BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Menurut C. Huygen cahaya adalah gerak gelombang yang terpancar dari suatu sumber dalam semua arah. Cahaya termasuk dalam gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatnya tegak lurus arah getaran, sehingga cahaya dapat terpolarisasi. Polarisasi adalah terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi. Dan jika cahaya hanya mempunyai satu arah getar, maka disebut sebagai cahaya terpolarisasi linear. 1.2 Tujuan percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan konsentrasi larutan gula dengan menggunakan polarimeter, sekaligus menentukan sudut polarisasi. 1.3 Permasalahan Permasalahan yang dapat timbul dari percobaan ini adalah penampakan gelap dan terang pada polarimeter tidak sama persis untuk tiap percobaan. Disamping itu kita juga harus dapat menentukan konsentrasi gula berdasarkan sudut polarisasi dan suhu larutan. 1.4 Sistimatika laporan
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
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Menurut C. Huygen cahaya adalah gerak gelombang yang terpancar dari suatu
sumber dalam semua arah. Cahaya termasuk dalam gelombang transversal,
yaitu gelombang yang arah rambatnya tegak lurus arah getaran, sehingga
cahaya dapat terpolarisasi.
Polarisasi adalah terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya yang sebagian
arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi. Dan jika cahaya hanya
mempunyai satu arah getar, maka disebut sebagai cahaya terpolarisasi linear.
1.2 Tujuan percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan konsentrasi larutan gula dengan
menggunakan polarimeter, sekaligus menentukan sudut polarisasi.
1.3 Permasalahan
Permasalahan yang dapat timbul dari percobaan ini adalah penampakan gelap
dan terang pada polarimeter tidak sama persis untuk tiap percobaan. Disamping
itu kita juga harus dapat menentukan konsentrasi gula berdasarkan sudut
polarisasi dan suhu larutan.
1.4 Sistimatika laporan
Laporan ini dimulai dengan abstrak, kemudian dilanjutkan dengan daftar isi,
daftar gambar, dan daftar tabel. Bab I berisi tentang pendahuluan, yaitu latar
belakang, tujuan percobaan, permasalahan dan sistimatika laporan. Bab II
adalah dasar teori, sedangkan Bab III adalah tentang peralatan dan cara kerja.
Analisis data dan pembahasan diletakkan pada Bab III, sedangkan kesimpulan
pada Bab IV. Terakhir adalah daftar pustaka.
BAB II
DASAR TEORI
Interferensi dan difraksi dapat terjadi pada semua jenis gelombang, misalnya
gelombang bunyi, gelombang tali, gelombang pada permukaan cairan ataupun
gelombang cahaya. Polarisasi hanya dapat diamati pada gelombang transversal.yang
terdapat pada gelombang tali dan cahaya dan tidak terdapat pada gelombang bunyi,
karena gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal.
Percobaan sederhana yang membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang
transversal yang paling mudah yaitu dengan menggunakan lempeng polaroid identis
seperti yang digunakan pada kaca mata hitam. Setiap lempeng cukup transparan dan
bila satu lempeng ditempatkan di atas yang lain , maka yang terlihat masih
transparan. Tetapi bila salah satu diputar perlahan-perlahan daerah yang tumpang
tindih akan menjadi gelap.
Berabad-abad sebelum penemuan lempeng polaroid, peristiwa tersebut diamati
dengan menggunakan kristal tertentu yang secara alamiah seperti kalsit. Dalam
kenyataan, Newton meninjau peristiwa ini sebagai bukti melawan teori gelombang
cahaya karena setiap orang kemudian mengandaikan bahwa cahaya adalah
gelombang longitudinal. Namun demikian tidak seorangpun dapat menjelaskan
bagaimana intensitas gelombang longitudinal dapat terpengaruh dengan perputaran
sesuatu di sekitar sumbu sejajar pada arah gerak gelombang.
Pada tahun 1817, F. Young merupakan orang pertama yang menunjukkan
bahwa cahaya adalah gelombang transversal. Gelombang longitudinal hanya dapat
bergetar satu arah, sedang gelombang transversal dapat bergetar pada berbagai arah
yang terletak pada bidang yang tegak lurus pada arah gerak. Dalam suatu berkas
cahaya yang tertutup, semua rentetan bergerak dalam arah lintang yang sama
sehingga berkas tersebut dapat disajikan oleh amplitudo A.
Simpangan titik-titik pada tali tegak lurus dengan arah rambat gelombangnya.
Ada gelombang yang simpangannya menjalar menurut bidang XOY (bidang
vertikal). Ada juga gelombang yang simpangannya menurut bidang XOZ (bidang
horisontal). Kedua gelombang tersebut mungkin resultan dari gelombang-gelombang
yang arah simpangannya sembarang arah. Jadi gelombang transversal apapun dapat
ditampilkan sebagai resultan dari dua komponen gelombang, yang satu hanya
memiliki simpangan pada sumbu y, yang lainnya hanya ada pada sumbu z.
Gambar 1.1
a. Gelombang transversal terpolarisasi pada Y
b. Gelombang transversal terpolarisasi pada Z
Gelombang yang terpolarisasi pada sumbu Y disebut terpolarisasi linear pada
sumbu Y. Gelombang yang hanya menyimpang pada sumbu Z disebut terpolarisasi
linear pada sumbu Z. Supaya cahaya bisa terpolarisasi digunakan filter yang hanya
meneruskan gelombang-gelombang pada arah polarisasi tertentu saja.
Filter polarisasi cahaya dikenal dengan nama polaroid. Polaroid digunakan pada
kaca mata pelindung sinar matahari (sunglasess) dan pada filter polarisasi lensa
kamera. Cara kerja polaroid berdasarkan prinsip penyerapan, yaitu meneruskan 80%
atau lebih gelombang-gelombang yang terpolarisasi sejajar dengan sumbu polarisas,
serta hanya melewatkan 1% atau kurang gelombang yang tegak lurus dengan sumbu
polarisasi.
Dari uraian tersebut dapat didefinisikan bahwa polarisasi adalah terserapnya
sebagian arah geter cahaya. Cahaya yang sebagian besar arah getarnya terserap
disebut cahaya terpolarisasi, dan jika cahaya hanya mempunyai satu arah gelombang
disebut cahaya terpolarisasi linear.
Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya yang tidak terpolarisasi. Yitu
dengan menghilangkan (memindahkan) semua arah getar dan melewatkan salah satu
arah getar saja. Ada empat cara untuk melakukan hal itu :
Penyerapan selektif
Pemantulan
Pembiasan ganda
Hamburan
Polarisasi dengan penyerapan selektif
Teknik yang umum dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi adalah
menggunakan polaroid, yang akan meneruskan gelombang-gelombang yang arah
getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi dan menyerap gelombang-gelombang pada
arah getar lainnya. Oleh karena itu, teknik ini disebut polarisasi dengan penyerapan
selektif. Suatu polaroid ideal akan meneruskan semua medan yang sejajar dengan
sumbu polarisasi dan menyerap semua yang tegak lurus dengan sumbu polarisasi.
Gambar 1.2
Pada gambar di atas tampak dua buah polaroid. Polaroid pertama disebut
polarisator, dan polaroid kedua disebut analisator. Polarisator berfungsi untuk
menghasilkan cahaya terpolarisasi dan cahaya tak terpolarisasi (alami), sedangkan
analisator berfungsi untuk mengurangi intensitas cahaya yang terpolarisasi.
Prinsip kerja sistem adalah sebagai berikut. Seberkas cahaya alami masuk
melalui polarisator. Cahaya disini dipolarisasikan secara vertikal, yaitu hanya cahaya
yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi, sedang yang lainnya diserap.
Cahaya yang terpolarisasi vertikal menuju analisator. Pada analisator, cahaya yang
arah getarnya tegak lurus dengan sumbu polarisasi diserap. Dari analisator, cahaya
yang terpolarisasi adalah cos dikalikan dengan polarisasi yang pertama.
Jadi analisator berfungsi mengurangi intensitas cahaya yang terpolarisasi.
Intensiras cahaya yang diteruskan akan mencapai maksimum, jika kedua sumbu
polarisasi sejajar, dan mencapai minimum jika kedua sumbu polarisasi saling tegak
lurus.
Polarisasi dengan pemantulan
Jika cahaya menuju kebidang batas antara dua medium, maka sebagian cahaya
akan dipantulkan. Ada tiga kemungkinan cahaya yang terpantul yaitu:
Cahaya pantul tidak terpolarisasi
Cahaya pantul terpolarisasi sebagian
Cahaya pantul terpolarisasi sempurna
ketiga kemungkinan diatas tergantung pada besaran sudut datang cahaya. Cahaya
pantul tidak terpolarisasi jika sudut datang 00 (searah garis normal bidang batas) atau
900 (searah bidang batas). Cahaya pantul terpolarisasi sebagian jika sudut datang
antara 00 sampai 900. Cahaya pantul terpolarisasi sempurna jika sudut datang
mempunyai nilai tertentu (disebut sudut polarisasi).
Cahaya dapat diuraikan menjadi dua komponen arah getar. Yang satu sejajar
dengan bidang (dinyatakan oleh titik) dan yang satu tegak lurus dengan komponen
pertama (dinyatakan dengan panah). Ternyata komponen yang sejajar dipantulkan
lebih kuat daripada komponen tegak lurus, hal ini dikatakan sinar pantul terpolarisasi
sebagian.
Sinar datang kemudian dilambangkan dengan I, lalu diubah sampai sinar bias
dan sinar pantul membentuk sudut 900, pada sudut ini ternyata sinar pantul
terpolarisasi sempurna dengan arah getar sejajar dengan bidang. Sudut datang
tersebut disebut sebagai sudut polarisasi.
Gambar 1.3
a. Sinar pantul terpolarisasi sebagian
b. Sinar pantul terpolarisasi sempurna
ip + 900 + r = 1800
r = 900 - I
Sin r = Sin (900 - ip)
Sin r = Cos ip
Jika cahaya datang dari udara (n=1) menuju bahan dengan indeks bias n, maka dapat
ditulis:
tan ip = n1
tan ip = n
Prinsip polarisasi pemantulan dimanfaatkan pada kaca pelindung sinar matahari dan
lensa. Kaca mata pelindung sinar matahari dibuat dari bahan polaroid untuk
mengurangi intensitas sinar pantul matahari (mengurangi kilau cahaya matahari).
Polarisasi dengan pembiasan ganda
Jika cahaya melalui kaca, maka cahaya lewat dengan kelajuan sama ke segala
arah. Ini disebabkan kaca mempunyai satu indeks bias. Tetapi dalam bahan kristal
tertentu seperti kalsit dan kuarsa. Kelajuan cahaya tidak sama untuk ke segala arah.
Ini disebabkan kristal mempunyai lebih dari satu nilai indeks bias. Jadi cahaya yang
lewat mengalami pembiasan ganda.
Jika seberkas sinar datang searah garis normal, maka sinar ini akan dibagi
menjadi dua sinar. Sinar pertama diteruskan tanpa pembelokan disebut sebagai sinar
biasa. Sinar kedua dibelokkan, dan disebut sebagai sinar istimewa. Peristiwa ini
disebut sebagai polarisasi dengan pembiasan ganda.
Jadi polarisasi pembiasan ganda terjadi pada kristal yang memiliki lebih dari
satu nilai indeks bias. Jika seberkas sinar datang searah dengan sumbu normal, maka
akan dibagi menjadi dua, yaitu sinar biasa dan sinar istimewa.
Polarisasi dengan hamburan
Jika cahaya datang pada suatu sistem (misal. gas), maka elektron-elektron
dalam partikel dapat menyerap dan memancarkan kembali sebagian dari cahaya.
Penyerapan dan pemantulan kembali ini disebut sebagai hamburan. Hamburan inilah
yang menyebabkan cahaya matahari mengenai pengamat di bumi terpolarisasi
sebagian.
Hamburan jugalah yang menyebabkan langit tampak biru. Berdasarkan analisis
tentang hamburan, untuk intesitas cahaya tertentu, intensitas cahaya yang
dihamburkan bertambah dengan bertambahnya frekuensi. Karena cahaya biru
mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari cahaya merah, maka cahaya biru
dihamburkan lebih banyak dari cahaya merah.
BAB III
PERALATAN DAN CARA KERJA
3.1 Peralatan
1. Polarimeter
2. Lampu natrium dengan perlengkapannya
3. Thermometer
4. Gelas ukur
5. Gula pasir
6. Aquades dan pipet
3.2 Cara kerja
1. Dibuat larutan gula yang sangat encer dari aquades dan larutan gula pekat
kurang lebih 30 cc.
2. Dibuat larutan gula yang konsentrasinya setengah dari konsentrasi larutan
pertama.
3. Tabung porselin dibersihkan dengan air.
4. Tabung porselin diisi dengan aquades sampai penuh, diusahakan jangan
sampai timbul gelembung udara, kemudian tabung ditutup hingga rapat.
5. Tabung dimasukkan ke dalam polarimeter.
6. Analizer diputar hingga medan pandang yang nampak pada teropong gelap
semua.
7. Kedudukan sudut polarizer dapat dibaca pada skala polarimeter.
8. Percobaan dilakukan sebanyak 5 kali.
9. Langkah yang sama dilakukan hingga terlihat setengah terang, terang,
setengah gelap.
10. Suhu aquades diukur dengan menggunakan thermometer.
11. Langkah-langkah tersebut diulangi dengan menggunakan larutan gula
konsentrasi pertama dan kedua.
12. Tabung porselin dicuci hingga bersih.
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis data
Ralat pengukuran
Dari hasil pengukuran yang berulang, didapatkan hasil yang berbeda-beda.
9. BAB V Kesimpulan .......................................................................... 23
10. Daftar Pustaka ................................................................................... ( v )
11. Lampiran
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar gelombang transversal
Gambar 1.1 ......................................................................................... 3
2. Gambar polarisator dan analisator Gambar 1.2 ......................................................................................... 4
3. Gambar hukum Snellius
Gambar 1.3 ......................................................................................... 5
4. Gambar prinsip kerja polarimeter Gambar 2.2 ......................................................................................... 21
5. Gambar sumbu pada analizer saat bayangan gelap Gambar 2.2 ......................................................................................... 22