Teks tersebut membahas tentang percobaan indeks bias yang meliputi tujuan percobaan menentukan indeks bias larutan dengan refraktometer, teori dasar pembiasan cahaya dan hukum Snellius, serta cara kerja refraktometer untuk mengukur indeks bias.

1. INDEKS BIAS
Nama : LYDIA NURKUMALAWATI
NIM : 1306619018
Prodi : FISIKA
Nama Percobaan : INDEKS BIAS
Tanggal Percobaan : 23 MARET 2020
Tanggal Pengumpulan : 22 MARET 2020
Nama Dosen : Dr. Firmanul Catur Wibowo, M.Pd
Pre-Test Laporan Awal Laporan Akhir
LABORATORIUM FISIKA DASAR
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2020

2. INDEKS BIAS
A. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengetahui cara penggunaan refraktometer.
2. Menentukan indeks bias berbagai larutan dengan berbagai konsentrasi.
3. Mengetahui hubungan antara indeks bias relatif dengan indeks bias mutlak.
4. Menentukan sudut kritis larutan.
5. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi indeks bias.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Bejana pengukur indeks bias,
2. Refraktometer.
3. Berbagai larutan dengan konsentrasi yang berbeda.
C. TEORI DASAR
Apabila seberkas cahaya mengenai bidang batas antara dua medium yang
berbeda, maka berkas cahaya itu akan dipantulkan (refleksi) dan biaskan (refraksi).
Pada gejala refleksi maupun refraksi tersebut berlaku hukum Snellius :
a) Apabila seberkas cahaya datang pada bidang batas antara dua medium dengan indek
bias masing-masing dan 𝑛′ maka cahaya tersebut akan dipantulkan dan dibiaskan.
b) Berkas cahaya pantul sebidang dengan berkas cahaya datang, dan memiliki sudut
pantul sama dengan sudut datang atau dapat dituliskan ( ) = (< 𝑝), dimana (< 𝑖)
adalah sudut datang dan (< 𝑝) adalah sudut pantul.
c) Sedangkan bila cahaya tersebut dibiaskan, maka berlaku:
(1)
disebut indeks bias relatif dari medium kedua terhadap medium pertama.
Jika sudut bias r = 90 , sehingga sin r = 1, maka sudut datang disebut sudut
kritis (𝑖 𝑐). Sehingga, bila seluruh berkas cahaya yang datang pada bidang batas antara
medium tersebut akan dipantulkan semuanya/sempurna.

3. Gambar 1. Visualisasi fenomena pemantulan dan pembiasan
Menghitung koefisien indeks bias relatif
Berdasarkan persamaan 1) maka diperoleh: 𝑛 sin 𝑖 = 𝑛′ sin 𝑟. Selanjutnya perhatikan
gambar 1. Berdasarkan gambar 1, maka kita akan dapatkan hubungan
sehingga sehingga 𝑛𝑥 = 𝑛′𝑥′ atau disebut indeks bias
relatif)
Refractometer
Jika berkas cahaya datang dari zat antara dengan indeks bias n dan mengenai
sisi prisma (indeks bias n) dengan sudut hampir 90 maka diperoleh persamaan
berikut:
1. Pada saat cahaya masuk prisma, berdasarkan persamaan 1) berlaku:
𝑛 = 𝑛′sin 𝑟𝑖
2. Pada saat cahaya masuk prisma, berdasarkan persamaan 1) berlaku:
(2)
𝑛 sin 𝑟2 = 𝑛′ sin 𝑖
3. Sedangkan substitusi persamaan 2), 3) dan 4) diperoleh:
(3)
𝛽 = 𝑟1 +𝑖2 (4)
r
𝑛′n
p
i
normal

4. (5)
P ada prisma, besaran seperti 𝑛′, 𝛽 dan sudut kritis prisma (r1) merupakan
besaran tertentu yang besarnya tergantung pada bahan dan jenis prisma, dan 𝑛′sin (𝛽
− 𝑟1) merupakan suatu ketetapan (sebut saja k). Maka (6)
Dengan 𝑘 = 𝑛′sin (𝛽 − 𝑟1) atau . indeks bias n dapat dihitung jika 𝑟2
diketahui.1
TEORI TAMBAHAN
Pembiasan adalah peristiwa pembelokan cahaya yang melewati medium yang
berbeda.Ketika cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian
cahaya datang dipantulkan pada perbatasan.Sisanya lewat ke medium yang baru. Jika
seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan (bukan hanya tegak
lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki medium baru. Pembelokan ini
disebut pembiasan.2
Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika melewati bidang atas dua
medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah
perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan
tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda.
Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan
indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan
cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.3
Hukum Snellius
Ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell melakukan eksperimen pada tahun
1621, untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil
eksperimennya terkenal dengan nama hukum snellius.
Hukum Snellius terbagi menjadi dua bagian yaitu :
1
Tim Dosen Fisika Dasar, Panduan Praktikum Fisika Dasar II (Jakarta : UNJ. 2014), hlm 13-15.
2
Giancoli, Douglas. C, 2001. FISIKA. Jakarta : Erlangga, hlm 257.
3
Pembiasan Cahaya Berbantuan Komputer, 2016. (Bandung : Politeknik Negeri), hlm 2.

5. 1. Hukum I Snellius berbunyi “Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada
satu bidang datar.” Hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan
bilangan tetap dan disebut indeks bias.
2. Hukum II Snellius berbunyi “Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium
lebih rapat maka sinar dibelokkan mendekati garis normal. Dan sebaliknya sinar
datang dari medium yang lebih rapat ke medium kurang rapat maka sinar
dibelokkan ke garis normal.”
Ketika cahaya mengenai sebuah permukaan bidang batas yang memisahkan dua
medium berbeda, energi cahaya tersebut dipantulkan dan perubahan arah dari sinar yang
ditransmisikan tersebut disebut sebagai pembiasan.
Hukum Sellius menggunakan rumus :
Dalam hukum snellius, dinyatakan bahwa sinar datang, sinar bias dan garis
normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar. Sinar datang
dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal
dan begitu juga sebaliknya. Salah satu alat yang digunakan untuk mengidentifikasi
pola interferensi tersebut adalah interferometer. Alat ini dapat mengukur panjang
gelombang atau perubahan panjang gelombang yang teliti dan akurat berdasarkan
penentuan garis-garis inteferensi digunakan dalam menentukan nilai indeks bias suatu
medium tertentu. Pengukurannya dengan beberapa metode yaitu:Interferometer
Mach-Zender, interferometer Fabry-Perot, dan interferometer Michelson.4
Refraktometer
Refraktrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suatu zat atau
konsentrasi larutan berdasarkan indeks biasnya. Pengukuran indeks bias suatu zat
berupa perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan
cahaya dalam zat terlarut dan indeks bias setiap zat berbeda-beda. Refraktometer
ditemukan oleh Dr. Ernest Abbe, seorang ilmuwan dari jerman pada awal abad 20.
4
Rochim Armando, Indeks Bias (Yogyakarta. 2008), hlm 90.

6. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya yaitu memanfaatkan
refraksi cahaya yang didasarkan pada pengukuran sudut kritis. Sudut kritis yang
memisahkan dua media optik didefinisikan sebagai sudut terkecil dari luas bidang
dengan garis normal (Qc) dalam medium yang indeks biasnya terbesar dimana sinar
dipantulkan seluruhnya.5
Faktor-faktor penting yang harus diperhitungkan pada refraksi adalah
temperatur cairan dan jarak gelombang cahaya yang digunakan untuk mengukur dan
pengaruh temperatur terhadap indeks bias adalah sangat kecil tetapi cukup besar
terhadap cairan, Perubahan per derajat selsius berkisar antara 5×10-5
sampai 5×10-4
.
Pengukuran yang seksama sampai desimal keempat hanya berarti apabila suhu
diketahui secara seksama pula. Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias
adalah konstan .
Refraktometer yang biasa digunakan untuk determinasi secara cepat
konsentrasi, kemurnian, kualitas dispers dari sampel cair, padat, dan plastik adalah
Refraktometer Abbe. Syaratnya : hanya bahan yang jernih, transparan, dan opaque
dapat diukur pada sinar yang ditransmisikan dan direfleksikan.
Indeks bias merupakan salah satu dari beberapa sifat optik dari suatu bahan.
Nilai indeks bias diperlukan untuk menginterpretasi suatu jenis data spektroskopi.
Indeks bias cahaya merupakan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dibagi dengan
kecepatan cahaya dalam bahan. Dalam bidang kimia fisika, indeks bias digunakan
untuk mengetahui konsentrasi dan komposisi larutan, sehingga dapat diketahui
kemurniannya.
Faktor yang mempengaruhi indek bias. Antara lain :
1. sudut kritis.
2. kecepatan cahaya.
3. Kerapatan zat.
4. Konsentrasi zat. 6
5
Tim Laboratorium Kimia Fisika, 2014, Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. (UNUD : FMIPA)
6
Hidayanto Eko, 2010. Aplikasi Portable Brix Meter untuk Pengukuran Indeks Bias (Semarang : Undip)

7. CARA KERJA
a. Refractometer sederhana
1. Mengisi bejana dengan larutan
dengan konsentrasi tertentu.
2. Menempatkan standar S didinding bagian belakang bejana.
3. Mengukur A dan X sebagai sudut datang.
4. Membuat S, O dan A terlihat jika diamati melalui larutan (A akan berpindah ke
A' jika diamati melalui larutan).
5. Mengukur x dan x' yang menunjukkan kedudukan titik A dan A'.
6. Mengukur sudut bias sebagai A' dan X'.
7. Mengubah letak S dan mencatat kedudukan A dan A' serta X dan X' seperti
langkah 6 dan 7.
8. Melakukan percobaan diatas untuk bermacam-macam konsentrasi, misalnya
50%, 40%, 30%, 20% dan 10%.
b. Refractometer Abbe
1. Mencatat temperatur di ruang anda kerja.
2. Mengatur lensa refractometer sehingga garis silang dan skala tampak jelas.
3. Membersihkan prisma dengan kain lunak dan bersih.
4. Meneteskan cairan yang akan diukur indeks biasnya (beberapa tetes) pada prisma
penerang, kemudian merapatkan kembali prisma penerang dan pengukur.
5. Memutar pemutar disebelah kanan sehingga batas gelap terang tepat pada garis
silang kemudian membaca skalanya.

8. D. JAWABAN PERTANYAAN AWAL
1. Jelaskan mengapa apabila seberkas cahaya sampai pada batas antara dua medium
transparan akan terjadi refleksi dan refraksi!
Jawaban : Seberkas cahaya ketika melewati dua medium yang tansparan akan
dipantulkan (direfleksikan) karena cahaya merupakan suatu gelombang yang
salah satu sifatnya adalah dipantulkan jika melewati suatu permukaan (jumlah
cahaya yang dipantulkan dan diserap bergantung jernih keruh dan halus kasar
nya permukaan) dan dibiaskan (direfraksikan) karena gelombang cahaya
mngalami perubahan cepat rambat yang bergantung pada kerapatan medium
kedua terhadap medium pertama. Panjang glombang dan arah cahaya juga
mengalami perubahan sedangkan frekunsinya tetap.
2. Jika seberkas cahaya datang dari ruang hampa menuju zat antara, apa yang
terjadi? Jelaskan berdasarkan persamaan 1) !
Jawaban : Bila seberkas cahaya datang dari ruang hampa dengan sudut tertentu
menuju suatu medium, maka berkas cahaya tersebut akan dipantulkan dan
dibiaskan, yaitu pembelokan gelombang cahaya menuju garis normal karena
adanya perubahan cepat rambat cahaya dari medium yang rapat masanya lebih
rapat menjadi sedikit lebih lambat. Sudut bias (r) bergantung pada sudut
datang (i), keduanya diukur dari garis normal, yaitu garis yang tegak lurus
antar permukaan, dan adalah indeks bias materi.
Sehingga dapat dituliskan :