laporan akhir refraktometer abbe
Post on 02-Jun-2018
251 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
1/32
Laporan Akhir
Fisika Eksperimen I BRefraktometer ABBE
(Modul3)
Nama : Luki Muhammad Azis
NPM : 140310090016Jadwal Praktikum : Kamis, 7 April 2011
Waktu : 15.00 - 17.00 WIB
Asisten : Andre Hartanto
Laboratorium Fisika Menengah
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Padjadjaran2011
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
2/32
Lembar Pengesahan
Refraktometer ABBE(Modul3)
Nama : Luki Muhammad Azis
NPM : 140310090016
Jadwal Praktikum : Kamis, 7 April 2011
Waktu : 15.00 - 17.00 WIB
Asisten : Andre Hartanto
Jatinangor, 14 April 2011
Asisten
.....................................................
Speaken Lap. Awal Lap. Akhir
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
3/32
I. Latar belakang
Mata makhluk hiup dapat melihat tidak lain adalah dikarenakan benda benda
tersebut memantulkan cahaya dan masuk ke dalam mata sehingga kita dapat melihat
benda benda di sekitar kita. Cahaya memiliki banyak sifat yang dapat kita amati
dalam kehidupan sehari hari. Pada percobaan kali ini kita akan mengamati peristiwa
pembiasan cahaya (refraksi). Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah cahaya
ketika melewati bidang batas anatara dua medium yang berbeda. Pembiasan cahay
terjadi dikarenakan oleh perbedaan kecepatan cahaya di setiap medium berbeda.
Kemampuan meium tersebut untuk memebiaskan cahaya disebut indeks bias. Untuk
dapat mengetahui indeks bias suatu carian, kita akan menggunakan refraktometer
ABBE.
II. Identifikasi Masalah
1. Indeks bias zat cair
2. Cara kerja Refraktometer ABBE
3.
Pembiasan pada prisma
4.
Pengaruh suhu terhadap indeks bias.
III. Tujuan percobaan
1. Mempelajari prinsip kerja Refraktometer ABBE
2. Mengukur indeks bias suatu cairan
3. Mengetahui pengaruh suhu terhadap indeks bias
4.
Menentukan dispersi -
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
4/32
IV. Teori Dasar
4.1Pembiasan dan Indeks Bias
Cahaya yang melalui bidang batas antara dua medium, akan mengalami
perubahan arah rambat atau pembelokan. Peristiwa perubahan arah rambat cahaya dapat
pada batas dua medium tersebut pada dasarnya disebabkan adanya perbedaan kecepatan
merambat cahaya pada satu medium dengan medium yang lain. Peristiwa inilah yang
disebut sebagai pembiasan cahaya (refraksi). Pembiasan cahaya berarti pembelokan
arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks
biasnya.
Padaoptika eraoptik geometris,refraksicahaya yang dijabarkan denganHukum
Snellius, terjadi bersamaan dengan refleksi gelombang cahaya tersebut, seperti yang
dijelaskan olehpersamaan Fresnelpada masa transisi menuju eraoptik fisis.Tumbukan
antaragelombang cahaya denganantarmuka duamedium menyebabkankecepatan fasa
gelombang cahayaberubah.Panjang gelombang akan bertambah atau berkurang dengan
frekuensi yang sama, karena sifat gelombang cahaya yang transversal (bukan
longitudinal). Pengetahuan ini yang membawa kepada penemuan lensa dan refracting
telescope. Refraksi di era optik fisis dijabarkan sebagai fenomena perubahan arah
rambat gelombang yang tidak saja tergantung pada perubahan kecepatan, tetapi juga
terjadi karena faktor-faktor lain yang disebutdifraksi dandispersi.
Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan
cahaya dalam ruanghampa udara dengancepat rambat cahayapada suatu medium.
Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:
http://id.wikipedia.org/wiki/Optikahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_geometris&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Refleksihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Persamaan_Fresnelhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_fisis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Antarmukahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kecepatan_fasa&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Transversal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Longitudinal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Lensahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_fisis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Difraksihttp://id.wikipedia.org/wiki/Dispersihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Hampa_udarahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Cepat_rambat_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Cepat_rambat_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hampa_udarahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Dispersihttp://id.wikipedia.org/wiki/Difraksihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombanghttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_fisis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Lensahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Longitudinal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Transversal&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensihttp://id.wikipedia.org/wiki/Panjang_gelombanghttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kecepatan_fasa&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Antarmukahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_fisis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Persamaan_Fresnelhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Gelombang_cahaya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Refleksihttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snelliushttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_geometris&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Optika -
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
5/32
dimana:
n = indeks bias
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (299,792,458 meter/detik)
vp= cepat rambat cahaya pada suatu medium
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 atau (n 1).
Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memerikan hubungan antara
sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas
antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Hukum Snellius
menyebutkan bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang
tergantung padamedium.Perumusan lain yang ekivalen adalah nisbah sudut datang dan
sudut bias sama dengan nisbahkecepatan cahayapada keduamedium,yang sama
dengan kebalikan nisbahindeks bias.Hukum Snellius disebut juga dengan hukum
pembiasan.
http://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Snells_law2.svghttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Medium -
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
6/32
Pembiasan cahaya pada antarmuka antara dua medium dengan indeks bias berbeda,
dengan n2> n1. Karena kecepatan cahaya lebih rendah di medium kedua (v2< v1), sudut
bias 2 lebih kecil dari sudut datang 1; dengan kata lain, berkas di medium berindeks
lebih tinggi lebih dekat ke garis normal.
Perumusan matematis hukum Snellius adalah
atau
atau
Lambang 1,2 merujuk pada sudut datang dan sudut bias, v1 dan v2 pada kecepatan
cahayasinar datang dansinarbias. Lambang n1merujuk pada indeks bias medium yang
dilalui sinar datang, sedangkan n2adalahindeks biasmedium yang dilaluisinarbias.
Hukum Snellius dapat digunakan untuk menghitung sudut datang atau sudut bias, dan
dalam eksperimen untuk menghitungindeks bias suatu bahan.
http://id.wikipedia.org/wiki/Pembiasanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mediumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Indeks_biashttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sinarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_cahayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Pembiasan -
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
7/32
4.2Refraktometer ABBE
Gambar 1. Refraktometer ABBE
Refraktometer merupakan alat untuk menentukkan indeks bias suatu medium.
Sedangkan Refraktometer ABBE merupakan alat pengukur indeks bias suatu zat cair
yang mempunyai indeks bias antara 1,3 dan 1,7.
Prinsip kerja alat ini berdasarkan sudut kritis, dimana sudut kritis diantara dua
medium adalah sudut datang sinar dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat
yang menghasilkan sudut bias sama dengan 90.
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
8/32
K1
K2
P
P
P
P
cermin
Gambar 2.Skema Refraktometer ABBE
Dari gambar skema refraktometer ABBE tersebut dapat kita ketahui bagian dari
refraktometer tersebut. Refraktometer ABBE ini terdiri dari sebuah teleskop, dua prisma
pembias P dan P dimana zat cair yang akan diukur indeks biasnya diletakkan antara
kedua prisma ini, dua prisma amici K1 dan K2, dan cermin datar sebagai pemantul.
System prisma K1dan K2terdiri dari masing-masing dari tiga prisma yang ditempelkan.
System ini dinamakan kompensator yang berfungsi untuk menjadikan sinar
polikromatik menjadi sinar monokromatik sebagai sumber cahaya.
Cahaya kuning yang datang dari lampu natrium akan dipantulkan oleh cermin
datar kemudian akan menuju prisma pembias pertama. Sinar pantul dari prisma pembias
pertama tersebut akan menjadi sinar datang yang baru bagi prisma pembias kedua yang
kemudian akan dipantulkan kembali ke prisma amici pertama dan kedua. Selanjutnya
sinar yang keluar dari prisma amici kedua akan diterima oleh teleskop, sehingga kita
dapat menentukkan harga indeks bias zat cair tersebut.
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
9/32
Dalam percobaan ini kita akan melihat garis batas antar gelap dan terang.
Dengan mengubah-ngubah kompensator sehingga garis batas dan gelap terlihat jelas
dan tidak terdapat warna lagi, dengan garis batas gelap dan terang yang sangat jelas ini
kita dapat menentukkan indeks bias dari zat cair yang ingin kita ketahui dengan melihat
skala yang terdapat pada refraktometer.
Mengukur indeks bias
Apabila suatu bahan dengan indeks bias n ditempatkan pada gelas prisma yang
indeks biasnya ngdan sudut biasnya A, dengan sudut prisma A sebesar 62. Untuk lebih
jelasnya kita dapat melihat gambar di bawah ini:
Gambar 3. Jalannya cahaya pada prisma pembias
Dari Hukum Snellius: nusin = ngsin dimana nu= n udara = 1
sin = ngsin
Dengan menggunakan perhitungan geometri:
A + =180 A = r +
+ r + = 180 = Ar
adalah sudut kritis, dimana n < ngsehingga = 90
nr
i
ng
ngnu
A
i
A
r
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
10/32
n sin 90= ngsin
n = ngsin n = ngsin (A - r)
n = ng sin A cos r - ngcos A sin r cos r = (1sin2r)1/2
n = ngsin A (1- Sin2 r)1/2cos A sin i ng sin r = sin i
n = Sin A isinAcosisinn 22
g
Polarisasi pada dielektrik
Suatu bahan dielektrik dengan konstanta bila berada pada medan listrik E
maka terjadi polarisasi dalam bahan. Polarisasi (P) pada satu partikel dalam bahan
adalah :
P = E ; = Polarizabilitas
Maka bila ada N partikel dalam polarisasi total adalah :
P = N P = N E
Karena terjadi polarisasi maka terjadi pengeluaran partikel-partikel dalam bahan (D), yaitu :
D = E
E = oE + P o= konstanta dielektrik pada vakum
E = oE + N E
= o+ N
00
1
N (*)
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
11/32
Polarisasi pada bahan dielektrik menyebabkan displacement pada muatan-
muatannya. Hal ini disebabkan oleh adanya medan listrik luar E.
E = Eoexp I {t kx} dengani = 1
Dari persamaan gerak muatan didapatkan :
m
eE
dt
yd
2
2
;e = muatan ( 1,6 X 10-19) (1)
)exp(
1
)exp(
2
2
2
timI
eEy
dttim
eEdy
tim
eE
dt
yd
o
o
o
(2)
Polarizabilitas dari didefinisikan sebagai momen dipol per unit medan E
= (e y) / t (3)
Substitusi (2) ke (3) didapat :
= - e2/ (m2) (4)
Substitusi persamaan (4) ke persamaan (*), sehingga didapat :
2
22 1
m
Nen
o
Dengan mengetahui bahwa
M
N
No maka :
2
22 1
mM
eNn
o
o
dengan : m = massa muatan bebas
= frekuensi gerak muatan
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
12/32
refraktifitas molekular rm diberikan :
rM
n
nrm2
11
2
dan refraksi spesifik :
1
2
1
2
2
n
nrs
Dari persamaan tersebut diatas dapat diketahui bahwa indeks bias akan
bergantung pada temperatur.
PenentuaTeori Dielektrik secara Mikro
Medan molekul (Em) adalah medan listrik yang menyebabkan polarisasi
molekul bahan dielektrik. Medan ini disebabkan oleh :
- Semua sumber luar.
- Semua molekul terpolarisasi dalam dielektrik kecuali pada suatu molekul yang
ditinjau.
Em = Ex+ Ed+ Es + E
Dimana:
Ex = Medan listrik primer yang ditimbulkan oleh muatan plat paralel.
Ex = ( 1/o ) ; = Rapat muatan (C/m2)
Ed = Medan dipolarisasi yang disebabkan oleh polarisasi muatan pada
permukaan diluar dielektrik.
Dimana Eddapat dirumuskan:
p
o
dE
1 ; p= rapat muatan polarisasi = P
Ed = Po
1
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
13/32
Es = medan listrik akibat polarisasi muatan pada permukaan Cavity (rongga)
Es = Po3
1
E = 0, karena arah dipole bersifat acak (random).
Em= Ex+ Ed+ Es
Em= PP
ooo
3
1
Em= PEo
3
1 ...(a)
Jadi polarisasi molekul dalam bahan adalah :
Pm = Em
Jika pada bahan terdapat N molekul
P = N Pm= N Em (b)
Substitusi (a) dan (b) :
P =
o
PEN
3
Dengan pengertian P = (K-1) oE dengan K = /omaka :
(K-1) oE = NE + {N/(3 o )} (K-1)oE
(K-1) o= [N +{ N/(3 o)} (K-1) o]
( K-1 ) o
=
[N + { N/(3 o)} (K-1)]
(3 o) (K-1)
=
N ( K+2 )
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
14/32
Dengan n2 = /o = K maka:
=)2()1)(3( 2
2
nNno (c)
Refraksi molekuler (rm) didefinisikan efraksi dari gelombang elektromagnerik
pada 1 mol molekul tersebut, sehingga jumlah partikelnya sama dengan bilangan
Avogadro (No) = 6,027 X 1023 )
rm =o
oN
3 (d)
Substitusi (c) ke (d) yaitu:
rm =)2(3
)1)(3(2
2
nN
nN
o
oo
Dengan No / N = M /
M = berat molekul
P = rapat massa
rm =)2(
)1(
2
2
n
nM
Refraksi Spesifik ( rs) didefinisikan refraksi molekuler persatuan berat molekul.
rs = rm/ M maka :
rs =)2(
)1(2
2
n
n
Polarisasi pada bahan dielektrik menyebabkan displacement pada muatan-
muatannya. Hal ini disebabkan oleh adanya medan listrik luar E.
E = Eoexp I {t kx} dengani = 1
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
15/32
Dari persamaan gerak muatan didapatkan :
meE
dtyd 2
2 ;e = muatan ( 1,6 X 10-19) (e)
)exp(
1
)exp(
2
2
2
timI
eEy
dttim
eEdy
tim
eE
dt
yd
o
o
o
(f)
Polarizabilitas dari didefinisikan sebagai moment dipole per unit medan E
= (e y) / t (g)
Substitusi (f) ke (g) didapat :
= - e2/ (m2) (h)
Substitusi persamaan (h) ke persamaan (3) di keterangan sebelumnya, sehingga
didapat :
n2 = 1{( Ne2) / (om2)
Dengan mengetahui bahwa No/N = M/ maka :
n2= 1{ (No e2)/(Mom2) }
m = massa muatan bebas
= frekuensi gerak muatan
Sistem Osilator
Sebuah atom terdiri dari inti dan elektron yang mengelilinginya. Untuk
mengabsorbsi elektron dari satu lintasan ke lintasan lain diperlukan energi luar yang
sebanding dengan selisih tingkat energi atom.
Sistem atom ini bisa dianggap sebagai suatu sistem osilator apabila pada atom
diberikan medan listrik E, elektron-elektron akan bergerak harmonik ke frekuensi
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
16/32
tertentu. Dalam hal ini terjadinya pencapaian pada frekuensi tertentu tersebut adalah
terjadinya resonansi dengan frekuensi anguler resonansi yaitu o.
Dengan pendekatan dari persamaan (e) dan (g) didapat
)()(
122
2
im
e
o
= ( e2/ m ) [ 1 / { (o2-2) + ( i) } ] ; i = -1
Untuk mencari besar dari harga :
= ( e2/ m ) [ (o2 - 2)2+ ( )2 (i)
Substitusikan (i) ke (3)
n2 = 1 + [(Ne2) / (mo)] [ (o22 )2 + ( )2
Dimana = 2/ ; = perioda
n2 = 1 + [(Ne2) / (mo)] [ (o22 )2+ ( 24 (1/)2) ]
n2 = 1 + [(Ne2) / (mo)] [ (o22 )2 + ( 42 2) ]
Dimana = faktor redaman
Penentuan dispersi nf- nc
Dengan mencatat pembacaan skala d dan kompensator, dapat digunakan untuk
menentukan dispersi suatu zat yaitu selisih indeks bias garis korona dan garis flinta
dari hidrogen. Selain dengan grafik, dapat pula ditentukan dengan rumus empiris :
(Air) nf - nc= 4.10-7d33,7.10-5d2+ 9.10-5d + 0,0465
(Minyak) nf - nc= 4.10-7
d3
3,5.10-5
d2
+ 8.10-5
d + 0,0435 n Dispersi nf- nc
Dengan mencatat pembacaan skala d dan kompensator, dapat digunakan untuk
menentukan dispersi suatu zat yaitu selisih indeks bias garis korona dan garis flinta dari
hydrogen (nf-nc) . Selain dengan grafik, dapat pula ditentukan dengan rumus empiris :
DCdBdAdnn cf 23
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
17/32
Harga-harga A, B, C, dan D dapat dilihat dalam table berikut :
Koefisien Air Minyak
A 0,000000431 0,000000385
B - 0,000038789 - 0,000034480
C 0,000087686 0,000083965
D 0,046535811 0,043503590
Koreksi
Temperatur prisma dalam refraktormeter tidak sama, maka perlu adanya
koreksi untuk harga-harga nddengan persamaan :
ndkor= nd +R10-5
dengan :
dTnD
TDR d )20(04525,0094,0)20(5,29 21
Dimana :
ndkor = indeks bias hasil koreksi
nd = indeks bias yang dikoreksi
R 10-5 = nilai koreksi
D = Konstanta yang terdapat pada persamaan penentuan
dispersi
T1 = temperatur prisma Refraktometer ABBE
T2 = temperatur prisma kompensator
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
18/32
V. Percobaan
5.1 Alat dan Bahan
Refraktometer ABBE beserta grafik nf-nc
Refraktometer ABBE berfungsi sebagai alat untuk mengukur indeks bias suatu
zat cair. Grafik nf-nc berfungsi sebagai acuan untuk menentukan nilai nf-nc
setelah diketahui harga drumer (d) dan indeks biasnya (nd).
Lampu natrium beserta power supply 110 V.
Berfungsi sebagai sumber cahaya dan sumber tegangan untuk menyalakan
lampu.
Bejana air beserta pompa, pemanas dan pipa-pipa penghubung
Berfungsi sebagai alat yang digunakan sebagai sarana percobaan.
Termometer
Berfungsi sebagai alat untuk mengukur suhu.
Minyak dan air
Berfungsi sebagai zat cair yang akan diukur indeks biasnya.
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
19/32
Output ke
bejanaInput dari
pompa1
3
2
4P
P
5.2Prosedur Percobaan
A. Persiapan
1. Menyalakan lampu natrium dengan menggunakan sumber tegangan 110V,
selama 5 menit.
2.
Memasang termometer pada refraktometer.
3. Menghubungkan pipa-pipa pada Refraktometer ABBE (seperti pada gambar
dibawah). Pipa dari pompa dihubungkan pada lubang masukan pada
Refraktometer ABBE. Lubang 3 dan 4 dihubungkan dengan pipa ke bejana.
Memasang termometer pada Refraktometer ABBE.
B.Pengambilan Data
a.
Menentukan indeks bias minyak pada suhu kamar1. Membuka prisma dengan hati-hati, kemudian meneteskan satu tetes minyak
diatas prisma. Menutup dan menguncikan hingga teguh.
2. Mengatur cermin pemantul cahaya agar garis silang terlihat dengan jelas.
3. Mengatur tombol kompensator sehingga tampak batas terang dan gelap
terletak pada perpotongan garis silang.
4. Mengatur tombol alhidad sehingga batas bayangan terang dan gelap terletak
pada perpotongan garis silang.
5. Mencatat skala yang terlihat pada kaca benggala yang menunjukkan harga
indeks bias minyak (nd) dan skala yang terlihat pada kompensator yang
menunjukkan harga drumer (d).
6. Mencatat suhu ruangan dan suhu refraktometer.
7. Menentukan nilai nf-nc dengan bantuan grafik.
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
20/32
b.Menentukan indeks bias air suling pada berbagai suhu
1. Mengeringkan minyak pada prisma dengan tisu halus, hati-hati jangan terlalu
keras. Meneteskan satu tetes air suling pada prisma tersebut.
2.
Menutup kembali prisma tersebut.
3. Menyalakan heater dan pompa.
4.
Pada suhu 25C melakukan percobaan 2 s/d 5 pada prosedur a. Mengamati
suhu input dan outputnya.
5.
Melakukan percobaan 4 untuk variasi suhu antara 25oC s.d. 60oC.
6. Menentukan nilai nf-nc pada masing-masing variasi suhu.
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
21/32
VI. Data dan Analisa
6.1.Data Percobaan
1. Menentukan Indeks bias minyak pada suhu kamar
Tabel data indeks bias minyak pada suhu kamar
No. nd D T
ruang
T ref nfnc
1 1,5 45 27 28 0,0124
2 1,5 44 27 28 0,0135
3 1,51 46 27 28 0,0125
4 1,5 45 27 28 0,0124
5 1,51 46 27 28 0,0125
6 1,5 46 27 28 0,0124
7 1,5 45 27 28 0,0126
8 1,5 45 27 28 0,0128
9 1,5 45 27 28 0,0128
10 1,5 46 27 28 0,0124
2.
Menentukan Indeks Bias air suling pada berbagai suhu
Tabel data indeks bias air suling pada berbagai suhu.
No Percobaan
Ke
d
(drummer)
nd
(bias
air)
T air
(input)
T
refrak
nf-nc
1 1 53 1,33 25 26 0,0066
2 53 1,33 25 27 0,0066
3 53 1,33 25 28 0,0066
2 1 54 1,331 30 31 0,0063
2 54 1,331 30 32 0,0063
3 60 1,331 30 32 0,0052
3 1 58 1,331 35 37 0,0053
2 60 1,33 35 38 0,0052
3 60 1,33 35 39 0,0052
4 1 58 1,33 40 41 0,0052
2 54 1,329 40 42 0,0064
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
22/32
3 52 1,33 40 43 0,007
5 1 54 1,329 45 46 0,0064
2 56 1,331 45 47 0,0058
3 52 1,329 45 47 0,007
6 1 59 1,328 50 51 0,0051
2 59 1,328 50 51 0,0051
3 60 1,328 50 52 0,0051
7 1 55 1,327 55 55 0,0057
2 54 1,327 55 56 0,0057
3 59 1,329 55 56 0,0064
81 55 1,327 60 60 0,0057
2 55 1,327 60 60 0,0057
3 55 1,327 60 60 0,0057
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
23/32
6.2Perhitungan dan Analisis
A. Menghitung nilai terbaik indeks bias minyak pada suhu kamar
1. Persamaan untuk mencari indeks bias terbaik yaitu,
Maka,
=
2. Menghitung indeks bias koreksi untuk minyak beserta KSR
Persamaan untuk mencari indeks bias koreksi yaitu,
510 Rnn ddkor
dTnD
TDR d )20(04525,0
094,0)20(5,29 21
Contoh
Untuk data pertama, nd= 1,50
d = 45
D = 0,043503590
T1=T air=27C
T2= Trefrak = 28C
-6,57803445)2028(50,1
043503590,0
04525,0094,0)2027)(043503590,0(5,29
R
1,49993
10)-6,578034(50,1
10
5
5
dkor
dkor
ddkor
n
n
Rnn
n
nd
n
n
i
i
d
1
dn 5022,1
10
02,15
10
50,150,150,150,150,1510,150,1510,150,150,1
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
24/32
Menghitung kesalahan relatif indeks bias minyak:
%99561,99
%001
%0,00385
%1005,1
5,149993,1
%100
KP
KSRKP
KSR
KSR
nnnKSR
lit
litdkor
Memakai cara yang sama maka didapat data seperti dibawah ini:
No Nd D T air Trefrak
R nd kor KSR(%)
KP(%)
1 1,5 45 27 28 -6,578 1,49993 0,004385 99,9956
2 1,5 44 27 28 -6,2322 1,49994 0,004155 99,9959
3 1,51 46 27 28 -7,2698 1,50993 0,66182 99,3382
4 1,5 45 27 28 -6,578 1,49993 0,004385 99,9956
5 1,51 46 27 28 -7,2698 1,50993 0,66182 99,3382
6 1,5 46 27 28 -6,9238 1,49993 0,004616 99,9954
7 1,5 45 27 28 -6,578 1,49993 0,004385 99,9956
8 1,5 45 27 28 -6,578 1,49993 0,004385 99,99569 1,5 45 27 28 -6,578 1,49993 0,004385 99,9956
10 1,5 46 27 28 -6,9238 1,49993 0,004616 99,9954
Tabel perhitungan nd koreksi beserta KSR dan KP
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
25/32
3. Menghitung nilai nf-nc berdasarkan teori dan membandingkannya
dengan hasil percobaan
Persamaan untuk mencari nilai nf-nc hitung yaitu,
DCdBdAdnn cf 23
Harga-harga A, B, C, dan D dapat dilihat dalam tabel berikut :
Koefisien Minyak
A 3,9E-07
B -3E-05
C 8,4E-05D 0,0435
Tabel Nilai koefisien A, B, C, dan D pada minyak
Contoh : Untuk data ke-1, nd= 1,50; d = 45
0125431,0 cf nn
Memakai cara yang sama maka didapat data seperti pada tabel dibawah ini:
No D nf - nc lit nf-nc
hitung
1 45 0,0124 0,0125431
2 44 0,0135 0,0132406
3 46 0,0125 0,0118807
4 45 0,0124 0,0125431
5 46 0,0125 0,0118807
6 46 0,0124 0,01188077 45 0,0126 0,0125431
8 45 0,0128 0,0125431
9 45 0,0128 0,0125431
10 46 0,0124 0,0118807
Tabel perhitungan nf-nc hitung
)45)(000083965,0()45)(000034480,0()45)(000000385,0( 23 cf nn
)043503590,0(
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
26/32
B. Air Suling
1. Menghitung nilai terbaik indeks bias Indeks bias air suling pada
berbagai suhu.
Persamaan untuk mencari d (drummer) terbaik yaitu,
Persamaan untuk mencari indeks bias terbaik yaitu,
Persamaan untuk mencari suhu refraktometer terbaik yaitu,
Persamaan untuk mencari nf-nc terbaik yaitu,
Contoh : Untuk data-1 T air = 25oC
n
d
d
n
i
i
1
n
nd
n
n
i
i
d
1
n
T
T
n
i
i
R
1
n
ncnf
ncnf
n
i
1
533
159
3
535353
d
33,13
99,3
3
33,133,133,1
nd
273
81
3
282726
Tref
0066,03
0198,0
3
0066,00066,00066,0
ncnf
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
27/32
Data hasil drummer (d), nd, T refraktometer dan nf-nc diambil sebanyak
tiga kali dan dirata-ratakan setiap kenaikan 5C. Maka didapatkan
No D Nd T air T
refrak
nf-nc
1 53 1,33 25 27 0,0066
2 56 1,331 30 31,6667 0,00593
3 59,3333 1,33033 35 38 0,00523
4 54,6667 1,32967 40 42 0,0062
5 54 1,32967 45 46,6667 0,0064
6 59,3333 1,328 50 51,3333 0,0051
7 56 1,32767 55 55,6667 0,005938 55 1,327 60 60 0,0057
Tabel Perhitungan nilai rata-rata data percobaan
2. Membuat grafik indeks bias air terhadap suhu dan persamaan
grafiknya. dari prosedur b .
Persamaan untuk mencari nilai at dan bt yaitu,
Dari pengolahan sebelumnya didapatkan nilai nd terbaik dan T air sebagai
berikut,
No T air =
X
nd = Y X XY
1 25 1,33 625 33,25
2 30 1,331 900 39,933 35 1,33033 1225 46,5617
4 40 1,32967 1600 53,1867
5 45 1,32967 2025 59,835
6 50 1,328 2500 66,4
7 55 1,32767 3025 73,0217
8 60 1,327 3600 79,62
340 10,6333 15500 451,805
2
11
2
1 11
)(
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
XiXiN
YiXiXiYiN
at2
11
2
1 111
2 )(
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
XiXiN
XiYiXiYiXi
bt
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
28/32
Tabel Perhitungan nilai X2dan XY untuk metode least square
Sehingga didapatkan nilai at dan bt
3. Menghitung indeks bias koreksi beserta KSRnya
Persamaan untuk mencari indeks bias koreksi yaitu,
510 Rnn ddkor
dTnD
TDR d )20(04525,0
094,0)20(5,29 21
Contoh
Untuk data ke-1, nd= 1,33
d = 53
D = 0,046535811
T1=T air=25oC
T2= Trefrak = 27oC
-5,60845)2027(33,1046535811,0
04525,0
094,0)2025)(046535811,0(5,29
R
1,32994
10)-5,608(33,1
10
5
5
dkor
dkor
ddkor
n
n
Rnn
0001,0)340()55001)(8(
)6333,01)(403()451,805)(8()(
22
11
2
1 11
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
XiXiN
YiXiXiYiN
at
3337,1)340()15500)(8(
)805,451)(340()6333,10)(15540()(
22
11
2
1 111
2
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
N
i
XiXiN
XiYiXiYiXi
bt
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
29/32
Menghitung kesalahan relatif indeks bias air:
%99578,99
%001
%0,00422
%10033,1
33,11,32994
%100
KP
KSRKP
KSR
KSR
nnnKSR
lit
litdkor
Memakai cara yang sama maka didapat data seperti dibawah ini:
No Nd D T air T refrak R nd kor KSR (%) KP (%)1 1,33 53 25 27 -5,608 1,32994 0,00422 99,99578
2 1,331 56 30 31,6667 -8,2966 1,33092 0,06895 99,93105
3 1,33 59,3333 35 38 -15,345 1,33018 0,01353 99,98647
4 1,33 54,6667 40 42 -12,937 1,32954 0,03479 99,96521
5 1,33 54 45 46,6667 -14,044 1,32953 0,03562 99,96438
6 1,328 59,3333 50 51,3333 -20,965 1,32779 0,16614 99,83386
7 1,328 56 55 55,6667 -18,659 1,32748 0,18947 99,81053
8 1,327 55 60 60 -18,425 1,32682 0,23942 99,76058
Perhitungan nd koreksi air suling beserta KSR dan KP
4. Menghitung nilai nf-nc berdasarkan teori dan membandingkannya
dengan hasil percobaan
Persamaan untuk mencari nilai nf-nc hitung yaitu,
DCdBdAdnn cf 23
Harga-harga A, B, C, dan D dapat dilihat dalam tabel berikut :koefisien Air
A 4,3E-07
B -4E-05
C 8,8E-05
D 0,04654
Tabel Nilai koefisien A, B, C dan D untuk air suling
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
30/32
Contoh : Untuk data ke-1, nd= 1,33; d = 53
50,00639085 cf nn
Memakai cara yang sama maka didapat data seperti pada tabel dibawah ini:
T air D nf - nc lit nf-nc hitung
25 53 0,0066 0,00639086
30 56 0,00593 0,00549442
35 59,3333 0,00523 0,00521115
40 54,6667 0,0062 0,0058222845 54 0,0064 0,00602912
50 59,3333 0,0051 0,00521115
55 56 0,00593 0,00549442
60 55 0,0057 0,00572944
Tabel Perhitungan nf-nc hitung
Analisa Data
Pada praktikum kali ini, hasil yang bisa dilihat adalah pada KSR nya, dimana
data yang didapatkan memiliki KSR yang sangat kecil. Yang menjadi masalah adalah
pengaruh suhu terhadap indeks bias. Secara logika seharusnya suhu berpengaruh
terhadap indeks bias. Karena suhu akan membuat suatu zat atau medium menjadi
memuai. Tetapi dalam percobaan kali ini, suhu tidak berpengaruh begitu signifikan.
Biarpun semakin besar suhunya, perubahan nf-nc yang dalam hal ini adalah indeks bias
tidak begitu jauh berbeda. Hal ini disebabkan karena perubahan suhu yang sangatlambat, sehingga perubahan pada cairan yang akan di lihat indeks biasnya pun berubah
secara lambat.
Hal yang bisa mempengaruhi praktikan pun terletak pada pembacaan skala
drumer pada kertas grafik nf-nc. Dikarenakan grafik tersebut sanagat kecil dan sedikit
susah untuk membacanya
)53)(000087686,0()53)(000038789,0()53)(000000431,0( 23 cf nn )046535811,0(
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
31/32
Kesimpulan
Dari percobaan yang dilakukan. Telah dapat mengukur indeks bias cairan
dimana
Indeks bias minyak terbaik : 1,502
Indeks bias air suling terbaik : 1,3271,331 (tergantung perubahan suhu)
Pengaruh suhu terhadap indeks bias seharusnya berpengaruh, dikarenakan suhu
yang meningkat menyebabkan suatu zat memui. Otomatis jika suatu zat memuia maka
padatan atau molekul molekul dalam zat tersebut akan merenggang yang
meneybabkan perubahan indeks bias. Tetapi sampai saat ini, belum ada percobaan yang
membuktikan bahwa suhu benar-benar berpengaruh pada indeks bias.
Dispersi nf nc dapat terlihat dengan diagram yang sebelumnya telah disediakan
dalam praktikum. Tetapi nfnc pun dapat dicari dengan menggunakan rumus empiris
(Air) nf - nc= 4.10-7d33,7.10-5d2+ 9.10-5d + 0,0465
(Minyak) nf - nc= 4.10-7d33,5.10-5d2+ 8.10-5d + 0,0435
-
8/10/2019 Laporan Akhir Refraktometer ABBE
32/32
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli,Douglas C.2001.Fisika Jilid 2. Erlangga : Jakarta
Halliday Resnick. 1988.Fisika Untuk Universitas Jilid 2.Jakarta Pusat: Erlangga.
Sears Zemansky. 1987.Fisika Untuk Universitas Jilid 2: OPTIKA. Jakarta : BinaCipta.
top related