspirasi mulai dari dijadikan lagu, kue, busana, dan masih banyak lagi. Biasanya pelangi muncul apabila telah terjadi hujan. Pelangi ini muncul karena adanya pembiasan yang terjadi di langit.

Sebenarnya tidak hanya terdiri dari tujuh warna. Pembiasan pada pelangi akan membentuk semua warna yang ada di bumi ini. Namun pengelihatan kita terbatas untuk membedakan semuanya. Jadi, ada sebagian orang yang bisa melihat pelangi dalam tujuh, enam. Atau lima warna. Pelangi yang sama bisa dilihat secara berbeda oleh orang yang berbeda karena adanya perspektif warna. Selain itu meskipun kelihatannya pelangi berbentuk seperti setengah lingkatan, bentuk pelangi sebenarnya benar-benar lingkaran.

Pelangi terjadi karena pembiasan cahaya. Cahaya matahari yang melewati sebuah tetes hujan akan dibiaskan melewatinya. Proses pembiasan ini yang memisahkan cahaya putih menjadi warna spektrum. Warna spektrum adalah warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. atau yang sering kita tahu dengan singkatan mejikuhibiniu. Kemudian warna-warna itu memantul di belakang tetes hujan, yang akibatnya cahaya tampak melengkung menjadi pelangi.

Cahaya (Spektrum optic, atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm. Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah kuning dari spektrum optik.

Panjang gelombang yang kasat mata didefinisikan oleh jangkauan spektral jendela optik, wilayah spektrum elektromagnetik yang melewati atmosfer Bumi sebagian besar tanpa dikurangi (meskipun cahaya biru dipencarkan lebih banyak dari cahaya merah). Radiasi elektromagnetik di luar jangkauan panjang gelombang optik atau jendela transmisi lainnya, hampir seluruhnya diserap oleh atmosfer.

Untuk menunjukkan spectrum cahaya tersbut digunakan alat yang disebut dengan spektrometer. Spektrometer ini menggunakan prisma. Karena prisma bisa bekerja pada dispersi maka prisma bekerja sebagai pembelokan cahaya dengan panjang gelombang berbeda ke sudut yang berbeda pula. Dengan praktikum ini, kita dapat mengetahui bagaimana pembiasan yang disebabkan oleh prisma.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara menggunakan spektrometer optik dengan benar?
2. Bagaimana prinsip penguraian cahaya oleh prisma?
3. Berapa nilai indeks bias dan daya dispersi oleh sebuah prisma?

C. Tujuan Praktikum

1. Mahasiswa dapat menggunakan spektrometer optik dengan benar.
2. Mahasiswa dapat memahami prinsip penguraian cahaya oleh prisma.
3. Mahasiswa dapat menentukan indeks bias dan daya dispersi sebuah prisma.

Bab II Tinjauan Pustaka Laporan Prisma

Cahaya mempunyai beberapa sifat, di antaranya dapat dibiaskan jika melalui dua medium yang berbeda. Dalam kehidupan sehari-hari, sering ditemukan fenomena alam, contoh tongkat yang dimasukkan ke dalam gelas berisi air, seolah-olah tongkat tersebut patah jika dilihat dari samping gelas. Peristiwa tersebut dinamakan sebagai pembiasan atau pembelokan (Kunlestiowati, 2016).

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat mengalami peristiwa pemantulan, pembelokan, pembiasan dan penguraian . Peristiwa penguraian cahaya polikromatik menjadi monokhromatik disebut dispersi, merupakan fenomena yang sering dijumpai alam kehidupan sehari – hari. Pada makalah ini kami akan menurunkan secara analitik perumusan sudut deviasi sinar matahari oleh cermin datar dalam air, kemudian menerapkannya untuk menghitung sudut deviasi yang terjadi, dengan menggunakan data dari percobaan sederhana (Yulinar, 2013)

Pembiasan atau pembelokan terjadi ketika suatu benda terdapat pada medium dengan kerapatan yang berbeda, misalnya medium udara dan air. Istilah pembiasan tentu tidak lepas dari sudut datang, sudut bias, dan garis normal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk suatu cahaya yang datang terhadap garis normal suatu medium. Sudut bias adalah sudut yang dibentuk dari pembiasan cahaya datang (cahaya pantul) terhadap garis normal. Pembiasan cahaya dapat terjadi pada prisma, antara lain diterapkan pada prinsip kerja dari suatu alat yaitu spektrometer berupa alat optik yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunakan hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan. Prisma yang berada di tengah spektrometer berfungsi untuk menyebarkan cahaya karena peristiwa pembiasan cahaya (Kunlestiowati, 2016).

Cepat rambat cahaya pada setiap medium berbeda – beda, bergantung pada kerapatan optik (indeks bias) dari medium dilaluinya. Pada medium yang memiliki kerapatan optik tinggi, cahaya akan memiliki kecepatan yang lebih rendah bila dibandingkan dengan kecepatan cahaya pada medium yang optik lebih rendah. Perbandingan antara cepat rambat cahaya dalam ruang hampa (vakum) dan cepat rambat cahaya dalam medium disebut indeks bias mutlak (atau hanya disebut indeks bias) (Yulinar, 2013).

A. Prisma

Prisma adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yang berbeda pula sesuai dengan Hukum Snellius. Pada pembiasan cahaya tersebut pada sudut datang tertentu, akan dihasilkan sudut deviasi minimum. Untuk sudut pembias, atau yang sering disebut, sudut puncak prisma dengan bahan prisma atau indeks bias berbeda akan dihasilkan sudut deviasi minimum yang berbeda (Kunlestiowati, 2016).

Secara matematis indeks bias mutlak ditulis sebagai,

dengan n menyatakan indeks bias, c adalah cepat rambat cahaya pada ruang hampa dan v adalah cepat rambat cahaya pada medium. Dalam banyak aplikasi seringkali diperlukan indeks bias relatif yang merupakan perbandingan indeks bias antara dua medium yang berbeda sebagaimana diberikan olah,

dengan hal ini dimana n₁₂ menyatakan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n₁ adalah indeks bias medium 1, dan n₂ adalah indeks bias medium 2 (Yulinar, 2013).

Berdasarkan latar belakang tersebut, diperoleh rumusan masalah bagaimana cara menentukan sudut deviasi minimum prisma dan bagaimana hubungan sudut datang (i) terhadap sudut deviasi (r) (Kunlestiowati, 2016).

Cahaya monokhromatik yang melalui bidang batas antara dua medium yang berbeda, akan mengalami pembelokan arah rambat cahaya (pembiasan). Pada peristiwa pembiasan berlaku Hukum Snellius,

dengan menyatakan sudut datang (dari medium 1) dan menyatakan sudut bias (di medium 2). Pembiasan cahaya pada prisma pembias segitiga menyebabkan terjadinya penyimpangan arah sinar yang disebut deviasi. Sudut deviasi akan minimum jika sinar bias keluar prisma simetri terhadap sinar masuk prisma. (Yulinar, 2013).

Bila cahaya yang mengalami pembiasan adalah cahaya polikhomatik, maka terjadi proses penguraian cahaya polikhomatik menjadi monokhromatik, yang disebut dispersi cahaya, lihat gambar 2. Karena dalam peristiwa pembiasan cahaya tidak terjadi perubahan frekuensi, maka besaran gelombang yang juga berubah adalah panjang gelombang (Yulinar, 2013).

B. Spektrometer

Spektrometer atau spektroskop, adalah alat untuk mengukur panjang gelombang dengan akurat dengan menggunakan kisi difraksi atau prisma, untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Cahaya dari sumber melewati celah sempit  S pada kolimator. Celah berada pada titik fokus lensa L, sehingga cahaya paralel jatuh pada kisi. Teleskop yang dapat digerakkan dapat memfokuskan berkas-berkas cahaya. Tidak ada yang akan terlihat pada teleskop kecuali diposisikan pada sudut θ yang sesuai dengan puncak difraksi (biasanya digunakan orde pertama) dari panjang gelombang yang dipancarkan oleh sumber. Sudut θ dapat diukur sampai ketepatan tinggi, sehingga panjang gelombang sebuah garis dapat ditentukan sampai ketepatan tinggi dengan menggunakan persamaan (Giancoli, 2001),

Selain itu, ada juga yang disebut dengan spektrum hidrogen. Atom dalam suatu unsur dapat menghasilkan spektrum emisi yang khas. Dengan melihat spektrum emisinya, dapat pula diketahui jenis unsur tersebut. Atom hidrogen memiliki  struktur paling sederhana, yakni terdiri atas satu proton dan satu elektron. Spectrum yang dihasilkan oleh atom hidrogen dijadikan prototype untuk mempelajari spectrum atom yang lebih rumit (Efrizon, 2008).

Kegunaan penting dari spectrometer adalah untuk identifikasi atom atau molekul. Ketika gas dipanaskan atau arus listrik yang besar melewatinya, gas tersebut memancarkan spectrum garis karakteristik. Disamping itu, pada beberapa spectrometer digunakan kisi pantulan dan kadang-kadang prisma. Prisma bisa bekerja karena dispersi. Pembelokan cahaya dengan panjang gelombang berbeda ke sudut yang berbeda pula (Giancoli, 2001).

Bab III Metode Percobaan Laporan Prisma

A. Alat dan Bahan

1. Spektrometer Optik                                                                        1 Buah
2. Prisma sama sisi                                                                             1 Buah
3. Kaca pembesar                                                                                1 Buah
4. Sumber cahaya spektrum distrik (Halogen atau Mercury)           1 Buah

B. Indetifikasi Variabel

Kegiatan 1. Menentukan sudut pembias prisma

• Variabel diukur
  • Sudut pembias 1 T₁ (˚)
  • Sudut pembias 2 T₂ (˚)
• Variabel dihitung
  • Sudut pembias (α) (˚)

Kegiatan 2. Menentukan indeks bias dan daya dispersi prisma

• Variabel diukur
  • Sudut pembias prisma (T) (˚)
• Variabel dihitung
  • Sudut deviasi minimum spektrum merah (δ_m) (˚)
  • Sudut deviasi minimum spektrum kuning (δ_k) (˚)
  • Sudut deviasi minimum spektrum biru (δ_b) (˚)

C. Definisi Operasional Variabel

Kegiatan 1. Menentukan sudut pembias prisma

1. Sudut pembias 1 adalah besar sudut pembias berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spektrometer yang digeser ke kiri hingga garis cahaya berimpit dengan tanda “+” pada teleskop disimbolkan T₁ dengan satuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
2. Sudut pembias 2 adalah besar sudut pembias berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spektrometer yang digeser ke kanan hingga garis cahaya berimpit dengan tanda “+” pada teleskop disimbolkan T₂ dengansatuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
3. Sudut pembias adalah besar sudut yang diperoleh dari perhitungan jumlah sudut pembias 1 dan 2 dibagi 2 dengan simbol α dengan satuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer

Kegiatan 2. Menentukan indeks bias dan daya dispersi prisma

1. Sudut pembias prisma adalah besar sudut berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spektrometer hingga spektrum warna merah, kuning, dan biru berimpit dengan tanda “+” pada teleskop disimbolkan T dengan satuan˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
2. Sudut deviasi minimum spektrum merah adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna merah pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spektrum merah T_m dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_m dan satuan ˚.
3. Sudut deviasi minimum spektrum kuning adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna kuning pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spektrum kuning T_k dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_k dan satuan ˚.
4. Sudut deviasi minimum spektrum biru adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna biru pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spektrum biru T_b dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_b dan satuan ˚.

D. Prosedur Kerja

Pengaturan Awal Spektrometer Optik

Sebelum digunakan, terlebih dahulu telah mengset-up spectrometer optik. Langkah-langkah pengaturannya sebagai berikut. Pastikan telah meletakkan spektrometer di atas bidang datar.

1. Mengatur teleskop hingga segaris dengan kolimator dan goresan sejajar meja spectrometer segaris dengan sumbu optic steleskop dan kolimator.
2. Mengeratkan sekrup pengunci teleskop dan meja optik agar tidak bergeser.
3. Menempatkan sumber cahaya kurang lebih 1 cm dari celah kolimator.
4. Tanpa isi atau prisma di atas meja optik, mengamati berkas cahaya lewat teleskop hingga terlihat garis vertikal terang dan jelas. Jika tidak, mengatur lebar celah kolimator.
5. Mengimpitkan berkas garis tersebut dengan garis vertikal pada teleskop.
6. Mengatur sedemikian rupa agar titik nol skala utama tepat berimpit dengan titik nol skala nonius tepat di bawah teleskop atau titik nol skala nonius dengan titik 180^o pada skala utama tepat di bawah kolimator.

Pembacaan Skala Spektrometer

Adapun cara mencari nilai-niai skala nonius dan skala utama pada dasarnya serupa dengan alat-alat ukur dengan nonius lainnya, yaitu:

1. Mula-mula menentukan nilai skala utama, misalnya: nilai satu skala terkecil skala utama adalah 0,5º.
2. Kemudian, menentukan jumlah skala nonius, misalnya: jumlah skala nonius adalah: 30 skala.
3. Mengimpitkan skala titik nol nonius dengan skala titik nol skala utama. Lalu menentukan berapa jumlah skala utama yang berimpit tepat dengan 30 skala nonius.

Misalnya diperoleh:

30 skala nonius = 29 skala utama.

Jadi, 30 skala nonius = 29 x 0,5º

1 skala nonius = 14,5º/30 = (29/60)º = 29’ (artinya 29 menit)

Selisih antara skala utama dengan skala nonius adalah sebesar:

            0,5º – (29/60)º = (30/60)º – (29/60)º

                                    = (1/60)º = 1’ (artinya 1 menit)

Pertama, menentukan di mana posisi titik nol skala nonius berada terhadap skala utama. Jika titik skala nonius berada di antara dua goresan skala utama, maka mengambil nilai yang terkecil. Dalam Gambar 5.3, titik nol skala nonius berada di antara skala 155º dan 155º30’ pada skala utama, maka mengambil skala terkecil, yaitu 155. Sekarang menggunakan kaca pembesar dan mengamati secara tegak lurus terhadap bidang, skala ke berapa pada skala nonius yang tepat berimpit dengan salah satu skala utama. Dalam gambar 5.3, skala nonius yang tepat berimpit dengan salah satu skala utama adalah 15’. Jumlahkan nilai ini dengan nilai skala utama sebelumnya, sehingga diperoleh:

155º + 15’ = 155º 15’

Kegiatan 1.Menentukan sudut pembias prisma

1. Sudut pembias 1 adalah besar sudut pembias berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spektrometer yang digeser ke kiri hingga garis cahaya berimpit dengan tanda “+’ pada teleskop disimbolkan T₁ dengan satuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
2. Sudut pembias 2 adalah besar sudut pembias berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spektrometer yang digeser ke kanan hingga garis cahaya berimpit dengan tanda “+’ pada teleskop disimbolkan T₂ dengan satuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
3. Sudut pembiasan adalah besar sudut yang diperoleh dari perhitungan jumlah sudut pembias 1 dan 2 dibagi 2 dengan simbol α dengan satuan ˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.

Kegiatan 2. Menentukan indeks bias dan daya disperse prisma

1. Sudut pembias prisma adalah besar sudut berupa kedudukan yang diukur dengan menggunakan spectrometer hingga spectrum warna merah, kuning, dan biru berimpit dengan tanda “+’ pada teleskop disimbolkan T dengan satuan˚ berdasarkan penunjukkan skala pada spektrometer.
2. Sudut deviasi minimum spectrum merah adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna merah pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spectrum merah T_m dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_m dan satuan ˚.
3. Sudut deviasi minimum spectrum kuning adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna kuning pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spectrum kuning T_k dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_k dan satuan ˚.
4. Sudut deviasi minimum spectrum biru adalah sudut yang merupakan perpanjangan sinar-sinar bias warna biru pada sisi kanan prisma yang dihitung dengan mengurangi sudut pembias spectrum biru T_b dengan sudut acuan T₀ yang bersimbol δ_b dan satuan ˚.

Bab V Hasil dan Pembahasan Laporan Prisma

A. Hasil

Dikarenakan hasil dan pembahasan ini bersifat matematis sehingga untuk hasil dan pembahasan pada laporan ini bisa didapatkan melalui klik disini.

B. Pembahasan

Spektrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang gelombang serta kecepatan gelombang cahaya. Prinsip kerja dari spektrometer adalah prinsip dispersi cahaya. Dispersi cahaya adalah kondisi saat sebuah cahaya putih terurai menjadi spektrum warna. Untuk memunculkan dispersi cahaya ini biasanya digunakan cermin prisma. Dalam spektrometer, dispersi cahaya juga dimunculkan dengan cermin prisma.Namun beberapa spektrometer model baru menggunakan grating (cermin dengan ribuan alur sejajar pada permukaannya) sebagai ganti cermin prisma. Cahaya putih kemudian ditembakkan dari sumber cahaya menuju lensa kolimator. Adanya lensa kolimator ini akan menyebabkan cahaya menjadi sejajar. Dari situ cahaya kemudian diteruskan menuju cermin prisma. Cahaya yang melalui cermin prisma akan terurai menjadi spektrum optik. Dalam satu waktu, hanya akan ada satu warna cahaya yang muncul pada celah keluar alat, Untuk memunculkan warna lain, cermin prisma harus diputar terlebih dahulu.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan hasil yang diperoleh untuk sudut pembias prisma adalah 59,80015° sedikit berbeda dari nilai teori sudut pembias prisma yaitu 60°. Dari hasil perhitungan persendiffnya diperoleh 0,333083%. Hal ini terjadi karena saat berlangsungnya pengamatan terjadi kesalahan saat membaca alat ukur atau saat mengamati variabel.

Untuk hasil pengamatan sudut deviasi prisma diperoleh nilai sudut deviasi prisma merah ( ), kuning( ), dan biru ( ). Kita ketahui bahwa dari warna merah, kuning, dan biru panjang gelombangnya semakin kecil. Sehingga berdasarkan hasil yang diperoleh, panjang gelombang berbanding terbalik dengan sudut deviasi artinya semakin besar sudut deviasi suatu sinar tampak maka panjang gelombangnya semakin kecil. Begitupun sebaliknya, semakin kecil sudut deviasi suatu sinar tampak maka panjang gelombangnya semakin besar.

Dari hasil pengamatan indeks bias prisma diperoleh nilai indeks bias warna merah ( ), warna kuning ( ), dan warna biru ( ). Hasil ini mendekati dengan nilai teori indeks bias prima berbahan kaca kerona adalah warna merah (1,514), warna kuning (1,520), dan warna biru (1,527) dan berbeda jauh dengan nilai teori indeks bias prima berbahan kaca Flinta adalah warna merah (1,638), warna kuning (1,650), dan warna biru (1,664) (Surya, 2000).  Hal ini terjadi karena saat berlangsungnya pengamatan terjadi kesalahan saat membaca alat ukur atau saat mengamati variabel. Dari hasil yang diperoleh dapat dikatakan bahwa indeks bias setiap spektrum warna berbanding terbalik dengan panjang gelombang dan berbanding lurus dengan sudut deviasi.

Bab VI Penutup Laporan Prisma

A. Kesimpulan

1. Spectrometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang gelombang serta kecepatan gelombang cahaya dengan menggunakan bantuan dari prisma yang memiliki sifat dapat mendispersi cahaya yang ditembakkan dari kolimator (sumber cahaya) kemudian cahayanya dapat diamati melalui teleskop dengan menghimpitkan cahaya atau spectrum warna dengan garis vertikal pada teleskop.
2. Prinsip penguraian cahaya oleh prisma adalah berkas cahaya putih disebar atau didispersikan kedalam menjadi warna-warna komponen yang terbentuk yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Hal ini terjadi akibat adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang pada saat melewati medium pembias.

B. Saran

Pada praktikum ini dibutuhkan ketelitian dalam menghimpitkan garis vertikal dengan cahaya maupun spekrum warna yang akan diukur indeks bias dan saya dispersinya.

Daftar Pustaka

Adnan, Yulinar dan Supardi, 2013, Perhitungan Sudut Deviasi Spektrum Sinar Matahari dalam Air dan Cermin Datar, Jurnal MIPA, (7)2.

Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga.

Kunlestiowati H., Nani Yuningsih dan Wiwip Martono, 2016, Penentuan Sudut Deviasi Minimum Prisma Melalui Peristiwa Pembiasan Cahaya Berbantuan Komputer, Jurnal Politeknik, (8)1.

Surya, Yohanes. 2000. Seri Bahan Persiapan Olimpiade Fisika Optika. Tangrang: Kandel.

Umar, Efrizon. (2008). Buku Pintar Fisika. Depok: mediapusindo.