PRISMA

PRISMA

Kharisma Noor Afifah Supoyo, Ainun Nisa Makmur, Hameliana, Warren Crishtopher

Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA

Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Telah dilakukan praktikum Prisma, dalam praktikum prisma memiliki tujuan yaitu  agar dapat menggunakan spectrometer optic dengan benar, dapat memahami prinsip penguraian cahaya oleh prisma, dan dapat menentukan indeks bias dan daya dispersi sebuah prisma., Metotodologi yang digunakan kali ini pada eksperimen secara langsung menggunakan Spektrometer Optik, Prisma sama sisi, Kaca pembesar, Sumber cahaya spektrum diskrit (Halogen atau Mercury), pada kegiatan pertama menentukan sudut pembias prisma dengan mengatur  spektrometer  sebagaimana  penjelasan sebelumnya. Kemudian menempatkan  prisma  sedemikian  sehingga salah satu  ujung  prisma  tepat  kena  cahaya  dari kolimator. Dan memutarlah  teleskop  ke  kiri  secara  perlahan-lahan sedemikian  sehingga akan  terlihat  garis  cahaya dan  menghimpitkan  dengan  tanda  “+”  pada  teleskop. saat  kedudukan  ini,  mencatat  berapa  pembacaan skala pada spektrometer (T1). Dan memutar  kembali  kearah  kanan  pada  teleskop tampak garis cahaya. Pada kedudukan ini, catat penunjukan skala pada spektometer (T2). Pada kegiatan kedua menentukan   indeks   bias   dan   daya dispersi kemudian mengatur  posisi  prisma  sedemikian  rupa  sehingga salah satu sisi prisma membentuk sudut tertentu dengan kolimator. memutar kekiri secara perlahan sehingga pada teleskop tampak spektrum warna. Setelah itu, sambil mengamati spectrum tersebut dan memutar  meja  prisma  pada  satu  arah  akan tampak  spektrum bergeser.  Jika  meja  terus  diputar  (dalam  arah yang sama), pada suatu saat spektrum itu akan berbalik  arah  dari  arah  semula.  Posisi  prisma pada  saat spektrum  tepat  akan  berbalik merupakan  posisi  yang  memberikan  sudut deviasi  minimum.  Pada  kedudukan  ini  prisma jangan diutak-atik. mengeser  teleskop  sehingga tanda  +  berimpit tepat dengan garis spektrum warna merah. Pada kedudukan ini catat posisi teleskop (tm). Dari paktikum nilai sudut deviasi minimum T_m = 36.983°, T_k = 37.933° dan nilai T_b = 38.783° kemudian didapatkan nilai  atau  1.06 rad kemudian didapatkan nilai sudut deviasi merah secara perhitungan , kuning , biru .

KATA KUNCI: Prisma, spektrum,daya dispersi.

PENDAHULUAN

Pada praktikum difraksi pada celah ganda dan celah banyak memiliki tujuan :

1.  Mahasiswa dapat menggunakan spektrometer optik dengan benar,

2.  Mahasiswa dapat memahami prinsip penguraian cahaya oleh prisma,

 3.   Mahasiswa dapat menentukan indeks bias dan daya dispersi sebuah prisma.

Prisma adalah suatu benda tembus cahaya (bening) dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuk sudut tertentusatu sama lain. Bidang datar ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias atau sudut puncak prisma (β). 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[1]. 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[2].  Dengan menggunaka hukum Snellius, indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna tertentu dapat ditentukan.

TEORI

Prisma adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang datar yang membentuksudut tertentu satu sama lain. Prisma merupakan salah satu benda optik yang dapatmenguraikan sinar putih (polikromatik) menjadi sinar-sinar penyusunnya. Sudut pembiasprisma ini dibentuk oleh kedua bidang pembias prisma. Atau disebut juga sudut puncakprisma (β). Sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau pemantul[3]. Gambar 2. menunjukkan sudut deviasi pada pembiasan prisma.

Gambar 1. Sudut deviasi pada pembiasan prisma.

Pelangi merupakan contoh dispersi cahaya oleh butiram-butiran air hujan. Butiram-butiran air hujan memantulkan cahaya matahari ke arah kita sehingga terurai menjadi pelangi

Pada segiempat ABCE berlaku hubungan:

β + ∠ABC = 180^o

Pada segitiga ABC berlaku hubungan:

r₁ + i₂ +∠ABC = 180^o

sehingga diperoleh hubungan:

β + ∠ABC = r₁ + i₂ +∠ABC
β = r₁ + i₂                                                                     (1)

dengan

β = sudut pembias prisma

i₂ = sudut datang pada permukaan 2

r₁ = sudut bias pada permukaan 1

Pada segitiga ACD, ∠ADC + ∠CAD + ∠ACD = 180^o dengan ∠CAD = i₁ – r₁ dan ∠ACD = r₂ – i₂, sehingga berlaku hubungan:

∠ADC + (i₁ – r₁) + (r₂ – i₂) = 180^o
∠ADC = 180^o + (r₁ + i₂) – (i₁ + r₂)
Jadi, sudut deviasi ( δ ) adalah:

δ = 180^o – ∠ADC

δ = 180^o – [180^o + (r₁ + i₂) – (i₁ + r₂)]

δ = (i₁ + r₂) – (r₁ + i₂)

Diketahui = r₁ + i₂ (persamaan (1), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah:

δ = (i₁ + r₂) – β                                                                                 (2)

dengan:

δ = sudut deviasi

i₁ = sudut datang mula-mula

r₂ = sudut bias kedua

β = sudut pembias

Gambar 2. Grafik sudut deviasi terhadap sudut datang pada prisma.

Sudut deviasi berharga minimum (δ = 0) jika sudut datang pertama (i₁) sama dengan sudut bias kedua (r₂).

Secara matematis dapat dituliskan syarat terjadinya deviasi minimum (δm) adalah i₁ = r₂ dan r₁ = i₂, sehingga persamaan (2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk:

δ_m = (i₁ + i₁) – β

δ_m = 2i₁ – β

i₁ =                                                         (3)

Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r₁ = i₂, maka dari persaman (1) diperoleh:

β = r₁ + r₁ = 2r₁

r₁ = 1/2 β                                                           (4)

Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:

n₁.sin i₁ = n₂.sin r₁

(sin i₁/sin i₁) = (n₂/n₁)                                                     (5)

Masukkan i₁ dari persamaan (3) dan r₁ dari persamaan (4) sehingga:

 =         

  =  sin

Untuk sudut pembias yang kecil ( < 15 )

 = (  -1  )                                                   (6)

Jika n₁ = udara, maka n₁ = 1, sehingga persamaan di atas menjadi:

δ_m = (n₂  − n₁) β                                                  (7)

dengan:                                                                                                        

n₁ = indeks bias medium

n₂ = indeks bias prisma

β = sudut pembias (puncak) prisma

δ_m = sudut deviasi minimum

METODOLOGI EKSPERIMEN

Identifikasi variabel:

Sudut bias (α), satuannya

Sudut deviasi minimum, , satuannya

Definisi oprasional variabel :

Sudut bias adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan berkas sinar datang dan berkas sinar yang keluar dari prisma. 

Sudur deviasi minimum adalah sudut yang terbentuk antara perpanjangan sinar datang pertama dengan sinar bias kedua.

Alat dan bahan :

1.         Spektrometer Optik,

2.         Prisma sama sisi,

3.         Kaca pembesar,

4.         Sumber cahaya spektrum diskrit (Halogen atau Mercury),

Prosedur kerja:                               

Kegiatan 1.

Menentukan sudut pembias Prisma:

Pertama mengatur  spektrometer  sebagaimana  penjelasan sebelumnya kemudian menempatkan  prisma  sedemikian  sehingga  salah satu  ujung  prisma  tepat  kena  cahaya  dari kolimator. Setelah itu memutar  teleskop  ke  kiri  secara  perlahan-lahan

sedemikian  sehingga  akan  terlihat  garis  cahaya dan  himpitkan  dengan  tanda  “+”  pada  teleskop. pada  kedudukan  ini,  kita mencatat  berapa  pembacaan skala pada spektrometer (T1).dan memutar  kembali  kearah  kanan  secara  perlahanlahan sedemikian  sehingga  pada  teleskop tampak garis cahaya. pada kedudukan ini, kita mencatat penunjukan skala pada spektometer (T2).

Kegiatan 2. Menentukan   indeks   bias   dan   daya dispersi

Pertama mengatur  posisi  prisma  sedemikian  rupa  sehingga salah satu sisi prisma membentuk sudut tertentu dengan kolimator. Kemudian memutar teleskop kekiri secara perlahan-lahan sedemikian sehingga pada teleskop tampak spektrum warna. Setelah itu, sambil mengamati spektrum tersebut kita memutar  meja  prisma  pada  satu  arah  secara

perlahan-lahan,  maka  akan  tampak  spektrum bergeser.  Jika  meja  terus  diputar  (dalam  arah yang sama), pada suatu saat spektrum itu akan berbalik  arah  dari  arah semula.  posisi  prisma pada  saat  spektrum  tepat  akan  berbalik merupakan  posisi  yang  memberikan  sudut deviasi  minimum.  pada  kedudukan  ini  prisma jangan diutak-atik.selanjutnya menggeser  teleskop  sehingga  tanda  +  berimpit tepat dengan garis spektrum warna merah. Pada kedudukan ini kita mencatat posisi teleskop (Tm). Dan ulangi percobaan (4) untuk spektrum warna biru (Tb) dan spektrum warna kuning (Tk)

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA

Hasil Pengamatan

Kegiatan 1. Menentukan sudut pembias prisma

            T₀ (sudut acuan)          = 0°

            T₁                                 = 51.67°

            T₂                                 = 70.23°

Kegiatan 2. Menentukan indeks bias dan daya dispersi prisma

            T_m        = 36.983°

            T_k         = 37.933°

            T_b         = 38.783°

            Sudut deviasi minimum diperoleh

δ_m = T_m – T₀ = 36.983°

δ_k  = T_k – T₀ = 37.933°

δ_b  = T_b – T₀ = 38.783°

Analisis Perhitungan

Kegiatan 1. Menentukan sudut pembias prisma

atau

 1.06 rad

Untuk  

 

⁶

Kegiatan 2. Menentukan indeks bias dan daya dispersi sebuah prisma

Analisis Perhitungan

1.         Indeks bias

• Merah

• Kuning

• Biru

2.       Daya dispersi

Analisis Ketidakpastian

1.   Indeks bias

Untuk,

Karena  maka,

 rad

 rad

·         Merah

·         Kuning

·         Biru

 

2. Daya dispersi

 

            Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan diperoleh nilai sudut pembias prisma T₁ = 51.67° dan nilai T₂ = 70.23° dan indeks bias dan daya dispersi prisma sama dengan nilai sudut deviasi minimum T_m = 36.983°, T_k = 37.933° dan nilai T_b = 38.783° kemudian didapatkan nilai  atau  1.06 rad kemudian didapatkan nilai indeks bias merah secara perhitungan  sedangkan indeks warna merah secara teori yaitu 1,52, indeks bias kuning secara perhitungan  sedangkan secara teori yaitu 1,53 , didapatkan nilai indeks bias biru secara perhitungan  sedangkan secara teori 1,54. kemudian nilai daya dispersi secara analisis perhitungan yaitu . berdasarkan hasil tersebut didapatakan panjang gelombang terbesar yaitu untuk warna biru. Tetapi nilai frekuensi gelombang terbesar yaitu warna merah.

            Ketidaksamaan hasil teori dengan hasil percobaan disebabka oleh kesalahan dalam melihat alat ukur terutama dalam membaca skala yang tertera dikarenakan skala yang ada sangat kecil dan harus dilihat dengan menggunakan mikroskop. Kemudian kesalahan selanjutnya disebabkan karena kami kesulitan dalam membedakan spectrometer yang ada dan kesulitan untuk menghimpitkan tanda + dengan spectrum yang diinginkan karena jarak antar spectrum sangat dekat.

SIMPULAN

1.      Prisma adalah bangun ruang yang dibatasi oleh dua buah bidang segi banyak ( segi n ) yang sejajar dan kongruen serta bidang-bidang tegak yang menghubungkan bidang segi banyak tersebut. Prisma diberi nama berdasarkan segi-n pada sisi atas atau sisi alas.

2.      Spektrometer 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.

3.      Cahaya yang melewati prisma akan mengalami pembiasan sehingga terjadi pembelokan cahaya yang masuk dan keluar prisma.  Dengan memperpanjang sinar yang masuk dan keluar prisma akan di peroleh perpotongan yang di sebut sudut deviasi.

REFERENSI

·      Douglass  Giancoli.  2004.  Fisika.  Jakarta  : Erlangga

·  Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

·  Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1(Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

[1] Arisworo, Djoko, dkk. 2006. Fisika Dasar Jakarta; Grafindo Media Pratama.

[2] Tim Pengembangan Ilmu Pendidikan. 2007. Ilmu dan Aplikasi Pendidikan. Jakarta;

      PT IMTIMA