Kamis,
11 Oktober 2012
Rekan
kerja:
1.
Umi Trimukti (G74110034)
2.
Ni Kadek (G74110048)
3.
Lusia Anita (G74110019)
LAPORAN BIOFISIKA UMUM
“POLARISASI DAN AKTIVITAS OPTIK”
ANA FITRIANA
G74110018
Asisten:
1. Ajeng Widy Roslia (G74090029)
2.
Feby Rahmawati.F (G74090032)
3.
Budi Setiadi (G74090037)
4.
Andri Hanyansyah (G74090039)
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
1. Tujuan
Tujuan dari praktikum
ini adalah untuk mengeksplorasi fenomena polarisasi cahaya, dan selanjutnya
mempelajari aktivitas optic gula (sukrosa) tebu.
2. Alat
dan Bahan
a) 1m
Optical Bench (OS-9103)
b) Photometer with
optical fiber input (OS-9152B)
c) 0.5
mW Laser (SE-9367)
d) Optics Bench
(OS-9103)
e) Calibrated
Polarizer (2) (OS-9109)
f) Angular
Translator (OS-9106A)
g) Photometer
Apertures (OS-9116)
h) Incandescent
Light Source (OS-9134)
i)
Light
Source Apertures (0.5 mm & 0.75 mm) (OS-9118)
j)
127 mm Convex Lens (OS-9134)
k) Viewing Screen
(OS-9138)
l)
10 cm cells:
1)
Empty
and dry
2)
Filled
with tap water
3) Approx
0.137 gm/cm3, 0.275 gm/cm3, 0.402 gm/cm3 and saturated (0.88 gm/cm3) table sugar dissolved in water
m)
15 cm and 20 cm cells with approx 0.137 gm/cm table sugar dissolved in water
n) 30
cm ruler
3. Teori
Singkat
Cahaya
memiliki sifat dualisme yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel. Gelombang
cahaya terbentuk karena terjadi gerakan gelombang listrik dan magnet yang saling
tegak lurus kepada arah penjalarannya, disebut gelombang elektromagnetik. Semua
radiasi elektromagnetik adalah gelombang transversal yang memiliki ciri dapat
mengalami polarisasi. Cahaya yang terpolarisasi dapat mengalami putaran bidang
polarisasi ketika melewati suatu zat optik aktif. Besarnya sudut putaran
tersebut dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut polarimeter (Triya,
2012).
Gelombang cahaya memiliki beberapa arah getar. Apabila suatu gelombang hanya
memiliki satu arah getar, maka disebut gelombang terpolarisasi. Oleh karena
itu, polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang
sehingga hanya tinggal memliki satu arah getar saja. Cahaya dapat terpolarisasi
karena peristiwa pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi
selektif, dan hamburan.
4. Prosedur
Percobaan
a) Polarisasi
1) Set
laser pada bangku optik. Tempatkan polarisator pada Component Carrier, sedemikian sehingga berkas laser dapat
melewatinya.
2) Putar
polarisator dan amati variasi intensitas berkas laser pada layar. Apakah cahaya
laser terpolarisasi? Gunakan Photometer,
cek intensitas berkas.
3) Lekatkan
polarisator kedua (sebagai analisator) ke Component
Carrier pada Angular Translator
dan tempatkan pada meja berputar sedemikian sehingga tegak lurus dengan bangku
optik. (pada Angular Translator
dicantolkan probe serat optik).
4) Atur
polarisator pertama sedemikian sehingga sumbu 0ᵒ-180ᵒ vertikal. Tempatkan layar
pada lengan bergerak dan atur posisi lengan hingga berkas menumbuk layar.
5) Amati
intensitas citra berkas ketika memutar polarisator kedua.
6) Pindahkan
layar dan cantolkan probe serat optik
pada lubang yang tersedia pada Angular
Translator. Putar lagi polarisator dan catat intensitas berkas yang
ditransmisikan terhadap beberapa variasi sudut (buat tabel I vs θ). Intensitas
yang ditransmisikan melalui sistem dua polarisator diberikan oleh: I = Im
cos2θ (Hukum Malus)
Dimana Im adalah intensitas maksimumketika
arah sumbu polarisasi kedua polarisator sejajar (θ=0) dan θ adalah sudut antara
sumbu polarisasi kedua polarisator.
7) Atur
kedua polarisator sedemikian sehingga sumbu polarisasi keduanya tegak lurus
satu terhadap yang lainnya. Amati bahwa tidak ada cahaya yang ditransmisikan ke
layar.
8) Sekarang
sisipkan polarisator ketiga (yang dilekatkan pada Carrier) diantara kedua
polarisator tadi dengan sumbu polarisasinya membentuk sudut 45ᵒ terhadap sumbu
polarisator pertama. Bagaimana cahaya yang ditransmisikan sekarang? Mengapa?
b) Aktivitas
Optik
1. Isi
tangki gelas dengan gula tebu dan larutan air (rasio berat: 5% - 20%).
2. Tempatkan
tangki berisi air gula tebu pada meja Angular
Translator yang dapat berputar yang berada diatas bangku optik (Optical Bench).
3. Posisikan
laser pada sebelah kiri bangku dan letakkan sebuah polarisator (pada Carrier)
antara laser dan tangki larutan.
4. Cantolkan
polarisator kedua pada bukaan depan analyzer
holder pada lengan translator angular yang dapat bergerak. Letakkan sebuah
photometer aperture pada permukaan belakang analyzer
holder.
5. Dengan
probe serat optik yang dicantolkan
dibelakang photometer aperture,
gunakan photometer untuk mengukur intensitas berkas yang ditransmisikan ketika
poolarisator kedua diputar.
6. Dari
hasil intensitas, tentukan arah polarisasi berkas yang ditransmisikan.
Bandingkan dengan arah polarisasi asli/awalnya.
7. Ulangi
prosedur untuk konsentrasi yang berbeda, semakin tinggi konsentrasinya semakin
besar rotasi arah polarisasi.
8. Ukur
diameter/panjang tangki gelas.
9. Buat
tabel data antara konsentrasi gula terhadap sudut polarisasi.
5. Data
a) Polarisasi
Sensitivitas
= 100 lux ; Intensitas maksimal = 5 watt/m2
Tabel
1. Polarisai Cahaya
|
Sudut (derajat)
|
Sudut (rad)
|
Intensitas Relatif (watt/m2)
|
|
0
|
0
|
5
|
|
30
|
0.523598776
|
3.8
|
|
45
|
0.785398163
|
2.8
|
|
60
|
1.047197551
|
1.4
|
|
90
|
1.570796327
|
0.2
|
|
120
|
2.094395102
|
1.8
|
|
135
|
2.35619449
|
2.2
|
|
150
|
2.617993878
|
4.2
|
|
180
|
3.141592654
|
6
|
|
210
|
3.665191429
|
3.8
|
|
225
|
3.926990817
|
1.6
|
|
240
|
4.188790205
|
0.8
|
|
270
|
4.71238898
|
0.2
|
|
300
|
5.235987756
|
0.4
|
|
315
|
5.497787144
|
2.4
|
|
330
|
5.759586532
|
3.4
|
|
360
|
6.283185307
|
4.4
|
b) Aktivitas
Optik
1) Gula
5%
Intensitas
maksimum = 8.2 watt/m2
Tabel
2. Aktivitas Optik Larutan Gula 5%
|
Sudut (derajat)
|
Sudut (rad)
|
LC (kg/m2)
|
|
|
0
|
0
|
0.0136
|
|
|
20
|
0.34906585
|
0.0136
|
|
|
30
|
0.523598776
|
0.0136
|
|
|
40
|
0.698131701
|
0.0136
|
|
|
50
|
0.872664626
|
0.0136
|
2) Gula
10%
Intensitas
maksimum = 4,4 watt/m2
Tabel
3. Aktivitas Optik Larutan Gula 10%
|
Sudut (derajat)
|
Sudut (rad)
|
LC (kg/m2)
|
|
0
|
0
|
0.0272
|
|
10
|
0.17453293
|
0.0272
|
|
20
|
0.34906585
|
0.0272
|
|
30
|
0.52359878
|
0.0272
|
|
40
|
0.6981317
|
0.0272
|
3)
Gula 15%
Intensitas
maksimum = 5 watt/m2
Tabel
4. Aktivitas Optik Larutan Gula 15%
|
Sudut (derajat)
|
Sudut (rad)
|
LC (kg/m2)
|
|
0
|
0
|
0.0408
|
|
10
|
0.17453293
|
0.0408
|
|
20
|
0.34906585
|
0.0408
|
|
30
|
0.52359878
|
0.0408
|
|
40
|
0.6981317
|
0.0408
|
6. Pengolahan
Data
a) Polarisasi
Hukum Mallus: 
1) 
2) 
3) 
4) 
5) 
6) 
7) 
8) 
9) 
10) 
11) 
12) 
13) 
14) 
15) 
16) 
17) 
b) Aktivitas
Optik
1) Gula
5%
2) Gula
10%
3) Gula
15%
Grafik
1
Grafik
2.
Grafik 3.
Grafik 4.
7. Pembahasan
Pada percobaan
polarisasi, grafik yang dihasilkan adalah grafik cosinus. Sebab sesuai dengan
persamaan pada hukum malus, bahwa besar intensitas adalah intensitas yang
terbaca di awal dikalikan oleh cosinus
dari sudut putar yang didapatkan. Terjadinya grafik cosinus karena hubungan
antara intensitas dengan ɵ membentuk gelombang cosinus.
Laser
Helium-Neon (He-Ne) merupakan salah satu
tipe laser dimana medium aktif dari laser ini adalah gas helium neon.
Komposisi helium yaitu 90% dan neon 10%. Senyaea gabungan helium dan neon
ditempatkan pada rongga tertutup, resonant
cavity, yang diapit dua cermin yang salah satunya akan memantulkan cahaya
dengan sempurna sedangkan yang lainnya sebagian. Pemantulan berfungsi untuk
memperkuat cahaya laser. Ketika terjadi penembakan gas, elektron akan
terakselerasi turun dari tabung yang kemudian menumbuk atom helium, sehingga
atom tersebut akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Selanjutnya
akan banyak terjadi perpindahan energi hingga terjadi perpindahan tingkat
energi atom neon dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah sehingga
emisi foton memiliki panjang gelombang bervariasi, yaitu 339 nm dan 632,8 nm
(eeroo, 2008). Berikut keistimewaannya menurut Wikipedia.org yaitu lebih murah,
sehingga sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Seperti, sebagai scanner harga di supermarket atau
riset-riser laboratorium optik.
Berdasarkan data
yang didapatkan, saat konsentrasi gula bertambah maka intensitas akan semakin
kecil. Hal tersebut dikarenakan larutan gula dengan konsentrasi tinggi memiliki
kepekatan yang tinggi pula. Kepekatan ini dipengaruhi bentuk molekul gula yang tidak
simetris. Sehingga berkas cahaya terpolarisasi yang yang keluar tidak akan sama
dengan arah awalnya. Fenomena ini disebut pemutaran bidang getar/polarisasi.
Gula sebagai zat yang memberikan efek ini disebut zat optik aktif. Fenomena
pemutaran zat optik aktif terbagi menjadi dua macam, yaitu efek yang memutar
bidang polarisasi ke kanan (pemutar kanan (dextrorotatory)) dan memutar bidang
polarisasi ke kiri (pemutar kiri (levorotatory)). Larutan gula termasuk pemutar
kanan karena pengaruh molekul gulanya mempengaruhi aktivitas optis yang akan
hilang jika kuarsa yang bersangkutan dilebur atau dibekukan. Larutan gula juga
memiliki bentuk spiral (heliks) dengan arah putar tertentu. Karena setiap
molekul gula memiliki arah putar yang sama saat berada dalam larutan, maka
molekul larutan tersebut akan memiliki arah putar yang sama dengan molekul gula
(Anindya, 2012).
Polarisasi
cahaya terbagi menjadi beberapa sebab dan masing-masingnya memiliki manfaat
dalam kehidupan. Macam-macam polarisasi tersebut menurut Ekasrimulyasari adalah
polarisasi karena pemantulan, polarisasi karena pemantulan dan pembiasan,
polarisasi karena bias kembar (pembiasan ganda), polarisasi karena absorbs,
polarisasi karena hamburan, dan polarisasi karena pemutaran bidang polarisasi.
Adapun aplikasinya dalam kehidupan yaitu pelindung pada kacamata dari sinar
matahari (sunglasses), polaroid untuk
kamera, dan langit yang terlihat amat biru saat hari cerah yang disebabkan
adanya peristiwa hamburan cahaya matahari (terutama cahaya biru) oleh partikel-partikel
debu di atmosfer. Selain itu, berdasarkan penelitian yang dilakukan Iqbalgoh
(2009), polarisasi cahaya matahari dapat juga menjadi sebuah kompas cahaya.
8. Kesimpulan
Polarisasi
cahaya merupakan salah satu sifat cahaya yang bergerak secara osilasi dan
menuju arah tertentu. Cahaya dikatakan terpolarisasi jika cahaya bergerak
menrambat ke arah tertentu yang dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik
gelombang tersebut serta arah vektor bidang magnetnya. Aktivitas optik pada
gula disebabkan Kristal gula yang berbentu spiral (heliks) dan akan memiliki
putaran ke arah tertentu. Saat gula dalam kondisi sebuah larutan,maka
perputaran molekul gula yang searah akan mempengaruhi arah perputaran molekul
pada pelarut sehingga arah perpuarannya sama dengan arah perputaran molekul
gula. Maka terjadilah aktivitas optik gula.
DAFTAR PUSTAKA
Tipler, PA.
2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid
2. Erlangga: Jakarta.
Hidayatiningsih, Triya & Wongso, Yusuf. 2011.
Polarisasi Cahaya. Fisika FMIPA UNESA.
0 komen:
Posting Komentar