POLARIMETER

POLARIMETER
A. TUJUAN
1. Menjelaskan prinsip kerja set polarimeter.
2. Membuat larutan dengan konsentrasi tertentu.
3. Melakukan pembacaan skala derajat pada set polarimeter.
4. Membuktikan hubungan antar variabel yang mempengaruhi besarnya sudut putar cahaya yang melalui zat/larutan optis aktif.
5. Menghitung konsentrasi larutan gula.
6. Membuat grafik hubungan antara konsentrasi larutan (Ct) dengan sudut putar (α).
7. Membandingkan antara konsentrasi larutan gula hasil ukut (C1 dengan menggunakan neraca) dan hasil hitungnya (Ch dengan menggunakan polarimeter) dan hasil perhitungan persamaan 1.
B. TEORI DASAR
Polarisasi oleh refleksi telah ditemukan pada 1808 oleh Etienne Malus (1775-1812). Malus, yang telah melakukan percobaan pembiasan ganda bekerja pada saat bekerja pada teori efek, mengamati dari pengaturan cahaya matahari, tercermin dari jendela yang dekat jendela, melalui kristal dari Islandia Spar.
Polarimetri adalah suatu cara analisa yang didasarkan pada pengukuran sudut putaran cahaya terpolarisasi oleh senyawa yang trasparan dan optis aktif apabila senyawa tersebut dilewati sinar monokromatis yang terpolarisir tersebut.
Senyawa optis aktif adalah senyawa yang dapat memutar bbidang getar sinar terpolarisir. Zat yang optis aktif ditandai dengan adanya atom karbon asimetris atau atom C kiral dalam senyawa organik.
Cahaya monokromatis pada dasrnya mempunyai bidang getar yang banyak sekali. Bila dikhyalkan maka bidang getar tersebut akan bergerak lurus pada bidang datar. Bidang getra yang banyak sekali ini secara mekanik dapat dipisahkan mmenjadi dua bidang getar yang saling tegak lurus. Yang dimaksud dengan cahaya terpolarisasi adalah senyawa yang mempunyai satu arah getar dan arah getar tersebut tegak lurus terhadap arah rambatnya.
Prinsip dasar polarimetris ini adalah pengukuran daya putar optis suatu zat yang menimbulkan terjadinya putaran bidang getar sinar terpolarisir. Pemutaran bidang getar sinar terpolarisir oleh senyawa optis aktif ada 2 macam, yaitu :
1. Dexro rotary (+), jika arah putarnya ke kanan atau sesuai putaran jarum jam.
2. Levo rotary (-), jika arah putarnya ke kiri atau berlawanan dengan putaran jarum jam.
Sinar mempunyai arah getar atau arah rambat ke segala arah dengan variasi warna dan panjang gelombang yang dikenak dengan sinar polikromatis. Untuk menghasilakn sianr monokromatis, maka digunakan suatu filter atau sumber sinar tertentu. Sinar monokromatis ini akan melewati suatu prisma yang terdiri dari suatu kristal yang mempunyai sifat seperti layar yang hanya mempunyai satu arah bidang putar yang disebut sebagai sinar terpolarisasi.
Jika suatu sinar dilewatkan pada suatu larutan, larutan itu akan meneruskan sinar atau komponen gelombang yang arah getarnya searah dengan larutan dan menyerap sinar yang arahnya tegak lurus dengan arah ini. Di sini larutan digunakan sebagai suatu plat pemolarisasi atau polarisator. Akhirnya sinar yang keluar dari larutan adalah sinar yang terpolarisasi bidang. Cahaya dalam keadaan terpolarisasi mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:
Gelombang ke semua arah dan tegak lurus arah rambbatnya.
Terdiri dari banyyak gelombang dan banyak arah getar.
Besarnya sudut putar (α) cahaya yang melewati zat (larutan gula) bergantung pada beberapa hal antara lain:
1. Jenis zat yang dilarutkan (solute)
Masing-masing zat memberikan sudut putaryang berbeda terhadap bidang getar sinar terpolarisir.
2. Konsentrasi larutan (solution)
Konsentrasi sebanding dengan sudut putaran, jika konsentrasi dinaikkan maka putarannya semakin besar.
3. Panjang larutan yang dilalui cahaya
Jika panjang larutan diperbesar maka putarannya juga makin besar.
4. Jenis zat cair sebagai pelarut
Zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda dalam pelarut yang berbeda.
5. Panjang gelombang cahaya yang melewati larutan
Pada panjang gelombang yang berbeda zat yang sama mempunyai nilai yang berbeda.
6. Temperatur larutan.
Makin tinggi suhu maka sudut putarannya semakin kecil, hai ini disebabkan karena zat akan memuai dengan naiknya suhu sehingga zat yang berada dalam tabung akan berkurang.
Hubungan besaran-besaran di atas dapat diruliskan dalam persamaan,
( ) ( )
Keterangan :
= sudut putar cahaya setelah melewati larutan gula/sudut putar berdasarkan pengamatan di polarimeter.
= panjang larutan gula (dm)
= konsentrasi larutan gula (%) = gram solut per 100 ml solution.
Apabila digunakan garis D dari cahaya lampu Natrium yang panjang gelombangnya 589 m pada temperature t , sudut putar jenis larutan gula dapat dihitung gengan menggunakan persamaan,
( ) ( ) * ( )+ ( )
Keterangan :
( ) sudut putar jenis (derajad)
( ) sudut putar jenis larutan gula tebu pada suhu 20 = 66,52
Fakta bahwa cahaya mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang universal. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantulan, peristiwa pembiasan dan pemantulan, peristiwa bias kembar, peristiwa absorbsi selektif, dan peristiwa hamburan.
a. Polarisasi karena pemantulan
Bila sinar datang pada cermin datar dengan sudut datang 570, maka sinar pantul merupakan sinar terpolarisasi .
b. Polarisasi karena pembiasan dan pemantulan
Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari pembiasan dan pemantulan. Hasil percobaan para ahli fisika menunjukkan bahwa cahaya pemantulan terpolarisasi sempurna jika sudut datang θ1 mengakibatkansinar bias dengan sinar pantul saling tegak lurus. Sudut datang seperti itu disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster.
c. Polarisasi karena pembiasan ganda (bias kembar)
Jika cahaya melalui kaca, maka cahaya lewat dengan kelajuan yang sama ke segala arah. Ini disebabkan kaca hanya memiliki satu indeks bias. Tetapi bahan-bahan kristal tertentu seperti kristal kalsitt dan kuarsa memiliki dua indeks bias sehingga kelajuan cahaya tidak sama untuk segala arah. Jadi, cahaya yang melalui bahan ini akan mengalami pembiasan ganda.
Komponen-komponen alat polarimeter adalah:
1. Sumber cahaya monokromatis
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.
Prinsip kerja polarimeter adalah sebagai berikut:
1. Sinar manokromatis dari sumber cahaya (lampu natrium) akan melewati lensa kolimator sehingga berkas sinar yang dihasilkan akan disejajarkan arah rambatnya.
2. Dari lensa terus ke polarisator untuk mendapatkan berkas cahaya yang terpolarisasi.
3. Cahaya terpolarisasi ini akan terus ke prisma ⁄ nikol untuk mendapatkan bayangan gelap dan terang, kemudian melewati larutan senya optis aktif yang berada dalam tabung polarimeter.
C. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut :
1. Set polarimeter (dengan tabung larutan)
2. Sumber cahaya (lampu Natrium)
3. Neraca teknis
4. Termometer batang
5. Gelas ukur 100 ml
6. Becker glass
7. Magnetik stirer (beserta tabung erlemeyer dan bayang magnetnya)
8. Refraktometer
D. PROSEDUR PERCOBAAN
Persiapan Kegiatan Percobaan
1. Membuat larutan gula dengan konsentrasi (Ct) 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10% dengan cara menimbang gula menggunakan neraca teknis dan melarutkannya dengan aquades dalam gelas ukur sampai 100 ml. Mengaduk larutan dengan menggunakan magnetik stirer sampai gula larut semuanya. Masing-masing konsentrasi larutan dipastikan kebnarannya dengan menggunakan refraknometer.
2. Membuat larutan garam dan larutan gula dengan konsentrasi sembarang (sekitar 1%). Cara membuat larutan sama dengan cara 1.
3. Memcuci tabung gelas dengan air bersih sampai benar-benar bersih.
a. Menyelidiki Aktivitas Optik Beberapa Cairan
1. Menyalakan lampu Natrium
2. Mengondisikan ruangan antara polarisator dan analisator (tempat tabung larutan) dalam keadaan gelap dengan cara menutupnya.
3. Memutar sekrup polarisator sambil mengamati lewat okuler teropong, kemudian mengatur kedudukan analisator sehingga muncul medan pandang yang sama terang antara tengah dan kedua sisinya (kondisi 2). Mencatat kedudukan analisator dengan
cara membaca skala yang ada (seperti membaca skala pada jangka sorong). Untuk ketelitian, menggunakan kaca pembesar.
4. Mengisi tabung gelas dengan aquades dan meletakkan di antara analisator dan polarisator. Mengusahakan agar tidak ada gelembung udara di dalam tabung gelas.
5. Mengamati perubahan medan pandang melalui lensa okuler. Jika medan pandang berubah, maka mengatur kedududukan abalisator sehingga muncul medan pandang sama terang seperti semula. Mencatat kedudukan skla analisator dan mengulangi pembacaan skalanya sampai 5 kali.
6. Mengulangi langkah 4 dan 5 untuk larutan garam dengan konsentrasi sembarang (sekitar 1%).
7. Mencuci tabung gelas dengan air bersih sehingga benar-benar bersih dan membilasnya dengan akquades.
8. Mengulangi langkah 4 dan 5 untuk larutan gula dengan konsentrasi sembarang (sekitar 1%).
b. Menyelidiki Pengaruh Konsentrasi Larutan (Ct) terhadap Sumbu Putar ( )
1. Mencuci tabung gelas dahulu dengan air sampai bersih dan membilasnya dengan aquades.
2. Mengulangi langkah 4 dan 5 pada bagian a untuk masing-masing konsentrasi larutan gula, dan setiap perubahan konsentrasi.
E. DATA PENGAMATAN
a. Menyelidiki Aktivitas Optik Beberapa Larutan
Tabel 1. Sebaran data sudut putar beberapa cairan
Zat Cair
Sudut Putar (α dalam derajad)
Konsentrasi
1
2
3
4
5
Aquades
0,4
0,7
0,5
0,4
0,6
1%
Larutan Garam
1,8
1,9
0,9
1,5
1,9
1%
Larutan Gula
1,9
1,7
1,7
2,2
2,4
1%
b. Menyelidiki Pengaruh Konsentrasi Larutan (Ct) terhadap Sumbu Putar ( )
Panjang tabung = cm ; nst =
Tabel 2. Sebaran data sudut putar dengan konsentrasi larutan
Konsentraasi Larutan Gula (Ct dalam %)
Temperatur Larutan Gula ( )
Sudut Putar (α dalam derajad)
1
2
3
4
5
1%
23
1,9
1,7
1,7
2,2
2,4
2%
23
3,2
3,2
3,1
3,3
3,3
3%
23
3,1
3,8
3,7
3,6
3,5
4%
23
4,7
4,7
4,9
5
4,45
5%
23
6,7
6,5
6
6,2
7,5
6%
23
8,6
8,6
8,4
8,5
8
7%
23
10,4
10,7
10,6
10,8
10,5
8%
23
11,8
10,8
11,7
11,6
11,4
9%
23
13,2
13,1
13,4
13
13,3
10%
23
14,3
15
14,8
15,4
14
F. ANALISA DATA
a. Menyelidiki aktivitas optik beberapa cairan
 Aquades
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan garam 1%
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 1%
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
Berdasarkan hasil pengamatan pada tabel 1 bahwa larutan gula yang dapat memutar bidang getar sehingga membentuk sudut putar malebihi ( ). Sedangkan aquades dan larutan garam hanya dapat memutar bidang getar dengan sudut putar kecil ( ).
b. Menyelidiki Pengaruh Konsentrasi Larutan (Ct) terhadap Sumbu Putar (α)
 Larutan gula (Ct = 1%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi
√Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 2%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 3%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 4%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 5%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 6%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( )
√( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 7%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 8%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
177764
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 9%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula (Ct = 10%)
Rerata ̅ Σ
Standar Deviasi √Σ( ̅ ( ) √( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) √
248998
Ralat relatif ̅ ( )
Jadi, ( )
 Persamaan yang menghubungkan antara konsentrasi larutan dengan sudut putar adalah
( )
 Persamaan sudut putar jenis larutan gula adalah
( ) ( ) * ( )+
Dengan ( )
 Sudut putar jenis larutan gula pada
( ) ( ) * ( )+ * ( )+
Menentukan Konsentrasi Larutan (C)
 Larutan gula 1% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 2% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) |
√| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 3% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 4% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 5% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) |
√| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 6% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 7% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 8% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) |
√| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 9% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
 Larutan gula 10% L = 2,11dm
̅ ( ) ( ) √| | | ̅ | √| ̅ ( ) | | ̅ ̅ ( ) |
√| ̅ ( ) | | ( ) | √| ( ) | | | √ √
Ralat relatif ( )
Jadi, ( )
G. PEMBAHASAN
Praktikum polarimeter ini menunjukkan perbandingan besar kecilnya sudut putar yang dibentuk oleh zat optis aktif. Di antara zat optis aktif yang di gunakan adalah aquades, larutan garam, dan larutan gula. Larutan gula dapat memutas sudut putar lebih dari . Sedangakn aquades dan larutan garam dapat membentuk sudut putar . Pernyataan di atas didasarkan pada hasil pengamatan yang telah dilakukan. Sehingga zat yang paling bersifat optis aktif adalah larutan gula.
Berikut ini besarnya sudut putar beberapa zat beserta ralatnya:
Aquades ( ) .
Larutan garam ( ) .
Larutan gula ( ) .
Berikut ini besarnyasudut putar dan konsentrasi larutan gula, besar ralatnya:
 Larutan gula 1%
( ) ( )
 Larutan gula 2%
( ) ( )
 Larutan gula 3%
( )
( )
 Larutan gula 4%
( ) ( )
 Larutan gula 5%
( ) ( )
 Larutan gula 6%
( ) ( )
 Larutan gula 7%
( ) ( )
 Larutan gula 8%
( ) ( )
 Larutan gula 9%
( ) ( )
 Larutan gula 10%
( ) ( )
H. JAWABAN PERTANYAAN
1. Jelaskan secara fisis konsep polarimeter!
Peristiwa polarimeter adalah terserapnya sebagian arah getar cahaya. Jika cahaya sudah melalui zat optis aktif maka sebagian arah getarnya akan diserap yang ditunjukkan dengan adanya pembelokkan/pembiasaan pada cahaya.suatu cahaya dikatakan terpolarisasi apabila cahaya itubergerak merambat ke arah tertentu. Arah polarisasi ini dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik gelombang, serta arah vektor bidang magnetnya. Untuk mendeteksi konsep terjadinya polarisasi yaitu jika cahaya yang terpolarisasi dibelokkan pada zat optis aktif, maka cahaya akan dibelokkan tetapi jika dibelokkan pada larutan zat optis aktif maka cahaya itu akan diteruskan.
2. Apa yang dimaksud dengan zat optis aktif?
Zat optis aktif adalah zat yang dapat memutar bidang getar sinar terpolarisasi sehingga cahaya yang melalui larutan tersebut arah bidang getarnya diputar dengan sudut tertentu.
3. Jelaskan perbedaan antara polarimeter biasa dengan polarimeter triple shadow?
Perbedaannya hanya pada layar saja. Pada polarimeter biasa yang tampak hanya gelap dan terang saja. Sedangkan pada polarimeter tripel shadow, tampak tiga kondisi pada layar, yaitu :
 Pada bagian tengah terang sedangkan kedua sisinya gelap.
 Pada bagian tengah dan kedua sisinya sama terang.
 Pada bagian tengah gelap sedangkan kedua sisinya terangnya.
4. Jelaskan fungsi refraktometer!
Fungsi refraktometer adalah untuk menguji nilai konsentrasi suatu larutan dengan tepat. Caranya yaitu dengan meneteskan larutan tersebut pada kaca refraktometer dan menghadapkannya ke sumber cahaya sehingga larutan tampak lebih jelas.
I. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
a. Jika diketahui sudut putar untuk menghitung konsentrasi larutan dapat menggunakan persamaan :
( )
Keterangan :
C : konsentrasi larutan (%)
L : panjang tabung (dm)
( ) : konsentrasi jenis larutan gula (◦)
b. Dari data pengamatan dan hasil perhitungan diperoleh data bahwa konsentrasi larutan hasil hitung lebih besar dan pada konsentrasi larutan berdasarkan data percobaan.
2. Saran
a. Sebaiknya praktikan memahami konsep percobaan sebelum melakukan percobaan.
b. Praktikan seharusnya lebih teliti dalam membaca skala polarimeter.
J. DAFTAR PUSTAKA
Khorfid. 2011. Percobaan Polarimeter, (Online), (http://ofidfisika.blogspot.com/2011/01/percobaan-polarimeter.html), diakses 2 Maret 2012.
Tim fisika dasar. 2012. Modul Praktikum Fisika Untuk Kimia. Malang : Universitas Negeri Malang.