PEMBIASAN CAHAYA Muhammad Fikri Zulfy Fardhany Jurusan Fisika, Universitas Negeri Surabaya Jl. Ketintang, Surabaya 6023, Indonesia e-mail fbule23 Abstrak Percobaan Pembiasan Cahaya ini bertujuan untuk membuktikan hukum Pembiasan Snellius, menentukan besarnya Indeks Bias bahan kaca dan pergeseran sinar, menentukan besarnya sudut deviasi penyimpangan, sudut deviasi minimum dan menentukan indeks bias prisma. Metode yang digunakan adalah menyiapkan alat dan bahan, kemudian menaruh balok kaca setengah lingkaran/kaca, plan parallel, prisma diatas kertas yang dibawahnya diberi alas berupa gabus, kemudian menggambar bentuk balok setengah lingkaran/kaca plan paralel/prisma setelah selesai digambar kemudian diberi jarum pentul yang ditancapkan pada arah sinar datang, kemudian kita lihat dari arah yang berbeda dari pengamatan terhadap hasil pembiasan sudut datang kemudian kita tancapkan jarum pentul dan digaris arah sinar hasil pembiasan tersebut. Variable yang digunakan pada percobaan ini yaitu variable manipulasi sudut datang, variable control adalah kaca yang di gunakan setiap percobaan setengah lingkaran, pklan parallel, dan prisma, variable respon adalah sudut bias r, sudut deviasi δ, indeks bias n percobaan dilakukan dengan memanioulasi 9 kali sudut datang yang berbeda pada setiap jenis kaca. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan nilai indeks bias pada pada percobaan kaca setengah lingkaran 1,44±0,0250 dengan ketelitian 98,27%, pada percobaan kaca plan parallel 1,47±0,020 dengan ketelitian sebesar 98,5% dan pada percobaan kaca prisma didapatkan nilai indeks bias 1,53±0,0050 dengan ketelitian 99,67% serta sudut deviasiminimum sebesar 40,6±0,050 dengan ketelitian 99,88%. Kata Kunci pembiasan cahaya, prisma, sudut deviasi, indeks bias, pergeseran sinar Abstract This Light Refraction Experiment aims to prove the Snellius Refraction law, determine the magnitude of the Refractive Index of material glass and the shift of light, determine the magnitude of the deviation angle deviation, the minimum deviation angle and determine the prism refractive index. The method used is to prepare tools and materials, then place a semicircular glass beam / glass, parallel plan, prism on the paper under which is given a base in the form of cork, then draw a semicircular beam shape / parallel plan glass / prism after completion of drawing then given a pin which is plugged in the direction of the incident ray, then we see from a different direction from observing the results of the refraction of the incident angle then we plug the pin and pin the direction of the refraction ray. The variables used in this experiment are variable manipulation angle of arrival, control variable is the glass used in each half-circle experiment, parallel plan, and prism, the response variable is the bias angle r, the deviation angle δ, the refractive index n experiments carried out by manipulating 9 times the angle of incidence that is different in each type of glass. From the results of experiments that have been conducted obtained the refractive index value in the semicircular glass experiment ± 0 with accuracy, in the parallel plan glass experiment ± 0 with an accuracy of 98 , 5% and in the prism glass experiment obtained a refractive index value ± 0 with accuracy of and minimum deviation angle of ± 0 with accuracy of Keywords refraction of light, prism, deviation angle, refractive index, ray shift I. PENDAHULUAN Latar Belakang Ketika seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka cahaya tersebut ada yang dipantulkan dan ada yang diteruskan. Jika benda tersebut transparan seperti kaca atau air, maka sebagian cahaya yang diteruskan terlihat dibelokkan, dikenal dengan pembiasan. Cahaya yang melalui batas antar dua medium dengan kerapatan optik yang berbeda, kecepatannya akan berubah. Perubahan kecepatan cahaya akan menyebabkan cahaya mengalami pembiasan. Peristiwa pembiasan dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari seperti sebuah fenomena pelangi yang terjadi akibat pembiasan cahaya Halliday,1997. Pada percobaan ini dilakukan pengamatan terhadap kaca setengah lingkaran, kaca plan paralel, dan prisma yang dikenai oleh sebuah laser untuk membuktikan hukum pembiasan Snellius tentang pembiasan cahaya dan menentukan indeks bias. Oleh karena itu, untuk membuktikan hal tersebut maka dilakukan percobaan ini. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut dapat diperoleh beberapa rumusan masalah yakni Bagaimana membuktikan hukum snellius ?Bagaimana nilai indeks bias kaca setengah lingkaran, kaca plan paralel dan prisma ?Bagaimana nilai pergeseran sinar pada kaca plan paralel ?Bagaimana nilai sudut deviasi minimum pada prisma ?Bagaimana perbandingan nilai t pada kaca plan paralel terhadap teori dan praktikum ?Bagaimana perbandingan nilai deviasi minimum pada kaca prisma terhadap teori dan praktikum? Tujuan Dari rumusan-rumusan masalah diatas dapat ditentukan tujuan dari percobaan ini yaitu untuk Dapat membuktikan hukum snelliusDapat menganalisis nilai indeks bias kaca setengah lingkaran, kaca plan paralel dan prismaDapat menganalisis nilai pergeseran sinar pada kaca plan paralelDapat menganalisis nilai sudut deviasi minimum pada prismaDapat menganalisis perbandingan nilai t pada kaca plan paralel terhadap teori dan praktikumDapat menganalisis perbandingan nilai deviasi minimum pada kaca prisma terhadap teori dan praktikum. DASAR TEORI HUKUM SNELLIUS Dalam pembiasan, berlaku hukum Snellius. Hukum Snellius adalah rumusan matematika yang memberikan hubungan antara sudut dating dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotopic berbeda, seperti udara dan gelas. Hukum ini diambil dari matematika Belanda Willebrord Snellius yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Dascartes atau Hukum Pembiasan . 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 Snell yang berbunyi a. Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar. b. Hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam a. Mendekati garis normal Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat kemudian optic lebih rapat. Contoh cahaya merambat dari udara kedalam air. b. Menjauhi garis normal Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optic lebih rapat kemudian optic kurang rapat. Contohnya cahaya merambat dari air keudara. Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan sudut datang. adalah sudut datang dan adalah sudut bias. dan adalah indeks bias materi tersebut. Berdasarkan hukum Snellius hubungan antara dan dapat dituliskan 1 Dari hukum Snellius dijelaskan yang berarti jika berkas memasuki medium dimana lebih besar laju lebih kecil, maka berkas cahaya dibelokkan menuju garis normal. Dan jika , maka yang berarti jika berkas memasuki medium dimana lebih kecil laju lebih besar, maka berkas cahaya dibelokkan menajuhi garis normal. Indeks bias adalah perbandingan laju cahaya di udara hampa dengan laju v pada materi tertentu. Indeks bias nilainya . Indeks bias dapat dirumuskan seperti berikut 2 keterangan n = indeks bias c = kecepatan cahaya di udara v = kecepatan materi tertentu KACA SETENGAH LINGKARAN Berdasarkan hukum snelius, didapatkan persamaan sebagai berikut n1 sin θ1 = n2 sin θ2 = konstan = n Dimana n = indeks bias bahan kaca, sin θ1 = sudut datang , sin θ2 = sudut bias KACA PLAN PARALEL Jika seberkas sinar menuju permukaan kaca plan paralel, maka sinar akan mengalami pembiasan sebanyak dua kali. Pada pembiasan pertama sinar datang dari udara ke kaca, berarti dari medium renggang ke medium rapat. Dalam hal ini sinar akan dibiaskan mendekati garis normal, sedangkan pada pembiasan kedua sinar bias berfungsi sebagai sinar datang pada bidang batas kaca dengan udara. Dalam hal ini sinar datang dari medium rapat ke mediu renggang, sehingga sinar dibiaskan menjauhi garis normal. arah sinar datang dengan sinar yang keluar dari kaca plan paralel merupakan sinar yang sejajar Keterangan t = pergeseran sinar d= tebal kaca i= sudut datang dari udara r=sudut bias di dalam kaca PRISMA Pada prisma pemantul mempunyai sudut yang paling sederhana 450-450-900. Cahaya yang memasuki secara tegak lurus salah satu sisi pendeknya mengenai sisi miring dengan sudut datang 450. Sudut ini lebih besar dari sudu kritis <450. Sehingga cahaya itu terpantul sempurna lalu keluar dari sisi pendeknya yang satu lagi setelah menyimpang arahnya ini disebut prisma porro. Sinar pada prisma mengalami dua kali pembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak sejajar Tipler, 1998. Jika sinar jatuh pada salah satu sisi prisma, maka sinar akan keluar melalui sisi lain yang ternyata mengalami pembelokan arah. Besar sudut pembelokan arah tersebut dinamakan sudut deviasi . Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar Giancoli, 2001. δ = i1 + r2 – β Keterangan δ = sudut deviasi i1 = sudut datang pada prisma r2 = sudut bias sinar meninggalkan prisma β = sudut pembias prisma n1sin β + = n2 sin β Keterangan n1= indeks bias minimum n2= indeks buas prisma β = sudut bias prisma = sudut deviasi minimum METODE PERCOBAAN Alat dan BahanKaca setengah lingkaran 1 buahKaca plan paralel 1 buahKaca prisma 1 buahJarum pentul secukupnyaBusur 1 buahMistar 1 buahKertas Putih secukupnyaGabus 1 buahPensil 1 buahLaser 1 buah Gambar Rangkaian Percobaan KACA SETENGAH LINGKARAN KACA PLAN PARALEL PRISMA Variabel PercobaanPercobaan 1 LUPVariable Kontrol kaca setengah lingkaranVariable manipulasi sudut datang iVariable respon Sudut biasr, Indeks biasn Percobaan 2 KAMERAVariable Kontrol Kaca plan paralelVariable manipulasi Sudut datangVariable respon Sudut bias, Pergeseran t ,Indeks bias Percobaan 3 MIKROSKOPVariable Kontrol kaca prismaVariable manipulasi sudut datangVariable respon sudut bias, sudut deviasi, indeks bias Langkah percobaan KACA SETENGAH LINGKARANMembuat gambar setengah lingkaran sesuai bentuk dari lensa yang digunakanMembuat garis normal terhadap garis datar lensaMenentukan sudut i dan membuat garis sinar datangPosisikan kertas dan lensa di atas gabusMenyalakan laser dan memposisikan sinarnya tepat segaris dengan garis sinar datangMenandai posisi sinar datang dan sinar bias yang keluar dari lensa dengan bantuan jarumMemberi garis tambahan sebagai tanda jalur dari sinar terbiskan pada kertas seperti pada gambar 1Mengukur sudut bias r yang dihasilkanMelakukan percobaan dengan pengulangan agar mendapatkan data yang akurat dan benar KACA PLAN PARALELMembuat gambar blok sesuai bentuk dari lensa yang digunakanMembuat garis normal terhadap garis permukaan lensaMenentukan sudut i1 dan membuat garis sinar datangPosisikan kertas dan lensa di atas gabusMenyalakan laser dan memposisikan sinarnya tepat segaris dengan garis sinar datangMenandai posisi sinar datang dan sinar bias yang keluar dari lensa dengan bantuan jarumMemberi garis tambahan sebagai tanda jalur dari sinar terbiaskan pada kertas seperti pada gambar 2Membua garis normal kedua dari permukaan lain lensaMengukur sudut bias r1, sudut datang 2 i2, sudut bias 2 r2, dan jarak pergeseran sinar t yang dihasilkanMelakukan perobaan dengan pengulangan agar mendapatkan data yang akurat dan benar PRISMAMembuat gambar segitiga sesuai bentuk dari lensa yang digunakanMembuat garis normal terhadap salah satu garis permukaan lensaMenentukan sudut i1 dan membuat garis sinar datangPosisikan kertas dan lensa di atas gabusMenyalakan laser dan memposisikan sinarnya tepat segaris dengan garis sinar datangMenandai posisi sinar datang dan sinar bias yang keluar dari lensa dengan bantuan jarumMemberi garis tambahan sebagai tanda jalur dari sinar terbiaskan pada kertas seperti pada gambar 3Membuat garis normal kedua dari permukaan lain lensaMengukur sudut bias 1 r1, sudut datang 2 i2, dan sudut bias 2 r2 yang didapatMengukur sudut deviasi δ dan sudut prisma βMelakukan percobaan dengan pengulangan agar mendapatkan data yang akurat dan benar DATA DAN ANALISIS DataTabel KACA SETENGAH LINGKARAN NO i ± 0,50r ± 0,5 Tabel KACA PLAN PARALEL d = 3 cm i1±0,50r1±0,50i2±0,50r2±0,50t±0,005cmn23,016,016,023,00,3601,4426,018,018,026,00,4101,4329,021,021,029,00,4301,3732,022,022,032,00,5601,435,023,023,035,00,6501,4638,024,024,038,00,7801,5242,026,026,042,00,9001,5345,027,027,045,01,0001,5548,029,029,048,01,1001,54 Tabel PRISMA β = 600 i1±0,50r1±0,50i2±0,50r2±0,50δ hitungδn20,044,014,080,040391,5225,042,017,073,038401,530,039,022,071,041411,5435,034,028,067,042431,5440,030,030,061,041411,5445,028,031,056,041421,5450,025,034,050,040391,5255,024,038,047,042441,5460,022,040,039,039421,52 Analisis Data KACA SETENGAH LINGKARAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui dari tabel bahwa kaca setengah lingkaran memiliki indeks bias sebesar 1,44±0,0250 dengan taraf ketelitian sebesar 98,27%. Serta pada grafik dapat diketahui bahwa sudut datang mempengaruhi susut bias. Semakin besar sudut datangnya, maka semakin besar pula sudut biasnya. Dari percobaan yang telah dilakukan, nilai indeks bias juga sudah mendekati nilai yang ada pada teori. Grafik Hubungan i dengan r pada kaca setengah lingkaran Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut datangnya, maka semakin besar pula sudut biasnya. KACA PLAN PARALEL Berdasarkan hasil yang didapatkan pada tabel didapatkan bahwa kaca plan paralel memiliki nilai 1,47±0,020 dengan taraf ketelitian sebesar 98,5%. Dan juga pada grafik dapat diketahui bahwa pergeseran sinar dipengaruhi oleh sudut datang. Semakin besar sudut datangnya, maka semakin jauh pula pergeseran sinarnya. Dari percobaan yang telah dilakukan juga dapat diketahui bahwa sudut datang pada kaca plan paralel berbanding lurus terhadap sudut biasnya. Ini sesuai dengan dasar teori bahwa sudut bias dipengaruhi oleh sudut datang dan medium yang digunakan. Hal ini sesuai dengan hukum snellius Grafik Hubungan i dengan t pada kaca plan paralel Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut datang, maka semakin jauh pula pergeseran sinarnya. PRISMA Berdasarkan hasil yang didapatkan pada tabel didapatkan bahwa prisma memiliki nilai indeks bias sebesar 1,53±0,0050 dengan taraf ketelitian sebesar 99,67%. Prisma juga memiliki sudut deviasi minimum sebesar 40,6±0,05 0 dengan taraf ketelitian sebesar 99,88% PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa ; Hukum Snellius dapat dibuktikan karena pada pembiasan cahaya perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan. Pada kaca setengah lingkaran didapatkan nilai indeks bias sebesar 1,44±0,025 dengan taraf ketelitian sebesar 98,27%. Pada kaca plan paralel memiliki nilai 1,47±0,02 dengan taraf ketelitian sebesar 98,5%. Pada prisma memiliki nilai indeks bias sebesar 1,53±0,005 dengan taraf ketelitian sebesar 99,67% serta sudut deviasi minimum sebesar 40,6±0,05 dengan taraf ketelitian sebesar 99,88%. Perbandingan nilai t hitung dan ukur pada kaca plan paralel 11 dan perbandingan sudut deviasi minimum hitung dan ukur pada prisma adalah 0,981. Saran Pada saat melakukan percobaan pembiasan cahaya ini, sebaiknya praktikan teliti dalam pengambilan data. Dan praktikan sebaiknya paham dengan materi pembiasan cahaya sebelum dilakukan percobaan. Dan salah satu anggota praktikan harus ada yang memiliki penglihatan yang baik agar pengambilan datanya akurat. DAFTAR PUSTAKA Halliday, Fisika untuk Universitas Jilid 2. Jakarta Erlangga. Tripler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta Erlangga. Giancoli, douglas C. 2001. Fisika Universitas edisi 5 Jilid 2 Terjemahan. Jakarta Erlangga. Tim Dosen Pembina Praktikum. 2020. Panduan Praktikum Fisika Dasar II edisi revisi. SurabayaUNIPRESS Navigasi pos