Laporan Praktikum Fisika Dasar II 1 MODUL 1 VOLTAMETER TEMBAGA Laporan Praktikum Fisika Dasar II 2 BAB IPENDAHULUAN 1.1. TUJUAN Tujuan dari praktikum fisika dasar II Voltameter Tembaga ini adalah: 1.Mengamati perubahan salah satu bentuk perubahanenergi , yaitu energi listrik menjadi energi kimia 2.Memahamiprinsipelektrolisissertapemurnianlogamdanpeyepuhan (electroplating) 3.Menentukan tara kimia listrik dari tembaga 1.2. ALAT DAN BAHAN 1.Voltameter tembaga yang terdiri dari: a.Bejana b.Keping tembaga Anoda c.Keping tembaga Katoda 2.Larutan CuSO4Sebagai elektrolit untuk penghantar listrik pada katoda 3.Sumber arus DC Sebagai sumber tenaga atau sumber arus listrik 4.Amperemeter DC Untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir 5.Stopwatch Untuk mengukur waktu yang ditentukan pada saat percobaan 6.Tahanan geser pengatur Arus Untuk menstabilkan arus listrik yang mengalir 7.Penghubung arus 8.Kabel-kabel penghubung 9.Neraca digital Laporan Praktikum Fisika Dasar II 3 Untukmengukur berat plat katoda agar diketahui jumlah massa sebelum dan sesudah diendapkan pada sel elektrolit larutan CuSO4. 10. Amplas Untuk membersihkan plat katoda Gambar 1.1. Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan(larutan tembaga sulfat, lempeng tembaga, power supply, ampermeter, neraca digital, stopwatch) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. ELEKTROKIMIA Hukumkekekalanenergimenyatakanbahaenergitidakdapatdiciptakan ataudimusnahkan,melainkandapatdiubahdaribentukyangsatukebentuk yanglain.Energilistrikdapatberubahbentukmenjadienergigerak,energi cahaya, energi panas, dan energi bunyi. Energi listrik merupakan hasil perubahan energiyanglain,seperti darienergimatahari,energigerak,energi potensialair, energi kimia gas alam, dan energi uap. Salah satu bentuk perubahan energi yang dibahaskaliiniadalahperubahanenergikimiakeenergilistrik,sepertipada baterai yang disebut sel galvani/sel volta. Maupun sebaliknya, perubahan energi listrikmenjadienergikimiasepertipadaprosespemurnianlogamyangdisebut selelektrolisis.Baikselgalvanimaupunselelektrolisiskedanyamerupakanbagian darielektrokimia.Elektrokimiaitusendiri adalahkajianmengenai proses perubahan antara energi listrik dan energi kimia. Sesuaidengannamanya,metodeelektrokimiaadalahmetodeyang didasarkanpadareaksiredoks,yaknigabungandarireaksireduksidanoksidasi, yangberlangsungpadaelektrodayangsama/berbedadalamsuatusistim elektrokimia.Sistemelektrokimiameliputiselelektrokimiadanreaksi elektrokimia.Selelektrokimiayangmenghasilkanlistrikkarenaterjadinyareaksi spontandidalamnyadisebutselgalvani.Sedangkanselelektrokimiadimana reaksitak-spontanterjadididalamnyadisebutselelektrolisis.Peralatandasar dariselelektrokimiaadalahduaelektroda-umumnyakonduktorlogam-yang dicelupkankedalamelektrolitkonduktorion(yangdapatberupalarutan maupuncairan)dansumberarus.Karenadidasarkanpadareaksiredoks, pereaksiutamayangberperandalammetodeiniadalahelektronyangdipasok darisuatusumberlistrik.Sesuaidenganreaksiyangberlangsung,elektroda dalamsuatusistemelektrokimiadapatdibedakanmenjadikatoda,yakni Laporan Praktikum Fisika Dasar II 5 elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung. Aplikasimetodeelektrokimiauntuklingkungandanlaboratoriumpada umumnyadidasarkanpadaproseselektrolisis,yakniterjadinyareaksikimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar.ProsesinimerupakankebalikandariprosesGalvani,dimanareaksikimia yangberlangsungdalamsuatusistemelektrokimiadimanfaatkanuntuk menghasilkanaruslistrik,misalnyadalamselbahanbakar(fuel-cell).Aplikasi lainnyadarimetodeelektrokimiaselainpemurnianlogamdanelektroplating adalahelektroanalitik,elektrokoagulasi,elektrokatalis,elektrodialisis elektrorefining dan elektrolisis. 2.2. ELEKTROLISIS Elektrolisis ialah proses penguraian elektrolit kepada unsur-unsurnya apabila aruslistriksearahmengalirmelaluinya.Istilahelektrolisisdiperkenalkanoleh Michael Faraday [1791 - 1867]. 'Lisis' bermaksud memecah dalam bahasa Yunani. Jadi,elektrolisisbermaksudpemecahanoleharuselektrik.ProsesElektrolisis adalahkeadaandimanaapabilaelektrolitmengkonduksikanlistrik,perubahan kimiaberlakudanelektrolitteruraikepadaunsurnyadielektroda.Aruslistrik dapat dialirkan melalui elektrolit dengan menggunakan dua elektroda. Elektroda yangdisambungakanketerminalpositifyangdinamakananoda,sedangkan elektrodayangdisambungkanketerminalnegatifdinamakankatoda.Semasa elektrolisisberlaku,ionnegatifakanbergerakkeanoda.Olehituioninidikenali sebagaikation.Ionpositifpulaakanbergerakkekatodayangmanaionini dikenali sebagai kation.Adaduatipeelektrolisis,yaituelektrolisislelehan(leburan)danelektrolisis larutan.Padaproseselektrolisislelehan,kationpastitereduksidikatodadan anionpastiteroksidasidianoda.Sebagaicontoh,berikutiniadalahreaksi elektrolisis lelehan garam NaCl (yang dikenal dengan istilah sel Downs) : Laporan Praktikum Fisika Dasar II 6 Katoda (-): 2 Na+(l) + 2 e- >2 Na(s) .. (1) Anoda (+): 2 Cl-(l) Cl2(g) +2 e- .. (2) Reaksi sel: 2 Na+(l) +2 Cl-(l) >2 Na(s) +Cl2(g) .. *(1) + (2)+ Reaksi elektrolisis lelehan garam NaCl menghasilkan endapan logam natrium dikatodadangelembunggasCl2 dianoda.Padakatoda,terjadipersaingan antara air dengan ion Na+. Dengan demikian, reaksi yang terjadi pada elektrolisis larutan garam NaCl adalah sebagai berikut : Katoda (-): 2 H2O(l) +2 e- >H2(g) +2 OH-(aq) .. (1) Anoda (+): 2 Cl-(aq) >Cl2(g) +2 e- .. (2) Reaksi sel: 2 H2O(l) +2 Cl-(aq) >H2(g) +Cl2(g) +2 OH-(aq) . *(1) + (2)] ReaksielektrolisislarutangaramNaClmenghasilkangelembunggasH2 dan ionOH- (basa)dikatodasertagelembunggasCl2 dianoda.Dengandemikian, terlihatbahwaprodukelektrolisislelehanumumnyaberbedadenganproduk elektrolisis larutan. 2.3. HUKUM FARADAY MichaelFaraday(1791-1867)padatahun1833mengemukakanhubungan kuantitatif antara jumlah zat yang bereaksi di katoda adan anoda dengan muatan listrik total yang melewati sel, yang dikenal dengan hukum Faraday.bunyi hukum Faraday tersebut adalah: -Hukum Faraday I : jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda sebanding dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut m = e . i . t / Fm = z . i . tz = e / F q = i . t m = z . q m = Massa zat yang dihasilkan (gram) e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi i= Kuat arus listrik (amper) t = Waktu (detik) F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 7 z = Tara kimia listrik, yaitu massa zat yang dipisahkan oleh muatan 1 coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb q = Jumlah muatan listrik yang melalui larutan -HukumFaradayII:jumlahzat-zatyangdihasilkanoleharusyangsama didalambeberapaselyangberbedasebandingdenganberatekuivalen zat-zat tersebut. m1 : m2 = e1 : e2 m = massa zat (garam) e= berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi Faradaydidefinisikansebagaimuatan(dalamCoulomb)molelektron.Satu Faraday equivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday equivalendengansetengahmolelektron.Sebagaimanayangtelahkitaketahui, setiapsatumolpartikelmengandung6,02x1023 partikel.Sementarasetiap elektron mengemban muatan sebesar1,6 x 10-19 C. Dengan demikian : 1Faraday = 1molelektron = 6,02x1023 partikelelektronx1,6x10-19 C/partikelelektron1Faraday = 96320C(seringdibulatkanmenjadi96500C untuk mempermudah perhitungan) Salahsatuaplikasiselelektrolisisadalahpadaprosesyangdisebut penyepuhan.Dalamprosespenyepuhan,logamyanglebihmahaldilapiskan (diendapkansebagailapisantipis)padapermukaanlogamyanglebihmurah dengancaraelektrolisis.Bateraiumumnyadigunakansebagaisumberlistrik selamaprosespenyepuhanberlangsung.Logamyangingindisepuhberfungsi sebagaikatodadanlempengperak(logampelapis)yangmerupakanlogam penyepuhberfungsisebagaianoda.Larutanelektrolityangdigunakanharus mengandungionlogamyangsamadenganlogampenyepuh(dalamhalini,ion perak)sepertiperaknitrat(AgNO3).Padaproseselektrolisis,lempengperakdi anoda akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katoda. Metode ini relatif Laporan Praktikum Fisika Dasar II 8 mudahdantanpabiayayangmahal,sehinggabanyakdigunakanpadaindustri perabot rumah tangga dan peralatan dapur. Pemanfaatanlaindarielektrolisisadalahpadaprosespemurnianlogam. Pemurnianlogampadaprinsipnyamenggunakanreaksielektrolisislarutan menggunakan elektroda yang tidak bereaksi. Seperti pemurnian logam tembaga, logam kotor yang akan dilapisi bertindak sebagai anoda sedangkan logam murni bertindak sebagai katoda. Kedua elektroda dicelupkan ke dalam larutan elektrolityangmengandungiontembaga(CuSO4 )yangmengandungasam.Sewaktu tembagadioksidasidarianodatakmurni,tembagainimemasukilarutandan bergerak ke katoda dan membentuk lapisan dalam bentuk yang lebih murni. PadapercobaanVoltameterTembagaini,akanmencariketetapanFaraday dengankonsepelektrolisis.Halinieratkaitannyadenganilmukimia,dimana akanbanyakberhubungandenganelektrokimiadanreaksireaksinya. Voltmeteradalahalatuntukmengukurbesarteganganlistrikdalamsuatu rangkaianlistrik.Rangkaianyangdigunakanadalahsuatusistemelektrolisis dengancairanCuSO4.Dimanayangmenjadikatodadananodaadalahadalah tembaga. Reaksi yang terjadi adalah : Gambar 1.2. Sel elektrolisis CuSO4 (aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq) Katoda [elektroda - : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) Anoda [elektroda + : oksidasi]: Cu(s)Cu2+(aq) + 2e- Laporan Praktikum Fisika Dasar II 9 Pada larutan elektrolit yang ada kecenderungan sebagai konduksi listrik, jika kedua elektrode dihubungkan dengan arus listrik searah (DC), maka ion-ion pada larutan akan bergerakberlawanan arah. Artinya, ion-ion positif akan bergerak ke elektrodenegatif,sebaliknyaion-ionnegatifakanbergerakkearahelektrode positif. Pergerakan-pergerakan muatan ion dalam larutan akan membawa energi listrik.Kondisidemikianinidisebutelektrolitik.Apabilaion-iondalamlarutan terkontakdenganelektrodemakareaksikimiaakanterjadi.Padakatodaakan mengalami reduksi dan pada anoda akan mengalami oksidasi. Gambar 1.3. Rangkaian alat elektrolisis Laporan Praktikum Fisika Dasar II 10 BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 1.Menggosok katoda dengan kertas amplas hingga bersih. 2.Mencucikatodadenganair,membilasdenganalkohol,kemudian mendiamkannya hingga kering. 3.Menimbang katoda dengan teliti menggunakan neraca teknis digital. 4.Membungkus katoda dengan kertas tissue bersih untuk menghidari kotoran. 5.Merangkai alat percobaan dengan menngunakan katoda sementara. 6.Menuangkan larutan CuSO4 ke dalam bejana. 7.Menjalankan arus dan mengatur R (hambatan geser) sehingga amperemeter menunjukkan kuat arus sebesar 1,5 Ampere. 8.Memutuskan hubungan sumber arus dengan tidak merubah rangkaian alat. 9.Menggantikatodasementaradengankatodayangsebenarnya(yangtelah dibersihkan). 10.Mengatur luas permukaan katoda yang tercelup ke dalam larutan agar sama dengan luas permukaan katoda sementara yang tercelup dalam larutan. 11.Menjalankan arus listrik selama 20 menit. Menjaga kuat arus yang mengalir agar stabil 12.Memutuskan hubungan arus listrik setelah 20 menit. 13.Mengeringkan katoda, kemudian menimbangnya dengan teliti. 14.Mengulangi percobaan (langkah 1-13) untuk kuat arus sebesar 2 Ampere. 15.Mengembalikan larutan ke dalam botol semula dan membereskan alat. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 11 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1. DATA DAN PENGAMATAN No. Kuat Arus I (Ampere) Waktu t (menit) Berat awal Wa (gram) Berat akhir Wb (gram) Endapan WCu = Wb-Wa (gram) 1.1.51591.491.60,5 2.215107,0107,60,6 Tabel 1.1. Data percobaan Voltameter Tembaga 4.2. PERHITUNGAN 4.2.1.Arus 1,5 Ampere Diketahui: WCu= Berat Endapan Cu= 0,5 gArCu= 63,55 e = Berat ekivalen = Ar/Valensi = 63,55/2 = 31,755 1 mol F= 96.500 coulumb I = Kuat arus = 1,5 Ampere t= Waktu = 15 menit = 900 second Ditanyakan: Tara kimia listrik Cu & Berat ideal endapan Cu Jawab: a.Tara kimia listrik Cu Rumus : WCu = z . I . tz = Tara kimia listrik z = WCu / I . t

z = 0,5 g / 1,5 A x 900 s z = 3,703.10-4 g/coulomb b.Berat ideal endapan Cu Laporan Praktikum Fisika Dasar II 12 Rumus : WCu = e . I . t / F WCu = 31,755 x 1,5 A x 900 s / 96.500 coulomb WCu = 0,44 g 4.2.2.Arus 2Ampere Diketahui: WCu= Berat Endapan Cu= 0.6 gArCu= 63,55 e = Berat ekivalen = Ar/Valensi = 63,55/2 = 31,755 1 mol F= 96.500 coulumb I = Kuat arus = 2 Ampere t= Waktu = 15 menit = 900 second Ditanyakan: Tara kimia listrik Cu & Berat ideal endapan Cu Jawab: a.Tara kimia listrik Cu Rumus : WCu = z . I . tz = Tara kimia listrik z = WCu / I . t

z = 0,6 g / 2 A x 900 s z = 3,333.10-4 g/coulomb b.Berat ideal endapan Cu Rumus : WCu = e . I . t / F WCu = 31,755 x 2 A x 900 s / 96.500 coulomb WCu = 0,59 g 4.2.3. Tara kimia listrik Cu Teoritis Rumus : WCu = z . I . tz = Tara kimia listrik z = e / F

z = 31,755g/ 96.500 coulomb z = 3,291.10-4 g/coulomb 4.2.4. Simpangan Laporan Praktikum Fisika Dasar II 13 % SD =

x 100% a.Tara kimia listrik -Arus 1,5 A %SD = [(3,291.10-4 - 3,703.10-4)/ 3,703.10-4 ]x 100% = - 11,13 % -Arus 2 A %SD = [(3,291.10-4 3,333.10-4)/ 3,333.10-4 ]x 100% = - 1,26 % b.Berat endapan Cu -Arus 1,5 A %SD = [(0,44) (0,50)/ 0,50]x 100% = - 12 % -Arus 2 A %SD = [(0,59 0,60)/ 0,60]x 100% = - 1,67 % 4.3. PEMBAHASAN 1.Hasilyangdidapatkandaripercobaanbelumsempurna.Melihatadanya perbedaanantaranilaiyangdiperolehdaripercobaandengannilai teoritis. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti: 1.1Kurangtelitidalammenimbangkatoda.Padasaatpenimbangan katoda,neracayangdigunakanadalahneracadigitaldengan ketelitian 0,1 g. Sehingga berat yang diperoleh kurang teliti. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 14 1.2Padasaatpenimbangan,kondisikatodabelumbenar-benarkering, sehingga berat katoda lebih besar dari yang sebenarnya. 1.3Kesalahan alat amperemeter pada saat mengukur arus yang mengalir padasistemelektrolisis.Sehinggakuatarusyangmengalirtidak sesuaidenganyangseharusnyaatauyangditunjukkanoleh amperemeter. 2.Elektrolisis dapat berlangsung dengan arus listrik searah (DC). Karena arus DCmempunyaipolaritasyangselalusama(tetap)yaitupositif (+)dan negatif (-) dimana arus mengalir dari tegangan positif ke negatif. Sehingga pergerakan-pergerakanmuataniondalamsistemtetap.Artinya,ion-ion positif akan bergerak ke negatif, sebaliknya ion-ion negatif akan bergerak kearahpositif.BerbedadenganarusACataubiasadisebuttegangan bolak-balikmempunyaiduapolaritasyangselaluberubahdari14egative kepositifdansebaliknya,dimanaperubahantersebutterjadi50kali dalamsatudetik.Halinimenyebabkanpergerakan-pergerakanmuatan iondalamsistemtidakstabil.Katodadapatbersifatnegatif,namun sewaktu-waktudapatbersifatpositif,begitujugadengananoda. AkibatnyatidakakanterbentukendapanCupadakatoda,karenareaksi yang terjadi berubah-ubah antara reduksi dan oksidasi. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 15 BAB V KESIMPULAN 1.Hasil yang didapat dari percobaan adalah sebagai berikut: Tabel 1.2. Hasil percobaan 2.Tarakimialistrikadalahmassazatyangdipisahkanolehmuatan1coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb atau g/coulomb 3.Kuataruspadaproseselektrolisissebandingdenganmassazatyang terendapkan.Semakinbesarkuatarusyangmengalir,makazatyang terendapkan akan semakin banyak. 4.Elektrolisisadalahsalahsatubentukpemanfaatanperubahanenergi.Pada elektrolisisterjadiperubahanbentukenergidarienergilistrikmenjadienergi kimia. 5.Elektrolisissangatbermanfaatdalamkehidupansehari-hari.Penggunaanya sangatluasterutamadiduniaindustri.Pemanfaatanelektrolisisdiantaranya untukproseschargingpadaaccu,pemurnianlogam,penyepuhanlogam (electroplating), pembuatan bahan-bahan kimia dan juga untuk elektrosintesis (sistesiszat-zat organik) No. Kuat Arus (Ampere) Tara kimia listrik Cu (g/coulomb) Berat endapan Cu (g) TeoritisPraktikum%SDTeoritisPraktikum%SD 1.1,5 3,291.10-4 3,703.10-4 - 11,13 % 0,440,5- 12 % 2.23,333.10-4- 1,26 %0,590,6- 1,67 % Laporan Praktikum Fisika Dasar II 16 DAFTAR PUSTAKA 1.Halliday, Resnick. 1985. Fisika, Edisi III jilid II, Terjemahan Silaban dan Sucipto. Jakarta: Erlangga2.http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/ oksidasi_dan_reduksi1/elektrolisis 3.http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_fisika/ elektrosintesis_metode_elektrokimia_untuk_memproduksi_senyawa_kimia 4.http://andykimia03.wordpress.com 5.http://ravimalekinth.files.wordpress.com 6.http://www.susilochem04.co.cc 7.http://www.fredi-36-a1.blogspot.com/2009/12/voltameter-tembaga Laporan Praktikum Fisika Dasar II 17 TUGAS PENDAHULUAN 1.Tuliskanreaksiyangterjadi,baikpadaanodameupunkatodaselama elektrolisis ! 2.Hukumapakahyangberlakupadaperistiwapengendapandi elektrolisis? Jelaskan! 3.Tuliskan definisi tara kimia listrik ! 4.Dapatkah elektrolisis berlangsung memakai arus bolak-balik ? 5.Jikakuatarusyangmelaluivoltameterdiketahuidanberattembaga dapatditimbang,makaberatatomdan/atauvalensiendapandapat dihitung. Terangkan hal tersebut? Jawaban : 1.CuSO4 (aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq) Katoda [elektroda - : reduksi] : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) Anoda [elektroda + : oksidasi]: Cu(s)Cu2+(aq) + 2e- 2.Hukum yang berlaku pada saat elektrolisis ialah hukum Faraday. Michael Faraday(1791-1867)padatahun1833mengemukakanhubungan kuantitatif antara jumlah zat yang bereaksi di katoda adan anoda dengan muatanlistriktotalyangmelewatisel,yangdikenaldenganhukum Faraday.bunyi hukum Faraday tersebut adalah: HukumFaradayI:jumlahzatyangdihasilkanpadaelektroda sebanding dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut m = e . i . t / Fm = z . i . tz = e / F q = i . t m = z . q m = Massa zat yang dihasilkan (gram) e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi i= Kuat arus listrik (amper) t = Waktu (detik) F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 18 z = Tara kimia listrik, yaitu massa zat yang dipisahkan oleh muatan 1 coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb q = Jumlah muatan listrik yang melalui larutan HukumFaradayII:jumlahzat-zatyangdihasilkanoleharusyang samadidalambeberapaselyangberbedasebandingdenganberat ekuivalen zat-zat tersebut. m1 : m2 = e1 : e2 m = massa zat (garam) e= berat ekivalen = Ar/Valensi = Mr/Valensi 3.Tarakimialistrikyaitumassazatyangdipisahkan/diendapkanoleh muatan 1 coulomb selama proses elektrolisa satuan kg/coulomb. 4.Elektrolisisdapatberlangsungdenganaruslistriksearah(DC).Karena arusDCmempunyaipolaritasyangselalusama(tetap)yaitupositif(+) dannegatif(-)dimanaarusmengalirdariteganganpositifkenegatif. Sehinggapergerakan-pergerakanmuataniondalamsistemtetap. Artinya,ion-ionpositifakanbergerakkenegatif,sebaliknyaion-ion negatif akan bergerak ke arah positif. Berbeda dengan arus AC atau biasa disebutteganganbolak-balikmempunyaiduapolaritasyangselalu berubahdariegativekepositifdansebaliknya,dimanaperubahan tersebutterjadi50kalidalamsatudetik.Halinimenyebabkan pergerakan-pergerakanmuataniondalamsistemtidakstabil.Katoda dapatbersifatnegatif,namunsewaktu-waktudapatbersifatpositif, begitujugadengananoda.AkibatnyatidakakanterbentukendapanCu padakatoda,karenareaksiyangterjadiberubah-ubahantarareduksi dan oksidasi. 5.DenganHukumFaradayI:jumlahzatyangdihasilkanpadaelektroda sebandingdenganjumlaharusyangdialirkanpadazattersebut,kita dapatmenghitungberatekivalensuatuzatdenganmenurunkanrumus nya m = e . i . t / F menjadi e = m . F / i . t m = Massa zat yang dihasilkan (gram) e = Berat ekivalen = Ar/ Valens i= Mr/Valensi i= Kuat arus listrik (amper) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 19 t = Waktu (detik) F = Tetapan Faraday (1 Faraday = 96500 coulumb) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 20 TUGAS AKHIR 1.Jelaskan pengaruh kuat arus pada proses elektrolisis yang anda lakukan! -Kuataruspadaproseselektrolisissebandingdenganmassazatyang terendapkan.Semakinbesarkuatarusyangmengalir,makazatyang terendapkanakansemakinbanyak.SesuaidenganhukumFaradayI: jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda sebanding dengan jumlah arus yang dialirkan pada zat tersebut Laporan Praktikum Fisika Dasar II 21 MODUL 2 RESONANSI LISTRIK Laporan Praktikum Fisika Dasar II 22 BAB I PENDAHULUAN 1. 1 Tujuan -Mengamati adanya gejala resonansi dalam rangkaian arus bolak-balik. -Menentukan besar tahanan dan induksi dir dari indicator (kumparan pemadaman) 1. 2 Alat alat -Indikator (kumparan pemadam) Dan hambatan (R) -Sumber tegangan (Transfomator /AC) -Multimeter-Bangku kapasitor -Miliampermeter AC.-Kabel-kabel penghubung. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 23 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1Induktansi a.Induktanasi Bersama Jikaduabuahkumparanberdekatan denganyanglainterjadi perubahan aruspadasalahsatukumparanyangakanmereduksigglpadakumparan yanglain.MenuruthukumFaraday,ggl2 yangdiinduksikekumparan2 sebandingdenganlajuperubahanfluksyangmelewatinya.Karenafluks sebandingdenganarusyangmelewatikumparan1,2 harussebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan ItA | | |A\ ., sehingga: 12IMtcA= A dengankonstantapembandingMyangdisebutinduktansibersama. Tanda minus dari hokum Lentz. Perubahan arus pada salah satu kumparan akan menginduksi aruspada kumparan yang lain Laporan Praktikum Fisika Dasar II 24 Perubahanaruspadasalahsatukumparanakanmenginduksiaruspada kumparanyanglain Jikamelihatsituasikebalikannya,yaituperubahan arusdikumparan2menginduksigglpadakumparan2,konstanta pembandingnya, M, akan meiliki nilai yang sama, sehingga:12IMtcA= A SatuanMadalah:*V.s/A+=*s+atau*henry=H+contohinduktansi bersamaadalahtransformator,dimanahubungankeduakumparan dimaksimalkansehinggahampirseluruhgarisfluksmelewatikedua kumparan.b.Induktansi diriKonsepinduktansijugaberlakupadakumparantunggalyangterisolasi. Jikaarusberubahmelewatisuatukumparanatausolenoidaterjadi perubahan flux magnetic di dalam kuparan, dan ini akan menginduksi ggl padaarahyangberlawanan.Jikaaruspadakumparanberkurang, penguranganfluxakanmenginduksiggldenganaraharusyangsama, sehinggacenderungmempertakankannilaikuatarussemula.Rumusggl induksi adalah sebagai berikut: DimanakonstantapembandingLdisebutInduktansidiri,ataucukup disebutInduktansikumparandengansatuanhenry.Besarnyainduktansi bergantung geometri dan ada tidaknya inti besi. SuaturangkaianACselalumengandungInduktansitetapibiasanyakecil kecualijikarangkaiantersebutmenggunakankumparandenganjumlah lilitanyangbanyak.Sebuahkumparanyangmempunyaiinduktansidiri disebutinductorataukumparanpenahan.Induktansisangatbermanfaat 12IMtcA= ALaporan Praktikum Fisika Dasar II 25 padarangkaintertentunamunkadang-kadangdilakukanpencegahan timbulnyainduktansi.Induktansidapatdikurangidenganmalilitkan kawatberisolasi pada arah berlawanan sehingga arus yang mengalir pada duaarahituakansalingmengilangkandanmenghasilkansedikitflux magnet yang dinamakan kumparan noninduktif 2.2 Rangkaian AC dan Impedansi a.ResistorJika sebuah sumber AC dihubungkan dengan resistor, arus akan menguat dan melemah mengikuti ggl bolak balik sesuai hokum ohm. Katakana arus dan tegangan sefase karena Jika l = locos 2 f1 makacos 2 1ov v f t = b.Induktor JikainductordihubungkandengansumberACdapatmengabaikan hambatanyangmungkinada.Teganganyangdiberikanpadainductor sama dengan ggl balik yang dibangkitkan dalam indicator oleh perubahan arus, melalui rumus : ILtcA= A Halinidisebakanjumlahggldidalamrangkaiantertutupharusbernilai nol sesuai dengan hokum Kirchoff Laporan Praktikum Fisika Dasar II 26 Jadi :0IV LtA =A atau 'IV LtA=A Sehinggapadainductorarusyangtertinggal90odariteganganyang setaradenganseperempatputaran).Karenaarusdanteganganberbeda fase90makasecararata-ratatidakadaenergyyangditranformasidi dalaminductordantidakadaenergiyangterbuangsebagai panas.Ditemukanbahwakuatarusdidalaminductorsebandingdengan tegangan Acyang diberikanpada frekuensi tertentu, sehingga : LV IX =XLdinamakanreaktansiinduktifatauimpedansidarisuatuinductor. Biasanyaistilahyangdigunakanialahreaktansihanyauntuksesuatu yangbersifatinduktifdanimpedansiuntukmenghitungjumlah rintangan suatu kumparan. Dari kenyataan semakin besar nilai L semakin kecil perubahan arus I dalam selang t tertentu. Karena itu I setiap saat akanmenjadilebihkecildarifrekuensiyangdigunakan.Reaktansijuga bergantung frekuensi. Semakin besar frekuensi semakin cepat perubahan fluxmagnetyangterjadipadainductordansemakinbesarfrekuensi semakin besar reaktansi,sehingga: 2LX fL t =c.Kapasitor Jikasebuahkapasitordihubungkandengansebuahbateraiplat-plat kapsitorsegeramendapatkanmuatan-muatandalamjumlahyangsama Laporan Praktikum Fisika Dasar II 27 namunberlawanandantidakadaaliranaruskonstanpadarangkaian. KapasitormencegahterjadinyaaliranarusDC.Tetapijikasebuah kapasitordihubungkandenganteganganACarusbolak-balikakan mengalir secara continue. Karena ketika tegangan AC dihidupkan muatan mulaimengalirsehinggapadasalahsatuplatterkumpulmuatannegatif danplatlainterkumpulmuatanpositif.Ketikateganganberbalikmuatan mengalirdenganarahberlawanan.Jadijikadigunakanteganganbolak-balik timbul arus AC pada rangkaian secara continue Padakapasitorarusmendahuluitegangansebesar90o.Karena arusdanteganganberbedafasedayarata-ratayangterbuangadalah0 sepertidalaminductor.Energidalamsumberdiberikankepadakapasitor danenergidisimpandalambentukmedanlistrikaantar plat.Ketika medanberkurangenergikembalikesumbernyajadipadarangkaianAC hanyaresistoryangmenghamburkanenergi.Hubunganantarategangan dan arus dalam kapasitor sebagai berikut : 12cXfC t=DenganXc adalahreaktansikapasitifatauimpedansikapasitor. Persamaaniniberlakuuntuknilairmsataunilaipuncakdaritegangan, tidakberlakuuntukwaktusesaatkarenaIdanFberbedafase.Xc bergantungpadakapasitasCdanfrekuensi.Semakinbesar kapasitas semakinbanyakmuatanyangbisaditampungsehinggasemakinkecil perlambatanyang terjadi dalam arus bolak balik. Jika frekuensi membesar semakinsedikitwaktuyangdiperlukanuntukmengisimuatanplatpada setiap siklus dan menambah aliran arus Laporan Praktikum Fisika Dasar II 28 2.3 Resonansi Pada Rangkaian AC Resonansi pada rangkaian AC merupakan keadaan dimana reaktansi induktif danreaktansikapasitifmemilikinilaiyangsamasatusamalain(XL=XC). KetikarangkaianACdalamkeadaanresonansimakareaktansiakansama dengan0(Nol),(X=XL-XC=0).Frekuensiresonansi(Fr)merupakan frekuensidimanakeadaanresonansitercapai,dimanaphasateganganAC danarusACberbeda90satusamalain.Arusrmsdidalamrangkaianseri RLC dapat dihitung sebagai: max maxmax 22122V VIZR fLfCtt= =| |+ |\ . Karenaimpedansiinductordankapasitortergantungpadafrekuensi sumber, maka arus padarangkaian RLC juga bergantung frekuensi.Arusakanmaksimumjika 1 1 12 02 2fL ffL LCtt t = = (frekuensi resonansi) Padafrekuensiresonansitersebut, Xc =XL,sehinggaimpedansinyaadalah resistifmurni,dan1cos= .JikaRsangatkecilrangkaianLC.Energidi dalam rangkaian LC berosilasi pada frekuensiresonansi, dan sebagian kecil energiakanterbuangdiR.Resonansilistrikdigunakanpadabanyak peralatanelektronika.RadiodanTV,misalnyamenggunakanrangkaian resonansiuntukmencaristasiun.Banyakfrekuensiyangmasuk melalui antenna,tetapikuatarusyangsignifikanhanyaterjadiuntukgelombang yangfrekuensinyasamaataumendekatifrekuensiresonansi.LatauC dibuat variabel, sehinggadapat dilakukan pencarian stasiun yang berbeda Laporan Praktikum Fisika Dasar II 29

-Resonansi Seri Gambardiatasmenunjukansebuahrangkaianlisteikdenganarusbolak balik dengan susunan seri yang terdiri dari T sebuah tegangan arus bolak-balik,bangkukapasitor(C),Indikator(L),danhambatan(R)danjuga sebuahmiliampermeter(mA).JikaEadalahbesarnyateganganefektif danbesarnyafrekuensisudutdarisumberteganganarusbolakbalik, maka besarnya arus efektif ( I ) yang mengalir melalui rangkaian tersebut adalah : 2 2( )L CEIR X X=+ (1) Dimana : R = besarnya tahanan (ohm) L = besarnya induktansi diri dari indicator (henry) C = besarnya kapasitas dari kapasitor (farad) I = kuat arus (ampere) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 30 E = Tegangan (volt) = frekuensi sudut radian per detik) Jika nilai C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai harga maksiumu. Harga aruss maksimum itu mencapai pada saat harga : 21CL e=(2) Dan besar kuat arus : mIaxER=(3) Rangkaian listrik dimana I mencapai maksimum dan harga 21CL e=disebut : dalam keadaan resonansi seri. resonansi seri merupakan kombinasi rangkaian induktor dan kapasitor yang disusun secara seri.

Impedansi Total : 1totZ R j LCee| |= + |\ . Saat Resonansi1 10 L LC Ce ee = = =21LCe =Laporan Praktikum Fisika Dasar II 31 1 12ofLC t=Pada saat resonansi impedansi Z minimum, sehingga arusnya maksimum -Resonansi Paralel gambar rangkaian listrik dengan hubungan paralael gambardiatasmenunjukansebuahrangkaianarusbolakbalikdengan susunanparalleldenganindicator(termasukhambatannya)dengan kapasitorkemudiandisusunseridenganmiliampermeterkesumber teganganarusbolakbalik.JikaEteganganmakakuatarusefektifnya adalah : 2 22 2 21 2 2IE C LCR Le ee+ =+(4) jika C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai harga minimum. Harga arus yang minimum itu tercapai pada saat harga : 221CRLLe=| |+ |\ . (5) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 32 dan besar kuat arus : m 2 2 2IinERR L e=+ seperti halnya pada rangkaian seri, maka pada saat arus mencapai harga minimum,maka rangkaian disebut : dalam keadaan resonansi parallel. Resonansi paralel terjadi saat Y minimum sehingga I maksimumPengamatansifatresonansipadaarus,tidakdapatdilakukanlangsung dengan osiloskop, gunakan resistor Laporan Praktikum Fisika Dasar II 33 BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 1.Mengukur dengan multimeter hambatan dari indicator. 2.Menyusun rangkaian seperti hubungan seri yang sebelumnya telah dilaporakn kepada asisten dengan jala jala PLN. 3.Mengamati dan mencatat kuat arus I untuk beberapa harga C dimulai dari nol sampai C terbesar. 4.Mengamati suatu harga I tertentu, amatilah tegangan bolak balik tiap komponen dan tegangan output (keluaran) transformator. 5.Menyusun gambar rangkaian seperti hubungan parallel. Mengulangi dengan cara jalannya percobaan No. 1 s/d 4. 6.Mengamati dan mencatat kuat arus I untuk beberapa harga C dimulai dari nol sampai C terbesar Laporan Praktikum Fisika Dasar II 34 BAB IV HASIL DAN ANALISA Sumber Tegangan : 6 Volt Hambatan:2 ohm Induktif: 2 Ohm 1.Hubungan Seri No.Kapasitor (C) f Kuat Arus (I) mA 110 23,25 36,510 411,220 521,260 643,2130 776,2230 2.Hubungan Paralel No.Kapasitor (C) f Kuat Arus (I) mA 11185 23,2180 36,5180 411,2175 521,2160 643,2145 776,2175 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 35 IV. 2Perhitungan. -Induktansi (L) dari Induktor Seri ( )2 21 12Lw Cf C t= = ( )2612 3,14 50 .76, 2 10 x x x= = 0,1331 -Induktansi (L) dari Induktor Paralel ( )2 21 12Lw Cf C t= ==( )2612 3,14 50 .43, 2 10 x x x= 0,2348 IV.3Pembahasan -Arusyangdigunakandalampraktikumresonansilistrikini menggunakanarusAC(AlternatingCurrent)karenadayayang disalurkan lebih besar dan konstan. -Jika dilihat pada rangkaian seri, didapatkan data apabila harga-harga C (kapasitor) semakin besar maka I (kuat arus) juga semakin besar. Jadi kapasitordalamrangkaianseriberbandinglurusdengankuatarus. Sedangkan pada rangkaian paralel, apabila harga harga C (kapasitor) semakin besar, I (kuat arus) semakin kecil hal ini menandakan bahwa dalamrangkaianparallelkapasitorberbandingterbalikdengankuat arus. -Frekuensisudut()padarangkaianserimaupunparalelberbanding terbalik dengan kapasitor maka frekuensi sudut() semakin kecil. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 36 BAB V KESIMPULAN Dari hasil praktikum Resonansi Listrik kemaren dapat diambil kesimpulan bahwahubunganantarahambatan(R)denganinduktor(L)berbandinglurus dengankapasitor,danberbandingterbalikdengantegangan(E).Sedangkan kuatarus(I)berbandinglurusdengantegangan(E),halinidapatditerangkan bahwasemakinbesarkapasitor,inductor,maupunhambatanmakategangan akan semakin kecil. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 37 DAFTAR PUSTAKA TimFisikaDasar.2010.PenuntunPraktikumFisikaDasarII.Cimahi,Bandung:UNJANI.http://lfd.comlabs.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_g/tugas_lab.html www.anakunhas.com/topik/materi+resonansi+listrik.html teknikelectronika.blogspot.com//gambar-rangkaian-seri-dan-paralel Laporan Praktikum Fisika Dasar II 38 TUGAS PENDAHULUAN 1.Turunkan rumus (1) dengan pertolongan diagram vector beda tegangan pada L, C dan R yang dihubungkN secara seri 2.Turunkan rumus 2 dan 3 dari persamaan 1 3.Jika pada hubungan seri, harga C besar sekali, bagaimanakah harga kuat arus I? bagaimana pula untuk rangkaia parallel 4.Jika harga C = 0, bagaimana harga I pada rangkaian seri dan bagaimana pula pada rangkaian parallel? 5.Turunkan rumus 4 dengan pertolongan diagram vector kaut arus untuk rangkaian parale dan beda potensialnya untuk rangkaian seri R,C,L 6.Turunkan rumus (5) dan (6) dari rumus (4) Jawaban 1.Rumus (1) ( )22l CEIR X X=+ ( )222l CEIR X X=+ ( )2222 l CER X XI+ =( )2222 l CEX X RI = 222 l CEX X RI = 222 l cEX R XI= +2.Turunkan rumus (2) dan (3) dari persamaan (1) ( )22l cEIR X X=+ ( )222l cEIR X X= + dianggap Xl = Xc misal Xl = 1, Xc = 1 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 39 ( )22221 1EIR=+ 222EIR=EIR= rumus (3) 3.Hubungan seri 2ICWL=Harga C berbanding lurus dengan harga I, maka jika harga C semakin besar, harga I pun menjadi besar. -Hubungan parallel 22ICRWLL= (+( Harga c berbanding lurus dengan harga I, maka jika harga C semakin besar, harga I pun menjadi besar. 4.Hubungan seri 2ICWL= harga C = 0 2( ). I WLC =2( ).0 I WL =0 I =-Hubungan Paralel 22ICRWLL= (+( dengan harga C=0 22.RI WL CL| |(= + | ( \ . Laporan Praktikum Fisika Dasar II 40 ( )22. .RI WL C CL| |(= + | ( \ . ( )22.0 .0RI WLL| |(= + | ( \ . 0 0 I = +0 I =5.Rumus 4 2 2 22 2 21 2 E WC WLCIR WL+ =+ ( )2 2 224 4 41 2 EWC WLCIR WL+ =+ ( ) ( )2 2 2 2 2 4 4 41 2 E WC WLC I R W L + = + +( ) ( )2 2 2 2 2 2 2 4 2 4 42 E WC E E WLC I R I WL + = +( )2 2 2 2 4 2 4 4 2 2 22 E WC I R I WL E E WLC = + ( )2 4 2 4 4 2 2 222 22 I R I WL E E WLCEWC+ = Laporan Praktikum Fisika Dasar II 41 TUGAS AKHIR 1.Hitunglah besar hambatan searah dari inductor? 2.Pada tiap2 pengukuran selalu terjadi penurunan tegangan. Terangkan bagaimana ini bisa terjadi? 3.Buatlah grafik antara kuat arus I terhadap kapasitor C untuk Rangkaian Seri 4.Buatlah grafik antara kuat arus I terhadap kapasitor C untuk rangkaian parallel 5.Berdasarkan grafik-grafik diatas, tentukanlah harga-harga C resonansi dan I resonansi Jawaban 1.Seri 2 . .lX f L t =2.3,14.50.01331lX =41, 7934lX =-Paralel 2 . .lX f L t =2.3,14.50.2348lX=73, 7272lX =2.Penurunan tegangan disebabkan olehinduksi dan tegangan pada kapasitor. Semakin besar kapasitor maka tegangan semakin kecil atau menurun. 3.Grafik terlampirkan 4.Grafik terlampirkan 5Berdasarkan grafik diatasSeri Seri Harga C = 175.2 F Harga I = 230 A Paralel Harga C = 53.2 F Harga I =145 A Laporan Praktikum Fisika Dasar II 42

MODUL 3 SPEKTROMETER SEDERHANA Laporan Praktikum Fisika Dasar II 43 BAB IPENDAHULUAN 1.2. TUJUAN Tujuan dari praktikum fisika dasar II Spektrometer Sederhana ini adalah: 4.Mempelajari garis-garis spektra atom dengan cara spektroskopi. 5.Memahami prinsip kerja spektrometer sederhana. 6.Menentukan indeks bias dari spektrum - spektrumgas/Lampu Hg. 1.3. ALAT DAN BAHAN 1.Spektrometer lengkap, terdiri dari: d.Kolimator. e.Meja kecil. f.Teropong. g.Jarum penunjuk/skala. 2.Prisma sama sisi dan sama kaki. 3.Sumber cahaya (lampu Hg). 4.Sistem tegangan tinggi untuk lampu. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 44 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.TEORI DASAR Padaumunyacahayaterdiridaribeberapakomponenwarnadengan panjanggelombangmasing-masing.Jikacahayadatangpadasalahsatusisi prisma,makaakanterjadipenguraianwarna dalambentukspektrum-spektrum. Gejalainidisebutdispersicahaya.JadiDispersiadalahperistiwapenguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi,ni,u)padaprismalewatpembiasanataupembelokan.Peristiwadispersiini terjadikarenaperbedaanindeksbiastiapwarnacahaya.Salahsatufenomena alam dispersiadalah munculnya pelangi. Pelangi adalah spektrum sinar matahari yang diuraikan oleh butir-butir air hujan. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalamideviasiterbesar.SesuaidenganhukumSnellius.karenaindeksbias yanglebihbesaruntukpanjanggelombangyanglebihpendek,makacahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat.Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi berbagai cahayawarnadenganberbeda-bedapanjanggelombang.Halinidapatdiamati melalui Spektrometer. Spektrometeradalahalatyangdipakaiuntukmengukurpanjang gelombangcahayadenganakuratyaitudenganmenggunakankisidifraksi.atau prismauntukmemisahkanpanjanggelombangcahayayangberbeda.Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi warnawarnaspektralnya.Indekscahayasuatubahanmenentukanpanjang gelombangcahayamanayangdapatdiuraikanmenjadikomponen komponennya. Untuk cahaya ultraviolet adalah prisma dari kristal, untuk cahaya putihadalahprismadarikaca,untukcahayainfraredadalahprismadarigaram batu. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 45 Gambar 3.1. Dispersi cahaya pada prisma PrinsipkerjadariSpektrometeradalah,cahayadidatangkanlewatcelah sempityangdisebutkolimator.Kolimatorinimerupakanfokuslensa,sehingga cahayayangditeruskanakanbersifatsejajar.Cahayayangsejajar,kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu pada sudut , merupakan posisi yangsesuaidenganterjadinyapolaterang(polamaksimum),makahubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan : = Sin . d/m Dimana m adalah bilangan bulat yang merepresentasikan orde, dan d jarak antaragaris-gartispadakisi.Denganmengukurnilai,makanilaipanjang gelombang () dari cahaya dapat diukur. Gambar 3.2. Spektrometer Prisma Alatinijugadapatdipakaiuntukmenentukanadatidaknyajenis-jenis molekultertentupadaspesimenlaboratoriumdimanaanalisakimiatidakdapat dipakai.Laporan Praktikum Fisika Dasar II 46 Sinarcahayayangdigunakanberupalampugasyangdiberikantegangan tinggi,sehinggalampuakanmemancarkansinar-sinardenganpanjang gelombang yang spesifik (tergantung jenis gas yang digunakan. Denganmeletakkanlampugas(Hg)didepanKolimator,makasinaryang menujukearahsalahsatusisi prismaakan membentukspektrum padasisilain. Spektruminidapatdiamatimelaluiteropongdandiketahuikedudukannya dengan membaca skalanya. Gambar 3.2. Skema Spektrometer Jikaspektrumdiketahuipanjanggelombangnya,makaspektrometerini dapatdigunakanuntukmenentukanpanjanggelombangspektrumzatyang belumdiketahui.UntuklampuHgpalingsedikitadaSembilangarisspektrum, diantaranya dengan panjang gelombang sebagai berikut: No.Warna () 1Merah6234 2Merah6152 3Kuning5700 4Kuning5770 5Hijau5461 6Hijau biru4916-4539 7Biru43348 8Violet4078 9Violet4047 Tabel 3.1. Garis spektrum lampu Hg Laporan Praktikum Fisika Dasar II 47 Jika ditinjau dari susunan spektrumnya, maka : a)Indeks bias (n) : Ungu terbesar sedang merah terkecil. b)Deviasi () : Ungu terbesar sedang merah terkecil. c)Frekuensi (f) : Ungu terbesar sedang merah terkecil. d)Energi photon (Eph) : Ungu terbesar sedang merah terkecil. e)Panjang gelombang ( ) : Ungu terkecil sedang merah terbesar. f)Kecepatan (v) : Ungu terkecil sedang merah terbesar. Sudut yang dibentuk antara deviasi sinar merah (deviasi terkecil) dan sudut deviasisinarungu(deviasiterbesar)dinamakansudutdispersi()ataudisebut juga dispersi fraunhofer 2.2.PEMBIASAN PADA PRISMA Prismaadalahbendabening(transparan)terbuatdarigelasyangdibatasi olehduabidangpermukaanyangmembentuksuduttertentuyangberfungsi menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidangpembias,dansudutyangdibentukolehkeduabidangpembiasdisebut sudutpembias().Cahayayangmelaluiprismaakanmengalamiduakali pembiasan,yaitusaatmemasukiprismadanmeninggalkanprisma.Jikasinar datangmulamuladansinarbiasakhirdiperpanjang,makakeduanyaakan berpotongandisuatutitikdanmembentuksudutyangdisebutsudutdeviasi. Jadi,sudutdeviasi()adalahsudutyangdibentukolehperpanjangansinar datangmula-muladengansinaryangmeniggalkanbidangpembiasatau pemantul. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 48 Gambar 3.2. Sudut deviasi pada pembiasan prisma Pada segiempat ABCE berlaku hubungan: +ZABC = 180o Pada segitiga ABC berlaku hubungan: r1+i2 + ZABC = 180o Sehingga diperoleh hubungan: +ZABC = r1 +i2 + ZABC = r1 + i2 .......... (1) dengan: = sudut pembias prisma i2 = sudut datang pada permukaan 2 r1 = sudut bias pada permukaan 1 PadasegitigaACD,ZADC+ZCAD+ZACD=180odenganZCAD=i1r1 dan ZACD = r2 i2, sehingga berlaku hubungan: ZADC + (i1 r1) + (r2 i2) = 180o ZADC = 180o + (r1 + i2) (i1 + r2) Jadi, sudut deviasi () adalah: = 180o ZADC = 180o [180o + (r1 + i2) (i1 + r2)] = (i1 + r2) (r1 + i2) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 49 Diketahui = r1 + i2 (persamaan (1)), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah: = (i1 + r2) ............ (2) dengan: = sudut deviasi i1 = sudut datang mula-mula r2 = sudut bias kedua = sudut pembias Sudutdeviasiberhargaminimum(=0)jikasudutdatangpertama(i1) samadengansudutbiaskedua(r2).Secaramatematisdapatdituliskansyarat terjadinya deviasi minimum ( m) adalah i1 = r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan (2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk: m= (i1 + i1) = 2i1 i1 = m+ /2............. (3) Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2,maka dari persaman (3) diperoleh: = r1 + r1 = 2r1 r1 = /2 .......................... (4) Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh: n1.sin i1 = n2.sin r1 sin i1/sin r1 = n2/n1 Masukkan i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga: Sin i1/sinr1 = n2/n1 n2/n1 = sin ( + m) / sin sin ( + m)=sin . n2 / n1 .(5) Untuk sudut pembias yang kecil (< 15o): m = [(n2/n1) 1] .(6) Jika n1 = udara, maka n1 = 1, sehingga persamaan di atas menjadi: m = (n2-1) .................. (7) dengan: n1= indeks bias medium Laporan Praktikum Fisika Dasar II 50 n2= indeks bias prisma = sudut pembias (puncak) prisma m = sudut deviasi minimum 2.3.SUDUT DISPERSI Sudutdispersimerupakansudutyangdibentukantaradeviasisinarsatu dengansinarlainpadaperistiwadispersi(penguraiancahaya).Sudutini merupakanselisihdeviasiantarasinar-sinaryangbersangkutan.Jikasinar-sinar polikromatik diarahkan padaprisma,makaakanterjadipenguraianwarna(sinarmonokromatik)yang masingmasing sinar mempunyai deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut dispersi, . Gambar 3.3. Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu Sebagai contoh, pada Gambar 3.3 dapat dinyatakan: a)deviasi sinar merah m =(nm -1) b)deviasi sinar ungu u =(nu -1) Dengan demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar: = u - m.............. (8) = (nu 1) (nm 1) = (nu nm) ............................. (9) dengan:= sudut dispersi nu = indeks bias warna ungu nm = indeks bias warna merah = sudut pembias prisma Laporan Praktikum Fisika Dasar II 51 BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 1.Memasang lampu Hg pada sistem tegangan tinggi. 2.Mengaturletaklampudibelakancelahkolimatorsehinggasinarsampai ke prisma. Lalu menghubungkannya dengan sumber tegangan. 3.Mengaturfokusteropongsehinggadapatmelihatbendaditak terhingga. 4.Mengaturletakdancelahkolimatorsehinggaspektrumyangterjadi cukuptajamdanspektrumtampakbersama-samadenganpembagian skala. 5.Mencatat kedudukan teropong untuk semua garis spektrum lampu Hg. 6.Mencatat kuat dan lemahnya garis-garis spektrum (intensitasnya). 7.Meletakkanprismasamasisidiatasmejaspektrometerdengan mengubah kadudukan teropong. Mencari kedudukan spektrumnya pada kedua sisi (kanan dan kiri). Mencatat kedudukan skala pada teropong. 8.Mencatatkedudukanteroponghinggaterlihatpantulancahayaoleh kedua sisi prisma. 9.Mengganti prisma dengan prisma yang sama kaki, kemudian mengulangi percobaan no. 5 dan 6 dengan cara yang sama Laporan Praktikum Fisika Dasar II 52 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA DATA 4.4. DATA DAN PENGAMATAN No.Warna Deviasi minimum Dmin ( 0)Panjang gelombang (Angstrom ) = 600 = 900 Sisi 1Sisi 2Sisi 1Sisi 2 1Merah138,50146,00155,20156,206234 2Jingga138,00145,70155,00156,106152 3Kuning138,00145,50154,80156,005790 4 Hijau muda 137,00145,30154,50155,805770 5Hijau 136,50145,00154,40155,705461 6Biru 136,00144,80154,10155,504358 7Ungu 135,50144,60153,90155,204047 Tabel 3.2. Data Hasil Percobaan 4.5. PERHITUNGAN 4.5.1.Indeks Bias Prisma Rumus : n = sin ( + m) / sin Dimana: n = indeks bias = sudut puncak prisma m = deviasi minimum Laporan Praktikum Fisika Dasar II 53 No.Warna Deviasi minimum m ( 0) Indeks bias (n) = 600 Sisi 1Sisi 1Rata-rata 1Merah138,50146,00142,251,962 2Jingga138,00145,70141,851,964 3Kuning138,00145,50141,751,964 4Hijau muda137,00145,30141,151,966 5Hijau 136,50145,00140,751,967 6Biru 136,00144,80140,401,968 7Ungu 135,50144,60140,051,969 Tabel 3.3. Perhitungan indeks bias prisma 600 No.Warna Deviasi minimum m ( 0) Indeks bias (n) = 900 (A) Sisi 1Sisi 1Rata-rata 1Merah155,20156,20155,701,188 2Jingga155,00156,10155,551.189 3Kuning154,80156,00155,401,190 4Hijau muda154,50155,80155,151,192 5Hijau154,40155,70155,051,192 6Biru154,10155,50154,801,194 7Ungu153,90155,20154,551.196 Tabel 3.4. Perhitungan indeks bias prisma 900 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 54 4.5.2.Kurva Dispersi -Prisma dengan = 600 No. Panjang gelombang () Indeks bias (n) 14047 1,969 24358 1,968 35461 1,967 45770 1,966 55790 1,964 66152 1,964 76234 1,962 Tabel 3.5. Hubungan panjang gelombang danindeks bias prisma 600 Grafik 3.1. Kurva Dispersi prisma 600 -Prisma dengan = 900 No. Panjang gelombang () Indeks bias (n) 14047 1,196 24358 1,194 35461 1,192 45770 1,192 55790 1,190 66152 1,189 76234 1,188 1,9551,9601,9651,9704047 4358 5461 5770 5790 6152 6234 Indeks bias Panjang gelombangKurva Dispersi Laporan Praktikum Fisika Dasar II 55 Tabel 3.6. Hubungan panjang gelombang danindeks bias prisma 900 Grafik 3.1. Kurva Dispersi prisma 900 4.5.3. Daya Dispersi masing-masing warna 1.Prisma = 600 No.Warna Panjang gelombang () (Angstrom ) Indeks bias (n) Daya Dispersi (D) D = n/ 1Merah62341,962 3,147 . 10-4 2Jingga61521,964 3,193 . 10-4 3Kuning57901,964 3,392 . 10-4 4Hijau muda57701,966 3,407 . 10-4 5Hijau54611,967 3,602 . 10-4 6Biru43581,968 4,516 . 10-4 7Ungu40471,969 4,865 . 10-4 Tabel 3.7. Perhitungan Daya Dispersi prisma 600 1,1801,1851,1901,1951,2004047 4358 5461 5770 5790 6152 6234 Indeks bias Panjang gelombangKurva Dispersi Laporan Praktikum Fisika Dasar II 56 2.Prisma = 900 No.Warna Panjang gelombang () (Angstrom ) Indeks bias (n) Daya Dispersi (D) D = n/ 1Merah62341,188 1,906 . 10-4 2Jingga61521.189 1,933 . 10-4 3Kuning57901,190 2,055 . 10-4 4Hijau muda57701,192 2,066 . 10-4 5Hijau54611,192 2,183 . 10-4 6Biru43581,194 2,740 . 10-4 7Ungu40471.196 2,955 . 10-4 Tabel 3.8. Perhitungan Daya Dispersi prisma 900 4.5.4. Dispersi Fraunhofer 3.Prisma = 600 Diketahui : nb = indeks bias warna biru = 1,194 nm = indeks bias warna merah = 1,188 nk = indeks bias warna kuning = 1,190 Ditanyakan : Daya dispersi Fraunhofer = Jawab:Rumus: = nb- nm / nk 1 = 1,194 1,188 / 1,190 1 = 6,224 . 10-3 4.Prisma = 900 Diketahui : nn = indeks bias warna biru = 1,968 nm = indeks bias warna merah = 1,962 nk = indeks bias warna kuning = 1,964 Ditanyakan :Daya dispersi Fraunhofer = Jawab: Rumus: = nb nm / nk 1 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 57 = 1,968 1,962 / 1,964 1 = 3,157 . 10-2 BAB V KESIMPULAN 6.Hasil yang didapat dari percobaan adalah sebagai berikut: 1.1.Prisma = 600 No.Warna Panjang gelombang () (Angstrom ) Indeks bias (n) Daya Dispersi (D) 1Merah62341,962 3,147 . 10-4 2Jingga61521,964 3,193 . 10-4 3Kuning57901,964 3,392 . 10-4 4Hijau muda57701,966 3,407 . 10-4 5Hijau54611,967 3,602 . 10-4 6Biru43581,968 4,516 . 10-4 7Ungu40471,969 4,865 . 10-4 Tabel 3.9. Hasil percobaan untuk prisma 600 1.2.Prisma = 900 No.Warna Panjang gelombang () (Angstrom ) Indeks bias (n) Daya Dispersi (D) 1Merah62341,188 1,906 . 10-4 2Jingga61521.189 1,933 . 10-4 3Kuning57901,190 2,055 . 10-4 4Hijau muda57701,192 2,066 . 10-4 5Hijau54611,192 2,183 . 10-4 6Biru43581,194 2,740 . 10-4 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 58 7Ungu40471.196 2,955 . 10-4 Tabel 3.10. Hasil percobaan untuk prisma 900 7.Daripercobaandiketahuibahwagaris-gariswarnaspektrumatommerkuri (Hg) berada pada jangkauan sinar tampak, yaitu antara 4000 - 7000 8.Dari percobaan diketahui bahwa: a)Indeks bias (n) : Ungu terbesar sedang merah terkecil. b)Deviasi minimum (m) : Ungu terkecil sedang merah terbesar. c)Panjang gelombang ( ) : Ungu terkecil sedang merah terbesar. d)Daya dispersi (D) : Ungu terbesar sedang merah terkecil. 9.PrinsipkerjadariSpektrometeradalah,cahayadidatangkanlewatcelah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan fokus lensa, sehingga cahayayangditeruskanakanbersifatsejajar.Cahayayangsejajar,kemudian diteruskankekisiuntukkemudianditangkapolehteleskopeyangposisinya dapat digerakkan. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 59 DAFTAR PUSTAKA Halliday, Resnick. 1985. Fisika, Edisi III jilid II, Terjemahan Silaban dan Sucipto. Jakarta: Erlanggahttp://wahyuriyadi.blogspot.com/2008/10/perbedaan-spektrometri-dan.html http://id.wikipedia.org/wiki/Dispersi http://alifis.wordpress.com Laporan Praktikum Fisika Dasar II 60 TUGAS AKHIR 1.Turunkan rumus-rumus yang digunakan ! 2.Terangkan secara singkat kerjanya spektrometer yang dipergunakan! Jawaban: 1. Pada segiempat ABCE berlaku hubungan: +ZABC = 180o Pada segitiga ABC berlaku hubungan: r1+i2 + ZABC = 180o Sehingga diperoleh hubungan: +ZABC = r1 +i2 + ZABC = r1 + i2 .......... (1) dengan: = sudut pembias prisma i2 = sudut datang pada permukaan 2 r1 = sudut bias pada permukaan 1 PadasegitigaACD,ZADC+ZCAD+ZACD=180odenganZCAD=i1r1 dan ZACD = r2 i2, sehingga berlaku hubungan: ZADC + (i1 r1) + (r2 i2) = 180o ZADC = 180o + (r1 + i2) (i1 + r2) Jadi, sudut deviasi () adalah: = 180o ZADC Laporan Praktikum Fisika Dasar II 61 = 180o [180o + (r1 + i2) (i1 + r2)] = (i1 + r2) (r1 + i2) Diketahui = r1 + i2 (persamaan (1)), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah: = (i1 + r2) ............ (2) dengan: = sudut deviasi i1 = sudut datang mula-mula r2 = sudut bias kedua = sudut pembias Sudutdeviasiberhargaminimum(=0)jikasudutdatangpertama(i1) samadengansudutbiaskedua(r2).Secaramatematisdapatdituliskansyarat terjadinya deviasi minimum ( m) adalah i1 = r2 dan r1 = i2, sehingga persamaan (2) dapat dituliskan kembali dalam bentuk: m= (i1 + i1) = 2i1 i1 = m+ /2............. (3) Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r1 = i2,maka dari persaman (3) diperoleh: = r1 + r1 = 2r1 r1 = /2 .......................... (4) Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh: n1.sin i1 = n2.sin r1 sin i1/sin r1 = n2/n1 Masukkan i1 dari persamaan (3) dan r1 dari persamaan (4) sehingga: Sin i1/sinr1 = n2/n1 n2/n1 = sin ( + m) / sin sin ( + m)=sin . n2 / n1 .(5) Laporan Praktikum Fisika Dasar II 62 2.PrinsipkerjadariSpektrometeradalah,cahayadidatangkanlewatcelah sempityangdisebutkolimator.Kolimatorinimerupakanfokuslensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar. Cahaya yang sejajar, kemudianditeruskankekisiuntukkemudianditangkapolehteleskope yang posisinya dapat digerakkan. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 63 TUGAS PENDAHULUAN 1.Apakah yang dimaksud dengan dispersi cahaya itu ? 2.Terangkan terjadinya spektrum cahaya pada prisma ? 3.Apakah fungsi dari kolimator dan jelaskan ! Jawaban: 1.Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahayamonokromatik(me,ji,ku,hi,bi,ni,u)lewatpembiasan ataupembelokan.Peristiwadispersiiniterjadikarenaperbedaanindeks bias tiap warna cahaya. 2.Spektrometeradalahalatyangdipakaiuntukmengukurpanjang gelombangcahayadenganakuratyaitudenganmenggunakankisi difraksi. Atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.Sebuahprismaataukisikisimempunyaikemampuanuntuk menguraikancahayamenjadiwarnawarnaspektralnya.Indekscahaya suatubahanmenentukanpanjanggelombangcahayamanayangdapat diuraikanmenjadikomponenkomponennya.Cahayaberwarnamerah mengalamideviasiterkecilsedangkanwarnaungumengalamideviasi terbesar.SesuaidenganhukumSnellius.karenaindeksbiasyanglebih besaruntukpanjanggelombangyanglebihpendek,makacahayaungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan dibelokkan paling dekat. 3.Kolimatur merupakan suatu celah sempit. Kolimator ini merupakan fokus lensa,sehinggacahayayangditeruskanakanbersifatsejajar.Dengan meletakkan lampu gas (Hg) di depan Kolimator, maka sinar yang menuju ke arah salah satu sisi prisma akan membentuk spektrum pada sisi lain. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 64 MODUL 3 LENSA DAN CERMIN Laporan Praktikum Fisika Dasar II 65 BAB I PENDAHULUAN 1.1TUJUAN PERCOBAAN 1.Menentukan jarak fokus dan jari-jari kelengkungan lensa 2.Menentukan indeks bias lensa dan zat cair 1.2ALAT ALAT PERCOBAAN 1.Lensa 2.Loupe 3.Jangka Sorong 4.Jarum Berbentuk Garpu 5.Statif Laporan Praktikum Fisika Dasar II 66 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1LensaAlatoptikyangpalingumumdikenaldanpalingseringdigunakansetelah cermindataradalahlensa.Lensaadalahsebuahsistemoptisdengandua permukaanyangmerefraksikan.Lensayangpalingsederhanamempunyaidua buah permukaan bola yang cukup dekat satu sama lain sehingga dapat diabaikan jarak diantara kedua permukaan itu ( tebalnya lensa ), lensa ini dinamakan lensa tipis.Lensaterdiridaribeberapajenis,yangtergantungdaribentukbagiannya. Jenislensadiantaranyaadalahlensacembung-cekung,lensacekung-cekung, lensa cembung-cembung.Tiga sinar istimewa pada lensa cembungSepertipadacerminlengkung,padalensadikenalpulatigaberkassinar istimewa. Pada lensa positif tiga sinar istimewa tersebut adalah: Gambar 2.1. Tiga berkas sinar istimewa pada lensa positif. 1.Sinar datang sejajar sumbu utama kan dibiaskan melalui focus utama 2.Sinar datang melalui focus utama dibiaskan sejajar sumbu utama 3.Sinar datang melalui pusat optic akan diteruskan tanpa dibiaskan Laporan Praktikum Fisika Dasar II 67 Berkassinar-sinaristimewadiatasdibutuhkandalammenentukan bayangansuatubendayangdibentukolehlensadengancaramelukisseperti dijelaskan berikut ini. Gambar 2.2. Pembentukan bayangan pada lensa positif untuk benda yang diletakkan antara F2 dan 2 F2 BendaABpadagambar2.2diatasdiletakkandidepanlensapositifpada jarak s dari pusat optik O. Untuk melukis bayangan benda AB sebenarnya cukup digunakan 2 dari 3 sinar istimewa saja. Namun pada gambar 2.2 di atas, tampak ketigasinaristimewaituditampilkan.BayanganbendaAB,yakniA'B'terbentuk pada jarak s' dari pusat optik. Tampak bahwa titik B yang merupakan bayangan dari titik B terbentuk dari perpotongan tiga sinar istemewa.MelukistigasinaristimewauntukmenentukanbayangantitikA,sebab benda AB merupakan garis lurus yang tegak lurus pada sumbu utama. Jadi titik A' langsungtentukanbegitutemukantitikB'.Caranyadenganmenarikgaristegak lurusmelaluisumbuutamadarititikB'itu.Titikperpotonganduagarisini merupakan titik A sebagaimana tampak pada gambar 2.2 di atas Laporan Praktikum Fisika Dasar II 68 Gambar2.3.Pembentukanbayanganolehlensapositifuntuk bendayangdiletakkanpadajaraklebihbesardarijarakantarapusat optik ke titik 2F2. Duagambardiatasakantampakpersamaandanperbedaankedua gambartersebut.Kesamaanadalahbayangankeduabendaterbentuksebagai hasilpembiasanpadalensayangdilukismenggunakantigasinarvistimewa, bayanganyangterbentukposisinyaterbalikdariposisibendanyadankedua gambartampakbendadisebelahkiriataudidepanlensa,sedangkan bayangannya ada di sebelah kanan atau di belakang lensa. Sementaraperbedaanantarakeduagambardijelaskansebagaiberikut. Pada gambar 2.2 benda diletakkan pada jarak antara titik F2 dan 2F2, sedangkan pada gambar 2.3 benda diletakkan pada jarak yang lebih besar dari jarak antara pusatoptikketitik2F2.Bayanganyangterbentukpadagambar2.2berukuran lebih besar dari bendanya, sedangkan bayangan yang terbentuk pada gambar 2.3 ukurannya lebih kecil bila dibandingkan ukuran bendanya. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 69 Gambar 2.4 Pembentukan bayangan pada lensa positif bila benda diletakkan antara pusat optik O dan fokus utama F2. Padagambar2.4tampakbayanganA'B'yangterbentukadadidepan lensa, tidak di belakang lensa seperti gambar sebelumnya dan bayangan tampak tegak(tidakterbalik)sertalebihbesardariukuranbendanya.Caramelukis bayangannyasecaraprinsipsebenarnyasama,yaknimenggunakantigasinar istimewa.HanyasajauntukmendapatkanbayanganbendaA'B'garis-garisyang merupakansinar-sinarbiasdaritigasinaristimewatersebutharusdiperpanjang kebelakang(garisputus-putus).Perpotongantigagarisputus-putusitulahyang merupakantitikbayanganB'.selanjutnyasamasepertigambar-gambar sebelumnya bayangan A'B' dilukis dengan menarik garis A'B'. Pembentukkan Bayangan Oleh Cermin Sferis Cerminyangbentukpermukannyasepertipermukaanbolaakan menghasilkanbayanganpadabendayangberbedasifatnyadaripadacermin datar.Cermininiumumnyamembentukcerminsferis,yangberarticermin tersebutakanmembentuksebagiandaribola.Berikutinimerupakan pembentukkanbayanganolehcerminbola.Sisicembungdarisebuahcemrin bolamenghadapkecahayayangmasuk.Pusatkelengkunganberadapadasisi yangberlawanandengansinarkeluar,sehinggaRadalahnegatif.SinarPB Laporan Praktikum Fisika Dasar II 70 direfleksikan,dengansudutmasukdansudutrefleksiyangkeduanyasama dengan.Sinaryangdirefleksikan,yangproyeksikankearahbelakang memotongsumbuitudiP.Sepertidengansebuahcermincekung,semuasinar dariPyangdirefleksikanolehcerminituberpencardarititikPyangsama, asalkan sudut kecil. Maka P adalah bayangan dari P. Jarak benda s positif, jarak bayangansnegatif,danjari-jarikelengkunganRadalahnegatifuntuksebuah cermin cembung. Pembiasan dan Pemantulan Pada Permukaan Bola Padapembahasanberikutiniakandiperlihatkanhubunganantarajarak bendas,jarakbayangans,indeksbiasmedium(ndann)danjari-jari permukaan bola, R. Apabila ditinjau permukaan bola AA dengan sumbu utama di sebuttitikvertekV.SuatusumbersinarPdiletakkandikiriAAdalammedium berindeks bias n. Salah satu sinar dari p yang jatuh pada AA di B akan dibiaskan sesuaidenganhukumSnelliusmenjadiBPdalammediumberindesbiasn. Sudutdanberturut-turutadalahsudutantaraPBdanPBterhadap normal Laporan Praktikum Fisika Dasar II 71 AAdiBdansudutudanuberturut-turutadalahsudutantaraPBdanBP terhadap sumbu utama PP. Rumusan dapat dinyatakan dalam pengertian jarak, bila sebagai berikut : a.Semua jarak diukur dari titik ertek V ke titik yang bersangkutan.b.Daerah tempat asal sinar datang disebut daerah depan, sedangkan daerah tempat sinar dibias di sebut daerah belakang. c.Jarak benda s, adalah positif bila benda berada di daerah depan.d.Jarak bayangan s adalah positif bila bayangan berada di daerah belakang. e.Jari-jari permukaan R adalah positif bila pusat lengkungan bola berada di daerah belakang f.Tinggi benda Y maupun Y adalah positif bila benda di atas sumbu utama. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 72 Fokus Permukaan Bola ApabilasinardatangdarisuatutitikFberjarakfdariverteksuatu permukaanbola,danmenghasilkansinarbiassejajarsumbuutama,makaF disebuttitikfokuspertamapermukaanbolatersebutdanfdisebutpanjang fokus pertama. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 73 Karenasinarbiassejajarsumbuutamamakabayanganberadaditidak berhingga ( s = ), dan rumus pembiasan untuk permukaan bola menjadi Dan s = f, sehingga atau Dengan f adalah panjang fokus pertama Demikian pula bila sinar datang sejajar sumbu utama ( s = ) maka jarak bayangan adalah merupakan panjang fokus kedua bagi permukaan bola tersebut. Karenas=,makadarirumuspembiasanpermukaanboladapat diperoleh Laporan Praktikum Fisika Dasar II 74 Dan s = f, maka ataudenganfadalahpanjang fokus kedua 2.2 Sifat sifat Cahaya 2.2.1Dispersi Apabilasuatugelombangdibiaskankedalammediumdispersif yangmempunyaiindeksbiasbergantungpadafrekuensiataupanjang gelombang, maka sudut pembiasan juga akan bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang tersebut. Untuk gelombang datang yang terdiri atasberbagaifrekuensiataupanjanggelombang,makasetiap komponenpanjanggelombangakandibiaskanmelaluisudutyang berbeda,gejalainidisebutdispersi.Halinitampakpadaperistiwa cahayaputihyangdilakukanpadasebuahlensa,ternyatapinggirandari bayangan yang dihasilkan oleh lensa tersebut kelihatan ada warna. Efek tersebut disebut aberasi kromatik. Cahayaputihbiasamerupakansuperposisidarigelombang-gelombangdenganpanjanggelombangyangmembentangmelalui seluruh sprektrum tampak. Laju cahaya dalam ruang hampa adalah sama untuksemuapanjanggelombangtetapilajucahayatersebutdalamzat material berbeda untuk panjang gelombang yang berbeda.Maka indeks refraksisebuahmaterialbergantungpadapanjanggelombang. Kebergantunganlajugelombangdanindeksrefraksipadapanjang gelombangdinamakandispersi.Banyaknyadispersibergantungpada bedaantaraindeks-indeksrefraksiuntukcahayavioletdancahaya Laporan Praktikum Fisika Dasar II 75 merah.Bedaantaraindeksuntukcahayamerahdanvioletadalahkecil dan dispersi itu juga akan kecil. 2.2.2 Spektrum Gelombang Elektromagnetik Garis-garislurusyangmenunjukkanarahperambatanberkas datang,berkaspantuldanberkasbiasdanberkasbiasinidinamakan sinar datang, sinar pantul, dan sinar bias. Penyederhanaaninimembantudalamoptikageometri(optika geometrimerupakanbagianfisikayangmembahasfenomena-fenomenaatausifat-sifatcahayadenganmenggunakanalatyang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya).Penyederhanaanberkas-berkascahayamenjadigarisatausinar tidakbolehdilakukandalamoptikafisis(optikafisismerupakanbagian fisikayangmembahasfenomenaatausifat-sifatcahayadengan menggunakanalat-alatyangukurannyarelatifsamaataulebihkecil dibandingkandenganpanjanggelombangcahaya).Padaoptikafisis harusmemperlakukancahayasebagaigelombangsebabefek interferensi dan difraksi sangat dominan. 2.2.3 Difraksi Gelombang Difraksi gelombang adalah peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadijikasebuahgelombangmelewatisebuahpenghalangatau melewati sebuah celah sempit. 3.2.4 Pemantulan dan Pembiasan Pada gambar ditunjukkan jika suatu berkas cahaya dari medium 1jatuhmedium2,makaberkastersebutakandipantulkandari Laporan Praktikum Fisika Dasar II 76 permukaan batas AB antara medium 1 dan 2 ke medium 1 dan sebagian lagimengalamipembiasankedalammedium2.berkasdatangpada gambar digambarkan sebagai garis lurus, disebut sinar datang, searah dengan arah jalar. Berkas datang diandaikan sebagai gelombang bidang, dengan muka gelombang tegak lurus sinar datang. Berkas terpantul dan terbiasjugadinyatakandengansinar.Bilasudutdatang,sudutpantul r dan sudut bias t masing-masing diukur dari normal bidang batas AB 2.2.5 Indeks Bias Lensa Lajucahayadalamudarahampa3x108m/s.Diudaralaju tersebuthanyasedikitlebihkecil.Padabendatransparansepertikaca danair,kelajuanselalulebihkecildibandingdiudarahampa.Sebagai contoh, di air cahaya merambat kira-kira dengan laju c. Perbandingan laju cahaya di udara hampa dengan laju v pada materi tertentu disebut indeks bias (n), secara matematis ditulis sebagai berikut Nilai indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1. Berikut tabel yang menunjukkan nilai indeks bias cahaya pada beberapa medium Laporan Praktikum Fisika Dasar II 77 Tabel 2.1. Tabel nilai indeks bias pada beberapa medium 2.3 Prinsip Fermat Padatahun1650PierreFermatmenemukanprinsipyangsangatberarti padadewasainiyaitu: suatusinarcahayayangmelintasi darititiksatuke titik yang lain akan mengikuti lintasan yang paling pendek, sehingga diperlukan waktu tempuh minimum. Hukum pemantulan dan pembiasan dapat dengan mudah diturunkan dari prinsipini.gambardibawahinimenunjukkantitiktetapyaituAdanByang dihubungkan sinar APB. MediumIndeks Bias Udara Hampa1,0000 Udara (pada STP)1,0003 Air1,333 Alkohol Etil1,36 Kuarsa Lebur1,46 Kaca Korona1,52 Api Cahaya1,58 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 78 dengan X adalah tempat jatuhnya sinar pada cermin. Menurutprinsipfermat,Pakanmemilikiposisisedemikianrupasehingga waktulintascahayaharuslahminimum(ataumaksimumatautetaptidak berubah) untuk menyatakan hokum pemantulan. Untukmembuktikanhukumpemantulandenganprinsipfermatgambar dibawah ini yang menunjukan dua titik A dan B dalam dua medium yang berbeda dan sinar APB menghubungkan dua titik tersebut. Untuk waktu t tertentu Laporan Praktikum Fisika Dasar II 79 Besaran 1 = (n1l1 + n2l2) disebut panjang lintasan optis. Prinsipfermatmenyatakanbahwaladalahminimum(ataumaksimum atautidakberubah)sehinggadapatdiperolehnilaiXtertentuyangmemenuhi syarat dl/dx sama dengan nol. Dengan demikian panjang lintasan optis adalah Bila dideferensialkan terhadap x diperoleh Karena dl/dx = 0 maka Persamaan ini ekivalen dengan Laporan Praktikum Fisika Dasar II 80 yang tidak lain adalah hokum pemantulan. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 81 Jikadisusunsuatusistemoptissepertigambardiatas,makadengan mengubah-ubahkedudukandimanabayanganjarumsamabesarnyadengan benda jarum. JarakantaraDdanpusatopticpadakedudukantersebutsamadengan focus lensa tersebut (f). Bila cermin datar diambil dari kedudukan D di atas maka di dapat persamaan : Dimana :R1 = jari-jari lensa kelengkungan permukaan p = jarak dari D ke pusat optic lensa bila permukaan kelengkungan atas dan bawah sama maka : R1 = R1 . R2 = R2 Maka diperoleh :

Laporan Praktikum Fisika Dasar II 82 Dimana : R2 = jari-jari kelengkungan atas lensa n= indeks bias lensa Bila di atas cermin diberi zat cair kemudian diletakkan lensa di atasnya, maka dengan mengatur kedudukan D seperti di atas didapat persamaan :

Dimana : F = jarak focus lensa gabungan n = indeks bias zat cair Laporan Praktikum Fisika Dasar II 83 BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 1.Meletakkan cermin datar di M 2.Meletakkan lensa di atas cermin datar 3.Mengusahakan ujung jarum berada pada sumbu utama lensa 4.Mengaturkedudukanjarumsehinggadiperolehbayanganyangsamabesar dengan jarum (mata berada di sumbu utama lensa dan pakailah loupe) 5.Mencatat jarak antara D dan pusat optic lensa 6.Membalik kedudukan lensa (bertanda R1 dan R2) 7.Mengulangipercobaan3s/d5dalamkeadaaninibeberapakali(ditentukan oleh asisten) 8.Mengambilcermindanmelakukanpengamatanno1s/d7untukbeberapa kali (ditentukan oleh asisten) 9.Mengambil lensa, meletakkan cermin di atas meja dan tetesi dengan zat cair, kemudian meletakkan lagi di atas lensa tersebut di atas zat cair 10. Melakukan percobaan 2 s/d 7 untuk keadaan ini. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 84 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1Cermin dan Lensa No.p1 (cm)p2 (cm) 111.511.5 211.511.6 311.611.7 411.811.6 Total46.446.4 Rata-rata11.611.6 4.2Lensa No.p1 (cm)p2 (cm) 15.85.8 25.75.8 35.85.7 45.95.9 Total23.223.2 Rata-rata5.805.80 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 85 4.3Cermin, Air dan Lensa No.p1 (cm)p2 (cm) 111.812 211.911.8 31211.9 411.911.9 Total47.647.6 Rata-rata11.911.9 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 86 4.5PEMBAHASAN Lensayangdigunakanpadapengamataniniadalahlensacembung. Karenalensacembungbersifatkonvergenataubersifatmengumpulkancahaya, sehinggacahayayangmelewatilensacembungakanmengumpulpadasuatu titik, titik tersebut adalah titik fokus. Titik fokus yang dapat ditentukan dari lensa cembungdigunakanuntukmencariindeksbiaslensadanindeksbiasair. Pembiasanitusendiriadalahpembelokancahayayangdisebabkanadanya perbedaanmedium.Padapercobaanyangpertamadankeduapembiasnya berupalensasedangkanpadapercobaanketigapembiasnyaberupalensadan air.Tidaksemuacahayadapatdibiaskansempurna,akantetapiadasebagian cahayayangdipantulkan.Haliniterjadikarenaatom-atomdalammedium sepertilensamenyerapcahayadanmemantulkannyakembalidenganfrekuensi yangsamakesemuaarah.Gelombang-gelombangyangdipantulkankembali olehatom-atommediumtersebutmenginterferensisecarakonstruktifpada sebuahsudutyangsamadengansudutdatanguntukmenghasikangelombang yang terpantul. Percobaandenganmenggunakancermindanlensaakanmenghasilkan jaraktitikfokuslensaapabiladiperolehbayanganjarumyangsimetrisdengan jarum.Halinididasarkanpadabendayangditempatkantepatpadafokusakan menghasilkan bayangan yang sama besar dengan benda. PadaPercobaantanpamenggunakancermindancairan,dilakukanpada intensitascahayayangtinggi.Sebabpembentukanbayanganpadalensasangat tipis, pada lensa terdapat dua bayangan yang tebentuk. Bayangan yang letaknya sejajar benda dan terbalik terhadap benda. Pada saat ditambahkan air, jarak jarum terhadap jari jari kelengkungan lensabertambah.Halitudisebabkankarenaterjadipembiasancahayayang mengakibatkanjarakantarajarijarikelengkunganlensaterhadapjarum bertambah,sehinggatampakpengaruhpembiasanterhadapcahayayang Laporan Praktikum Fisika Dasar II 87 melewatilensa.Pengaruhinidisebabkanolehcahayayangtelahdibiaskanoleh lensadibiaskanlagiolehairsehinggajarakfokusfyangmerupakantitikfokus gabungan lensa dengan air lebih besar daripada f. Fungsi cermin pada percobaan ini sebagai pembentuk bayangan yang terbentuk pada lensa. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 88 BAB V KESIMPULAN Dari data hasil percobaan didapatkan : 1.Jarak fokus antara benda dengan cermin dan lensa sebesar 5.80 cm 2.Jarak fokus antara benda dengan lensa sebesar 2.90 cm 3.Jarak fokus antara benda dengan cermin, lensa dan air sebedar 5.95 cm 4.Harga R1 dan R2 sebesar 11.60 5.Harga indeks bias lensa sebesar 1.50 6.harga indeks bias zat cair sebesar 0.95 Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa lensa tersebut simetris. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 89 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 90 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 91 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 92 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 93 TUGAS PENDAHULUAN DAN TUGAS AKHIR A.Jawaban Tugas Pendahuluan 1.Terangkan mengapa p pada gambar .2 sama dengan f dari lensa Jawab: Karenaapabilajarumdigesernaikatauturunakandidapatsuatu kedudukandimanabayanganjarumakansamabesardenganjarum aslinya.MakaP=flensa,karenajarakPitutepatdiperolehbayangan sama dengan benda aslinya. 2.Dimanakahtitikopticlensagabunganpadapersamaanrumus(2) petunjukpadapertanyaan1bayanganyangterjadidaripembiasan seluruhlensa.Padarumus(1)bayanganyangterjadidaripembiasan permukaan lensa bagian atas dan pantulan oleh bawah lensa. Jawab:Letak titik optic lensa jarak D dengan pusat optic lensa (tanpa cermin datar) Persamaan (3) lensa optic gabungan lensa didapatkan dari jari-jari lensa yangdihitungmenggunakanjangkasorongdanhasilnyadibagidua sehinggapadapersamaan(3)angka2yangmenyatakanperbandingan lurus hasil jari-jari perhitungan gabungan lensa. 3.Pada rumus (3) terjadi lensa gabungan dari lensa L dan lensa Planconcaf dari zat cair dan pemantulan oleh cermin di bawah lensa. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 94 Jawab: Padapersamaan(4)yaitu

memperlihatkanadanya gabungan lensa yang terlihat dari f yang berarti bayangan yang berasal darilensabayangansebelumnyafdannmenunjukkanbahwalensa gabungan ini menggunakan zat cair atau cermin. B.Jawaban Tugas Akhir 1.Tentukan focus lensa beserta kesalahannya (sesatannya) Jawab: a.Jarak Fokus antara Benda dengan Cermin dan Lensa Karenap = p, maka :

[

]

[

]

Laporan Praktikum Fisika Dasar II 95 b.Jarak Fokus antara Benda dengan Lensa

[

]

[

]

c.Jarak Fokus antara Benda dengan Cermin, Lensa dan Air

[

]

[

]

2.Apakah harga f berubah dengan membalik lensa tersebut? Terangkan! Jawab: Laporan Praktikum Fisika Dasar II 96 Daridatayangdiperoleh,rata-ratap1samadenganp2,sehinggahargaf1 danf2sama.Berartihargaftidakberubahdenganmembalikkanlensa tersebut, hal ini menunjukkan bahwa lensa tersebut simetris. 3.Hitung harga R1 dan R2 apakah R1 dapat dianggap sama dengan R2 gunakan rata-rata f no.1 Jawab:

[

]

[

]

[

]

[

]

[

]

[

]

[

]

[

]

Harga R1 dan R2 dianggap sama, karena nilai p1 dan p2 nya sama. 4.Hitung harga indeks bias lensa beserta kesalahannya (sesatannya) Jawab: Laporan Praktikum Fisika Dasar II 97

5.Hitung harga indeks bias zat cair beserta kesalahannya (sesatannya) Jawab:

6.Jelaskan dimana sumber kesalahan terbesar pada percobaan ini Jawab: Sumber kesalahan terbesar pada percobaan ini adalah terletak pada: Laporan Praktikum Fisika Dasar II 98 a)Pengamatan mata, hal ini dapat terjadi karena adanya kesalahan dalam pengamatanantarabayangandenganbenda,yangmungkintelah dianggap sama ternyata belum. b)KualitasLensa,lensayangtergoresataupecahdapatmempengaruhi ketepatandalammelihatbayanganbenda,semakinbaiklensamaka semakin jelas bayangan yang ditimbulkan. c)Klemdanstatif,sebaiknyadigunakanyangmasihbaik,karenaklem yangkurangbaikmenjadikanposisibendamenjaditidakstabil, sehingga mempengaruhi pengamatan saat pengukuran. d)Intensitascahaya.Pada percobaanini,faktoryangsangatberpengaruh adalahintensitascahaya.Karenasemakin tinggiintensitascahayayang tersedia bayangan yang terbentuk pada lensa semakin jelas. Hal ini akan mempermudahpengukuranpadapercobaan,sehinggadalam menentukanperhitunganterhadapdatayangdiperolehdapatakurat. Tingkatkeakuratanpengukuranpadapercobaandapatdiketahuidari presentase ralat yang dilakukan. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 99 BAB VII DAFTAR PUSTAKA Yasin,dkk.2008.LaporanPraktikumFisikaDasar1PercobaanIndeksBiasdan Zat Cair: Institut Teknologi Sepuluh Nopember www.mediabelajaronline.blogspot.com www.aktifisika.wordpress.com www.sidikpurnomo.net www.wikipedia.com Laporan Praktikum Fisika Dasar II 100 MODUL 4 RESISTANSI KULIT Laporan Praktikum Fisika Dasar II 101 RESISTANSI KULIT I. DASAR TEORI Resistansikulitadalahhambatanpadakulit.Dalamduniaelektronikabisanya digunakansebagaipenghambataruslistrik.Halyangbisamempengaruhi resistansikulitmanusiamisalnyasuhu,kondisiemosionalsepertistress.Stress merupakanhalyangtidakdapatdilepaskandarikehidupanseharihari.Ketika seseorangmengalamistressmakaakanterjadipeningkatanpsikologisdidalam tubuh.Dimanaparameter-parameterfisiologiyangberubahakibatseseorang mengalami stress sangat beragam, diantaranya adalah perubahan detak jantung, perubahan pupil mata, resistansi kulit dan tekanan darah. GalvanicSkinRespon(GSR)atauresistansikulitsaatinilebihpopulerdisebut sebagaiElectrodermalRespon(EDR)adalahsebuahmetodeyangdapat digunakanuntukmenangkapresponsistemsarafotonomsebagaisebuah parameterdarifungsikelenjarkeringat.SecarafisikGSRadalahsebuah perubahanelektrikkulitdidalamresponterhadapberbagaimacamstimuli. DengankatalainGSRadalahperubahanpsikologispadakulit akibatdari perubahanaktifitaskelenjarkeringat,dimanakelenjarkeringatakanaktifbila tubuhdalamkondisistressatauberadapadakondisitertekan. Pada dasarnya alat ini akan memonitor perubahan psikologis sinyal tubuh ketika seseorang mengalami berbagai macam tekanan. Proyek akhir ini sinyal GSR akan difiltering pada frekuensi 0,5 sampai 20 Hz. Kemudian sinyal tersebut dikirimkan kePCmelaluiportserial(COM)untukditampilkandandimonitoringpadaPC dengan parameter pembanding sinyal tekanan darah. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 102 Menurutpenelitiandi ScienceCentreSingapore (2009),Berjalannyaaruslistrik melaluitubuhmanusiabiasanyaditentukanolehresistensikulit,yangberkisar dari sekitar 1000 untuk kulit basah untuk sekitar 500.000 untuk kulit kering. Hambatan internal dari tubuh kecil, yaitu antara 100-500 . Resistansi tubuh manusia terhadap aliranlistrik berubah-ubah sesuaidengan kondisinya.Resistansitubuh manusia terdapathampir pada semuakulit tubuh.Kulit tubuhterdiriatas2(dua)lapisan, lapisan luardanlapisan dalam.Lapisanluartersusun dari sel-selsisik(scallycell)yangmempunyairesistansiyangtinggi pada keadaan kering, bersih dantidaksobek. Untukkulit lapisandalam,karenaadanyacairantubuh,memiliki resistansirelatiflebih rendah, yakni sekitar 300 . Jadijikakulitsedangkering,resistansi menjadi tinggi dan cukup untukmelindungi dari bahayasengatanlistrik.Tetapiuntuk mendapatkankondisikulityangbenar-benarkering adalah hal yangjarangdijumpai. Kecenderungannyasetiaporang akanmengeluarkankeringatwalaupunhanyasedikit.Olehkarenaitudianggapbahwatubuhselalu basah,resistansi listrikmenjadirendah. Selainitu,resistansitubuhjugadipengaruhiolehjeniskelamin.Wanitadewasa memilikiresistansitubuh yang berbeda dengan laki-laki dewasa. Resistansitubuhwanita dewasa lebih rendah dibanding resistansitubuhlaki-laki dewasa. Oleh karena itu arus listrik yangmengalirketubuh wanita dewasacenderunglebihbesar. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 103 Jadi, hal-hal yang mempengaruhi resistansi tubuh manusia adalah : Gambar Hal Mempengaruhi Resistansi MenurutProf.Drs.PhysioldanDr.YS.SantosoGiriwijoyo,sel-seldalamtubuh manusia yang jumlahnya lebih dari 1 trilyun, masing-masing mempunyai muatan listriksebesar90V/mdenganmuatanpositifdiluarmembranseldanmuatan negativedidalamnya.Listrikyangdihasilkandidalamtubuhberfungsiuntuk mengendalikandanmengoperasikansaraf,ototdanberbagaiorgan.Kerjaotak pada dasarnya bersifat elektrik. Nilairesistansikulit manusiasebenarnyatersebardiseluruhpermukaankulit, namunmenuruthasilriset,nilairesistansi terendahterletakditangan.Itulah sebabnya orang banyak kesetrum lewat kontak tangan. Komponenlistrikyangmengalirdalamtubuhsesuaidenganhukumohm dipengaruhi oleh 3 faktor, yaitu arus , resistansi tubuh dan tegangan sentuh. R= V/I Dimana R= resistansi tubuh Laporan Praktikum Fisika Dasar II 104 V= tegangan sentuh kulit I= arus yang mengalir dalam tubuh Besarnyaarusyangmengalirditubuh,berbeda-bedanilainya.Saatkitadialiri arus dengan nilai arus tertentu, berbeda pula akibat yang dirasakan. Besar arusPengaruhnya pada tubuh manusia 0 0,9 mABelum merasakan pengaruh 0,9 1,2 mABaruterasaadanyaaruslistriktapitidak menimbulkan kejang 1,2 1,6 mAMulaiterasaseakan2adayangmerayapdidalam tangan 1,6 6,0 mATangan sampai kesiku merasa kesemutan 6,0 8,0 mATanganmulaikaku,rasakesemutanmakin bertambah 13 15,0 mARasasakittaktertahankanpenghantarmasih dapat dilepas 15 20,0 mAOtot tidak sanggup lagi melepaskan penghantar 20 50,0 mADapatmengakibatkankerusakanpadatubuh manusia 50 100,0 mABatas arus yang dapat menyebabkan kematian Laporan Praktikum Fisika Dasar II 105 Tegangan sentuh Tegangan (contact voltage) ini timbul ketika seseorang memegang sebuah benda ataukonduktoryangsedangdialiriarusdimanaorangtersebutjugaterhubung keground. Besararusyangmengalirdibatasiolehnilairesistansidaritubuhmanusia tersebut,Tegangan Sentuh Yang Tidak MembahayakanDurasi (detik)Tegangan Sentuh (Volt) 0.11.980 0.21.400 0.31.140 0.4990 0.5890 1626 2443 3362 Laporan Praktikum Fisika Dasar II 106 Pemanfaatandariresistansikulitdiantaranyaadalahuntkmendeteksi kebohongan. Alatnya bernama Detektor Bohong Prinsipdaridetektorkebohongan telahdiketahuisecaraluas;keadaaanemosiseseorangtidakhanyaditandai dengandetakjantungyanglebihcepat,dantanganyangbergetar,tetapijuga denganmeningkatnyakadarairpadapermukaankulit.Karenakulitmenjadi berair, maka reistansinya akan lebih rendah dan ini akan menyebabkan detektor kebohonganbereaksi.Detektorkebohonganinisesungguhnyamemberikandua pembacaan:satuuntukorangpercobaanketikaditanyakansoalyangsulitdan satu lagi untuk menunjukkan keadaan emosi umum dari seseorang. Dua potongkawatlenturdigulungpadajari-jari ataupergelangan tangandan di pergunakansebagaipenerima.Tentuberartikontaklangsungdenganrangkaian dan oleh karena itu harus diberi tegangan 9 V. Tiapperubahanresistansi,olehkarenaitutegangannyapula,padamasukan rangkaian akan diperkuat oleh penguat operasional (op-amp) A1, yang juga akan berlakusebagaipenyangga.Hasilnya,isyaratkeluaranakanmemberikan pembacaan.Meteryangpalingcocokuntuktujuaniniadalahjenisyangdipakai penerimaFMpada penunjukpenala,yaitunolditengah.Kapasitor C1 menjamin penekanan dengung (hum) yang muncul. Keadaanemosidariseseorangdapatditentukandenganmengukurresistansi rata-ratakulitpadasuatujangkawaktu.Tandainidiberikanolehsebuahmeter yang dihubungkan ke titik B pada rangkaian. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 107 PenguatoperasionalA2 terhubungsebagaiintegratordanmemungkinkan rangkaianmengatursecaraotomatishargarata-rataresistansikulit.Jangka waktulamanyaresistansidiukurditentukanterutamaoleh R5,C2,C3.Bilawaktu inihabis,meteryangtersambungpadakeluaranBtakakanmemberikansuatu pembacaan(meterbiasadapatdipakai),akantetapidiodaD1 danD2 menjamin bahwa rangkaian segera bekerja secepat mungkin. PotensiometerP1 memungkinkanpenundaanwaktudarirangkaian.Karena resistansikulitberbedadarisatuorangdenganyanglainnyamakaperluuntuk merubahhargaresistor R1.Bilaperluperbaikanlebihjauhdapatdilakukan dengan mengganti resistor ini dengan potensiometer. Pembacaan meter B yang terlalu tinggi menunjukkan bahwa resistansi dari orang percobaanrendah(karakteristikorangdengantanganbasah/lembab)dan dianjurkan untuk mengurangi harga R1. Mendeteksi kebohongan memang bukan hal mudah.Meskipun ada tanda-tanda tertentuketikaseseorangberbohong.Tapidenganalatpendeteksikebohongan atauPolygraph,seorangyangahliberbohongpuntidakakanbisamengelak. Bagaimanacarakerjaalatitu?Tiaporangmemangmemilikigayaberbohong yangberbeda-beda.Banyakalasanyangdikemukakansaatberbohong,namun umumnya seseorang berbohong sebagai suatu mekanisme pertahanan diri untuk menghindarimasalah.Sebuahalatyangdiciptakankhususuntukmendeteksi kebohonganpunakhirnyadiciptakan.AlatyangdiberinamaPolygraphitu diciptakan pertama kali oleh James Mackenzie pada tahun 1902.Kemudian pada tahun1921,dibuatversimodernnyaolehJohnLarson,yangdulumerupakan mahasiswa University of California. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 108 Polygraph banyak digunakan oleh kepolisian atau FBI untuk melakukan interogasi daninvestigasisuatukasus.Namunalatinimasihmenuaikontroversiterutama dikalanganpsikolog.Merekamengatakantidakadastandarkhususyangbisa mendeteksikebohongan.CarakerjaPolygraphadalahdenganmencatatdan merekamseluruhresponstubuhsecarasimultanketikaseseorangdiberi pertanyaan.Secarasederhana,ketikaseseorangberbohong,ucapanyang dikeluarkannyaakanmenghasilkanreaksipsikologisdidalamtubuhyangakan mempengaruhikerjaorgantubuhsepertijantung,kulit,danlainnya. Melaluisensoryangdihubungkanpadabagiantubuhatauorgantersebut, diketahuilah grafik perubahan fungsi organ tersebut, diantaranya grafik bernafas, detakjantung,tekanandarah,keringatdanlainnya.Pemeriksaandengan Polygraphumumnyamencapai2jamdengantingkatkeakuratanhingga90 persen.SatupaketalatPolygraphterdiriatasmonitordanalatsensordigital lainnya yang dihubungkan ke seluruh bagian tubuh untuk mengetahui perubahan atau fluktuasi psikologia ketika seseorang berbicara jujur atau bohong. Begini prosedur kerjanya 1.SeseorangyangakandiujidenganalatPolygraphdudukdibangku.Di dalamruanganinterogasihanyaadaduaorang,yaitupenguji(Forensic Psychophysiologist) dan orang yang diuji. 2.Beberapa sensor yang terhubung dengan kabel-kabel pada alat Polygraph dipasang di tubuh orang yang akan diuji. Sensor tersebut antara lain yaitu : 1.Pneumograph,untukmendeteksiritmenafas,ditempelkanpada bagian dada dan perut, bekerja ketika ada kontraksi di otot dan udara di dalamtabung. 2.BloodPressureCuff,untukmendeteksiperubahantekanandarahdan Laporan Praktikum Fisika Dasar II 109 detakjantung,ditempelkanpadabagianlenganatas,bekerjaseiring dengan suara yang muncul dari denyut jantung atau aliran darah. 3.Galvanicskinresistance(GSR),untukmendeteksikeringatterutama di daerahtangan,ditempelkanpadajari-jaritangan,bekerjadengan mendeteksiseberapabanyakkeringatyangkeluarketikadalamkeadaan tertekan dan berbohong. 3.Pengujikemudianmemberikanbeberapapertanyaankepadaseseorang mengenai suatu topik, isu atau kasus. 4.Pengujiakanmembacagrafiktersebutdanmengetahuiapakahadareaksi yang tidak normal atau fluktuatif. 5.FluktuasiyangterbacaolehalatPolygraphakanmenentukanapakah seseorang berbohong atau jujur. Dapat digambarkan sebagai berikut : Terdeteksi bohong atau tidaknya seseorang terbaca alat polygraph terlihat pada grafikkondisinafasinputberuparitmenafas,tekanandarah,danintensitas keringat tubuhKeringat adalahrespon darikeadaanemosional.Saatkitagrogiataugugup,ada peningkatanaktivitassarafsimpatisdalamtubuhyangjugamengakibatkan kenaikan sekresi ephinerphin dari kelenjar adrenalin. Substansiinibekerjapadakelenjarkeringat,yaknipadatelapaktangandan ketiak,memproduksikeringat.Halinilahyangmenyebabkankeringatdingin tersebut.Semakingrogiseseorang,aktivitasephinerphinpunsemakin meningkat.Akibatnya?Tentusaja,keringatsemakinmenjadi-jadi.Peningkatan aktivitas saraf simpatis ini juga mengakibatkan perubahan resistansi elektrik kulit. Biasanya, hal inilah yang menjadi basis penggunaan lie detector. Laporan Praktikum Fisika Dasar II 110 II. PERALATAN 1.Elektroda Ag-AgCldan jeli. 2.Ampere meter 3.Sumber arus DC ( baterei 1.5 volt/ 4.Air Panas (400C) dan air dingin (100C) 5.Termometer 6.Stopwatch III.PROSEDUR PERCOBAAN 1.Dibuatrangkaianalatpengukurresistansikulitsepertipadagambar diatas 2.Diukuraruslistrikpadasalahsatutelapaktangandalamkondisikering dengan sebelumnya di beri jeli secukupnya. 3.Mengulangilangkah2dengantelapaktanganyangtelahdirendanair bersuhu normal selama 3 menit 4. Mengulangilangkah2dengantelapaktanganyangtelahdirendanair bersuhu 400C selama 3 menit 5.Mengulangilangkah2dengantelapaktanganyangtelahdirendamair bersuhu 10OC selama 3 menit 6.Diamati dan dianalisa hasil percobaan. IV.HASIL PERCOBAAN NONAMAKONDISI KULIT Laporan Praktikum Fisika Dasar II 111 KERINGBASAH NORMALBASAH HANGATBASAH DINGIN I (mA)I(mA)T(0C)I(mA)T(0C)I(mA)T(0C) 1ARINI9627541420 2NOVIE18527539621 3NURUL11627646.5419 4HENDRIK11728743523 5WINOTO139271010819 VI. TUGAS AWAL 1.Jelaskan bagaimana GSR dapat diaplikasikan untuk deteksi kebohongan 2.Jikaterjadipenurunanresistansikulit,apakahyangakanterjadidengan temperatur kulit ! 3.Mengapa GSR digunakan pada telapak tangan ! 4.Apa yang terjadi jika resistansi kulit meningkat hingga 1 MQ !5.Mengapa elektroda yang digunakan adalah Ag-AgCl ? 6.MengapaharusdigunakansumberarusDC?Apakahyangterjadijika diberikan arus AC?7.Apakahyangdimaksuddenganmetodapeletakanelektrodabipolardan unipolar? Belum Laporan Praktikum Fisika Dasar II 112 8.Jelaskan timbulnya kelistrikan dalam tubuh! JAWABAN 1.AplikasinyaadalahbilaalatGSRditempelkanpadatelapaktangan pada manusia maka alat tersebut bisa menangkap reaksi yang terjadi padatelapaktanganmisalnyaaktifitaskeringat.Aktifitaskeringat tersebutsebagaiindikatorkondisiemosionalseseorang.Semakin berkeringatmakaresistansikulitakanmenurun.Halinimenunjukan bahwaorangtersebutsedangmengalamitekananemotionalseperti berbohong. Sehingga kebohongan pun bisa terdeteksi. 2.Temperaturkulitmeningkat.Karenaresisitansikulitberbanding terbalik suhu. 3.Karenakondisikulittanganberporidanmemiliki resistansiyangkecil sehingganlebihmudahdiukurresistansinyadibandingkanorgan tubuh yang lain. Dimana nilai dari tegangan kulit yang diukur, apabila diukur dengan mengunakan alat ukur tegangan kulit (GSR) maka nilai darihasilpengukuranakansamadenganteganganpadatubuh manusia yang diukur. 4.m 5.Denganmenggunakanelektrodayangterbuatdaribahanperak/ perakklorida(Ag/AgCl)meminimalkanoverpotentials(selisihantara potensialsetengahseldiamatiuntuksirkuittertentudanpotensial setengahselstandar).Dimanapotensialstandar(E0)adalahpotensi 1Mkonsentrasilarutanpadasuhu25Cketikatidakadaarusdi seluruhantarmuka.UntukAg+Cl-,nilaipotensialE0=+0.223V. sedangkanuntukAg,nilaipotensialE0=+0.799V(datadidapatdari Medical Instrumentation Aplication and Design). Laporan Praktikum Fisika Dasar II 113 6.KarenaarusDCmemilikiarusyangstabilsehinggaresistansibisa terbaca dengan optimal. Bila memakai arus AC resistansi yang terbaca bukan yang sebenarnya dan bisa menyebabkan kelistrikan ( kesetrum ) pada tubuh. 7.Peletakanbipolaradalahpeletakanelektrodadimanahanya menggunakan2elektroda.ContohnyapadaalatGSR.Peletakan unipolaradalahadalahpeletakanelektrodadimanamenggunakan banyak elektroda. Contohnya pada alat EKG. 8.Sel-seldalamtubuhmanusiayangjumlahnyalebihdari1trilyun, masing-masingmempunyaimuatanlistriksebesar90V/mdengan muatan positif di luar membran sel dan muatan negative di dalamnya. Listrik yang dihasilkan di dalam tubuh berfungsi untuk mengendalikan danmengoperasikansaraf,ototdanberbagaiorgan.Kerjaotakpada dasarnya bersifat elektrik. V.TUGAS AKHIR 1.Hitunglah resistansi kulit dari percobaan yang dilakukan! 2.Bandingkan perbedaan resistansi kulit dari masing masing orang! 3.Jelaskan pengaruh dari suhu kulit dengan resistansi kulit! 4.Jelaskan timbulnya kelistrikan dalam tubuh! 5.Sebutkanhalhalapasajayangmempengaruhiresistansiseseorang berdasarkan percobaan yang telah dilakukan! 6.Jelaskanmenurutpendapatandaapakahkuantitasjeliyangdiberikan padaelektrodaakanmempengeruhiresistansi?Apakahjelidapat digantikan? Laporan Praktikum Fisika Dasar II 114 JAWABAN 1.Bila V=1.5 volt R= V/I NONAMA KONDISI KULIT KERINGBASAH NORMALBASAH HANGATBASAH DINGIN I (A)R()I (A)R()I (A)R()I (A)R() 1ARINI0.009 166.66670.0062500.005300 0.004375 2NOVIE0.01883.33330.0053000.0053000.006 2503NURUL0.011 136.36360.0062500.006250 0.0042504HENDRIK0.011 136.36360.007 214.28570.007214.2857 0.0053005WINOTO0.013 115.38460.009166.6667 0.01 1500.008 187.5000 2.Perbedaannya sangat beragam. Contonya perbedaan resistansi pada kulit kering,kulitbasahnormal,kulitbasahhangatdankulitbasahdingin sangatbervariasi.Setiaporangmemilikiresistansikulityangberbeda beda.Halinidisebabkankarenaperbedaansuhukulittangantiaporang berbedabeda,ketebalankulittiaporangberbeda,kondidiemosional dan genderpun berbeda. 3.Pengaruhnyasuhuairbisamenimbulkanperubahanresistansikulit manusia. Karena suhu kondisi kulit manusia akan berubah contonya pada suhuhangat.Resistansinyaakanlebihbesardibandingkandengansuhu normal.Halinidikarenakanresistansiberbandinglurusdengansuhu. Semakin tinggi suhu maka semakin tinggi pula resistansi kulitnya . 4.Sel-sel dalam tubuh manusia yang jumlahnya lebih dari 1 trilyun, masing-masing mempunyai muatan listrik sebesar 90 V/m dengan muatan positif diluarmembranseldanmuatannegativedidalamnya.Listrikyang Laporan Praktikum Fisika Dasar II 115 dihasilkandidalamtubuhberfungsiuntukmengendalikandan mengoperasikan saraf, otot dan berbagai organ. Kerja otak pada dasarnya bersifat elektrik. 5.Resistansitubuhmanusiaterhadapaliran listrikberubah-ubahsesuaidengan kondisinya.Resistansitubuh manusia terdapathampir padasemuakulittubuh. Kulittubuh terdiri atas 2 (dua) lapisan,lapisanluar danlapisandalam.Lapisanluartersusun dari sel-selsisik(scallycell)