Spektrometer Prisma Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Laporan Praktikum Fisika Dasar II Semester Genap 2012/2013 Percobaan 08 : Spectrometer Prisma Lukman Arifin 1207121229 13 Mei 2013 Fakultas Teknik Teknik Kimia kelas A Universitas Riau
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Spektrometer Prisma
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas RiauLaporan Praktikum Fisika Dasar II
Semester Genap 2012/2013Percobaan 08 :
Spectrometer Prisma
Lukman Arifin120712122913 Mei 2013
Fakultas TeknikTeknik Kimia kelas A
Universitas RiauPekanbaru
1. Tujuan :
Setelah melakukan percobaan ini,diharapkan anda mampu :a. Menerangkan tentang disperse cahaya dalam medium
dispersiveb. Menggambarkan pengoperasian sopektrometerc. Menjelaskan bagaimana menentukan indeks bias sebuah
prisma2. Alat alat yang diperlukan :a. Spectrometer Prismab. Sumber cahaya dan pemegangnyac. Sebuah prisma3. Teori Dasar
Ilmuwan Newton telah menjelaskan adanya sifat pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang percobaannya pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens dengan percobaannya, menjelaskan bahwa cahay seperti halnya charakter, dimana cahaya yang dilewatkan pada celah sempit , maka pada celah tersebut seolah olah akan bertindak sebagai sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip Huygens. Tahun 1803, Thomas Young memperlihatkan adanya peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini mendukung adanya sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang. Perkembangan teori ini mencapai puncaknya setelah Maxwell menemukan teory Unified tentang penjalaran gelombang elektromagnetik.
Cahaya memancarkan sinarnya berasal dari sumber titik. Dari sumber ini cahaya memancar ke segala arah dengan muka gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu muka gelombang.Untuk cahaya yang diteruskan ke medium kedua, akan mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini disebut pembiasan atau refraksi.
Jika kita melihat benda yang berada didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini karena peristiwa pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan jalar cahaya di udara dan di medium lain, misalkan air, kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan menggunakan prinsip Huygens. Karena kecepatan jalar cahaya di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama jarak antara muka gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada kedua medium akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka dalam waktu t adalah V1 t, sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t. Hukum pembiasan Snellius dapat diperoleh langsung dari prinsip Huygens.
Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain, maka frekwuensinya tidak berubah., tetapi panjang gelombangnya berubah. Hal ini nampak pada gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T = λ1, dan V2 T = λ2.
Salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang yang lain, cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini terlihat dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika cahaya didatangkan pada penghalang, yangmempunyai dua celah kecil, maka kedua celah ini akan bertindak sebagai sumber gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini akan berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan saling melemahkan. Interferensi yang menguatkan menghasilkan pola terang, sedangkan interferensi yang melemahkan akan menghasilkan pola gelap.
Interferensi menguatkan diperoleh jika terdapat berbedaan antara lintasan optik dari kedua sumberUntuk interferensi maksimum atau menguatkan :
d = ( 2 n ) x . 1/2 λ bilangan genap x 1/2 λUntuk interferensi minimum atau melemahkan :d = (2 n +1 ) 1/2 λ bilangan ganjil x 1/2 λ
Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti kasus diatas. Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara, diantaranya terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton.. Cincin Newton terjadi jika cahaya datang pada sistem lensa cembung yang ditempatkan mendatar, dengan bagian kelengkungannya menghadap ke bawah .
Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal sebagai peristiwa dispersi.
Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.
Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari berada di sebelah barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan barat kita, maka akan nampak pelangi di langit bagian timur kita.Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.
Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :θ=λ md Sin dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis molekul tertentu pada specimen lanoratorium dimana analisa kimia tidak dapat dipakai.
Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami polarisasi. Hal ini telah diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya sebagai gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl meramalkan bahwa peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan arah getar yang diambil sebagai vektor medan listrik.
Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena hanya komponen cahaya yang paralel dengan sumbu yang ditransmisikan disebut Polaroid.
Fungsi lain dari polaroid dalah dapat dipakai untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi, apa bidang polarisasinya,
Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan. Ketika cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang sudut (asal tidak tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah terpolarisasi lebih dahulu pada bidang yang sejajar permukaan. Ini berarti komponen yang tegak lurus bidang permukaan telah diserap atau ditransmisikan.
Besarnya polarisasi pada berkas pantulan bergantung pada sudut datang cahaya. Sudut ini yang disebut sudut polarisasi, yang nilainya memenuhi persamaan :Sudut ini etrjadi jika θp + θr = 90o.dimana n1 adalah indeks bias materi dimana cahaya datang, dan n2 adalah indeks bias diluar materi.Jika indeks bias diluar materi n = 1, (untuk udara), makatan θ = n1Sudut poalrisasi θP disebut sudut Brewster dan persamaan diatas disebut hukum Brewster.
4. Analisis DataLaboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA UNRI 2012-
2013Laporan Praktikum Fisika Dasar II
Semester Genap 2012-2013
Lembaran data1. Pengukuran Sudut Prisma A
No.
Pengukuran Sudut Prisma
Suduta b
1 Tanpa Prisma 310 1322 Dengan Prisma 336 140
2. Pengukuran Sudut Deviasi Minimum
No.
Warna
Sudut Arah teropong ke -
δ Dm ηa b
1 Merah 271,5
92 a 254,5
509 -7,07
2 Jingga 272 92,8 b 75,8 151,6
7,07
3 Kuning
289 108 b 91 182 6,78
4 Hijau 289,3
107,1
b 90,1 180,2
6,82
5 Biru 319 138 a 302 604 -4,68
66 Nila 272 140 b 123 246 4,597 Ungu 319,
1157,
9a 302,
1604,
2-4,67
5. Pertanyaana. Buktikan bahwa sudut antara dua posisi teleskop untuk
bayangan celah yang dipantulkan adalah 2A ( langkah 3-5) ?Jawab :Sudut antara 2 posisi teleskop ini adalah 2A. misalnya,prisma adalah A ,dimana prisma memiliki 2 posisi sisi atau sudut yang berlawanan sehingga untuk memperoleh nilai sudutnya dikali dengan 2 yaitu 2A
b. Berapakah kecepatan cahaya kuning berdasarkan hasil percobaan anda?Jawab :N = c / vV= c / n = 3 x 108 : 6,78 = 44,24 x 106
6. Kesimpulan :a. Spectrometer prisma adalah alat yang dipakai untuk mengukur
panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.
b. Cara menentukan indeks bias yaitu n = C / vc. Cahaya Polychoramtis adalah cahaya yang memiliki bermacam
macam panjang gelombang7. Masalah yang dihadapiSulit dalam pembacaan scala pada spectrometer Prisma dan banyaknya gangguan bayangan sehingga sulit menetapkan titik warna8. Daftar Pustakahttp://raflysiaarnoldy.blogspot.com/http://chayoy.blogspot.com/
spektometer prisma
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
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 dan
membentuk sudut terhadap permukaan (bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut di belokkan pada
waktu memasuki medium yang baru. Pembelokan ini disebut pembiasan.
Dalam ruang hampa (vakum), kecepatan cahaya c adalah sama untuk setiap panjang gelombang atau warna cahaya, artinya kecepatan cahaya biru sama dengan kecepatan cahaya infra merah. Akan tetapi, jika sebuah berkas cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian melewati prisma tersebut, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau di despersikan menjadi spectrum warna. Fenomena ini membuat newton percaya bahwa cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Dispersi atau penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang.
Spectrometer adalah alat optic yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunaka hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan.
II. Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan kita mampu :
1. Menerangkan tentang disperse cahaya dalam medium dispersif
2. Menggambarkan pengoperasian spectrometer
3. Menjelaskan bagaimana menentukan indeks bias sebuah prisma
III. Alat-alat yang diperlukan
1. Spectrometer prisma
2. Sumber cahaya dan pemegangnya
3. Sebuah prisma
IV. Teori
Ilmuwan Newton telah menjelaskan adanya sifat pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang
percobaannya pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens dengan percobaannya, menjelaskan
bahwa cahay seperti halnya charakter, dimana cahaya yang dilewatkan pada celah sempit , maka pada celah
tersebut seolah olah akan bertindak sebagai sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip Huygens.
Tahun 1803, Thomas Young memperlihatkan adanya peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini mendukung
adanya sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang. Perkembangan teori ini mencapai puncaknya setelah
Maxwell menemukan teory Unified tentang penjalaran gelombang elektromagnetik. .
Cahaya memancarkan sinarnya berasal dari sumber titik. Dari sumber ini cahaya memancar ke segala arah
dengan muka gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu muka gelombang.
Untuk cahaya yang diteruskan ke medium kedua, akan mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini
disebut pembiasan atau refraksi
Jika kita melihat benda yang berada didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini karena
peristiwa pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan jalr cahaya di udara
dan di medium lain, misalkan air, kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan menggunakan prinsip Huygens.
Karena kecepatan jalar cahaya di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama jarak antara muka
gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada kedua medium akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka
dalam waktu t adalah V1 t, sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t. Hukum pembiasan Snellius dapat diperoleh
langsung dari prinsip Huygens.
Perhatikan kedua segitiga (ΔADC dan ΔADB).
Dari kedua segi tiga ini diperoleh :
Sin θ1 = V1 t / AD,
dan Sin θ2 = V2 t / AD,
dimana V1 t = BD dan V2 t = AC.
Sehingga
karena V1 = c/n1 da V2 = c/n2, maka diperoleh : n1 Sin θ1 = n2 Sin θ2.
Gambar P10.1. Penjalaran cahaya pada medium yang berbeda.
Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain, maka frekwuensinya tidak berubah., tetapi panjang gelombangnya berubah. Hal ini nampak pada gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T = λ1, dan V2 T = λ2.
Salah satu sifat gelombang adalah dapat mengalami peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang yang lain, cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini terlihat dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika cahaya didatangkan pada penghalang, yangmempunyai dua celah
kecil, maka kedua celah ini akan bertindak sebagai sumber gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini akan berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan saling melemahkan. Interferensi yang menguatkan menghasilkan pola terang, sedangkan interferensi yang melemahkan akan menghasilkan pola gelap.
Interferensi menguatkan diperoleh jika terdapat berbedaan antara lintasan optik dari kedua sumber
Untuk interferensi maksimum atau menguatkan :
d = ( 2 n ) x . 1/2 λ bilangan genap x 1/2 λ
Untuk interferensi minimum atau melemahkan :
d = (2 n +1 ) 1/2 λ bilangan ganjil x 1/2 λ
Gambar : P10.2 Interferensi dua celah.
Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti kasus diatas. Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara, diantaranya terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton.. Cincin Newton terjadi jika cahaya datang pada sistem lensa cembung yang ditempatkan mendatar, dengan bagian kelengkungannya menghadap ke bawah seperti nampah pada gambar P10.3.
Gambar P10.3. peristiwa interferensi Cincin Newton
Kedua sinart yang sejajar, menuju mata atau detektor dapat menimbulkan pola gelap- terang-gelap-terang. Hal ini disebabkan oleh beda jarak tempuh lintasan optis dari kedua sinar tersebut.
Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma, maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang, maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal sebagai peristiwa dispersi. Spektrum dispersinya nampak pada gambar P10.4.
Gambar P10.4. Spektrum Dispersi.
Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.
Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari berada di sebelah barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan barat kita, maka akan nampak pelangi di langit bagian timur kita.
Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.
Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan :
θ=λ md Sin
dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.
Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis molekul tertentu pada specimen lanoratorium dimana analisa kimia tidak dapat dipakai.
Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami polarisasi. Hal ini telah diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya sebagai gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl meramalkan bahwa peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan arah getar yang diambil sebagai vektor medan listrik.
Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena hanya komponen cahaya yang paralel dengan sumbu yang ditransmisikan disebut Polaroid.
Fungsi lain dari polaroid dalah dapat dipakai untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi, apa bidang polarisasinya,
Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan. Ketika cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang sudut (asal tidak tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah terpolarisasi lebih dahulu pada bidang yang sejajar permukaan. Ini berarti komponen yang tegak lurus bidang permukaan telah diserap atau ditransmisikan.
Besarnya polarisasi pada berkas pantulan bergantung pada sudut datang cahaya. Sudut ini yang disebut sudut polarisasi, yang nilainya memenuhi persamaan :
Sudut ini etrjadi jika θp + θr = 90o.
dimana n1 adalah indeks bias materi dimana cahaya datang, dan n2 adalah indeks bias diluar materi.
Jika indeks bias diluar materi n = 1, (untuk udara), maka
tan θ = n1
Sudut poalrisasi θP disebut sudut Brewster dan persamaan diatas disebut hukum Brewster.