Laporan Praktikum Pemantulan Cahaya

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

LABORATORIUM FISIKA

Kampus Unesa Ketintang

Nama : HASTUTI TRI RATNA NINGRUM

No. Reg : 16030204010

Prog/Jurusan : PENDIDIKAN BIOLOGI / BIOLOGI

Kode Percobaan : O1

Tanggal Percobaan : 19 Oktober 2016

LAPORAN PRAKTIKUM PEMANTULAN CAHAYA

Abstrak

Percobaan atau praktikum pemantulan cahaya ini bertujuan untuk membuktikan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul pada suatu bidang datar. Begitupun jarak benda sama dengan jarak bayangan pada suatu bidang datar. Selain itu juga untuk menentukan jarak titik fokus pada cermin cekung. Percobaan dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen. Meletakkan benda di depan cermin datar datar dan menghitung jarang bayangan dan sudut pantul yang dihasilkan. Untuk mencari fokus, jarak benda di manipulasi dan dapat diperoleh jarak bayangan. Variabel manipulasi pada percobaan ini yaitu sudut datang dan jarak benda, variabel responnya yaitu sudut pantul dan jarak bayangan, dan variabel kontrolnya yaitu titik dekat mata pengamat. Dari percobaan tersebut terbukti bahwa dalam Hukum Snellius menyatakan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul pada satu bidang datar, begitu juga dengan jarak benda sama dengan jarak bayangan pada satu bidang datar. Hasil penentuan titik fokus pada cermin cekung (rata-rata f) yaitu (9,8+-0,27) cm.

Kata kunci : cahaya, hukum Snell, cermin datar, cermin cekung.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita tentunya sering melihat benda-benda dari pemantulan cahaya seperti halnya yang dipantulkan oleh cermin. Baik itu cermin datar, cermin cekung, maupun cermin cembung. Misalnya kita sedang berhias diri atau merias wajah kita menggunakan cermin datar. Ketika kita menyalakan senter atau menyalakan lampu mobil itu kita menggunakan cermin cekung karena sifatnya yang konvergen (mengumpulkan cahaya). Masing-masing cermin memiliki sifat-sifat terentu dalam memantulkan cahayanya. Untuk mengetahui bagaimana pemantulan cahaya yang terjadi pada cermin, maka dilakukan praktikum yang berhubungan dengan hal tersebut. Dalam praktikum kali ini kami membuktikan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul pada bidang datar, jarak benda sama dengan jarak bayangan pada bidang datar, dan menentukan titik fokus pada cermin cekung.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1 Apakah sudut pantul dan jarak bayangan sama dengan sudut datang dan jarak benda seperti bunyi Hukum Snellius?

1.2.2 Berapa jarak titik fokus pada cermin cekung dari jarak benda yang dimanipulasi?

1.3 Tujuan Percobaan

1.3.1 Membuktikan Huku Pemantulan Snell pada bidang datar

Sudut datang = sudut pantul

Jarak benda = jarak bayangan

1.3.2 Menentukan jarak titik fokus cermin cekung

BAB II

DASAR TEORI

Pemantulan cahaya terjadi apabila pancaran cahaya mengenai bidang pantul kemudian bidang pantul tersebut meneruskan pancaran cahaya tersebut.

Cahaya menurut Newton (1642-1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens (162-1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja. Dua pendapat tersebut sepertinya saling bertentangan sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau kedua-duanya salah, yang pasti masing-masing tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari yang sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang sepert yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat iib sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di dekade awal abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinteferensi. Gejala alam yangkhas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foucault (1819-1868), menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebaikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala alam kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang berbeda dibandingkan gelombang bunyi tergolong gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnya pun sangat tinggi bila dibandingkan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell ini tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusul dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elektromagnetik seperti sinarr X, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Cabang ilmu fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaimana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifatnya di kenal dengan nama Optika. Pemantulan cahaya termasuk ke dalam Optika Geometri.

Ada dua macam pemantulan cahaya, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur. Pemantulan cahaya pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar termasuk pemantulan teratur. Karena cahaya yang dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar yang datang pada permukaan cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula, akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda.

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai bidang pantul yang tidak rata, maka sinar-sina yang dipantulkan tidak teratur atau membaur (tidak sejajar dan tidak beraturan). Inilah yang disebut pemantulan baur.

Gb. Pemantulan Teratur Gb. Pemantulan Baur

Akibat pemantulan baur ini kita dapat melihat benda dari berbagai arah. Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam ruangan gelap kita dapat melihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagi arah. Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang berperan dalam mengurangi kesilauan sinar matahari.

Hukum Snellius merupakan Hukum Pemantulan Cahaya. Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan postulat, bahwa :

1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama: dan

2. Besar sudut datang (i) dama dengan besar sudut pantul (r).

Dalam optika geometri, pemantulan salah satunya dilakukan pada cermin. Ada cermin cekung dan cermin cembung. Cermin cekung adalah cermin yang memiliki permukaan cekung. Cermin cekung bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya/sinar). Pada pemantulan cahaya oleh cermin cekung, jarak antara benda dan cermin mempengaruhi bayangan yang dihasilkan. Bayangan yang dibentuk merupakan perpotongan sinar pantul atau merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar pantrul. Karena sifatnya yang konvergen, jika terdapat berkas-berkas cahaya sejajar mengenai permukaan cermin cekung, maka berkas-berkas cahaya pantulnya akan melintasi satu titik yang sama.

Terdapat tiga sinar istimewa pada cermin cekung, yaitu :

1. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus atau titik api (f).

2. Sinar yang datang melalui titik fokus atau titik api (f) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar yang datang melalui pusat kelengkungan (c) akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

Hubungan antara jarak fokus dan jari-jari kelengkungan cermin bisa di dapatkan melalui analisis gambar. Baik pada cermin cekung maupun cermin cembung, hubungan jarak benda (s), jarak bayangan (s'), jari-jari kelengkungan (R), dan jarak fokus (f) dapat dinyatakan oleh persamaan :

dengan

s = jarak benda ke cermin (m)

f = jarak fokus cermin (m)

s' = jarak bayangan ke cermin (m)

Kita ketahui bahwa panjang jari-jari kelengkungan cermin adalah dua kali jarak fokusnya, R=2f , atau f=R/2 sehingga persamaan diatas dapat dituliskan :

dengan

s = jarak benda ke cermin (m)

s' = jarak bayangan ke cermin (m)

R = jari-jari kelengkungan cermin (m)

Dalam menggunakan persamaan pada cermin cekung maupun cermin cembung, ada sejumlah aturan-aturan tanda berikut :

1. Untuk cermin cekung, f dan R bertanda (+)

2. Untuk cermin cembung, f dan R bertanda (-)

3. Jarak benda (s) bertanda positif untuk benda nyata (didepan cermin) dan bertanda negatif untuk bayangan maya (di belakang cermin).

Perbesaran bayangan pada cermin dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

dengan

s = jarak benda ke cermin (m)

s' = jarak bayangan ke cermin (m)

h = tinggi benda (m)

h’ = tinggi bayangan (m)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Bangku optik 1 buah

Cermin datar 1 buah

Cermin cekung 1 buah

Jarum pentul secukupnya

Lilin dan korek api 1 buah

Layar 1 buah

Mistar 1 buah

Gabus 1 buah

Busur 1 buah

3.2 Rancangan Percobaan

1. Sudut datang sama dengan sudut pantul

2. Jarak benda sama dengan jarak bayangan

3. Pembentukan bayangan pada cermin cekung

https://html1-f.scribdassets.com/9brifxmxc042uiph/images/15-16ea30b657.jpg

3.3 Variabel Percobaan

1. Percobaan ke-1 :

Variabel manipulasi : sudut datang

Variabel kontrol : titik dekat mata

Variabel respon : sudut pantul

2. Percobaan ke-2 :

Variabel manipulasi : jarak benda

Variabel kontrol : titik dekat mata

Variabel respon : jarak bayangan

3. Percobaan ke-3 :

Variabel manipulasi : jarak benda

Variabel kontrol : titik dekat mata

Variabel respon : jarak bayangan

3.4 Langkah Percobaan

a. Percobaan ke-1 (Cermin Datar)

Sudut datang sama dengan sudut pantul

1. Meletakkan kertas diatas gabus

2. Menentukan sudut datang (i)

3. Membuat garis bidang cermin, garis normal (N), dan garis sinar datang sesuai dengan sudut seperti pada gambar

4. Menancapkan dua jarum, yaitu jarum a dan b pada garis sinar datang.

5. Meletakkan cermin datar dengan permukaan pantul berimpit dengan garis bidang cermin

6. Mengamati dari sisi lain sehingga bayangan jarum a (a’) dan bayangan jarum b (b’) terlihat pada cermin.

7. Menancapkan jarum c dan jarum d sehingga jarum a’, jarum b’, jarum c, dan jarum d terlihat segaris lurus.

8. Membuat garis lurus melalui jarum c, jarum d sampai gariis bidang cermin.

9. Mengukur sudut pantul menggunakan busur (r)

10. Melakukan percobaan dengan paling sedikit lima sudut datang yang berbeda.

b. Percobaan ke-2 (Cermin Datar)

Jarak benda sama dengan jarak bayangan

1. Meletakkan kertas diatas gabus

2. Menentukan jarak benda (AO)

3. Membuat garis bidang cermin dan titik benda O seperti pada gambar

4. Menancapkan jarum pada titik A

5. Menancapkan jarum a pada titik sembarang

6. Menancapkan jarum b sehingga jarum a dan bayangan benda A (A’) terlihat segaris lurus.

7. Melakukan hal yang sama dengan langkah 4 dan 6 untuk jarum c dan jarum d di sisi yang lain.

8. Memperpanjang garis ab dan garis cd sampai kedua garis berpotongan di belakang cermin, yaitu titik bayangan benda (A’)

9. Mengukur jarak bayangan menggunakan mistar (A’O)

10. Melakukan percobaan dengan paling sedikit lima jarak benda yang berbeda.

c. Percobaan ke-3 (Cermin Cekung)

1. Menyalakan lilin sebagai benda

2. Mengukur layar, benda, dan cermin pada posisi sgaris pada bangku optik

3. Menentukan jarak benda ke cermin (s)

4. Mengatur jarak layar ke cermin sehingga didapatkan bayangan benda yang jelas

5. Mengukur jarak layar ke cermin menggunakan mistar (s’)

6. Melakukan percobaan paling sedikit tiga kali pengulangan

7. Melakukan percobaan dengan paling sedikit lima jarak benda ke lensa yang berbeda.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

4.1 Data

a. Pembuktian Hukum Snellius

Sudut datang = Sudut pantul

Perc. Ke-	i ± 0,5^o	r ± 0,5^o
1.	15,0^o	15,0^o
2.	30,0^o	30,0^o
3.	45,0^o	45,0^o
4.	60,0^o	60,0^o
5.	75,0^o	75,0^o

b. Jarak benda = Jarak bayangan

Perc. Ke-	AO ± 0,5 cm	A’O ± 0,5 cm
1.	7,0 cm	7,0 cm
2.	9,0 cm	9,0 cm
3.	10,0 cm	10,0 cm
4.	11,0 cm	11,0 cm
5.	12,0 cm	12,0 cm

c. Menentukan jarak titik fokus cermin cekung

Perc. ke-	s ± 0,5 cm	s’ ± 0,5 cm	f ± 0,5 cm	Sifat Bayangan
1.	12,0 cm	35,0 cm	8,9 cm	Nyata, terbalik, diperbesar
		35,0 cm
		35,0 cm
2.	14,0 cm	32,0 cm	9,7 cm	Nyata, terbalik, diperbesar
		32,0 cm
		32,0 cm
3.	15,0 cm	30,0 cm	10,0 cm	Nyata, terbalik, diperbesar
		30,0 cm
		30,0 cm
4.	16,0 cm	25,0 cm	9,8 cm	Nyata, terbalik, diperbesar
		25,0 cm
		25,0 cm
5.	19,0 cm	24,0 cm	10,6 cm	Nyata, terbalik, diperbesar
		24,0 cm
		24,0 cm

4.2 Analisis

Berdasarkan dari percobaan yang telah dilakukan, kami dapatkan data seperti di atas. Yaitu data dari tiga macam percobaan serta data pada percobaan ketiga diulang sebanyak tiga kali. Pada percobaan pertama, kami membuktikan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantu pada bidang datar. Ini merupakan kebenaran hukum Snellius. Hal tersebut dapat diketahui dari sudut datang yang kami manipulasi yaitu 15,0^o, 30,0^o, 45,0^o, 60,0^o, dan 75,0^omenghasilkan respon sudut yang sama dengan sudut datang, yaitu 15,0^o, 30,0^o, 45,0^o, 60,0^o, dan 75,0^o secara berturut-turut.

Pada percobaan kedua, kami membuktikan bahwa jarak benda sama dengan jarak bayangan pada bidang datar. Artinya sesuai dengan bunyi Hukum Snellius. Hal tersebut dapat diketahui dari jarak benda yang kami manipulasi yaitu 7,0 cm; 9,0 cm; 10,0 cm; 11,0 cm; dan 12,0 cm (lima jarak benda yang berbeda) dan menghasilkan respon jarak yang sama besar dengan jarak benda yang dimanipulasi. Jarak bayangan berturut-turut adalah7,0 cm; 9,0 cm; 10,0 cm; 11,0 cm; dan 12,0 cm.

Selanjutnya pada percobaan ketiga yaitu kami menentukan jarak titik fokus pada cermin cekung. Pada percobaan ini kami menguji lima jarak benda (s) yang berbeda yaitu 12 cm, 14 cm, 15 cm, 16 cm, dan 19 cm yang masing-masing pengujian diulang-ulang sebanyak tiga kali. Dari percobaan akan langsung didapat jarak bayangan (s') berturut yaitu 35 cm, 32 cm, 30 cm, 25 cm, dan 24 cm. Dari data yang diperoleh makan dapat kita tentukan jarak titik fokus dengan menggunakan rumus :

Titik fokus yang di dapat yaitu 8,9 cm; 9,7 cm; 10 cm; 9,8 cm ; dan 10,6 cm berturut-turut.

PERTANYAAN :

Sebuah benda di tempatkan 15 cm di depan cermin cekung yang jarak titik fokusnya sebesar 10 cm. Benda di posisikan dengan sudut datang 30^o dari bidang cermin. Berapakan sudut pantul dan jarak bayangan dari sistem tersebut?

JAWABAN :

Diketahui :

s = 15 cm

f = 10 cm

i = 30^o

Ditanya : s' ?

Jawab :

1/10 = 1/15 + 1/s’

1/10 – 1/15 = 1/s’

(3-2)/30 = 1/s’

1/s’ = 1/30

S’ = 30 cm

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan dari percobaan yang dilakukan dan data-data yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa suatu cahaya dapat dipantulkan sesuai dengan sifat-sifat benda yang dilaluinya. Pemantulan cahaya pada cermin datar berbeda dengan pemantulan cahaya pada cerming cekung. Dari percobaan yang dilakukan, data pertama dan kedua sesuai dengan bunyi Hukum Snellius. Hasil percobaan menentukan titik fokus yaitu 8,9 cm; 9,7 cm; 10 cm; 9,8 cm ; dan 10,6 cm.

5.2 Saran

Dalam melakukan percobaan pemantulan cahaya sebaiknya dilakukan dengan ketelitian dan kecermatan yang sangat tinggi saat menentukan sudut datang, jarak benda, dan lain sebagainya. Untuk melihat bayangan yang terbentuk pun alangkah baiknya menggunakan titimdekat mata nornal. Jadi ketika melihat bayangan yang terbentuk itu meiliki tingkat keakuratan atau kepastian yang tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Makoago. 2014. Cahaya. Jurnal Pendidikan Fisika, (online), (http://eprints.ung.ac.id , diakses pada 20 Oktober 2016)

Oktiva. 2015. Cahaya dan Alat Optik. USU International Repository, (online), (http://repository.usu.ac.id// , diakses pada 20 Oktober 2016)

Rahdi. 2012. Pemantulan Cahaya pada Bidang Lengkung, (online), (http://rahdi-blogger.blogspot.co.id/2012/06/pemantulan.html?m=1 , diakses pada 21 Oktober 2016)

LAMPIRAN

A. Menentukan jarak titik fokus pada cermin cekung

1. Diketahui : s = 12 cm

s’ = 35 cm

Ditanya : f = …?

Jawab : =