PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

PERCOBAAN O3

POLARIMETER LIPPICH

I. MAKSUD

Menentukan daya putar spesifik dari larutan gula tebu

II. ALAT – ALAT DAN BAHAN

1. Polarimeter Lippich (polarisator, analisator, lampu)

2. Pipa zat cair pemutar 20cm

3. Gelas ukur dan bejana zat cair

4. Neraca teknis

5. Gula tebu

III. TEORI

Salah satu zat yang dapat memutar bidang polarisasi cahaya adalah gula. Apabila

gula tebu dilarutkan dalam zat cair yang tidak mempunyai daya putar, maka larutan

gula tersebut akan bersifat memutar bidang polarisasi cahaya. Besarnya sudut

perputaran yang terjadi tersebut adalah:

α = α0 k L ………………………………………………………….(1)

dengan:

α = sudut perputaran

α0 = konstanta pembanding yang disebut daya putar spesifik

k = konsentrasi larutan

L = panjang pipa berisi larutan yang ditempuh oleh cahaya

Metoda yang dipakai dalam percobaan ini adalah metoda Lippich dengan skema

seperti gambar 1.

1

Gambar 1

Keterangan gambar:

P = polarisator

K = prisma pemutar

Z = tabung zat pemutar

A = analisator

Sinar cahaya putih 1dan 2 setelah melalui P akan mempunyai arah polarisator OR,

sedangkan sinar 2 akan mempunyai arah polarisasi OS setelah melalui K, dan sinar

1 mempunyai arah tetap.

Arah polarisasi dapat diuraikan pada daerah a (komponen ordiner) dan arah b

(komponen ekstra ordiner). Pada komponen ordiner, sinar 2 terlambat 180o dari

sinar 1.

Dengan memutar-mutar A, maka mata yang berada dibelakangnya akan melihat

suatu bidang lingkaran (medan penglihatan) yang terbagi dua, dimana untuk suatu

kedudukan dengan arah a maka kedua bidang redup-redup dan untuk arah b kedua

bidang akan terang-terang. Di luar kedudukan a atau b, bidang kiri/kanan tidak

sama terangnya.

Bila diantara P dan A diletakkan zat yang dapat memutar bidang polarisasi, maka

arah OR dan OS akan berputar pula, sehingga kedudukan A harus diatur kembali

untuk mendapatkan bidang penglihatan yang sama seperti semula. Pengamatan

yang terbaik adalah pada kedudukan redup-redup. Pada metoda Lippich, tidak perlu

mempergunakan cahaya monokromatis. Untuk mendapatkan medan penglihatan

yang terbagi dua seperti di atas cukup dengan mengganti K dengan prisma Nikol

yang membuat arah polarisasi berkas 2 yang berbeda arah dengan berkas 1.

Bila dua sumber cahaya mempunyai intensitas I1 dan I2 dan kepekaan mata untuk

membedakannya sebanding dengan:

S = I 1−I 2

I2+ I 1………….…………………………………..….(2)

2

Maka kedudukan a akan memberikan ketelitian yang lebih besar dari kedudukan b

dalam pengamatan pada percobaan ini.

Catatan:

Kedudukan a adalah terang-terang yang redup yang biasa disebut redup-redup, dan

kedudukan b adalah terang-terang yang cerah yang biasa disebut dengan terang-

terang.

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Apakah yang termasuk dengan berkas cahaya terpolarisasi ?

Jawab:

Berkas cahaya terpolarisasi adalah cahaya yang diserap dimana sebagian arah

getarnya menjadi satu arah getar

2. Apakah kegunaan polarisator P, prisma Nikol K, dan analisator A dalam

percobaan ini?

Jawab:

Polarisator : berfungsi untuk mempolarisasikan cahaya awal menjadi cahaya

terpolarisasi yang memilik satu arah getar.

Prisma Nikol : berfungsi untuk memisahkan cahaya terpolarisasi

Analisator : berfungsi sebagai alat untuk mengamati batas cahaya

terpolarisasi.

3. Bila K diantara Z dan A, dapatkah diadakan pengukuran?

Jawab:

Pengukuran tetap dapat dilakukan karena fungsi K hanya memisahkan berkas

cahaya terpolarisasi..

4. Dapatkah cahaya polychromatic (putih) dipakai untuk pengamatan dengan

metoda Laurent? Mengapa, jelaskan !

Jawab:

Tidak. Sebab cahaya polychromatic (putih) merupakan cahaya yang terdiri dari

beberapa warna sehingga akan sulit melakukan pengamatan apabila

menggunakan warna putih dalam metoda Laurent yang hanya menangkap

cahaya monochromatics.

3

5. Apakah bentuk grafik terhadap k, dan bagaimana cara menentukan dari grafik

tersebut?

Jawab :

Berupa garis linear.

α

tg θ = αk

αo = tgθL

k

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

1. Dengan gelas ukur, buatlah larutan gula dengan konsentrasi k1, k2, k3, dan k4

gram/cc.

2. Atur okuler pada A, sehingga bidang lingkaran tampak dengan jelas (bayangan

tegas).

3. Putarlah keping berskala A, sehingga bidang lingkaran tampak tegas terang-

terang dan redup-redup.

4. Catatlah kedudukan ini

5. Carilah kedudukan terang-terang dan redup-redup yang lain. Catat

kedudukannya.

6. Putar-putarlah A, dan ulangi IV.3 s/d IV.5 beberapa kali.

A. DATA RUANG

4

kondisiAwal Akhir

Data ruang Suhu (oC) (2.40±0.05)10 (2.40±0.05)10Tekanan (CmHg) (6.8585±0.0005)10 (6.853±0.0005)10kelembaban (%) (7.0±0.05)10 (7.1±0.05)10

DATA PENGAMATAN

KeteranganPosisi

TT1 RR1 TT2 RR2 TT1 RR1 TT2 RR2Kosong 54.7 147.6 232.2 327.7 54 146.6 253.4 327Tabung Kosong 55 146.7 235.4 329.5 56.6 146.9 236.8 327.3Tabung + air 51.1 151 233.7 328.4 56.7 150 237.6 329Tabung + k1 77.6 167.5 259.5 344.3 74 162.3 256.8 346.5Tabung + k2 85.4 173.3 268 346.6 84 171 256.8 348.4Tabung + k3 67.1 157 251 337.4 67.3 157.5 244.6 340Tabung + k4 63.5 153.2 242.8 333.6 61.6 153.1 237 328Tabung + k5 48.7 154 243.9 332.7 56.7 155.2 241.7 335

PENGOLAHAN DATA

a. Menentukan konsentrasi larutan gula

k 1=mgula

v air ……. gr /ml

k 1=15

100=0,15 gr /ml❑

Δk1=|1v||Δm|+|−

m

v2||Δv|

¿| 1100||0,01|+|−15

1002||12,5|=0,0189

( k1 ± Δk1 ) = (1.5 ± 0.19)10-1 gr/ml

k 2=34×k1

¿ 34

x0.15=0,1125

Δk2=| 34v

||Δm|+|−3m

4v2||Δv|

5

| 34 x 100||0,01|+|−3 x15

4 x 1002||12,5|=0,0141❑

( k2 ± Δk2 ) = (1.13 ± 0.14)10-1 gr/ml

k 3=34×k 2

¿ 34

x0,1125=0,0844

Δk 3=| 916v

||Δm|+|−9m

16v2||Δv|

¿| 916 x100❑||0,01|+| −9x 15

16 x1002||12,5|=0,0106❑

( k3 ± Δk3 ) = (8.44 ± 1.06)10-2 gr/ml

k 4=34×k3

¿ 34

x0,0844=0,0633

Δk 4=| 2764v

||Δm|+|−27m

64v2||Δv|

¿| 2764 x100❑||0,01|+|−27 x15

64 x1002||12,5|=0,008❑

( k4 ± Δk4 ) = (6.33 ± 0.8)10-2 gr/ml

b. Menentukan θki

θk i=RR1(1 )

+RR1( 2 )

2

Δθk i=|∂θk i

∂ RR1( 1)

||Δ RR1( 1)|+|

∂θk i

∂ RR1( 2 )

||Δ RR 1( 2 )|

Δθk i=|12||Δ RR1( 1 )

|+|12||Δ RR1

(2 )|

(θk i±Δθk i )= .. .

6

θk1=167.5+162.3

2=154.9

Δθ k1=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θk1 ± Δθk1) = ( 1.5490 ± 0.0010 )102 o

θk2=173,3+171

2=172,15

Δθ k2=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θk2 ± Δθk2) = ( 1.7215 ± 0.0010 )102 o

θk3=157+157,5

2=157.25

Δθ k3=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θk3 ± Δθk3) = ( 1.5725 ± 0.0010 )102 o

θk 4=153.2+153.1

2=153.15

Δθ k4=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θk4 ± Δθk4) = ( 1.5315 ± 0.0010 )102 o

θk5=154+155.2

2=154.6

Δθ k5=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θk5 ± Δθk5) = ( 1.5460 ± 0.0010 )102 o

7

θ k=∑ θk i

5

Δθ k=|15||Δθk 1|+|

15||Δθk2|+|

15||Δθk3|+|

15||Δθk 4|+|1

5||Δθk 5|

θ k=154.9+172.15+157.25+153.15+154.65

=158.41 o

Δθ k❑=|15||0,1|+|1

5||0,1|+|15||0,1|+|1

5||0,1|+|15||0,1|=0,1

( θk ± Δθk) = ( 1.5841 ± 0.0010 )102 o

Untuk Tabung + air

θ0=RR1( 1 )

+RR1(2 )

2Δθ0=. ..

(θ0±Δθ0)=.. .

θ0=151+150

2=150,5

Δθ0=|12||0,1|+|1

2||0,1|=0,1

( θo ± Δθo ) = (1.5050 ± 0.0010)102 o

c. Mencari sudut putaran (α)α i=|θk i - θ0|

Δα i=|∂ αi

∂θk i

||Δθk i|+|∂ αi

∂θ0

||Δθ0|

Δα i=|1||Δθk i|+|−1||Δθ0|

(αi±Δα i )=.. .

α 1=|154,9−150,5|=4,4 α 2=|172,5−150,5|=21,65

Δα1=|1||0,1|+|−1||0,1|=0,2 Δα2=|1||0,1|+|−1||0,1|=0,2

( α1 ± Δα1 ) = ( 4.40 ± 0.20 )100 o ( α1 ± Δα1 ) = ( 2.165 ± 0.020 )101 o

8

α 3=|157,25−150,5|=6,75 α 4=|153,15−150,5|=2,65

Δα3=|1||0,1|+|−1||0,1|=0,2 Δα4=|1||0,1|+|−1||0,1|=0,2

( α1 ± Δα1 ) = ( 6.75 ± 0.20 ) 100 o ( α1 ± Δα1 ) = ( 2.65 ± 0.20 ) 100 o

α 5=|154,6−150,5|=4,1

Δα5=|1||0,1|+|−1||0,1|=0,2

( α1 ± Δα1 ) = ( 4.10 ± 0.20 )100 o

d. Menentukan daya putar spesifik (α0)

α 0−i=α i

ki . L

Δα0−i=|∂α0−i

∂α i

||Δα i|+|∂α 0−i

∂k i

||Δk i|+|∂ α0−i

∂ L||ΔL|

Δα0−i=|1

(k i . L )||Δα i|+|−

α i

(ki )2 . L||Δk i|+|−

αi

k i ( L )2||ΔL|

α 01=4,4

0,15 x 20=1,467

Δα01=| 1(0,15 x20)❑||0,2|+| −4.4

(0,15)2.20||0,0189|+| −4.4

0,15(20)2||0,05|=0,255

( α01 ± Δα01 ) = ( 1.48 ± 0.26 )100 o

α 02=21,65

0,1125 x20=9,622

Δα02=| 1(0,1125 x20)❑||0,2|+| −21.65

(0,1125)2.20||0,0141|+| −21.65

0,1125.(20)2||0,05|=1.319

( α01 ± Δα01 ) = ( 9.62 ± 1.32 ) 100 o

9

α 03=6,75

0,0844 x20=3,999

Δα03=| 1(0,0844 x 20)❑||0,2|+| −6.75

(0,0844)2 .20||0,0106|+| −6.75

0.0844 .(20)2||0,05|=0,631

( α01 ± Δα01 ) = ( 4.0 ± 0.6 ) 100 o

α 04=2,65

0,0633 x20=2,093

Δα04=| 1(0,0633 x20)❑||0,2|+| −2.65

(0,0633)2 .20||0,008|+| −2.65

0.0633(20)2||0,05|=0,428

( α01 ± Δα01 ) = ( 2.1 ± 0.4 ) 100 o

α 0=α 0−i

4

Δ α0=|14||α0−1|+|

14||α0−2|+|

14||α0−3|+|

14||α 0−4|

(α0±Δ α 0)=.. .

ao=1,48+9,62+4,0+2,1

4=4,3

Δ α0=|14|⌈ 0,26 ⌉+|1

4|⌈ 1,32⌉+|14|⌈ 0,6 ⌉+|1

4|⌈ 0,4 ⌉=0,645

( ao ± Δao ) = ( 4.5 ± 0.6 ) 100 o

e. Menentukan k5

k 5=α5

α0×L

Δk5=|∂ k5

∂ α5

||Δα5|+|∂ k5

∂ α0

||Δ α0|+|∂ k5

∂ L||ΔL|

10

Δk 5=|1α 0×L

||Δα5|+|−L

(α0×L )2||Δ α0|+|−

α0

(α 0×L )2||ΔL|

(k5±Δk5)=.. .

k 5=4,1

4,3 x20=0,0476

Δk 5=| 14,3 x 20||0,2|+| −4,1

4,32 x20||0,645|+| −4,1

4,3 x202||0|=0,0095

( k5 ± Δk5 ) = ( 4.8 ± 1.0 )10-2

f. Menentukan k5 dari grafik (grafik di belakang)

Titik asteroid : ( k , α )

k=0.15+0.1125+0.08+0.06+0.0475

=0.09

α=4.4+21.65+6.75+2.65+4.15

=7.91

11

Dari grafik didapat:

tan αt=∆ α∆ k

= 3.20.016

=200 ∆ αt=|∆ α 1+∆ α 2

2 |=0.66o

α t=89.7o

(α t ± Δα t ) = ( 8.97 ± 0.07 )101 o

tan α1=∆ α∆ k

= 0.80.014

=57.14 ∆ αt=|α t−α 1|=|89.7−89|=0.7o

α 1=89o

(α 1 ± Δα 1 ) = ( 8.90 ± 0.07 )101 o

tan α2=∆ α∆ k

= 10.016

=62.5 ∆ α2=|αt−α 2|=|89.7−89.08|=0.62o

α 2=89.08o

(α 2 ± Δα 2 ) = ( 8.91 ± 0.06 )101 o

α o=tan αt

L=200

20=10 o ml/gr.cm

Δα0=| ∂ α o

∂ tan α t|⌈∆ tan αt ⌉+|∂ αo

∂ L |⌈ ∆ L⌉=| 120|⌈ 0.66 ⌉+|−200

20 |⌈ 0 ⌉=0,033o

(α o ± Δα o ) = ( 1.000 ± 0.003 )101 o

k5 = α 5

α 0 xL= 4.1

10 x 20=0.0205

Δk 5=| 110 x20||0,2|+| −4,1

102 x20||0,033|+| −4,1

10 x 202||0|=0,0011

( k5 ± Δk5 ) = ( 2.05 ± 0.11 )10-2

12

VI. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Tunjukkan dengan data percobaan, bahwa zat pelarut dan pipa pemutar tidak

punya daya putar (hitung α dulu nya).

Jawab:

Untuk zat pelarut (air)

θk air=167.5+162.3

2=154.9o

α=|154.9−154.9|=0o

α 0=0

1 x 20=0o (terbukti tidak memiliki daya putar)

2. Tentukan α larutan-larutan beserta ketelitiannya, α adalah sudut putar, bukan

kedudukan.

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data

3. Buatlah grafik antara α dan k.

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data

4. Bagaimana bentuk grafik yang diharapkan dan bagaimana hasilnya. Hitung (αo)

dari grafik tersebut.

Jawab

Terdapat pada pengolahan data

5. Hitung (αo) dengan rumus untuk k1 dan k3. Bandingkan dengan hasil no.4. apa

satuan (αo).

Jawab:

Terdapat pada pengolahan data.

Apabila dibaningkan dengan hasil no4, terdapat perbedaan nilai αo yang cukup

besar.

13

6. Hitung harga rata-rata (αo) dari langkah 5.

Jawab:

7.

α 0=α 0−i

4

Δ α0=|14||α0−1|+|

14||α0−3|

(α0±Δ α 0)=.. .

ao=1,48+4,0

2=2.74

Δ α0=|14|⌈ 0,26 ⌉+|1

4|⌈ 0,6 ⌉=0,215

( ao ± Δao ) = ( 2.74 ± 0.22 ) 100 o

8. Dengan harga (αo) pada langkah 6, hitung k2 dan k4.

k2 =

αα o x L

= 21.652.74 x 20

=0.395

k2 =

αα o x L

= 2.652.74 x 20

=0.0484

9. Bandingkan harga itu dengan harga hasil percobaan saudara. Beri pembahasan.

Nilai konsentrasi yang didapat antara percobaan dan perhitungan memiliki

perbedaan yang cukup besar.

VII. Analisa

Untuk kondisi kosong, sudut perputaran (α) = 3.4o dan daya putar spesifiknya (αo) = 0.17. Dan untuk kondisi tabung kosong ,sudut perputaran (α) = 3.7o dan daya putar spesifiknya (αo) = 0.19.

14

Apabila berdasarkan teori, seharusnya kondisi kosong, tabung kosong, dan zat pelarut tidak memiliki sudut putar dan daya putar.hasil yang menyimpang ini bias terjadi karena:

Kesalahan praktikan dalam melakukan percobaan, baik dalam me;lihat kondisi redup-redup yang terjadi maupun penggunaan alat yang kurang tepat

Kondisi perhitungan yang berbeda dengan rumus. Karena,apabila menggunakan rumus, kondisi alat-alat percobaan dan bahan-bahan percobaan dianggap ideal,sedangakan pada perhitungan, tidak ada yang ideal.

VIII. Kesimpulan Gula tebu memiliki daya putar spesifik yanitu kemampuan mengubah

bidang terpolarisasi. Daya putar gula tebu = 4.3 o ml/gr.cm Letak prisma pemutar (Prisma Nikol K ) dapat dipindah letakkan di antara

Z dan A karena fungsinya hanya mengubah arah getar saja. Besarnya sudut putar larutan gula berbanding lurus dengan besar

konsentrasinya. Semakin kecil konsentrasi larutan gula, semakin kecil sudut putarnya. Berlaku untuk sebaliknya.

IX. Daftar Pustaka1. Sears-Zemansky, Optics. Add. Wesley, 19602. Kronig, Textbook of Physics.

15