INDEKS BIAS
I. TUJUAN PERCOBAAN
Menentukan indeks bias kaca plan paralel
II. ALAT DAN BAHAN
1. Kaca plan paralel
2. Kertas HVS
3. Jarum
4. Busur
5. Mistar
6. Scientific Calculator
7. Styrofoam
8. Doubel Folio
III. 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 90O)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya :
² 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.
² terjadinya pelangi setelah turun hujan.
1. Indeks Bias
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”
Secara matematis dapat dirumuskan :
| Tabel Indeks Bias Beberapa Zat | |
| Medium | n = c / v |
| Udara Hampa | 1,0000 |
| Udara (pada STP) | 1,0003 |
| Air | 1,333 |
| Es | 1,31 |
| Alcohol Etil | 1,36 |
| Gliserol | 1,48 |
dimana :
- n = indeks bias
- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
- v = laju cahaya dalam zat
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya, n ³1), dan nilainya untuk beberapa zat.
2. 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 :
- sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
- 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 > q1, artinya jika cahaya memasuki medium dimana n lebih besar (dan lajunya lebih kecil), maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika n2 > n1, maka q2 > q1, sehingga berkas dibelokkan menjauhi normal
3. Sudut kritis
|
Yaitu sudut datang yang menhhasilkan sudut bias 900
4. Pemantulan sempurna
Syarat : 1. Sinar dari medium rapat ke renggang
- sudut datang > sudut kritis
Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar
Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang mengenai kaca planparalel akan mengalami dua pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca planparalel dan pembiasan ketika keluar dari kaca plan paralel.
Pada saat sinar memasuki kaca :
Sinar datang ( i ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N ).
Pada saat sinar keluar dari kaca
Sinar datang ( i’ ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r’ ) menjauhi garis normal ( N )
Selain itu, sinar yang keluar dari kaca palnparalel mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula, dan besarnya pergeseran arah sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :
Keterangan :
d = tebal balok kaca, (cm)
i = sudut datang, (°)
r = sudut bias, (°)
t = pergeseran cahaya, (cm)
Kaca plan paralel adalah benda optik yang dibatasi oleh dua permukaan pembias yang sejajar. Seberkas sinar datang dari udara ke kaca plan paralel akan mengalami pembiasan I oleh bidang pembias I. Kemudian sinar tersebut akan mengenai bidang pembias II danmengalami pembiasan kedua..
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
Dimana:
t : pergeseran sinar
d : tebal kaca plan paralelii :sudut sinar datang pada bidang pembias I
r : sudut sinar bias pada bidang pembias I
sedangkan untuk menentukan indeks bias kaca plan paralel dapat dirumuskan :
sin i = n 2
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 pembiasI.
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 5 kali untuk sudut datang yang berbeda pada bidang pembias I.
7.Bandingkan hasil percobaan dan hasil perhitungan kemudian analisa.
Hasil Pengamatan
Tebal kaca : d :....
| I | R | sin i | sin r | sin i/sin r | t percobaan | t perhitungan |
| 200 |
|
|
|
|
|
|
| 300 |
|
|
|
|
|
|
| 400 |
|
|
|
|
|
|
| 500 |
|
|
|
|
|
|
| 600 |
|
|
|
|
|
|
PROSEDUR II.
-Menyusun alat sebagai berikut
- Meletakkan kaca di atas kertas HVS yang telah diberi alas stereoform.
- Menjiplak kaca plan paralel tersebut dengan pensil.
- Menancapkan jarum pentul pada posisi 1 dan 2.
- Menancapkan jarum pentul pada posisi 3 sehingga seolah olah jarum 1,2, dan 3 terlihat lurus (segaris).
- Menancapkan jarum pentul pada posisi 4 sehingga seolah olah jarum 1,2,3, dan 4 terlihat lurus (segaris).mengambil kaca dan seluruh jarum pentul dari kertas HVS.
- Menghubungkan jarum 1,2,3, dan 4.
- Mengukur besarnya sudut datang dan sudut bias baik pada posisi 1 maupun posisi 2.
- Menghitung besarnya indeks bias kaca.
| No. | Posisi | i(0) | r(0) | n |
| 1. | 1 | 20 | 25 |
|
| 2. | 2 | 35 | 25 |
|
| n= | ||||
Kesimpulan :
- G. HASIL PERCOBAAN:
n1.sini1 = n2. Sin r1
1. sin20 = n2.sin25n2 = sin20
sin25
n2 = 0,342
0,422
n2=0.810
- Posisi 2.
n2.sini2 = n2. Sin r2
1.Sin35 = n2.sin25
n2 = sin35
sin25
n2 = 0,573
0,422
n2 = 1,357
n total = 2,167
- H. KESIMPULAN.
Praktikum Menentukan Indeks Bias Kaca Plan Paralel berhasil dilaksanakan dengan hasil sebagai berikut:
- n pada posisi 1 = 0,810.
- n pada posisi 2 = 1,357.
- n total = 2,167
