Laporan Praktikum Optik by IesAhmadGagah

VIEWS: 23,961 PAGES: 17

									1. Tujuan Percobaan :

      a. Menentukan titik fokus dari lensa cembung
      b. Menentukan Hubungan antara Jarak Benda (S0) dengan Jarak Bayangan (S1)
2. Pelaksanaan:

       Hari/tanggal : Senin, 3 Januari 2011

       Waktu        : 10.00 - selasai

       Tempat       : laboratorium fisika STKIP Hamzanwadi Selong

3. Landasan teori

            Menurut Isaac newton “sinar dari cahaya”adalah benda benda sangat kecil
     yang terpancar dari bahan yang bersinar.Newton menyatakan cahaya sebagai
     korpuskular bahwa dalam medium serba sama tertentu maka cahaya memperlihatkan
     lintasan sebagai garis lurus. Hal ini telah dikenal sebagai hukum penjalaran dan
     Nampak jelas peruses pembentukan bayangan oleh cahaya tampak.

            Teori cahaya yang lebih baru dikemukakan oleh Christian Huyges (1629 -
     1695),cahaya adalah suatu gerak gelombang yang terpancar dari suatu sumber dalam
     semua arah. Ternyata teori Huyges ini mampu menerangkan hukum-hukum dasar
     tentang pemantulan dan pembiasan lewat pengertian gelombang primer dan
     sekunder,disamping itu juga mampu menerangkan dengan baik tentang gejala
     iterferensi yaitu peristiwa terbentuknya pita pita gelap dan terang akibat pemantulan
     cahaya pada lapisan tipis.Melalui tinjauan gelombang juga dapat diterangkan adanya
     gejala difraksi yaitu penyebaran sinar disekitar pinggiran suatu penghalang yang
     terkena cahaya.

            Kemudian James clerk Maxwell (1831 – 1879) mengemukakan bahwa cahaya
     tampak adalah merupakan salah satu bentuk dari energy elektro magnetic. Akhirnya
     konsep modern dari cahaya adalah merupakan gabungan dari teori Newton dan
     Huyges.Cahaya mempunyai sifat dual (ganda).

     Teori elektromagnetik klasik tidak dapat menjelaskan fenomena emisi fotoelektrik,
     yakni keluarnya dari suatu konduktor yang permukaannya kena cahaya. Kemudian
   Teori Albert Einstein (1879 – 1955) dengan teori gejala fotolistrik memiliki sifat
   cahaya sebagai gelombang seperti :
   Cahaya dapat mengalami pemantulan (refleksi ), pembiasan (refraksi ),penjumlahan
   (interferensi), pelenturan (difraksi), penguraian (dispersi ), pengkutuban (polarisasi )



1. LENSA

    Lensa adalah sebuah bidang bening yang dibatasi oleh bidang lengkung dan satu
 bidang datar.

 Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembung dan lensa cekung

    a. Lensa cembung adalah suatu lensa yang bagian tengahnya lebih besar dari pada
       bagian tepinya.Sinar sinar bias pada lensa cembung bersipat (konvergen) sehingga
       lensa ini disebut juga lensa konvergen.

        Sifat-Sifat Lensa Cembung

        Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar. Lensa cembung memiliki sifat-
        sifat sebagai berikut :

          Sinar-sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan oleh lensa
           cembung melewati titik fokus.
          Sinar-sinar yang datang dari titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
          Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) tidak akan dibiaskan melainkan
           diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

      Sifat-sifat di atas berlaku hanya bagi lensa tipis dan sinar-sinar merupakan sinar
      paralax.

       Perhatikan gambar-gambar di bawah ini :
         Gambar 1. Sinar-sinar sejajar sumbu utama dibiaskan lensa cembung melewati titik
         fokus




    Gambar 2. Sinar-sinar yang berasal dari titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama




      Gambar 3. Sinar yang melewati pusat lensa (vertex) akan diteruskan tanpa dibiaskan.

      b. Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis dari pada bagian
          tepinya.Sinar bias pada lensa cekung bersipat menyebar (divergen ) sehingga
          lensa ini disebut juga lensa divergen.

2. Lensa tipis

          Lensa tipis adalah lensa yang ketebalannya dapat diabaikan sehingga pengukuran
   jarak titik fokus dilakukan dari satu titik yakni pusat lensa (vertex). Mari kita bandingkan
   perbedaan antara lensa tipis (Gambar 1) dan lensa tebal (Gambar 2).
                            Gambar 1. Suatu lensa tipis




                            Gambar 2. Suatu lensa tebal

       Kita mulai dari lensa tebal terlebih dahulu. Lensa tebal memiliki ketebalan lensa -
jarak yang mesti dilalui sinar ketika bergerak dari permukaan 1 ke permukaan 2 - yang
dalam pembentukan bayangan tak dapat diabaikan. Acuan untuk pengukuran jarak f1
(titik fokus 1) berbeda dengan acuan untuk f2 (titik fokus 2). f1 diukur dari bidang utama
1 (first principal plane) dan f2 diukur dari bidang utama 2 ( second principal plane).
Jarak antara kedua bidang utama tersebut mesti diperhitungkan dalam penentuan
bayangan.

       Sementara lensa tipis memiliki bidang utama 1 dan 2 yang berimpit sehingga
hanya ada 1 bidang utama untuk lensa tipis. Konsekuensinya pengukuran jarak titik
fokus mengacu pada bidang yang sama atau titik yang sama yaitu pusat lensa (vertex).
Pada lensa tipis ketebalan lensa diabaikan sehingga tidak perlu dipertimbangkan dalam
penentuan bayangan.

Rumus seperti :
 dan rumus pembuat lensa :




 hanya berlaku untuk lensa tipis karena rumus-rumus di atas diturunkan dengan asumsi
 lensa yang digunakan adalah lensa tipis.

 Alat-alat optik yang menggunakan lensa tipis tunggal misalnya lensa kontak (contact
 lens) , lup, atau kacamata. Sementara alat-alat optik yang lebih kompleks seperti kamera
 atau teleskop menggunakan lensa gabungan untuk mengurangi aberasi.

 Lensa tipis terdiri atas beberapa bentuk yaitu

      Lensa cembung rangkap (bikonveks)
      Lensa cembung datar (plan konveks)
      Lensa cembung cekung (konveks konkaf)
      Lensa cekung rangkap (Bikonkaf)
      Lensa cekung datar (Plan konkaf)
      Lensa cekung cembung (konkaf konveks )
Jika lensa tebal memiliki satu permukaan maka lensa tipis memiliki dua permukaan

Pesamaan umum dari lensa tipis adalah sebagai berikut




                          Atau




Ket :n1=Indeks bias disekitar lensa

  N2=Indeks bias lensa

  S=jarak benda
   S’=jarak baangan

   R = jari jari kelengkungan lensa


 Untuk n1 =1 maka                                          untuk indeks bias medium udara n1
 maka :




Dari persamaam persamaan diatas didapatkan ketentuan ketentuan sbb :

             S bertanda (+) jika benda didepan lensa

             S bertanda (-) jika benda dibelakang lensa

             S’bertanda (+) jika bayangan dibelakang lensa

             S’bertanda (-) jika bayangan didepan lensa

 Berdasarkan pada persamaan diatas dapat diperoleh persamaan paling sederhana untuk
 lensa tipis sbb(persamaan jarak focus) .

 Jika lensa itu demikian tipisnya seperti itu sehingga tebal t tidak ada artinya
 dibandingkan dengan jarak jarak s1, s1’,s2 dan s2’,maka s1’ dapat kita anggapsama dengan
 S2, dan mengukur jarak objek dan jarak bayangan dari kedua vertex lensa,medium
 disebelah kedua sisi lensa.

 Indeks Bias

 Jika seberkas cahaya diudara memiliki gerakan ke gelas atau bergerak menuju ke gelas
 dari udara.Maka cahaya dibelokkan kegari normal.Sedangkan perbandingan antara
 kecepatan cahaya diudara terhadap kecepatan cahaya di medium gelas di sebut dengan
 indeks bias

 Indeks bias mutlak untuk cahaya yang bergerak dan fakum menuju kesuatu medium
 tertentu dapat dinyatakan dengan persamaam sebagai berikut :

 N=
   Indeks bias relative secara umum berlaku untuk dua buah medium berlaku persamaan:




3. Bagian-Bagian Lensa

           Lensa selalu memiliki 2 permukaan. Permukaan lensa dapat berupa suatu busur
   lingkaran atau suatu bidang datar. Permukaan lensa yang berupa suatu busur lingkaran
   tentu saja mengikuti persamaan lingkaran dan memiliki radius kelengkungan (R).

   Gambar di bawah ini adalah gambar suatu lensa cembung-cembung dengan bagian-
   bagiannya.




                       Bagian-bagian dari suatu lensa cembung-cembung

Bagian-bagian suatu lensa :

      V : pusat lensa (vertex).
      R1 : radius kelengkungan permukaan 1.
      R2 : radius kelengkungan permukaan 2.
      C1 : pusat kelengkungan permukaan 1.
      C2 : pusat kelengkungan permukaan 2.
      F1 : titik fokus 1.
      F2 : titik fokus 2.
4. ALAT

    a) Kit optik
    b) Diagfragma anak panah (1 Buah)
    c) Lensa cembung +100 mm (1 Buah)
    d) Kabel penghubung
    e) Lampu (1 Buah)
    f) Power supply (1 Buah)
    g) Rel persisi
    h) Penyambung rel
    i) Kaki rel
    j) Bola lampu bertangkai
5. Prosedur percobaan

  1. Menyusun alat seperti gambar di bawah ini




           Power
           supply


  2. Menghubungkan sumber cahaya dengan power supply
  3. Mengatur jarak +100 mm dan benda sejauh 15 cm catat sebagai s0
  4. Menyalakan sumber cahaya
  5. Geser geser layar menjauhi atau mendekati lensa sehingga diperoleh bayangan ang
     paling jelas,ukur jarak lensa
     +100mm terhadap layar (s1),kemudian masukkan hasil pengamatan table
  6. Mengulangi langkah dua dan tiga untuk jarak benda yang berbeda
6. HASIL PENGAMATAN & ANALISIS DATA

     1. TABEL HASIL PENGAMATAN

        Jarak benda (S0)        Jarak bayangan
NO.
              cm                      (S1) cm


 1            15                        32



 2            20                        20


 3            25                        17


 4            30                        15


 5            35                        14




      Menentukan Focus Lensa

No             f(x)             x2               xx      (x  x)2

1             10.21        104.2441              0.144    0.020736

2              10               100              -0.066   0.004356

3             10.12        102.4144              0.054    0.002916

4              10               100              -0.066   0.004356

5              10               100              -0.066   0.004356

∑             50.33        506.6585                       0.03672
a. Menentukan focus lensa
      Menentukan x

         xbest 
                 x
                   n
                 50.33
         xbest 
                   5
         xbest  10.066

         Menentukan Standar Deviasi

                        x  x 
                    1
           SD 
                                  2

                  N 1
                   0.03672
            SD 
                      4
            SD  0.00918
            SD  0.096

         Menentukan KR
               SD
          KR       100%
                X
                0.096
          KR          100%
               10.066
          KR  0.95%

         Ketelitian
          Ketelitian  100%  0.95%
          Ketelitian  99.05%

   x  x  SD
   x  10.066  0.096



   x1  10.066  0.096
   x1  10.16

   x2  10.066  0.096
   x2  9.97
b. Menentukan hubungan Antara Jarak Benda (S0) dengan jrak bayangan (S1)
      Tabe hasi Percobaan
                    1                1
         No           x               y                 x2               xy
                   s0               s1
         1    0.067            0.031             0.0045               0.00207
         2    0.050            0.050             0.0025               0.00250
         3    0.040            0.059             0.0016               0.00240
         4    0.030            0.067             0.0009               0.00201
         5    0.028            0.071             0.0008               0.00198
         ∑ 0.215               0.0278             0.0103              0.01096


         Anaisis Data

          Y=A+Bx

            N  x 2   x 2 


          A
              x  y    x xy 
                    2


                             

               N  xy   x  y
          B
                         

            50.0103  (0.046)
            0.0515  0.046
            0.0055

          A
               0.01030.278  0.2150.01096
                           0.0055
              0.0029  0.0024
          A
                   0.0055
              0.0005
          A
              0.0055
          A  0.09

              5(0.01096)  (0.215)(0.278)
          B
                        0.0055
              0.0548  0.0598
          B
                   0.0055
                0.0050
          B
                0.0055
          B  0.91
      Dari hasil analisis data dengan menggunakan persamaan di atas jika kita
menggunakan nilai x pada data pertama maka kita akan mendapatkan Y data sbb

        Tabe Hasi Perhitungan   y  A  Bx
           No          x              y
            1    0.067           0.0291
            2    0.050           0.0445
            3    0.040           0.0536
            4    0.030           0.0627
            5    0.028           0.0645




       Untuk menentukan nilai Y, A, dan B terbaik kita perlu menganalisis data tersebut
lagi dengan menggunakan persamaan berikut

 No         x             x2            y           Bx         (y-A-Bx)     (y-A-Bx)2
 1     0.067          0.0045       0.0291       -0.061        0.0001       0.00000001
 2     0.050          0.0025       0.0445       -0.046        0.0005       0.00000025
 3     0.040          0.0016       0.0536       -0.036        -0.004          0.000016
 4     0.030          0.0009       0.0627       -0.027        -0.003          0.000009
 5     0.028          0.0008       0.0645       -0.025        -0.005          0.000025
 ∑                    0.0103                                                  0.000050


y  y  y


y 
         1
             ( y  A  Bx) 2                  y
                                                    y
       N 2                                         N
y 
       1
         0.000050                            y
                                                   0.228
       3                                             5
y  0.00017                                   y  0.456
y  0.0041
y  y  y
y  0.456  0.0041




A  y
          x      2


              
                  0.0103
A  0.0041
                  0.055
A  0.0041 1.87
A  0.0041(1.37)
A  0.00561

A  A  A
A  0.09  0.0056




          N
B  y
          
                    5
B  0.0041
                  0.055
A  0.0041 909
A  0.0041(130.15)
A  0.123

B  B  B
B  0.91  0.123
7. PEMBAHASAN

  Dalam percobaan lensa tipis yang kami lakukan,dengan tujuan menentukan titik fokos
  (F) dan mencari hubungan jarak benda (S0) dan jarak bayangan (S1).

  Secara teori : perumusan untuk menentukan titik fokus adalah




  Dari perumusan diatas kami dapat menentukan berapa titik fokus dari jarak benda dan
  jarak benda yang telah cari saat percobaan. Sehingga kami mendapatkan titik fokus yang
  nilai fokusnya dengan rata-rata 10,066 cm, itu karena lensa yang dipakai hanya 1 lensa
  cembung ± 100 mm, sehingga berapapun jarak benda yang digunakan maka nilai titik
  fokus yang diperoleh akan sama yaitu berkisar 10 cm.

  Kemudian kami menentukan hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan, dari hasil
  percobaan dan analisis data, di lihat dari grafik ternyata hubungan jarak benda dan jarak
  bayangan adalah berbanding terbalik itu artinya semakin besar jarak benda yang dipakai
  maka menghasilkan jarak bayangan yang semakin kecil atau semakin jauh jarak benda
  yang digunakan maka jarak bayangan semakin dekat.

 a. Menentukan Focus Lensa

         Dalam melaksanakan praktikum untuk menentukan focus suatu lensa kita
  terlebih dahulu harus menyiapkan alat dan bahan yang kita butuhkan, yang berupa alat
  optic, setelah semua alat yang kami butuhkan terkumpul kami segera melakukan
  praktikum untuk mengetahui focus suatu lensa cembung. Dalam praktikum untuk
  mencari focus suatu lensa hal yang pertama kami lakukan adalah mengatur jarak mula-
  mula/ jarak benda (S0), dimana jarak mula-mula ini adalah darak dari benda ke lensa.
  kami melakukan 5 kali pengukuran dengan jarak benda berturut-turut (15, 20, 25, 30,
  35cm) setelah itu kami mencoba mengamati bayangan (S1), dimana jarak bayangan
  adalah jarak dari lensa ke layar. Setelah kami teliti kami mendapatkan jarak bayangan
  berturut-turut (32, 20, 17, 15, 14cm). selanjutnya kami menghitung focus dari lensa
                                               1   1 1
tersebut dengan menggunakan persamaan               , dari persamaan tersebut kami
                                               f s0 s1
mendapatkan focus dari lensa cembung +100 mm dengan 5 kali percobaan berturut-turur
(10.21), (10), (10.12), (10), (10). Langkah selanjutnya adalah kami melakukan analisis
data, langkah pertama yang kami lakukan adalah mencari x dengan menggunakan

persamaan x 
                  x    setelah kmi hitung kami mendapat nilai dari x rata-rata 10.066.
                  N
langkah selanjutnya adalah mencari Standar Deviasi (SD) dalam hal ini kami

                                         1
menggunakan persamaan             SD 
                                         N
                                             (X   1    X ) 2 dari    persamaan   tersebut   kami

mandapatkan nilai Standar Deviasinya 0.096 cm, setelah itu kami menentukan Ketidak
                                                                       SD
pastian Relatif (KR) dengan menggunakan rumus KR                          100% , dari persamaan
                                                                        x
tersebut kami memperoleh KR = 0.95%, selanjutnya kami mecari ketelitian dari hasil
pengukuran dangan menggunakan persamaan ketelitian  100%  KR , setelah kami
hitung, kami memperoleh ketelitian dari hasil pengukuran adalah 99.05%, langkah
terakhir adalah menentukan xbest, dengan menggunakan persamaan xbest  x  SD jika di

lihat dari hasil perhitungan di atas maka xbest  10 .066  0.096 , hal ini berarti nilai dari
xbest 9.97 s/d 10.16. dari data yang kami peroleh ada 1 buah data yang berda di atas nilai
xbest, yaitu data dasil percobaan pertama, ini membuktikan bahwa tingkat ketelitiannya
tidak mencapai 100%.

   b. Menentukan Hubungan Antar Jarak Benda dengan Jarak Bayangan

       Dalam menentukan hubungan antara jarak benda dengan jarak bayangan kami

                                                                      A
                                                                          x  y    x xy 
                                                                              2

menggunakan           persamaan       y=A-Bx       dimana                                        ,
                                                                                    
     N  xy   x  y
B                        , dan kemudian kita harus menentukan posisi x dan y, dan kami
              

                                  1                                 1
menggunakan jarak benda (            ) sebagai x dan jarak bayangan   sebagai posisi y.
                                                                    s 
                                  s0                                 1
setelah kami menghitunya dengan menggunakan persamaan tersebut di atas kami
memperoleh nilai dari A dan B masing-masing (A=0.098) dan (B=0.0908). seteah itu
kami masukkan nilai yang kami dapatkan ke dalam persamaan y  A  Bx dimana kami
  menggunakan nilai x yang sudah ada setelah itu kami membandingkan hasilnya ternyata
                                  1
  tidak jauh beda dengan nilai       (jarak bayangan) yang kami pakai sebagai nilai y.
                                  s1
  kemudian kami memasukkan data yang sudah kami proses tadi ke dalam grafik dan kami
  mendapatkan hubungan antara jarak benda dan darak bayangan berbanding terbaik yang
  artinya jika jarak benda semakin jauh maka jarak bayangnya akan semakin dekat dan
  sebaliknya.

8. Kesimpulan

        Dari hasil analisa di atas kami dapat menyimpulakan bahwa setelah kami hitung,
  tingkat dari ketelitian percobaan kami adalah 99.05% ini berarti percobaan yang kami
  lakukan mendekati akurat karena ketidak pastian dari hasil penelitian kami hanya sebesar
  0.95% , dalam sebuah penelitian semakain kecil tingkat ketidakpastiannya maka hasil
  penelitian akan semakin akurat. Dari hasil xbest yang kami peroleh berkisar antara 9.97
  s/d 10.16 cm, ini berarti focus ideal yang harus ada dalam percobaan adalah kisaran dari
  9.97 s/d 10.16 cm, artinya tidak boleh berada di bawah 9.97cm dan tidak boleh berada di
  atas 10.16 cm, adapun focus yang berada di luar jangkauan dari data tersebut itulah yang
  di katakan ketidak pastian dari sebuah pengukuran. Semakin banyak nilai yang jauh dari
  interval tersebut bakan keakuratan penelitian akan semakin sedikit.

        Untuk hubungan antara jarak benda dengan jarak bayangan kami dapat
  menyimpulkan bahwa semakin jauh jarak benda dengan lensa maka jarak bayangan akan
  semakin dekat dan sebaliknya. Hubungan ini juga bisa di sebut hubungan antara jarak
  benda dengan jarak bayangan berbanding terbalik. Dan perlu di ketahui karena dalam
  praktikum kali ini kami menggunakan lensa cembung jadi apa yang sudah menjadi
  kesimpulan laporan praktikum kami kali ini adalah berhubungan dengan lensa cembung
  saja. Adapun mengenai lensa yang lain kami belum mengadakan praktikumnya.
                                      DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Optika

http://fisikasma-online.blogspot.com/2010/04/pembiasan-cahaya-pada-lensa-cembung.html

http://fisika.name/siap/Lensa/materi03b.html

								
To top