INDEKS BIAS PADA KACA PLAN PARALEL

Alat dan Bahan

Kaca plan paralel

Jarum pentul

Busur dan penggaris

Kertas HVS

Kardus

Langkah Kerja

1)Membuat garis lurus horizontal pada kertas grafik.

2)Menempatkan sisi balok kaca tepat pada garis lurus di kertas grafik.

3)Membuat garis sudut datang, kemudian jarum ditancapkan tepat pada garis sudut datang.

4)Melihat posisi jarum dari sisi balok kaca yang lain, kemudian menancapkan jarum pada titik sehingga kedudukan jarum berimpit dengan jarum yang berada pada garis sudut datang.

5)Buatlah garis pada titik-titik jarum yang berimpit, garis tersebut merupakan garis yang meninggalkan balok kaca.

6)Buatlah garis dari titik sudut datang pada batas sisi balok kaca dengan titik pada batas titik balok kaca sinar yang meninggalkan balok kaca. Garis yang berada dalam balok kaca disebut garis sinar bias.

7)Catat sudut datang = ….° dan sudut bias = ….°

8)Lakukan dengan besar sudut datang yang berbeda-beda kemudian masukkan dalam bentuk table

I.                        TUJUAN PERCOBAAN

1.       Menentukan pergeseran arah sinar pada kaca plan parallel

2.       Menentukan indeks bias kaca plan paralel

II.                        DASAR TEORI

Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. mendekati garis normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

b. menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.

Syarat-syarat terjadinya pembiasan :

1) cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;

2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang batas (sudut datang lebih kecil dari 90^O)

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya :

1.                  dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

2.                  kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.

3.                  terjadinya pelangi setelah turun hujan.

 Hukum Snell

Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell (1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell yang berbunyi :

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

2.      hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias.

Ketika cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian cahaya datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium yang baru. Jika seberkas cahaya datang membentuk sudut terhadap permukaan (bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki medium yang baru. Pembelokan ini disebut Pembiasan.

Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang. Hubungan analitis antara q₁ dan q₂ ditemukan secara eksperimental pada sekitar tahun 1621 oleh Willebrord Snell (1591-1626).

Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell dan dituliskan:

n₁ sin q₁ = n₂ sin q₂

q₁ adalah sudut datang, dan q₂ adalah sudut bias (keduanya diukur terhadap garis yang tegak lurus permukaan antara kedua media). n₁ dan n₂ adalah indeks-indeks bias materi tersebut. Berkas-berkas datang dan bias berada pada bidang yang sama, yang juga termasuk garis tegak lurus terhadap permukaan. Hukum Snell merupakan dasar Hukum pembiasan.

Jelas dari hukum Snell bahwa jika n₂ > n₁, maka q₂ > q_1, artinya jika cahaya memasuki medium dimana n lebih besar (dan lajunya lebih kecil), maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika n₂ > n_1, maka q₂ > q₁, sehingga berkas dibelokkan menjauhi normal

Sinar yang masuk bidang pembias I akan sejajar dengan sinar yang keluar dari bidang pembias II dan mengalami pergeseran. Pergeseran sinar tersebut dirumuskan :

t = d sin (i-r)/cos r

III.                        ALAT DAN BAHAN

1. Kaca plan paralel
2. Kertas HVS
3. Jarum
4. Busur
5. Mistar
6. Scientific Calculator

IV.                        LANGKAH KERJA

1.  Letakkan kaca paralel di atas kertas HVS.

2. Tentukan sudut sinar datang dengan menggunakan busur derajat.

3. Tandai sudut sinar datang tersebut dengan menggunakan 2 jarum pada bidang pembias

4.Tentukan arahnya pergeseran sinar pada bidang pembias 2 dengan menggunakan jarum juga dengan melihat pada kaca plan paralel posisi jarum sehingga ke-4 jarum tersebut berada pada posisi yang berhimpit.

5 .Gambar arahnya sinar pada kertas tersebut.

6. Ulangi percobaan sebanyak 7kali untuk sudut datang yang berbeda pada bidang pembias I.

7. Bandingkan hasil percobaan dan hasil perhitungan kemudian analisa.

V.                        HASIL PENGAMATAN

Pada 7 kali percobaan yang dilakukan terdapat data sebagai berikut :

no	Sudut datang	Sudut bias	Tebal kaca (d)	Indeks bias (n)	Pergeseran (t)
1	30	34	6 cm	0,945 cm	1,37 cm
2	45	27	6 cm	0,890 cm	2,08 cm
3	53	24	6 cm	0,880 cm	2,37 cm
4	60	20	6 cm	0,831 cm	3,09 cm
5	70	13	6 cm	0,842 cm	3,71 cm
6	75	10	6 cm	0,711 cm	4,49 cm
7	90	0	6 cm	∞	6,00 cm

Rata - rata

O,871 cm

3,31 cm

Analisa perhitungan :

Indeks bias didapat dari

sin i. n1 = sin r. n

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

percobaan 1

indeks bias

’   n=1=indeks bias kaca pada udara

n’=

n’=sin 3O/sin34

n’=O,5/O,529

n’=O,945

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (30-34) / cos 34

                        = 1,37 cm

percobaan 2

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

n’=

n’=sin 45/sin27

n’=O,851/O,956

n’=O,89

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (45-27)/ cos 27

                        = 2,O8 cm

percobaan 3

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

                 

n’=

n’=sin 53/sin24

n’=O,8/O,9

n’=O,88

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (53-24) / cos 24

                        = 2,O8 cm

percobaan 4

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

                 

n’=

n’=sin 6O/sin2O

n’=O,3O4/O,912

n’=O,83

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (6O-2O)/ cos 2O

                        = 3,O9 cm

percobaan 5

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

                 

n’=

n’=sin 7O/sin13

n’=O,774/O,42

n’=1,842

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (7O-13)/ cos 13

                        = 3,71cm

percobaan 6

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

                 

n’=

n’=sin 75/sin 1O

n’=O,387/O,544

n’=O,711

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (75-1O)/ cos 1O

                        = 4,49 cm

percobaan 7

indeks bias

’  n=1=indeks bias kaca pada udara

                 

n’=

n’=sin 9O/sin O

n’=

pergeseran = t = d sin (i-r)/cos r

                        = 6 sin (9O-O)/ cos O

                        = 6 cm

VI.                        KESIMPULAN

1.      Sinar yang melalui dua medium berbeda yaitu kaca dan udara(dalam percobaan) akan mengalami perubahan kecepatan dengan indikasi pembelokan sinar. Hal ini disebut pembiasan cahaya.

2.      Hasil percobaan menyatakan indeks bias kaca rata rata sebesar O,871

3.      Indeks bias akan membuat pergeseran dari sudut datang semula.

4.      Pergeseran berkas sinar rata-rata sebesar 3,31cm 

D.    KESIMPULAN

Dari percobaaan yang telah dilakukan dapat di peroleh beberapa kesimpulan, yaitu:

1) Cahaya yang melewati prisma akan mengalami pembiasan sehingga terjadi pembelokan cahaya yang masuk dan keluar prisma

2) Dengan memperpanjang sinar yang masuk dan keluar prisma akan di peroleh perpotongan yang di sebut sudut deviasi

3) Sudut deviasi berharga minimum  jika sudut datang pertama (i₁) sama dengan sudut bias kedua (r₂).

4)  Pada  prisma terjadi dua kali pembiasan, Sinar akan terjadi pembelokan  atau pembiasan di saat sinar melalui dua medium yang tingkat kerapatannya berbeda. Apabila kerapatannya lebih tinggi dari udara, maka sinar mengalami pembiasan mendekati garis normal. Sebaliknya, ketika sinar dari prisma keluar menuju medium yang tingkat kerapatannya lebih rendah juga mengalami pembiasan, tetapi pembiasannya menjauhi garis normal

5) Sinar datang dan sinar keluar inilah yang akan membentuk sudut deviasi pada prisma.

1. TUJUAN

·      Mengetahui bagaimana pembiasan pada kaca plan paralel dan prisma

·      Dapat menghitung pembiasan pada kaca plan paralel dan prisma

·      Mengetahui kegunaan sehari-hari kaca plan paralel dan kaca prisma

·      Mengetahui dan menghitung pembelokan cahaya pada kaca plan paralel dan prisma

Dari analisis data yang telah diberikan dapat ditarik bebrapa kesimpulan yaitu cahaya dapat dibiaskan, sudut sinar yang masuk kedalam kaca plan-paralel akan dibiaskan sejajar (sudut deviasi nol) dengan sudut keluar sinar tersebut, semakin besar sudut datang semakin besar juga pergeseran sinar tersebut. Pergeseran tersebut juga dipengaruhi oleh indeks bias. Dari praktikum tersebut didapat bahwa indeks kaca plan-paralel adalah 1,55.

Dalam melakukan praktikum ini, faktor yang paling menentukan adalah ketelitian. Maka dari itu, dalam menentukan dan menggambar sudut harus cermat dan teliti.  

        Gejala apa yang kamu lihat pada pembiasan kaca plan paralel ?

Gejala pembiasan cahaya oleh kaca plan-paralel, kaca plan-paralel mempunyai deviasi nol, dan pergeseran sinar dipengaruhi oleh indeks bias kaca.

2.        Bagaimana sudut deviasi cahaya yang masuk ke kaca dan yang keluar dari kaca planparalel?

Sudut cahaya atau sinar yang masuk sama besar dengan sudut yang keluar kaca.

3.        Besar indeks bias rata-rata kaca plan paralel berdasarkan percobaan adalah?

Besar indeks bias rata-rata kaca plan paralel adalah 1,55

4.        Bagaimana hubungan besar sudut datang dan sudut bias?

Sudut datang berbanding lurus dengan sudut bias, apabila sudut datang semakin besar maka sudut bias juga bertambah besar.

5.       Bagaimana hubungan sudut datang dan indeks bias?

Sudut datang tidak berpengaruh terhadap indeks bias, karena indeks bias adalah nilai mutlak yang dimiliki suatu medium.

6.       Bagaimana hubungan antara sudut datang dengan pergeseran sinar masuk dan sinar keluar?

Hubungan sudut datang dengan pergeseran sinar adalah berbanding lurus, semakin besar sudut datang maka semakin jauh pergeseran sinar. Hal ini sesuai dengan persamaan

 t = (d)