Prak.fotometer(8)

LAPORAN PRAKTIKUM PENGANTAR LISTRIK

MAGNET DAN OPTIKA

FOTOMETER

Disusun Oleh :

Siti Zainab (12302241030)

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2013

PERCOBAAN VIII

FOTOMETER

A. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan dapat:

1. Menentukan daya bola lampu yang belum diketahui berdasarkan lampu standart

2. Mengamati intensitas yang sama dari kedua bola lampu pada jarak tertentu melalui

fotometer.

B. Alat dan Bahan

1. Bola lampu standart

2. Dua buah bola lampu yang belum diketahui dayanya

3. Fotometer

4. Bangku optik berskala cm

5. Pelat bercelah

C. Dasar teori

Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Sementara gelombang

merambat melalui medium, energi dipindahkan sebagai energi getaran dari partikel ke

partikel pada medium tersebut. Untuk gelombang sinusoidal dengan frekuensi f , partikel

bergerak dalam GHS sementara gelombang lewat, sehingga setiap partikel mempunyai

energi 𝐸 =1

2𝑘𝐴2 , dimana A adalah amplitudo geraknya, baik secara tranversal maupun

longitudinal.

Intensitas sebuah gelombang didefinisikan sebagai daya (energi per satuan waktu) yang

dibawa melintasi daerah yang tegak lurus terhadap aliran energi.

𝐼 =𝑃

𝐴=

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 /𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢

𝑙𝑢𝑎𝑠 , karena energi sebading dengan kuadrat amplitude gelombang,

demikian juga halnya dengan intensitas : 𝐼 ∝ 𝐴2

Jika gelombang mengalir keluar dari sumber ke semua arah, gelombang tersebut

merupakan gelombang tiga dimensi. Contohnya adalah suara yang merambat di udara

terbuka, gelombnag gempa bumi, dan gelombang cahaya. Jika medium tersebut isotropik

(sama ke semua arah), gelombang dikatakan berbentuk gelombang bola. Sementara

gelombnag merambat keluar, energi yang di bawanya tersebar ke area yang makin lama

makin luas karena luas permukaan bola dengan radius R adalah 4𝜋𝑅2. Berarti intensitas

gelombang adalah :

𝐼 =𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 /𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢

𝑙𝑢𝑎𝑠=

𝑃

4𝜋𝑅2

Jika keluaran daya P dari sumber konstant, maka intensitas berkurang sebagai kebalikan

dari kuadrat jarak dari sumber.

𝐼 ∝1

𝑅2 , begitu sebaliknya karena luas dari sumber itu sebanding dengan daya, maka bisa

dicari hubungan atara daya dengan kuadrat jarak dari sumber sebagai berikut :

𝑃 ∝ 𝑅2 , sehingga ketika kita akan mencari daya dari kedua sumber yang berbeda dengan

intensitas yang sama bisa menggunakan perbandingan intensitas yaitu :

𝐼1 = 𝐼2

𝑃1

4𝜋𝑅12 =𝑃2

4𝜋𝑅22

𝑃1

𝑅12 =𝑃2

𝑅22

Dengan :

I1 : intensitas sumber 1 (watt/m2)

I2 : intensitas sumber 2 (watt/m2)

P1 : daya sumber 1 (watt)

P2 : daya sumber 2 (watt)

R1 : jarak dari sumber 1 (m)

R2 : jarak dari sumber 2 (m)

D. Data hasil pengamatan

Terlampir

E. Analisis

a. Nilai Rs dan Rx beserta ketidakpastianya

Ketidakpastian Rs dan Rx

∆𝑹𝒔/∆𝑹𝒙 =𝟏

𝟐𝒏𝒔𝒕

𝟏

𝟐. 𝒐, 𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟓 𝒄𝒎

Ketidakpastian Ps

∆𝑷𝒔 =𝟏

𝟐𝒏𝒔𝒕

𝟏

𝟐. 𝟏 = 𝟎, 𝟓 𝑾𝒂𝒕𝒕

Rs lampu pertama

1. (Rs1±ΔRs1) = (45,00±0,05) cm

2. (Rs2±ΔRs2) = (42,00±0,05) cm

3. (Rs3±ΔRs3) = (39,10±0,05) cm

4. (Rs4±ΔRs4) = (36,80±0,05) cm

5. (Rs5±ΔRs5) = (33,80±0,05) cm

Rs lampu kedua

1. (Rs1±ΔRs1) = (59,00±0,05) cm

2. (Rs2±ΔRs2) = (55,00±0,05) cm

3. (Rs3±ΔRs3) = (51,50±0,05) cm

4. (Rs4±ΔRs4) = (47,50±0,05) cm

5. (Rs5±ΔRs5) = (43,50±0,05) cm

Rx lampu pertama

1. (Rx1±ΔRx1) = (40,00±0,05) cm

2. (Rx2±ΔRx2) = (38,00±0,05) cm

3. (Rx3±ΔRx3) = (35,90±0,05) cm

4. (Rx4±ΔRx4) = (33,20±0,05) cm

5. (Rx5±ΔRx5) = (31,20±0,05) cm

Rx lampu kedua

1. (Rx1±ΔRx1) = (21,00±0,05) cm

2. (Rx2±ΔRx2) = (20,00±0,05) cm

3. (Rx3±ΔRx3) = (18,50±0,05) cm

4. (Rx4±ΔRx4) = (17,50±0,05) cm

5. (Rx5±ΔRx5) = (16,50±0,05) cm

b. Menghitung nilai Px beserta ketidakpastiannya dari lampu yang belum diketahui

dayanya

Lampu 1

1. Percobaan 1

𝑷𝒔

𝒓𝒔𝟐 =𝑷𝒙

𝒓𝒙𝟐

𝑷𝒙 =𝒓𝒙𝟐. 𝑷𝒔

𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟏 =𝟒𝟎𝟐.𝟕𝟓

𝟒𝟓𝟐 = 𝟓𝟗, 𝟐𝟔 𝒘𝒂𝒕𝒕

2. Percobaan 2

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟐 =𝟑𝟖𝟐.𝟕𝟓

𝟒𝟐𝟐 = 𝟔𝟏, 𝟑𝟗 𝒘𝒂𝒕𝒕

3. Percobaan 3

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟑 =𝟑𝟓,𝟗𝟐.𝟕𝟓

𝟑𝟗,𝟏𝟐 = 𝟔𝟑, 𝟐𝟑 𝒘𝒂𝒕𝒕

4. Percobaan 4

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟒 =𝟑𝟑,𝟐𝟐.𝟕𝟓

𝟑𝟔,𝟖𝟐 = 𝟔𝟏, 𝟎𝟒 𝒘𝒂𝒕𝒕

5. Percobaan 5

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟓 =𝟑𝟏,𝟐𝟐.𝟕𝟓

𝟑𝟑,𝟖𝟐 = 𝟔𝟑, 𝟗𝟏 𝒘𝒂𝒕𝒕

c. Menghitung ketidakpastian Px (ΔPx) dari lampu 1

1) ΔPx percobaan 1

∆𝑃𝑥 = 𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑅𝑠 . ∆𝑅𝑠

∆𝑃𝑥1 = 2𝑅𝑥1.𝑃𝑠

𝑅𝑠12 . ∆𝑅𝑥1 +

𝑅𝑥12

𝑅𝑠12 . ∆𝑃𝑠 + −

2𝑅𝑥12 .𝑃𝑠

𝑅𝑠13 . ∆𝑅𝑠1

∆𝑃𝑥1 = 2.40.75

452 . 0,05 +

402

452 . 0,5 + −

2.402 .75

453 . 0,05

∆𝑃𝑥1 = 0,7𝑤𝑎𝑡𝑡

2) ΔPx percobaan 2


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠22 . ∆𝑅𝑥2 +

𝑅𝑥22

𝑅𝑠22 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠23 . ∆𝑅𝑠2

∆𝑃𝑥2 = 2.38.75

422 . 0,05 +

382

422 . 0,5 + −

2.382 .75

423 . 0,05

∆𝑃𝑥2 = 0,7 𝑤𝑎𝑡𝑡

3) ΔPx percobaan 3


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠32 . ∆𝑅𝑥3 +

𝑅𝑥32

𝑅𝑠32 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠33 . ∆𝑅𝑠3

∆𝑃𝑥3 = 2.35,9.75

39,12 . 0,05 +

35,92

39,12 . 0,5 + −

2.35,92 .75

39,13 . 0,05


4) ΔPx percobaan 4


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠42 . ∆𝑅𝑥4 +

𝑅𝑥42

𝑅𝑠42 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠43 . ∆𝑅𝑠4

∆𝑃𝑥4 = 2.33,2.75

36,82 . 0,05 +

33,22

36,82 . 0,5 + −

2.33,22 .75

36,83 . 0,05


5) ΔPx percobaan 5


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠52 . ∆𝑅𝑥4 +

𝑅𝑥52

𝑅𝑠52 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠53 . ∆𝑅𝑠5

∆𝑃𝑥5 = 2.31,2.75

33,82 . 0,05 +

31,22

33,82 . 0,5 + −

2.31,22 .75

33,83 . 0,05


d. Hasil analisis (Px±ΔPx) pada lampu 1

1) (Px1±ΔPx1) = (59,3±0,7) watt

2) (Px2±ΔPx2) = (61,4±0,7) watt

3) (Px3±ΔPx3) = (63,2±0,8) watt

4) (Px4±ΔPx4) = (61,0±0,8) watt

5) (Px5±ΔPx5) = (63,9±0,8) watt

Lampu 2

1. Percobaan 1

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟏 =𝟐𝟏𝟐.𝟕𝟓

𝟓𝟗𝟐 = 𝟗, 𝟓𝟎 𝒘𝒂𝒕𝒕

2. Percobaan 2

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟐 =𝟐𝟎𝟐 .𝟕𝟓

𝟓𝟓𝟐 = 𝟗. 𝟗𝟐 𝒘𝒂𝒕𝒕

3. Percobaan 3

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟑 =𝟏𝟖,𝟓𝟐.𝟕𝟓

𝟓𝟏,𝟓𝟐 = 𝟗, 𝟔𝟖 𝒘𝒂𝒕𝒕

4. Percobaan 4

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟒 =𝟏𝟕,𝟓𝟐.𝟕𝟓

𝟒𝟕,𝟓𝟐 = 𝟏𝟎, 𝟏𝟖 𝒘𝒂𝒕𝒕

5. Percobaan 5

𝑷𝒔


𝒓𝒙𝟐


𝒓𝒔𝟐

𝑷𝒙𝟓 =𝟏𝟔,𝟓𝟐.𝟕𝟓

𝟒𝟑,𝟓𝟐 = 𝟏𝟎, 𝟕𝟗 𝒘𝒂𝒕𝒕

e. Menghitung ketidakpastian Px (ΔPx) dari lampu 2

1) ΔPx Percobaan 1


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠12 . ∆𝑅𝑥1 +

𝑅𝑥12

𝑅𝑠12 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠13 . ∆𝑅𝑠1

∆𝑃𝑥1 = 2.21.75

592 . 0,05 +

212

592 . 0,5 + −

2.212 .75

593 . 0,05


2) ΔPx Percobaan 2


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠22 . ∆𝑅𝑥2 +

𝑅𝑥22

𝑅𝑠22 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠23 . ∆𝑅𝑠2

∆𝑃𝑥2 = 2.20.75

552 . 0,05 +

202

552 . 0,5 + −

2.202 .75

553 . 0,05


3) ΔPx Percobaan 3


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠32 . ∆𝑅𝑥3 +

𝑅𝑥32

𝑅𝑠32 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠33 . ∆𝑅𝑠3

∆𝑃𝑥3 = 2.18,5.75

51,52 . 0,05 +

18,52

51,52 . 0,5 + −

2.18,52 .75

51,53 . 0,05


4) ΔPx Percobaan 4


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠42 . ∆𝑅𝑥4 +

𝑅𝑥42

𝑅𝑠42 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠43 . ∆𝑅𝑠4

∆𝑃𝑥4 = 2.17,5.75

47,52 . 0,05 +

17,52

47,52 . 0,5 + −

2.17,52 .75

47,53 . 0,05


5) ΔPx Percobaan 5


𝜕𝑅𝑥 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥

𝜕𝑃𝑠 . ∆𝑅𝑥 +

𝜕𝑃𝑥



𝑅𝑠52 . ∆𝑅𝑥5 +

𝑅𝑥52

𝑅𝑠52 . ∆𝑃𝑠 + −


𝑅𝑠53 . ∆𝑅𝑠5

∆𝑃𝑥5 = 2.16,5.75

43,52 . 0,05 +

16,52

43,52 . 0,5 + −

2.16,52 .75

43,53 . 0,05


f. Hasil analisis (Px±ΔPx) pada lampu 2

1) (Px1±ΔPx1) = (9,5±0,1) watt

2) (Px2±ΔPx2) = (9,9±0,1) watt

3) (Px3±ΔPx3) = (9,7±0,1) watt

4) (Px4±ΔPx4) = (10,2±0,2) watt

5) (Px5±ΔPx5) = (10,8±0,2) watt

F. Kesimpulan

Berdasarkan analisis yag saya lakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

a) Daya lampu pertama dengan 5 kali percobaan besarnya adalah:

1. (Px1±ΔPx1) = (59,3±0,7) watt

2. (Px2±ΔPx2) = (61,4±0,7) watt

3. (Px3±ΔPx3) = (63,2±0,8) watt

4. (Px4±ΔPx4) = (61,0±0,8) watt

5. (Px5±ΔPx5) = (63,9±0,8) watt

b) Daya lampu kedua dengan 5 kali percobaan besarnya adalah:

1. (Px1±ΔPx1) = (9,5±0,1) watt

2. (Px2±ΔPx2) = (9,9±0,1) watt

3. (Px3±ΔPx3) = (9,7±0,1) watt

4. (Px4±ΔPx4) = (10,2±0,2) watt

5. (Px5±ΔPx5) = (10,8±0,2) watt

c) Intensitas kedua lampu yang dipasang pada jarak tertentu dari fotometer

menunjukkan bahwa ketika diamati intensitas dari lampu yang sudah diketahui

dayanya dengan lampu yang belum diketahui dayanya mempunyai kuat intensitas

yang sama. Hal ini ditunjukkan dengan tingkat kecerahan layar pada fotometer antara

sisi yang terkena pantulan sinar dari lampu yang sudah diketahui intensitasnya

dengan sisi yang terkena pantulan dari lampu yang akan dicari dayanya. Dari kasus

ini maka bisa digunakan untuk mencari daya lampu yang akan dicari dengan

menggunakan perbandingan daya dari kedua lampu tersebut terhadap jarak kuadrat

masing-masing lampu dengan fotometer.

G. Pembahasan

Praktikum yang berjudul fotometer ini bertujuan menentukan daya bola lampu yang

belum diketahui berdasarkan lampu standart serta mengamati intensitas yang sama dari

kedua bola lampu pada jarak tertentu. Dalam praktikum ini kami membuat jarak antara

lampu yang akan dicari intensitasnya dengan fotometer (Rx) sebagai variabel bebasnya,

jadi kami mengubah jarak turun 5 cm setiap perulangan pengukuran. Dan pengukuran

untuk mencari Px (daya lampu yang akan dicari) kami lakukan sebanyak 5 kali

pengulangan. Jadi ada 5 Rx untuk setiap lampu yang akan dicari Px_nya. Karena yang

akan kita cari dayanya ada 2 lampu, jadi Rx ada 10 data. Kemudian variabel kontolnya

adalah posisi lampu standartnya. Adapun variabel terikatnya adalah jarak antara lampu

standart dengan fotometer (Rs).

Lampu standart yang kami gunakan dalam percobaan ini dayanya sebesar 75 watt, lalu

nilai skala terkecilnya adalah satu watt. Sehingga ketidakpastian untuk Px adalah ½ nst

yaitu 0,5 watt. Karena dalam mengukur jarak kami menggunakan standart penggaris,

maka ketidak pastian dari Rx maupun Rs adalah ½ nst, yaitu ½.0,1 = 0,05 cm.

Berdasarkan dasar teori, bahwa 𝐼 =𝑃

𝐴

dimana

I : intensitas gelombang (watt/m2)

P : Daya gelombang (watt)

A : luas bidang yang ditembus tegak lurus oleh gelombang (m2)

Karena = 4𝜋𝑅2 , sehingga jika intensitas dari kedua lampu itu sama, maka bisa dicari

dengan persamaan :

𝐼1 = 𝐼2

𝑃1

4𝜋𝑅12 =𝑃2

4𝜋𝑅22 , jadi kita bisa mencari hubungan antara keduanya dengan 𝑃1

𝑅12 =𝑃2

𝑅22

Berdasarkan analisis yang saya lakukan terhadap perolehan data ternyata lampu pertama

mempunyai daya yang hampir sama setiap pengulangan pada pengukuran yaitu sebagai

berikut :

1) (Px1±ΔPx1) = (59,3±0,7) watt

2) (Px2±ΔPx2) = (61,4±0,7) watt

3) (Px3±ΔPx3) = (63,2±0,8) watt

4) (Px4±ΔPx4) = (61,0±0,8) watt

5) (Px5±ΔPx5) = (63,9±0,8) watt

Dari perolehan hasil diatas bisa disimpulkan kalau selisih dari kelima hasil perhitungan

tersebut kecil dan daya lampu pertama ± 60 watt. Jadi data yang kami peroleh sudah

mendekati benar meskipun perolehan hasil perhitungan tdak 100% sama.

Perolehan hasil untuk lampu yang kedua adalah sebagai berikut :

1. (Px1±ΔPx1) = (9,5±0,1) watt

2. (Px2±ΔPx2) = (9,9±0,1) watt

3. (Px3±ΔPx3) = (9,7±0,1) watt

4. (Px4±ΔPx4) = (10,2±0,2) watt

5. (Px5±ΔPx5) = (10,8±0,2) watt

Dari perolehan hasil perhitungan diatas bisa disimpulkan bahwa daya lampu yang kedua

sekitar ±10 Watt. Karena data di atas selisihnya tidak terlalu besar. Begitu pula dengan

lampu pertama. Pada percobaan kali ini tidak dapat dicari rata-rata terbaiknya dari kelima

hasil perhitungan tersebut. Sebab, data yang kami ambil bukan data berulang. Melainkan

pengambilan data tunggal yang dilakukan dengan memvariasi jarak dari fotometer

dengan lampu yang akan dicari dayanya. Tetapi, dari perolehan data tersebut kita bisa tau

semakin pendek jarak Rs semakin pendek juga jarak Rx. Sehingga dari perolehan hasil

percobaan bisa diperoleh hubungan antara Rs dan Rx berbanding lurus kuadrat dan itu

sesuai dengan dasar teori yang ada.

Dari hasil perhitungan kesepuluh data yang diperoleh pastinya mempunyai ketidakpastian

yang berbeda-beda begitu juga dengan perolehan daya untuk setiap data yang diperoleh.

Hal tersebut karena pengaruh dari beberapa faktor, antara lain:

1. Skala pada bangku optik yang kurang tepat pada posisi nol. Sehingga bisa dipastikan

posisi awal sebelum menggeser fotometer dan lampu yang akan dicari dayanya

kurang tepat. Maka, akan berpengaruh pada hasil perhitungan dayanya.

2. Penglihatan pengamat yang tidak sama, bisa saja menurut penglihatan saya intensitas

dari kedua lampu sudah sama, tetapi belum tentu juga menurut teman yang lain sama,

sehingga akan berpengaruh juga pada perolehan Rs dan Rx.

3. Keterbatasan alat ukur, yaitu ketika kita mengukur Rs dan Rx bisa saja posisi skala

yang ditunjuk kurang tepat seperti ketika kita mengamati skala ukurya.

Tetapi secara keseluruhan, data yang kami peroleh sudah bagus, karena hasil dari

perhitungan dayanya tidak terpaut jauh. Diharapkan untuk percobaan selanjutnya

dipastikan kalibrasi alat ukurnya benar-benar pas sehingga tidak terlalu berpengaruh

besar pada hasil perhitungan analisisnya.

H. Daftar Pustaka

Budiyanto, joko. 2009. FISIKA : Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan,

Departemen Pendidikan Nasional.

Giancoli, Douglas C. 2001. FISIKA/Edisi kelima, Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Tim Fisika Dasar. 2013. Petunjuk Praktikum Pengantar lastrik magnet dan Optika.

Yogyakarta: Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA UNY.

Tipler, Paul A. 2001. Fisika, Jilid 2. Alih bahasa, Bambang Soegijono. Jakarta: Erlangga.

Documents

Prak.fotometer(8)