LAPORAN PRAKTIKUM GO-8

LAPORAN PRAKTIKUM

GELOMBANG DAN OPTIK

“DEVIASI MINIMUM PRISMA”

KELOMPOK 9/PIB 2013

Nama Anggota :

1.     Rita Nur Saidah             (13030654044)

2.     Dwi Rahmawaty            (13030654073)

3.     Ayu Arviani Putri S.      (13030654077)

4.     Ria Restu Fua’nni                   (13030654078)

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PRODI PENDIDIKAN IPA

2015

DAFTAR ISI

Cover.....................................................................................................................

Daftar Isi .............................................................................................................. ii

Abstrak.................................................................................................................. iii

Bab I Pendahuluan ................................................................................................

A.    Latar Belakang .......................................................................................... 1

B.     Rumusan Masalah ..................................................................................... 1

C.     Tujuan ....................................................................................................... 2

D.    Hipotesis ................................................................................................... 2

Bab II Kajian Pustaka ........................................................................................... 3

Bab III Metode Percobaan ....................................................................................

A.    Alat dan Bahan ......................................................................................... 9

B.     Variabel .................................................................................................... 9

C.     Rancangan Percobaan .............................................................................. 10

D.    Langkah Percobaan .................................................................................. 10

E.     Alur Kerja ................................................................................................. 11

Bab IV Data, Analisis, dan Diskusi .......................................................................

A.    Data  ......................................................................................................... 12

B.     Analisis ..................................................................................................... 13

C.     Pembahasan .............................................................................................. 15

Bab V Penutup .....................................................................................................

A.    Kesimpulan .............................................................................................. 16

B.     Saran ........................................................................................................ 16

Daftar Pustaka ..................................................................................................... 17

Lampiran ...............................................................................................................

A.    Dokumentasi ............................................................................................ 18

B.     Perhitungan............................................................................................... 19

DEVIASI MINIMUM PRISMA

ABSTRAK

Telah dilakukan praktikum yang berjudul “Deviasi Minimum Prisma” pada tanggal 5 November 2015. Praktikum ini bertujuan untuk menentukan sudut minimum deviasi prisma. Metode yang digunakan pada praktikum ini adalah mencari sudut deviasi yang berasal dari sudut sinar datang dan sinar bias. Apabila sudut deviasi telah didapatkan akan dibandingkan dengan sudut deviasi decara hitungan (sesuai teori) dan selanjutnya akan mencari sudut deviasi minimum. Pada percobaan ini menggunakan dua prisma dengan sudut bembias 45^o dan 60^o, dan memiliki i₁ sebagai variabel manipulasi (, , ,  dan ), alat dan bahan sebagai variabel kontrol, dan sudut deviasi sebagai variabel respon. Percobaan ini menghasilkan taraf ketelitian pada prisma dengan sudut pembias 45^o sebesar 84,06% dan menghasilkan taraf ketelitian pada prisma dengan sudut bembias 60^o sebesar 71,68 % serta m pengamatan terdapat pada percobaan 2,3 dan 4 yang bernilai 35^o, sedangkan m perhitungan diperoleh nilai sebesar 21,9^o pada  = 45^o. Selain itu m terdapat pada percobaan ke 2 dan 3 yang memiliki nilai  paling kecil yaitu 25^o sedangkan m perhitungan diperoleh dengan nilai 0^o. Kesalahan pada praktikum disebabkan oleh kesalahan paralak, kekeliruan tindakan, dan kesalahan dalam memanipulasi data sudut sinar datang.

Kata kunci : sudut datang, sudut deviasi, sudut bias.

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari seringkali kita menemukan fenomena IPA yang menimbulkan suatu pertanyaan dalam diri kita. Misalnya fenomena pensil yang dicelupkan ke dalam gelas berisi air. Pensil 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, diperoleh rumusan masalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana cara untuk menentukan sudut deviasi minimum prisma ?

2.      Bagaimana hubungan sudut datang (i) terhadap sudut deviasi (r) ?

C.    Tujuan

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

D.    Hipotesis

1.      Jika nilai sudut datang dan sudut bias diketahui, maka sudut deviasi akan terbentuk.

2.      Jika sudut datang sama dengan sudut bias maka sudut deviasi minimum terbentuk.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A.  Pengertian Prisma

Prisma adalah alat optic yang berupa benda bening yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentu satu sama lain.

 

Sudut diantara dua bidang permukaan tersebut disebut sudut pembias(β) sedangkan dua bidang pembatas disebut bidang pembias. 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, sianr dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optic kurang rapat ke zat optic lebih rapat yaitu udara ke kaca.Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjauhi garis normal, sebab sinar datang dari zat optic rapat ke zat optic kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. (Tim gelombang dan optik, 2014)

B.  Perbedaan sudut deviasi dan sudut deviasi minimum prisma

Jika sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi. Sedangkan sudut deviasi akan mencapai minimum jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki.

Sudut deviasi bergantung pada sudut datang, maka harga deviasi juga bervariasi. Sudut deviasi minimum terjadi jika i₁ sama dengan r₂.

Gambar 2.2 Sudut deviasi pada prisma Sumber: modul praktikum Gelombang Optik

C.  Hukum Snellius

Dalam pembiasan terdapat suatu hukum yang menjelaskan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium. Hukum ini dikenal dengan nama hukum Snellius dan dapat dituliskan sebagai berikut :

n₁ sin i₁ = n₂ sin r₁

               

	Gambar 2.3 Sudut deviasi prisma

 

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. Sudut yang dibentuk antara arah sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang . Berdasarkan gambar di atas diperoleh :

δ = i₁ + r₂ - β

Keterangan:    δ                : sudut deviasi minimum

i₁               : sudut datang pada prisma

r₂               : sudut bias (keluar) dari prisma

Oleh karena sudut deviasi bergantung pada sudut datang, maka harga deviasi juga bervariasi. Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlaku:

i₁ = r₂ = i(dengan i = sudut datang cahaya ke prisma) dan

i₂ = r₁ = r (dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma)

Karena  dengan demikian besarnya sudut deviasi minimum dapat dinyatakan :

Menurut hukum Snellius tentang pembiasan berlaku :

Dengan:

Atau :

Dengan :

n = indeks bias bahan prisma

Untuk sudut pembias prisma kecil (, sehingga besarnya sudut deviasi minimumnya dapat dinyatakan :

Apabila medium disekitar prisma berupa udara maka  dan indeks bias prisma dinyatakan dengan n, maka berlaku :

D.  Grafik Hubungan sudut deviasi dengan sudut datang

Pada deviasi, tampak bahwa besar sudut deviasi sebuah prisma dapat berubah besarnya bila sudut datang i₁ berubah (sudut r₂ juga akan berubah bila sudut i₁ berubah).

	Gambar 2.4 Sudut deviasi prisma merupakan fungsi sudut datang i1 Sumber : disdikgunungkidul.org

 

Dari grafik di atas tampak deviasi bertambah kecil seiring dengan bertambah besarnya i₁ yang menarik. Bila i₁ terus diperbesar deviasi tidak lagi ikut mengecil justru kembali membesar. Jadi, ada suatu keadaan di mana deviasi mencapai nilai terkecil yakni pada saat i₁ = r₂. Deviasi dengan nilai paling kecil disebut deviasi minimum (). Pada saat deviasi minimum besar i₁ = r₂ dankarenanya besar i₂ = r₁ sehingga persamaan sudut pembias berubah dari,

β = r₁ + i₂             menjadi

Persamaan sudut pembias pada saat deviasi minimum atau r₁ = ½ i₂. Persamaan deviasi juga berubah menjadi persamaan deviasi minimum (). Dari persamaan,

= (i₁ + r₂) – β

i₁ = r₂

kita dapatkan,

δ_m = 2 i₁ - β

 atau

i₁ =

Bila kita terapkan persamaan-persamaan yang baru saja kita dapatkan pada deviasi minimum ini ke dalam hukum Snellius, maka akan kita dapatkan persamaan baru, yakni:

n₁ sin i₁ = n₂ sin r₁

atau

n₁ sin  = n₂ sin

dengan

n₁ = indeks bias medium

n₂ = indeks bias prisma

δ_m = deviasi minimum

β = sudut pembias prisma

Bila sudut pembias relatif kecil, yakni di bawah 15°, maka sudut deviasi menjadi sangat kecil (δ) sehingga nilai sin a = a. Akibatnya persamaan Hukum Snellius di atas berubah dari

 

menjadi:

atau
        (β) = δ + β

sehingga

keterangan:

δ = deviasi minimum untuk β = 15°.

n_2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium

β= sudut pembias prisma

Oleh karena sudut deviasi bergantung pada sudut datang, maka harga deviasi juga bervariasi. Sudut deviasi minimum terjadi jika jika i₁ sama dengan r₂. Dapat digunakan persamaan Snell tentang pembiasan dalam menentukan sudut  deviasi, yaitu: n_p n_m

sin ½ (β + δ_m) = n_p/n_{m .} sin ½

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.  Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang kami gunakan dalam percobaan ini antara lain:

No.	Nama	Spesifikasi	Jumlah
1.	Prisma	Kaca, n diketahui	1 buah
2.	Jarum Pentul	-	10 buah
3.	Penggaris	30 cm, mika	1 buah
4.	Kertas Putih	HVS A4	10 lbr
5.	Busur Derajat	180°	1 buah
7.	Ball point	Warna	2 buah

B.  Variabel yang digunakan

1. Variabel Manipulasi       :  Sudut datang

Definisi operasional       :

·         Pada percobaan ini sudut datang yang digunakan yaitu 30⁰, 35⁰, 40⁰, 45⁰, 50⁰.

2. Variabel Kontrol            : Jenis prisma

Definisi operasional       :

·         Pada percobaan ini jenis prisma yang digunakan adalah prisma yang memiliki β  sebesar 45⁰ dan 60⁰ untuk masing-masing 5 kali percobaan.

3. Variabel respon              : Sudut deviasi

Definisi operasional       :

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

C.  RancanganPercobaan

Gambar 3.1.Rancangan Percobaan Deviasi Minimum Prisma

D.  LangkahPercobaan

1.    Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.

2.    Gambar prisma dengan β 45⁰ pada kertas yang telah disediakan.

3.    Buat garis normal n₁ yang tegak lurus dengan sisi prisma.

4.    Ukur sudut datang (i₁) sebesar 30⁰, kemudian diletakkan dua buah jarum pentul pada sisi ujung sinar datang.

5.    Letakkan prisma dengan β 45⁰ diatas permukaan gambar prisma diatas kertas.

6.    Lihat bayangan jarum pentul pada sisi prisma yang lain.

7.    Beri tanda bayangan yang telah dilihat dengan dua buah jarum pentul.

8.    Tarik garis pada tanda bayangan jarum pentul.

9.    Tarik garis normal n₂ terhadap garis bias untuk memperoleh sudut bias.

10.   Tarik garis datang terhadap garis bias sehingga diperoleh sudut deviasi prisma.

11.   Ulangi langkah 2 sampai 10 dengan β dan sudut datang yang berbeda.

E.  AlurPercobaan

	Prisma

 

·     

 

BAB IV

DATA, ANALISIS DAN PEMBAHASAN

A.    DATA

Adapun data yang kami peroleh setelah percobaan adalah:

Tabel 4.1  Hasil Pengamatan Sudut Deviasi Prisma dengan Sudut Prisma 60^o

No.	(i1  1)o	(r2 ) o	( o	(i1 -  r2- )
1	30	75	45	45
2	35	50	25	25
3	40	45	25	25
4	45	50	35	35
5	50	50	40	40

Ket:

n_m                                : 0,75

m perhitungan           : 0

Tabel 4.2  Hasil Pengamatan Sudut Deviasi Prisma dengan Sudut Prisma 45^o

No.	(i1  1)o	(r2 ) o	( o	(i1 -  r2- )
1	30	55	40	40
2	35	40	35	30
3	40	40	35	35
4	45	35	35	35
5	50	40	40	45

Ket:

n_m                                : 1,23

m perhitungan           : 9

B.     ANALISIS

Berdasarkan data diatas dapat dibuat grafik dbawah ini:

Tabel 4.1 Grafik Pengaruh i₁ terhadap  dengan = 60⁰

Berdasarkan grafik diatas, dengan menggunakan rumus = i₁+ r₂-  dapat diketahui bahwa nilai  sebanding dengan i₁ diperoleh hasil dimana semakin besar i₁ maka nilai  juga semakin besar, namun pada percobaan 1 tidak demikian yaitu ketika i₁ sebesar 30^o besar  sebesar 45^o. Dan pada percobaan 3 besar  sama dengan besar  pada percobaan 2, tidak mengalami peningkatan. Dan berdasarkan kecenderungan grafik yang terlihat sudut deviasi minimum m terdapat pada percobaan ke 2 dan 3 yang memiliki nilai  paling kecil yaitu 25^o sedangkan m perhitungan diperoleh dengan nilai 0^o.

Tabel 4.2 Grafik Pengaruh i₁ terhadap  dengan  45⁰

Berdasarkan grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin besar i₁ maka nilai  juga semakin besar, namun pada percobaan 1 tidak demikian yaitu ketika i₁ sebesar 30^o besar  sebesar 40^o. Hal serupa juga terjadi pada percobaan 2,3 dan 4 yang tidak mengalami peningkatan pada besar  yaitu memiliki besar  35^o. Dan berdasarkan kecenderungan grafik yang terlihat sudut deviasi minimum m terdapat pada percobaan ke 2,3 dan 4 yang memiliki nilai  paling kecil yaitu 35^o.

Jika dibandingkan antara m berdasarkan kecenderungan grafik dengan m hasil perhitungan maka pada pengamatan sudut deviasi prisma dengan β  60^o diperoleh hasil yang tidak sesuai yaitu m pengamatan terdapat pada percobaan ke 2 dan 3, sedangkan m perhitungan hanya terdapat pada percobaan ke 2 yang memiliki nilai terkecil yaitu sebesar 1,32^o. Sedangkan m pada pengamatan sudut deviasi prisma dengan β  45^o juga demikian yaitu antara m pengamatan dan m perhitungan tidak sama yaitu m pengamatan terdapat pada percobaan 2,3 dan 4 yang bernilai 35^o, sedangkan m perhitungan diperoleh nilai sebesar 21,9^o.

C.    PEMBAHASAN

Berdasarkan data-data yang diperoleh dari percobaan maupun perhitungan terdapat beberapa perbedaan dan ketidaksesuaian dengan kajian teori yang ada dimana sudut devasi minimum terjadi apabila i₁ sama dengan r₂. Namun hasil pada percobaan yang dilakukan harga i₁ tidak sama dengan r₂ sehingga berpengaruh dengan hasil percobaan yaitu sudut deviasi () dan sudut deviasi minimum (m). Dari data-data yang diperoleh dari percobaan pertama yaitu pada prisma dengan sudut pembias sebesar 60°, dapat dicari presentase ketelitian yang diperoleh sebesar 71,68 % dan presentase ketidakpastian yang diperoleh sebesar 28,32 % . Sedangkan dari data-data yang diperoleh dari percobaan kedua yaitu pada prisma dengan sudut pembias sebesar 45°, dapat dicari presentase ketelitian yang diperoleh sebesar 84,06 % dan presentase ketidakpastian yang diperoleh sebesar 15,94 %. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu kesalahan paralak (kesalahan saat memebaca skala pada percobaan), kekeliruan tindakan (kesalahan dalam menggunakan alat dan bahan), dan kesalahan dalam memanipulasi data sudut sinar datang pada percobaan sehingga menghasilkan data yang tidak sesuai.

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan data dan analisis diatas, dapat disimpulkan bahwa nilai sudut deviasi minimum dapat diperoleh dengan mengetahui nilai sudut datang, sudut bias, 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 (δ_m). 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.

B.     Saran

 Untuk memperoleh sudut deviasi minimum, maka antara sudut datang dan sudut biasnya seharusnya sama besar. Oleh karena itu, 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. Selain itu juga pengamat/ praktikan sebaiknya menggunakan besar sudut datang yang tidak terpaut banyak dengan besar β prisma.

DAFTAR PUSTAKA

Admin. 2008. Prisma. (Online), (http://www.smanepus.sch.id/kumpulan%20materi/KUMPULAN%20MATERI/materi%20fisika/kls%20x/mp_422/materi4.html) diakses 7 November 2015

Admin. 2005. Sudut Deviasi Minimum pada Prisma. (Online), (http://www.disdikgunungkidul.org/files/materi_sma/fisika/PEMBIASAN%20CAHAYA/kb2_4.html) diakses 7 November 2015

Ardho, Salamun. 2012. Laporan Praktikum Prisma. (Online). (http://www.scribd.com/doc/109469479/Laporan-Praktikum-Prisma#scribd) diakses pada 9 November 2015

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 20 Oktober 2015.

Giancoli, D.C. 2001. Fisika Jilid 2 Edisi Kelima. Alih bahasa: Yuhilza Hanum. Jakarta: Erlangga

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

Purnamasari, Wahyu Siami. 2014. Hukum Pemantulan dan Pembiasan Snell. (Online), (http://www.academia.edu/6416350/A._HUKUM_PEMANTULAN_DAN_PEMBIASAN_SNELL) diakses 9 November 2015

TIM. 2014. Modul Praktikum Gelombang dan Optik. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya.

LAMPIRAN

A.  Dokumentasi

Menggambar prisma pada kertas	Membuat garis normal
Mengukur sudut datang menggunakan busur	Meletakkan prisma diatas gambar prisma yang Telah digambar di kertas

B.  Perhitungan

·      Mencari sudut deviasi dengan perhitungan

= 45 nm=     =     =     = 1 (sin½ (β+ δm)         = (np/nm) sin ½ β) (sin ½ ( 45 + δm = (( 1,5/ 1) sin ½ 45) sin 22,5 + sin ½ δm = 1,5. sin 22,5 0,38 + sin ½ δm       = 1,5 . 0,38 sin ½ δm                  = 0,57 – 0,38 sin ½ δm                  = 0,19 sin ½ δm                  = sin 10,95 ½ δm                        = 10,95 δm                           = 21,9

= 60 nm=     =     =     = 0,75 sin½ (β+ δm)          = (np/nm) sin ½ β) (sin ½ ( 60 + δm) = (( 1,5/ 0,75) sin ½ 60) sin 30 + sin ½ δm = 2. sin 30 0,5 + sin ½ δm       = 1 . 0,5 sin ½ δm                  = 0,5 – 0,5 sin ½ δm                  = 0 sin ½ δm                  = sin 0 ½ δm                        = 0 δm                           = 0

·         Perhitungan Sudut Deviasi Prisma dengan Sudut Prisma 60^o

No.	(i1  1)o	( o	(/ ) x 100%	Ketelitian (100%-Ketidakpastian)
1	30	45	33,33	66,67
2	35	25	28,57	71,43
3	40	25	37,50	62,50
4	45	35	22,22	77,78
5	50	40	20,00	80,00
			28,32	71,68

·         Perhitungan Hasil Pengamatan Sudut Deviasi Prisma dengan Sudut Prisma 45^o

No.	(i1  1)o	( o	(/ ) x 100%	Ketelitian (100%-Ketidakpastian)
1	30	40	25,00	75,00
2	35	35	0,00	100,00
3	40	35	12,5	87,50
4	45	35	22,22	77,78
5	50	40	20,00	80,00
			15,94	84,06