Polarimeter

Polarimeter merupakan suatu alat yang tersusun atas polarisator dan analisator. Polarimeter adalah Polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya, sedangkan anlisator adalah Polaroid yang dapat menganalisa/mempolarisasikan cahaya. Peristiwa polarisasi merupakan suatu peristiwa penyearahan arah getar suatu gelombang menjadi sama dengan arah getar Polaroid dengan cara menyerap gelombang yang memiliki arah getar yang berbeda dan meneruskan gelombang dengan arah getar yang sama dengan Polaroid. Polarimeter juga dapat digunakan untuk mengukur besar sudut putar jenis suatu larutan optic aktif.

Percobaan polarimeter bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja polarimeter dan mengukur besar sudut putar jenis larutan optic aktif. Besar sudut putar jenis dapat dihitung dengan persamaan

dengan terlebih dahulu mencari besaran-besaran yang dibutuhkan terlebih dahulu, yaitu Φ : sudut pemutar bidang polarisasi, L : panjang tabung polarisasi, dan C : konsentrasi gula(larutan optic aktif).

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik yang terdiri dari berbagai panjang gelombang yang dapat bervibrasi kesegala arah. Cahaya putih dapat diubah menjadi cahaya monokromatik (hanya terdiri dari satu panjang gelombang) dengan menggunakan suatu filter atau sumber cahaya yang khusus. Cahaya monokromatik ini disebut cahaya terpolarisasi.

Peristiwa polarisasi tidak dapat diamati secara langsung oleh mata manusia, sehingga diperlukan suatu alat yang dapat membantu untuk menunjukan gejala polarisasi tersebut. Melalui polarimeter gejala polarisasi dapat ditunjukan, selain itu melalui alat ini dapat dilihat pula bagaimana larutan optic aktif seperti larutan gula dapat membelokan cahaya yang telah dipolarisasi. Pengamatan-pengamatan yang dapat dilakukan melalui polarimeter ini lah yang melatar belakangi dilakukanya percobaan polarimeter.

1.2 Tujuan

Tujuan dari percobaan Polarimeter ini adalah :

1. Mempelajari prinsip kerja polarimeter

2. Mengukur sudut putar jenis larutan gula sebagai fungsi konsentrasi.

1.3 Landasan Teori

Cahaya merupakan gelombang elektromagnit yang terdiri dari getaran medan listrik dan getaran medan magnit yang saling tegak lurus. Bidang getar kedua medan ini tegak lurus terhadap arah rambatnya. Sinar biasa secara umum dapat dikatakan gelombang elektromagnit yang vektor-vektor medan listrik dan medan magnitnya bergetar kesemua arah pada bidang tegak lurus arah rambatnya dan disebut sinar tak terpolarisasi. Apabila sinar ini melalui suatu polarisator maka sinar yang diteruskan mempunyai getaran listrik yang terletak pada satu bidang saja dan dikatakan sinar terpolarisasi bidang (linear).

Bila arah transmisi polarisator sejajar dengan arah transmisi analisator,maka sinar yang mempunyai arah getar yang sama dengan arah polarisator akan diteruskan seluruhnya.Tetapi apabila arah transmisi polarisator tegak lurus terhadap arah analisator,maka tak ada sinar yang diteruskan.Apabila arahnya membentuk suatu sudut ,maka yang diteruskan hanya sebagian.Sinar terpolarisasi linear yang melalui suatu larutan optis aktif akan mengalami pemutaran bidang polarisasi.

Cahaya dari lampu sumber, terpolarisasi setelah melewati prisma Nicol pertama yang disebut polarisator. Cahaya terpolarisasi kemudian melewati senyawa optis aktif yang akan memutar bidang cahaya terpolarisasi dengan arah tertentu. Prisma Nicol ke dua yang disebut analisator akan membuat cahaya dapat melalui celah secara maksimum.

Rotasi optis yang diamati/diukur dari suatu larutan bergantung kepada jumlah senyawa dalam tabung sampel, panjang jalan/larutan yang dilalui cahaya, temperatur pengukuran, dan panjang gelombang cahaya yang digunakan. Untuk mengukur rotasi optik, diperlukan suatu besaran yang disebut rotasi spesifik yang diartikan suatu rotasi optik yang terjadi bila cahaya terpolarisasi melewati larutan dengan konsentrasi 1 gram per mililiter sepanjang 1 desimeter. Rotasi spesifik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

= rotasi optik (yang teramati)

C = konsentrasi larutan gram/mL larutan

L = panjang kolom larutan.

t = temperatur ( ).

Rotasi optik yang termati dapat berupa rotasi yang searah jarum jam, rotasi ini disebut putar kanan dan diberi tanda (+), sedangkan senyawa yang diukurnya disebut senyawa dekstro (d). Rotasi yang berlawanan dengan arah jarum jam disebut putar kiri dan diberi tanda (-), senyawanya disebut senyawa levo (l).

Untuk larutan gula,sudut putar jenis pada temperatur 20°C sama dengan :

=66,52 cm² ° C/gr

Sedangkan hubungan sudut putar jenis pada temperatur T dengan dapat dinyatakan sebagai:

= {1 – 0,000184(T - 20)}

BAB II

METODE

2.1 Waktu dan Tempat

Percobaan polarimeter ini dilakukan pada :

Waktu : Kamis,14 Oktober 2010

Jam 09.00-11.00

Tempat : Laboratorium Fisika Modern dan Optik FMIPA UNNES

2.2 Alat dan Bahan

1. Polarimeter

2. Sumber cahaya Natrium

3. Gelas ukur 10 ml

4. Beaker Glass 100ml

5. Pipet

6. Batang pengaduk

7. Gula pasir

8. aquades

2.3 Cara Kerja

Mencari

a. Menyusun alat seperti pada gambar I.

b. Mengisi tabung larutan dengan air keran sehingga terisi penuh dan tidak ada gelombang udara didalamnya kemudian memasukkannya ke dalam polarimeter.

c. Menentukan titik nol dengan memerhatikan teropong sambil mengatur alat putar.

d. Mengganti air dengan larutan gula 0.05, 0.1, 0.15 gram dalam 20 ml larutan (larutan1).Mencatat posisi skala analisator pada saat keadaan c didapat. Selisih pembacaan skala pada c dan d menyatakan besar sudut putar bidang polarisasi (Φ).

e. Mencatat panjang tabung larutan.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Perhitungan

Tabel1. Table pengamatan percobaan polarimeter

No	m gula (gram)	V air (ml)	C gula (gr/l)	Φ1 (°)	Φ2 (°)	Φ (Φ2-Φ1)	Φ (rata-rata)	L (cm)
1.	0.05	20	0.0138	100.5	113.5 114.2 113.9 109.7 116.8	13 13.7 13.4 9.2 16.3	13.12	15.03
2.	0.1	20	0.027	100.5	126.7 127.3 126.2 124.8 125.7	26.2 26.8 25.7 24.3 25.2	25.64
3.	0.15	20	0.041	100.5	142.4 141.6 139.8 143.2 141.1	41.9 41.1 39.3 42.7 40.6	41.12

a. Analisis grafik hubungan antara konsentrasi larutan gula dengan sudut putar bidang polarisasi

b. Menentukan nilai sudut putar jenis larutan optic aktif untuk sinar melalui persamaan :

Perhitungan

1. C = 0.0138 gr/liter ; Φrata-rata = 13.12° ; L = 15.03 cm

2. C = 0.027 gr/liter ; Φrata-rata = 25.64° ; L = 15.03 cm

3. C = 0.041 gr/liter ; Φrata-rata = 41.12° ; L = 15.03 cm

Tabel2. Tabel analisis percobaan Polarimeter

No.	C (gr/liter)
1.	0.0138kl	63.26	4001.83
2.	0.027	63.18	3991.71
3.	0.041	66.73	4452.89
Jumlah		193.17	12446.43

Jadi nilai sudut putar jenis larutan optic aktif untuk sinar adalah : 64.39 ± 1.169 °C/gr

Kesalahan relatif dalam percobaan Polarimeter :

Ketelitian relative dalam percobaan polarimeter :

Ketelitian = 100% - KR = 100% - 1.82% = 98.18%

3.2 Pembahasan

Pada percobaan polarimeterr praktikan mencari besarnya sudut putar jenis larutan optis aktif. Disini larutan yang digunakan adalah larutan gula sebagai fungsi konsentrasi. Pada percobaan ini dilakukan 3 kali fariasi konsentrasi larutan gula dan 1 kali menggunakan aquades. Pada percobaan menggunakan aquades kita akan mendapatkan besarnya Φ1 yaitu sudut yang ditunjukan alnalisator pada saat gelap sempurna. Tapi pada percobaan kali ini untuk mendapatkan keadaan gelap sempurna sangat sulit, sehimgga praktikan menggunakan keadaan yang paling redup. Pada keadaan ini analisator menunjukan sudut 100.5°.

Setelah mengetahui Φ1, maka kita berikutnya akan mencari Φ2. Cara mencari Φ2 sama dengan mencari Φ1, tetapi aquades diganti dengan larutan gula. Dari percobaan diperoleh:

No	m gula (gram)	V air (ml)	C gula (gr/l)	Φ1 (°)	Φ2 (°)	Φ (Φ2-Φ1)	Φ (rata-rata)	L (cm)
1.	0.05	20	0.0138	100.5	113.5 114.2 113.9 109.7 116.8	13 13.7 13.4 9.2 16.3	13.12	15.03
2.	0.1	20	0.027	100.5	126.7 127.3 126.2 124.8 125.7	26.2 26.8 25.7 24.3 25.2	25.64
3.	0.15	20	0.041	100.5	142.4 141.6 139.8 143.2 141.1	41.9 41.1 39.3 42.7 40.6	41.12

Setelah memperoleh data, kita gunakan persamaan

Dimana,

= rotasi optik (yang teramati)

C = konsentrasi larutan gram/mL larutan

L = panjang kolom larutan.

t = temperatur ( ).

Dari perhitunan diperoleh:

No.	C (gr/liter)
1.	0.0138	63.26
2.	0.027	63.18
3.	0.041	66.73
Jumlah		193.17

Sehingga diperole nilai untuk larutan gula adalah sebesar (64.39 ± 1.169 )°C/gr. Dengan ketelitian sebesar 98.18% dan kesalahan relatif sebesar 1.82%.

Dari percobaan yang telah dilakukan diketahui bahwa konsentrasi dan jenis larutan akan mempengaruhi sudut putar tergantung dari besarnya sudut putar jenis larutan tersebut. Pada saat konsentrasi gula semakin tinggi, maka cahaya yang terlohan di analisator menjadi lebih redup. Sehingga sudut putar jenisnyapun menjadi semakin besar. Ini menendakan larutan gula dapat membelokan arah getar cahaya.

Selain menentukan besarnya sudut putar jenis larutan gula, praktikan juga dituntut untuk mengetahui cara kerja polarimeter. Prinsip kerja poilarimeter adalah meneruskan sinar yang mempunyai arah getar yang sama dengan arah polarisator. Larutan gula yang merupakan larutan optis aktif berfungsi untuk membelokan cahaya ynag telah melalui polarissator. Untuk menemukan sinar yang telah dibelokkan oleh larutan gula, kita gunakan analisator yang sudutnya dapat diubah ubah. Besarrnya sudut yang ditunjukan analisator setelah menemukan sinar tersebut yang dinamakan sudut putar. Setiap larutan mempunyai sudut putar yang berbeda beda tergantung koinsentrasi dan jenis larutannya.

BAB IV
KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Prinsip kerja poilarimeter adalah meneruskan sinar yang mempunyai arah getar yang sama dengan arah polarisator. Sudut putar jenis bergantung pada konsentrasi dan jenis larutannya.

2. Sudut putar jenis larutan gula adalah : (64.39 ± 1.169 )°C/grdengan kesalahan relatif percobaan adalah 1.82% dan ketelitiannya adalah 98.18%...

Polarimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya putaran optik yang dihasilkan oleh suatu zat yang bersifat optis aktif yang terdapat dalam larutan. Jadi polarimeter ini merupakan alat yang didesain khusus untuk mempolarisasi cahaya oleh suatu senyawa optis aktif. Senyawa optis aktif adalah senyawa yang dpat memutar bidang polarisasi, sedangkan yang dimaksud dengan polarisasi adalah pembatasan arah getaran (vibrasi) dalam sinar atau radiasi elektromagnetik yang lain.

Untuk mengetahui besarnya polarisasi cahaya oleh suatu senyawa optis aktif, maka beesarnya perputaran itu bergantung pada beberapa faktor yakni :

·         struktur molekul

·          temperatur

·          panjang gelombang

·          banyaknya molekul pada jalan cahaya, jenis zat, ketebalan, konsentrasi dan juga pelarut

Prinsip kerja alat polarimeter adalah sebagai berikut, sinar yang datang dari sumber cahaya (misalnya lampu natrium) akan dilewatkan melalui prisma terpolarisasi (polarizer), kemudian diteruskan ke sel yang berisi larutan. Dan akhirnya menuju prisma terpolarisasi kedua (analizer).

Macam macam polarisasi antara lain, polarisasi dengan absorpsi selektif, polarisasi akibat pemantulan, dan polarisasi akibat pembiasan ganda.

1. Polarisasi dengan absorpsi selektif, dengan menggunakan bahan yang akan melewatkan (meneruskan) gelombang yang vektor medan listriknya sejajar dengan arah tertentu dan menyerap hampir semua arah polarisasi yang lain.
2. Polarisasi akibat pemantulan, yaitu jika berkas cahaya tak terpolarisasi dipantulkan oleh suatu permukaan, berkas cahya terpanyul dapat berupa cahaya tak terpolarisasi, terpolarisasi sebagian, atau bahkan terpolarisasi sempurna.

3.      Polarisasi akibat pembiasan ganda, yaitu dimana cahaya yang melintasi medium isotropik (misalnya air). Mempunyai kecepatan rambat sama kesegala arah. Sifat bahan isotropik yang demikian dinyatakan oleh indeks biasnya yang berharga tunggal untuk panjang gelombang tertentu.  Pada kristal – kristal tertentu misalnya kalsit dan kuartz, kecepatan cahaya didalamnya tidak sama kesegala arah. Bahan yang demikian disebut bahan anisotropik ( tidak isotropik). Sifat anisotropik ini dinyatakan dengan indeks bias ganda untuk panjang gelombang tertentu. Sehingga bahan anisotropik juga disebut bahan pembias ganda.

Cara Kerja

1. Siapkan larutan sampel yang akan diuji.

2. Tabung porselin dibersihkan dengan air.

3.Tabung porselin diisi dengan aquades sampai penuh, diusahakan jangan sampai timbul gelembung udara, kemudian tabung ditutup hingga rapat.

4.Tabung dimasukkan ke dalam polarimeter

5.Analizer diputar hingga medan pandang yang nampak pada teropong gelap semua.

6.Kedudukan sudut polarizer dapat dibaca pada skala polarimeter.

7.Kemdian atur cahaya hingga terlihat setengah terang, terang, setengah gelap dan diukurPutaran optiknya.

8.Suhu aquades diukur dengan menggunakan thermometer.

9.Tabung porselin dicuci hingga bersih.

Komponen polarimeter

1.      Sumber cahaya monokromat
Yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar monokromatis. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah lampu Natrium dengan panjang gelombang 589,3 nm. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap raksa dengan panjang gelombang 546 nm.

2.      Polisator dan analisator
Polarisator berfungsi untuk menghasilkan sinar terpolarisir. Sedangkan analisator berfungsi untuk menganalisa sudut yang terpolarisasi. Yang digunakan sebagai polarisator dan analisator adalah prisma nikol.

3.      Prisma setengah nikol
Merupakan alat untuk menghasilkan bayangan setengah yaitu bayangan gelap dan gelap terang.

4.      Skala lingkar
Merupakan skala yang bentuknya melingkar dan pembacaan skalanya dilakukan jika telah didapatkan pengamatan tepat baur-baur.

5.      Wadah sampel (tabung polarimeter)
Wadah sampel ini berbentuk silinder yang terbuat dari kaca yang tertutup dikedua ujungnya berukuran besar dan yang lain berukuran kecil, biasanya mempunya
ukuran panjang 0,5 ; 1 ; 2 dm. Wadah sampel ini harus dibersihkan secara hari-hati dan tidak boleh ada gelembung udara yang terperangkap didalamnya.

6.      Detektor
Pada polarimeter manual yang digunakan sebagai detektor adalah mata, sedangkan polarimeter lain dapat digunakan detektor fotoelektrik.

Beberapa hal yang harus diperhatikan pada penggunaan polarimeter, yaitu:

1. Larutan sampel harus jernih atau tidak mengandung partikel yang tersuspensi di dalamnya. Partikel tersebut akan menghamburkan cahaya yang melewati larutan.
2. Tidak terdapat gelembung udara pada tabung sampel saat diisi larutan.
3. Selalu dimulai dengan menentukan keadaan nol untuk mengkoreksi pembacaan.
4. Pembacaan rotasi optik dilakukan beberapa kali, sampai didapat data yang dapat dihitung rata-ratanya

v