PERCOBAAN SPEKTROMETER

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini yaitu :

1. Menentukan sudut puncak prisma.

2. Menentukan indeks bias prisma dengan metode deviasi minimum.

3. Memahami prinsip kerja spektrometer.

B. Teori Dasar

Spektrometer merupakan alat yang dipakai untuk mengukur sudut simpangan (deviasi) suatu berkas cahaya akibat adanya pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi, dan hamburan. Alat tersebut mempunyai 4 komponen utama yaitu.

1. Kolimator

Kolimator pada dasarnya merupakan tabung yang dilengkapi dengan sebuah lensa akromatis pada salah satu ujung yang menghadap prisma dan sebuah celah yang dapat diatur lebarnya. Celah tersebut digunakan untuk memperoleh berkas cahaya sejajar yang mempunyai sudut simpangan sama untuk tiap sinar. Kedudukan celah dapat diatur dengan tombol pada kolimator. Kolimator ini diletakkan pada tiang statis ke dasar spektrometer.

2. Teleskop

Komponen ini terdiri dari lensa obyektif yang menghadap ke meja spektrometer dan sebuah okuler yang posisinya terhadap lensa obyektif dapat diatur. Okuler sendiri terdiri dari 2 lensa (lensa mata dan lensa medan) yang posisinya dapat diatur satu sama lain.

3. Prisma

Prisma merupakan bagian terpenting dari spektrometer yang diletakkan pada meja spektrometer.

4. Meja Spektrometer

Meja spektrometer mempunyai sumbu berimpit dengan sumbu rotasi teleskop. Meja ini dapat diatur posisinya dengan cara menaikan atau menurunkan atau dapat diputar dengan melonggarkan skrupnya, kemudian menguatkannya.

Untuk menentukan nilai Deviasi Minimum dapat menggunakan persamaan :

C. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan :

1. Spektrometer prisma.

2. Sumber cahaya monokromatis, misalnya lampu natrium.

D. Prosedur Percobaan

Berikut ini prosedur pada percobaan :

Persiapan

1. Mengarahkan teleskop untuk melihat benda yang jauh sehingga terlihat jelas. Perlu diketahui bahwa berkas sinar yang masuk teleskop dalam keadaan sejajar.

2. Meletakkan teleskop dan kolimator dalam satu garis lurus dan mengatur keduanya agar tegak lurus terhadap sumber cahaya.

3. Menyinari celah dengan sumber cahaya dan mengatur lebarnya sehingga gambar terlihat jelas pada teleskop.

4. Mengatur ketinggian meja prisma sehingga pengukuran dapat dilakukan dengan mudah.

Pengukuran Sudut Puncak Prisma

1. Meletakkan prisma di atas meja spektrometer sehingga sudut yang akan diukur menghadap ke arah sumber cahaya.

2. Mendekatkan celah kolimator dengan sumber cahaya.

3. Mengukur posisi prisma agar pantulan cahaya dari kolimator dapat dilihat okuler teleskop di dua tempat, yaitu pada kedudukan I dan kedudukan II.

4. Mencatat sudut pergeseran kedudukan 𝜃. Membuktikan bahwa besarnya sudut puncak prisma sama dengan 𝜃.

5. Mengulangi langkah (1) - (4) beberapa kali untuk memperoleh harga rata-rata dari sudut puncak prisma.

Pengukuran Sudut Deviasi Minimum

1. Meluruskan okuler teleskop dengan celah kolimator sampai cahayanya terlihat jelas dan mencatat posisinya. Ini disebut kedudukan I.

2. Meletakkan prisma di atas meja spektrometer sehingga sinar dari celah akan jatuh pada salah satu sisi prisma.

3. Memutar okuler teleskop sampai diperoleh sinar bias sembarang.

4. Mengamati sinar bias melalui okuler dan memutar prisma perlahan-lahan dengan cara memutar meja spektrometer sehingga terlihat sinar bias tersebut bergeser.

5. Memperhatikan pergeseran sinar bias tersebut melalui okuler sampai pada suatu saat sinar tersebut berbalik arah walaupun prisma diputar satu arah. Dengan menggeser meja spektrometer bolak-balik di daerah itu, mencoba menemukan terjadinya pembalikan arah sinar itu. Tempat itu dsebut kedudukan II.

6. Sudut yang dibentuk adalah posisi akhir terhadap posisi okuler mula-mula adalah sudut deviasi minimum Dm.

7. Mengulangi langkah (1) - (6) beberapa kali untuk memperoleh nilai rata-rata deviasi minimum.

E. Data Percobaan

* Nilai 𝛽 = ½ 𝜃

F. Pengolahan dan Perhitungan Data

Posisi prisma untuk mencari sudut pergeseran kedudukan (𝜃) adalah diletakkan di atas meja spektrometer dengan pengamatan dari teleskop melalui ujung-ujung prisma. Sedangkan posisi prisma untuk mencari sudut deviasi minimum (Dm) adalah diletakkan di atas meja spektrometer dengan pengamatan dari teleskop melalui sisi-sisi prisma.

Dalam percobaan ini, sebenarnya dapat dilakukan juga dengan menggunakan Lampu Gas Helium atau Lampu Gas Nitrogen. Namun, pada percobaan in digunakan Lampu Natrium. Alasan pengunaan lampu Natrium karena lampu Natrium merupakan sinar monokromatis yang mampu menghasilkan keluaran cahaya 90% dari pancaran cahayanya. Lampu Natrium juga merupakan sumber cahaya elektrik yang paling efisien, mencapai hingga 200 Lm/W (Lumen/Watt) yang menghasilkan keluaran cahaya yang mendekati sensitivitas puncak manusia. Intensitas lampu Natrium juga tidak berkurang seiring lampu Natrium lama tidak digunakan.

Nilai indeks bias prisma berdasarkan referensi adalah n = 1,5 berdasarkan percobaan Snellius, seorang fisikawan berkebangsaan Belanda. Pada percobaan ini, diperoleh nilai indeks bias prisma n = 1,547 yang cukup mendekati dengan nilai pada referensi.

G. Kesimpulan dan Saran

Dalam percobaan ini dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Nilai sudut puncak prisma yang diperoleh dari percobaan yaitu 𝛽 = 45,25°.

2. Nilai indeks bias prisma berdasarkan metode Deviasi Minimum yang diperoleh dari percobaan yaitu n = 1,547.

3. Prinsip kerja spektrometer terjadi ketika ada cahaya datang kemudian mengalami pembiasan pada prisma sehingga dapat terukur nilai indeks bias, sudut deviasi, dan sudut puncaknya.

Dalam percobaan ini dapat disarankan sebagai berikut.

1. Lebih teliti dalam pengukuran sudut pergeseran kedudukan, sudut puncak prisma, dan sudut deviasi.

H. Daftar Pustaka

Halliday dan Resnick. 1984. Fisika Jilid 2 Edisi 3. Jakarta : Erlangga.

http://belajar_kemendiknas.go.id/indexs_php?display=view&mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Modul%20online/SMA/view&id

http://id.wikipedia.org/wiki/Lampu Uap Natrium

sitrampil.ui.ac.id/elaboratory/file.php/I/Manual Digital/01404,pdf