Senin, 11 April 2016
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
Refleksi dan Refraksi
Oleh :
CORREY ANANTA ADHILAKSMA
1400510001
LABORATORIUM FISIKA DASAR
PHYSICS ENERGY ENGGINEERING
SURYA UNIVERSITY
2015
- Tujuan
Membuktikan Hukum pemantulan cahaya dan pembiasan cahaya.
- Dasar Teori
Saat cahaya merambat dari 1 medium ke medium lainnya, terjadi beberapa fenomena, antara lain refleksi dan refraksi cahaya. Refleksi cahaya (pemantulan cahaya) adalah fenomena di mana cahaya dipancarkan oleh matahari atau sumber cahaya lain seperti lampu listrik, cahaya bergerak dari sumber cahaya tersebut ke segala arah. Pada saat cahaya mengenai suatu penghalang seperti buku, tembok atau cermin maka cahaya dipantulkan oleh benda-benda penghalang tersebut. Arah gerak pantulan cahaya setelah membentur benda penghalang berbeda dari arah gerak cahaya sebelum mengenai benda penghalang. Dapat dikatakan bahwa pemantulan cahaya adalah peristiwa di mana cahaya mengenai suatu penghalang sehingga arah gerak cahaya berubah, arah gerakan cahaya setelah membentur benda penghalang berbeda dengan arah gerak cahaya sebelum membentur benda penghalang.
sementara refraksi cahaya (pembiasan cahaya) adalah fenomena pembelokan sebesar cahaya yang merambat dari medium satu ke medium lainnya yang berbeda kerapatannya. Kedua fenomena umumnya dijelaskan dengan pendekatan optik geometri. Pendekatan optik geometri ini memberikan sebuah representasi yang berguna tentang sifat dari lensa dan cermin, ketika lensa dan cermin yang digunakan memiliki dimensi yang jauh lebih besar dibandingkan panjang gelombang cahaya yang digunakan (sehingga efek difraksi dan interferensi dapat ditiadakan).
- Hukum Pemantulan Cahaya
Sifat pemantulan cahaya diselidiki oleh willebord snellius (1591-1626) yang kemudian kita kenal dengan hukum pemantulan cahaya:
- Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar
- Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul
Berdasarkan keadaan permukaan bidang pantul, pemantulan cahaya dibedakan:
- Pemantulan baur (diffus) adalah pemantulan yang terjadi jika sumber cahaya jatuh pada benda yang permukaannya kasar, sehingga cahaya dipantulkan ke segala arah yang tidak tentu
- Pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi jika sumbu cahaya mengenai permukaannya yang liicin, sehingga pemantulannya tertentu
- Hukum Pembiasan Cahaya Snellius
Seorang ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snellius melakukan eksperimen untuk mencari tahu hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini menghasilkan hukum Snellius yang berbunyi:
- Sinar datang, sinar bias serta garis normal, terletak pada satu bidang datar yang sama (segaris).
- Apabila sinar (cahaya) datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal, sementara sinar (cahaya) yang datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Hasil pembagian dari sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias.
- Prosedur Kerja
Alat dan Bahan
- Laser
- Pelat acrylic
- Layar
- Bak acrylic
- Prisma segitiga siku-siku
- Lensa plans konkav
- Lensa plans konveks
- Lima lembar kertas HVS tidak bergaris
- Penggaris
Langkah Kerja Eksperimen
- Penentuan Indeks Bias Medium
Dalam eksperimen ini akan dilakukan tiga kali pengamatan pada acrylic dan kotak besar dan kotak kecil berisi air.
- Kami menyiapkan beberapa lembar kertas HVS tidak bergaris, lalu membuat garis yang mengelilingi pelat acrylic, serta ditambahkan garis normal pada bidang yang telah digambar
- Kami meletakkan kertas bergaris dan pelat acrylic didepan sinar laser untuk menentukan lintasan cahaya datang yang dilalui laser sampai pelat acrylic, selanjutnya menggambar lintasan cahaya datang yang dilalui laser pada kertas tersebut.
- Setelah itu kami menggunakan kertas bergaris dibelakang pelat akrilik dan menggambar sinar yang ditransmisikan oleh akrilik, lalu membuat garis yang menghubungkan garis sinar datang dan sinar yang ditransmisikan.
- Kami melakukan eksperimen ini dengan variasi sudut sinar datang, kemudian diukur sudut sinar yang direfraksikan terhadap normal bidang, lalu menetukan indeks bias akrilik
- Kami melakukan kembali langkah kerja diatas dengan melakukan eksperimen pada kotak besar dan kecil yang berisi air.
- Pemantulan Ganda
- Dalam eksperimen kali ini kami melakukan pengamatan pemantulan ganda terhadap pelat akrilik dan kotak kecil berisi air.
- Kami meletakan pelat akrilik didepan sinar laser, lalu mengamati berkas-berkas sinar yang terpantul dan sinar yang muncul dari dalam pelat akrilik setelah mengalami pemantulan didalam pelat akrilik.
- Kemudian kami menggambar garis dari berkas-berkas yang terpantul dan berkas sinar yang muncul setelah terpantul didalam pelat tersebut dengan bantuan kertas penanda seperti pada eksperimen 1
- Setelah itu kami mengukur separasi antar berkas cahaya tersebut dan indeks bias akrilik
- Kami mengulangi kembali langkah kerja diatas dengan variasi sudut datang yang berbeda
- Pemantulan Sempurna
- Dalam ekperimen ini kami menggunakan prisma
- Kami meletakan prisma 45-45-90 derajat pada sinar laser seperti gambar berikut ini dan memasang layar dibelakang prisma
- Kami menetukan apakah pemantulan sempurna terjadi ketika cahaya datang dengan lintasan tegak lurus terhadap prisma
- Kami mengubah sudut datang smpai kondisi pemantulan sempurna berubah
- Diverging Beam
- Dalam eksperiemen ini digunakan lenca cekung
- Kami meletakan lenca cekung didepan laser, kemudian meletakan layar dibelakang lensa
- Setelah itu kami menghitung diameter r dari lensa sebagai fungsi jarak lensa ke layar L seperti gambar berikut
- Kami memvariasikan jarak lensa ke layar, kemudian plot r sebagai fungsi L dan menetukan r0 dan f pada persamaan ini
- Pengukuran Kelengkungan dan Indeks Bias Lensa
- Dalam eksperiemen ini digunakan lenca cekung
- Kami meletakan lenca cekung didepan laser, kemudian meletakan layar dibelakang lensa
- Kami mengukur nilai R seperti pada gambar berikut, dengan memvariasikan nilai a.
- Lalu menggunakan nilai R dan f yang didiapatkan untuk meghitung indeks bias lensa dengan persamaan berikut
- Teleskop Galilean
- Dengan lensa cekung masih ditempat yang sama, kami mengukur panjang fokal dari lensa plans konveks, dengan ara memposisikan lensa sehingga sinar yang keluar paralel dari lensa tersebut menjadi sejajar dengan sinar datang
- Panjang fokal dari lensa konveks adalah sama dengan jumlah dari jarak antara lensa ditambah dengan panjang fokal dari lensa konkav. kami membuktikan bagaimana relasinya dapat dihitung demikian, dan menghitung panjang fokal untuk lensa konveks tersebut!
- Data Pengamatan
- Penentuan Indeks Bias Medium
Eksperimen 1 a
| |||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
15
|
6.7
|
0.238
|
0.116
|
25
|
13.2
|
0.4226
|
0.228
|
30
|
19.44
|
0.5
|
0.332
|
45
|
23.08
|
0.7
|
0.392
|
55
|
32.9
|
0.8
|
0.54
|
n1 =
|
1.419
| ||
Eksperimen 1 b
|
besar
| ||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
25
|
16.9
|
0.426
|
0.29
|
35
|
21.37
|
0.573
|
0.36
|
45
|
26.36
|
0.7
|
0.44
|
55
|
37.26
|
0.8
|
0.603
|
65
|
41
|
0.9
|
0.656
|
n1 =
|
1.333
| ||
Eksperimen 1 c
|
kecil
| ||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
25
|
20
|
0.42
|
0.34
|
35
|
27
|
0.57
|
0.45
|
45
|
30
|
0.7
|
0.5
|
55
|
38
|
0.81
|
0.61
|
65
|
39
|
0.9
|
0.63
|
n1 =
|
1.333
| ||
- Pemantulan Ganda
Eksperimen 2
| |||
trapesium
|
n akrilik
|
1.491
| |
no
|
a(cm)
|
d(cm)
|
α
|
1
|
0.6
|
3.5
|
10
|
2
|
1.5
|
3.5
|
20
|
3
|
1.8
|
3.5
|
30
|
4
|
2.7
|
3.5
|
40
|
5
|
3.5
|
3.5
|
50
|
kotak besar
|
n air
|
1.333
| |
No
|
a(cm)
|
d(cm)
|
α
|
1
|
2
|
4.6
|
10
|
2
|
2.6
|
4.6
|
20
|
3
|
1.8
|
4.6
|
30
|
4
|
3
|
4.6
|
40
|
5
|
3.8
|
4.6
|
50
|
- Pemantulan Sempurna
α
|
sinα
|
55
|
0.81
|
- Diverging Beam
r01(cm)
|
L
|
r
|
1
|
4
|
1.7
|
1
|
6
|
1.9
|
1
|
8
|
2.5
|
1
|
10
|
2
|
1
|
12
|
1.4
|
r02(cm)
|
L
|
r
|
2
|
4
|
3.75
|
2
|
6
|
3.9
|
2
|
8
|
3.2
|
2
|
10
|
2.95
|
2
|
12
|
2.55
|
- Pengukuran Kelengkungan dan Indeks Bias Lensa
a
|
panjang
|
R
|
θ
|
0.2
|
1
|
1.019803903
|
9
|
0.3
|
1.5
|
1.529705854
|
11
|
0.7
|
1.8
|
1.931320792
|
22
|
1.4
|
2.2
|
2.607680962
|
31
|
2
|
3
|
3.605551275
|
37
|
- Pengolahan Data
- Penentuan Indeks Bias Medium
Eksperimen 1 a
| ||||||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
n2
|
nrel
|
dho n
|
15
|
6.7
|
0.238
|
0.116
|
2.05172
|
0.30839
|
2.33709
|
25
|
13.2
|
0.4226
|
0.228
|
1.85351
|
0.23442
|
1.34436
|
30
|
19.44
|
0.5
|
0.332
|
1.50602
|
0.05778
|
1.20037
|
45
|
23.08
|
0.7
|
0.392
|
1.78571
|
0.20536
|
0.81866
|
55
|
32.9
|
0.8
|
0.54
|
1.48148
|
0.04217
|
0.75406
|
n1 =
|
1.419
| |||||
Eksperimen 1 b
|
besar
| |||||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
n2
|
nrel
|
dho n
|
25
|
16.9
|
0.426
|
0.29
|
1.46897
|
0.09256
|
1.41986
|
35
|
21.37
|
0.573
|
0.36
|
1.59167
|
0.16251
|
1.03053
|
45
|
26.36
|
0.7
|
0.44
|
1.59091
|
0.16211
|
0.84367
|
55
|
37.26
|
0.8
|
0.603
|
1.3267
|
0.00475
|
0.78266
|
65
|
41
|
0.9
|
0.656
|
1.37195
|
0.02839
|
0.68747
|
n1 =
|
1.333
| |||||
Eksperimen 1 c
|
kecil
| |||||
α
|
β
|
sinα
|
sin β
|
n2
|
nrel
|
dho n
|
25
|
20
|
0.42
|
0.34
|
1.23529
|
0.0791
|
1.53166
|
35
|
27
|
0.57
|
0.45
|
1.26667
|
0.05237
|
1.11761
|
45
|
30
|
0.7
|
0.5
|
1.4
|
0.04786
|
0.87779
|
55
|
38
|
0.81
|
0.61
|
1.32787
|
0.00386
|
0.77275
|
65
|
39
|
0.9
|
0.63
|
1.42857
|
0.0669
|
0.67814
|
n1 =
|
1.333
| |||||
- Pemantulan Ganda
trapesium
|
n akrilik
|
1.491
| |||||
no
|
a(cm)
|
d(cm)
|
α
|
sinα
|
cos α
|
n2
|
n2 rel
|
1
|
0.6
|
3.5
|
10
|
0.17
|
0.98
|
1.51513
|
0.01592
|
2
|
1.5
|
3.5
|
20
|
0.34
|
0.93
|
1.83894
|
0.18921
|
3
|
1.8
|
3.5
|
30
|
0.5
|
0.86
|
2.29856
|
0.35133
|
4
|
2.7
|
3.5
|
40
|
0.64
|
0.76
|
2.16868
|
0.31249
|
5
|
3.5
|
3.5
|
50
|
0.76
|
0.64
|
1.97225
|
0.24401
|
kotak besar
|
n air
|
1.333
| |||||
No
|
a(cm)
|
d(cm)
|
α
|
sinα
|
cos α
|
n2
|
n2 rel
|
1
|
2
|
4.6
|
10
|
0.17
|
0.98
|
1.09705
|
0.3591
|
2
|
2.6
|
4.6
|
20
|
0.34
|
0.93
|
1.83587
|
0.18785
|
3
|
1.8
|
4.6
|
30
|
0.5
|
0.86
|
2.99072
|
0.50146
|
4
|
3
|
4.6
|
40
|
0.64
|
0.76
|
2.66166
|
0.43982
|
5
|
3.8
|
4.6
|
50
|
0.76
|
0.64
|
2.4181
|
0.3834
|
- Pemantulan Sempurna
α
|
sinα
|
n
|
55
|
0.81
|
1.234567901
|
- Diverging Beam
r01(cm)
|
L
|
r
|
f
|
δf
|
1
|
4
|
1.7
|
5.71429
|
0.80819
|
1
|
6
|
1.9
|
6.66667
|
0.79716
|
1
|
8
|
2.5
|
5.33333
|
0.47984
|
1
|
10
|
2
|
10
|
1.11915
|
1
|
12
|
1.4
|
30
|
6.45295
|
r02(cm)
|
L
|
r
|
f
|
δf
|
2
|
4
|
3.75
|
4.57143
|
0.28337
|
2
|
6
|
3.9
|
6.31579
|
0.36801
|
2
|
8
|
3.2
|
13.3333
|
1.05153
|
2
|
10
|
2.95
|
21.0526
|
1.97735
|
2
|
12
|
2.55
|
43.6364
|
6.43052
|
- Pengukuran Kelengkungandan Indeks Bias Lensa
a
|
panjang
|
R
|
θ
|
fg
|
dho fg
|
0.2
|
1
|
1.019803903
|
9
|
2.076994
|
0.036029
|
0.3
|
1.5
|
1.529705854
|
11
|
3.115491
|
0.024019
|
0.7
|
1.8
|
1.931320792
|
22
|
3.933444
|
0.020892
|
1.4
|
2.2
|
2.607680962
|
31
|
5.310959
|
0.01824
|
2
|
3
|
3.605551275
|
37
|
7.343282
|
0.013477
|
- Analisis
- Penentuan Indeks Bias Medium
Dalam eksperimen ini didapatkan indeks bias akrilik dengan rataan 1.73, yang artinya indeks bias ini tidak memiliki rentang yang jauh sehingga dapat dikatakan sama dengan indeks ias literatur. Untuk indeks bias kotak besar dengan rataan 1.47 dan kotak kecil 1.33 juga tidak memiliki rentang yang terlalu signifikan sehingga dapat dikatakan sama. Dengan kata lain pada eksperimen menghitung indeks bias kotak besar dan kecil, pengaruh perbedaan besar kotak tidak memiliki efek yang signifikan sehingga bisa dibilang sama saja.
- Pemantulan Ganda
Dalam eksperimen ini didapatkan indeks bias akrilik dengan rataan 1.95 dan indeks bias kotak besar denga rataan 2.2. Pada ekperimen kedua hasil indeks biasnya dibandingkan dengan hasil indeks bias percobaan sebelumnya, maka didapatkan perbedaan yang tidak signifikan pada indeks bias akrilik pertama dan indeks bias akrilik kedua. Namun pada indeks bias kotak besar didapatkan perbedaan yang sangat signifikan, kemungkinan hal ini disebabkan oleh perbedaan sudut alfanya atau ada pengaruh terhadap tebal pelatnya, dalam eksperimen ini digunakan parameter tambahan seperti tebal pelat dan jarak a, kemungkinan hal inilah yanng menyebabkan perbedaan indeks bias yang didapatkan.
- Pemantulan Sempurna
Dalam eksperimen ini, kami melakukan eksperimen menentukan indeks bias pada medium prisma. Prisma merupakan sebuah model pemantulan sempurna yang tepat karena nilai sudut-sudut pada prisma memberikan pola pemantulan yang pas. Sehingga ada nilai indeks biasnya.
- Diverging Beam
Dalam eksperimen ini, Berkas cahaya yang datang sejajar dengan sumbu optik menjadi terhambur ketika melewati lensa, seolah olah berkas tersebut datang dari titik fokus lensa. Maka dari itu, dapat ditunjukkan bahwa radius dari sinar laser akan meningkat secara linear ketika L meningkat, seolah sinar tersebut berasal dari titk fokus. Selain itu, karena r sebanding dengan r0, sinar laser tersebut akan tersebar secara seragam.
- Pengukuran Kelengkungan dan Indeks Bias Lensa
Dalam eksperimen ini dilakukan pengamatan terhadap kelengkungan dan indeks bias lensa, didapatkan hasil fg yang meningkat hal ini dipengaruhi oleh peningkatan sudut tetanya dan Rnya.
- Teleskop Galilean
Lensa konveks mengumpulkan berkas-berkas cahaya pada satu titik. Sinar-sinar yang divergen dibuat menjadi tidak begitu terhambur, sejajar, atau bahkan terkumpul pada satu titik, tergantung dari posisi lensa. Ketika jarak dari sumber virtual sinar terhambur adalah sama dengan panjang fokal lensa konveks, maka berkas cahaya yang dihasilkan pararel dengan berkas sinar datang, dan memiliki diameter yang sama dengan berkas sinar datang. Maka dari itu, pasangan lensa konkav dan konveks dapat digunakan untuk mendapatkan sinar laser yang diamternya lebih besar dibandingkan sinar datang, tapi arahnya tetap sejajar dengan sinar datang.
- Kesimpulan
Dalam ekperimen ini kami dapat membuktikan hukum sellenius berlaku untuk pemantulan baik tunggal, sempurna ataupun ganda. Pemantulan sempurna dapat terjadi akan terjadi apabila sudut datang lebih besar daripada sudut kritis.
Posting Komentar