PEMBELAJARAN INDEKS BIAS MELALUI PRAKTIKUM OPTIK (ZAT PADAT) Oleh. Dadan Muslih, Wandy Praginda, Email.
[email protected] Siswa belajar IPA pada umumnya berorientasi pada pembuktian-pembuktian teori semata yang dilakukan di laboratorium. Akibatnya kinerja kemampuan siswa dalam memecahkan masalah dalam keseharian sangat lemah. Agar siswa cerdas, cakap dan pandai memecahkan masalah, tentunya siswa harus dibekali dan dilatih tentang bagaimana memecahkan masalah-masalah IPA tersebut dalam kontek pembelajaran IPA di sekolah. Melalui Kompetensi Inti Guru: "menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata pelajaran yang diampu", diharapkan terbagun kompetensi guru fisika dalam "merancang eksperimen fisika untuk keperluan pembelajaran atau penelitian". Sehingga berdampak positif terhadap pembelajaran siswa di kelas. A. Pendahuluan Peralatan dalam konten ini telah disesuaikan dengan kebutuhan peralatan fisika yang standar dan merupakan salah satu kelengkapan yang sangat penting dalam pelaksanaan kegiatan pembelajaran dengan menggunakan peralatan laboratorium, khususnya peralatan fisika optik. Isinya berupa panduan kegiatan pembelajaran optik yang memuat bagaimana perolehan konsep-konsep optik (rekonstruksi perolehan konsep pembiasan), pembuktian, penerapan konsep-konsep, dan pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari. Pada kejadian pembiasan, gelombang cahaya dibelokkan saat melewati batas dua medium yang berbeda kerapatannya, jika sampainya pada medium tidak tegak lurus. Hal itu terjadi karena adanya perubahan kecepatan dari cahaya pada kedua medium tersebut. Gejala
tersebut
dipergunakan
untuk
memberikan sebuah nilai tertentu pada suatu
Cahaya masuk kedalam balok kaca. Sumber : http://www.willysaef.com/2011/09/ 24/digital-literacy-part-9-perangkatkeras-jaringan/, diakses 15/6/2012
1
medium yang menunjukkan nilai kerapatan medium tersebut. Nilai tersebut disebut indeks bias. Indeks bias suatu medium disebut indeks bias mutlak jika kerapatan medium dibandingkan dengan kekosongan diruang hampa, serta indeks bias relatif medium adalah perbandingan kerapatan medium satu dengan medium lainnya. B. Merancang Percobaan Gejala Pembiasan INDEKS BIAS ZAT PADAT a.
Tujuan Kegiatan : Menyelidiki indek bias bahan kaca dan plastik
b. Alat dan Bahan Statif lengkap dari kit mekanika Balok kaca Balok plastik Rumah lampu Catu daya Rel presisi Meja optik Pemegang diafragma Penggaris plastik c.
Metode Percobaan Perhatikan pada gambar-1. Kita misalkan suatu bidang berkas gelombang cahaya (dibesarkan berbentuk garis AC) datang dari medium-1 menuju medium-2. Kecepatan pada medium-1 adalah v1 dan kecepatan pada medium-2 adalah v2. Pada saat tertentu pada titik A muka gelombang AC datang pada bidang batas AB. Titik C bagian muka gelombang masih harus berjalan menempuh sejauh s1 pada medium-1 sebelum sampai ke titik B. Titik C merupakan muka gelombang masih berada di medium-1.
2
s1=v1 t C
1 Medium-1
1
A
2
B
D
s2=v2 t Medium-2
2
Gambar 1. Ilustrasi Muka Gelombang Cahaya Dari Medium- 1 Ke Medium-2. (sumber : PPPPTK IPA, Diunduh dan diedit tgl 13/6/2012) Selama muka gelombang C menempuh CB, muka gelombang A menuju D sejauh s2 yang tidak paralel. Kecepatan kedua muka gelombang berbeda berbeda setelah yang A menuju lebih dulu daripada C. Karena muka gelombang selalu tegak lurus jadi berlaku persamaan : sin 1
AD v2t CB v1t , dan sin 2 AB AB AB AB
dengan demikian :
sin 1 v1 kons tan n12 sin 2 v2 Gambar 2. Sumber PPPPTK IPA dengan n12 indek bias mediun 1 ke medium 2 yang tidak lain merupakan perbandingan kecepatan cahaya. Dalam bentuk berkas cahaya garis, pembelokan gelombang cahaya di bidang batas antara dua medium diperlihatkan seperti pada gambar-2.
3
Gambar-3. Penyusunan peralatan penentuan indek bias bahan (sumber : PPPPTK IPA)
d. Pengamatan dan Data Percobaan Susun peralatan yang telah disediakan sesuai gambar-3. Nyalakan catu daya pada tegangan 12 volt dan atur berkas cahaya dari lampu terarah sejajar menuju celah di pemegang diafragma. Pasang balok kaca di meja optik yang sebelumnya diberi alas kertas sesuai gambar-4. Atur berkas cahaya yang keluar dari celah membentuk sudut A terhadap permukaan balok kaca. Amati berkas cahaya, sebelum, dan sesudah keluar dari balok membentuk garis PQR. Ukur jarak x1 dan x2 lalu masukkan dalam Tabel-1 dan hitung indek bias balok nbk . Lakukan kegiatan ini untuk mencari indek bias balok plastik nbp dan isi datanya pada Tabel-2.
V
p
A
Q
H
R x1 x2
Gambar-4 (sumber PPPPTK IPA)
4
Tabel-1. Data pengamatan penentuan indek bias balok kaca No
Sudut A
x1
x2
nbk= x1/x2
1.
25o
…
…
…
2.
30 o
…
…
…
3.
40 o
…
…
…
4.
45 o
…
…
…
Tabel-2. Data pengamatan penentuan indek bias balok plastik No
Sudut A
x1
x2
nbp= x1/x2
1.
25o
…
…
…
2.
30 o
…
…
…
3.
40 o
…
…
…
4.
45 o
…
…
…
e. Hasil Percobaan dan Kesimpulan 1) Buktikan secara matematika dari gambar-4, bahwa nbp merupakan perbandingan x1 dan x2. ? …………………………………………………………………………………..... ..............……… …………………………………………………………………………………..... ..............……… 2) Apakah ada pengaruh perubahan sudut A terhadap perbandingan x 1 dan x2 ? Jika ada berapa persen, dan dapatkah diabaikan nilainya? …………………………………………………………………………………..... ..............……… …………………………………………………………………………………..... ..............……… 3) Hitunglah rata-rata nilai indeks bias balok kaca (nbk) dan indek bias balok plastik (nbp untuk ke empat data dari masing-masing sudut yang berbeda tersebut? …………………………………………………………………………………… ……..
5
…………………………………………………………………………………… …….. 4) Bandingkan, manakah indek bias terbesar, apakah kaca atau plastik? …………………………………………………………………………………… …….. …………………………………………………………………………………… …….. 5) Adakah hubungan indek bias dengan kerapatan massa? Jelaskan jika ada …………………………………………………………………………………… …….. …………………………………………………………………………………… …….. 6) Apakah kesimpulan anda dari percobaan ini? …………………………………………………………………………………..... ..............……… …………………………………………………………………………………..... ..............……… f. Bahan Diskusi 1) Apakah percobaan di atas dapat digunakanan untuk menguji bahan tertentu dari merk tertentu pula? 2) Besaran fisika apa lagi yang anda perlukan untuk memperkuat perbedaan dari setiap macam bahan tersebut? 3) Apakah nilai suatu indeks bias bahan gelas berhubungan dengan daya serap intensitas cahaya? Coba diskusikan bersama temanmu. 4) Apa pula manfaat penentuan indek bias ini dalam kehidupan sehari-hari?
6
DAFTAR PUSTAKA 1) F. Tyler, “Physics Laboratory Manual”, Blackbarrs, 1970 2) www.flinders.edu.au/teach/tutor/demo.pdf 3) J. Ebet, “Physics for Technology”, 1981 4) Akira Hirose, “Introduction to wave phenomena”, 1984 5) Depdiknas, “Kurikulum berbasis kompetensi”, 2004. 6) Depdiknas, “Standar Isi Kurikulum 2006, KTSP”, 2006
7
