REFRAKTOMETRI
I. Tujuan Percobaan
 Untuk meningkatkan kemampuan melakukan prosedur laboratorium yang sederhana dengan baik dan efisien
 Untuk meningkatkan kemampuan mengukur data, melakukan pengamatan dan pengukuran serta membuat perhitungan yang sistematis
 Untuk mengetahui cara kerja alat refraktometer Abbe
 Untuk mengetahui indeks bias dari berbagai macam zat cair
II. Dasar Teori
Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena
melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Pembiasan cahaya juga dapat didefinisikan sebagai pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas 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.Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :
a. Mendekati garis normal
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.
b. Menjauhi garis normal
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.
Syarat-syarat terjadinya pembiasan :
1) cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;
2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang batas (sudut datang lebih kecil dari 90O)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan seharihari
diantaranya :
 dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
 kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.
 terjadinya pelangi setelah turun hujan.

Indeks Bias
Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara cepat rambat cahaya di udara dengan cepat rambat cahaya di medium tersebut. Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”
Secara matematis, indeks bias dapat ditulis: n = c / cm
• n = indeks bias
• c = cepat rambat cahaya di ruang hampa (3x10^8 m/s)
• cm = cepat rambat cahaya di suatu medium
atau:
n = ʎ1/ʎ2 = sin ɑ /sin ʙ
• ʎ1 = panjang gelombang 1
• ʎ2 = panjang gelombang 2
• ɑ = sudut datang
• ʙ = sudut bias
Hukum Snellius
Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snellius (1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snellius. Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memerikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas, yang berbunyi :
• sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
• hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap
dan disebut indeks bias.


Pembiasan cahaya pada antarmuka antara dua medium dengan indeks bias berbeda, dengan n2 > n1. Karena kecepatan cahaya lebih rendah di medium kedua (v2 < v1), sudut bias θ2 lebih kecil dari sudut datang θ1; dengan kata lain, berkas di medium berindeks lebih tinggi lebih dekat ke garis normal
Perumusan matematis hukum Snellius adalah

atau

atau

Lambang θ1,θ2 merujuk pada sudut datang dan sudut bias, v1 dan v2 pada kecepatan cahaya sinar datang dan sinar bias. Lambang n1 merujuk pada indeks bias medium yang dilalui sinar datang, sedangkan n2 adalah indeks bias medium yang dilalui sinar bias. Hukum Snellius dapat digunakan untuk menghitung sudut datang atau sudut bias, dan dalam eksperimen untuk menghitung indeks bias suatu bahan.
Pada tahun 1678, dalam Traité de la Lumiere, Christiaan Huygens menjelaskan hukum Snellius dari penurunan prinsip Huygens tentang sifat cahaya sebagai gelombang. Hukum Snellius dikatakan, berlaku hanya pada medium isotropik atau "teratur" pada kondisi cahaya monokromatik yang hanya mempunyai frekuensi tunggal, sehingga bersifat reversibel. Hukum Snellius dijabarkan kembali dalam rasio sebagai berikut:


Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)
Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat bening yang berbeda kerapatan optiknya.
• Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara
(medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).
• Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90° dan dalam hal ini berkas
bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas).
Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90° atau yang mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas.
• Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya
biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air
(dipantulkan)(berkas L). Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :
1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih
renggang.
2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.
Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, diantaranya :
a. Terjadinya fatamorgana
b. Intan dan berlian tampak berkilauan
c. Teropong prisma
d. Periskop prisma
e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini
digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data
komputer.
Refraktometer
Refraktometri adalah suatu analisis yang berdasarkan pada penentuan indeks bias suatu zat dengan alat yang disebut refraktometer. Refraktometer Abbe adalah sebuah alat yang ditemukan oleh orang Jerman yang bernama Zeiss Abbe, yang digunakan untuk mengukur indeks biasa suatu zat cair, zat padat yang transparan, film dan serbuk. Ernst Abbe (1840 - 1905), bekerja untuk Perusahaan Zeiss di Jena, Jerman pada 1800-an, adalah orang pertama yang mengembangkan refraktometer laboratorium. Instrumen pertama dengan termometer dan diperlukan sirkulasi air untuk mengontrol instrumen dan suhu fluida. Mereka juga memiliki penyesuaian untuk menghilangkan efek dari dispersi dan skala analog dari mana pembacaan diambil.
Prinsip kerja alat ini adalah didasarkan pada pengukuran sudut kritis yaitu sudut terkecil dari luas bidang dengan garis normal (θ2) dalam medium yang indeks biasnya terbesar, dimana sinar dipantulkan seluruhnya. Alat refraktometer ini dilengkapi dengan bak thermostat yang berfungsi untuk menjaga dan mengatur suhu saat pengukuran indeks bias.






Gambar Refraktometer Abbe




Gambar jenis – jenis pembiasan cahaya.

III. Alat dan Bahan
Alat – Alat
 Refraktometer Abbe
 Bak Thermostat
 Pipet Tetes
Bahan – Bahan
 Glukosa 2,5%
 Glukosa 5%
 Campuran Glukosa + Sukrosa 10%
 Minyak goreng Bimoli
 Minyak goreng C
 Aquadest
 Etanol
 Tissue

IV. CARA KERJA
Pengoperasian dari refraktometer Abbe :
Air dari bak thermostat diuji bahwa sedang disirkulasi melalui prisma dan temperature konstan ( 25 0 ±10 ) C. Prisma yang iluminasi dan refraksi digantung bersama – sama sepanjang 1 sisi dan di klep pada sisi yang berlawanan. Klem di buka dan prisma di pisahkan. Kedua permukaan prisma dibersihkan dengan hati – hati menggunakan tisu yang telah diisi etanol. Bila permukaan prisma sudah bersih dan kering, kedua permukaan prisma dibawa bersama – sama dan klem ditutup. Yakinkan bahwa permukaan prisma bebas dari debu atau pasir ( yang dapat menyebabkan kerusakan bila prisma diklem bersama – sama. Satu sampai dua tetes sampel diteteskan pada lubang isian dengan pipet tetes ( yang seharusnya sudah terang sepanjang persimpangan diantara dua prisma yang di klem ). Prisma yang terpasang sepanjang sumbu horizontal dapat diputar dengan knop logam knurled ( dibawah skala ) dengan tetap menjaga posisi dari cermin teleskop. Prisma diputar sampai batas antar medan terang dan medan gelap terlihat jelas pada teleskop ( jika pengaturan konpensator Abbe tidak tepat maka akan terlihat seberkas sinar berwarna yang tersebar pada perbatasan medan gelap dengan terang). Cermin diatur untuk dapat memantulkan sinar sepanjang sumbu teleskop. Posisi terbaik dapat diperoleh dengan mencoba bila zat cair sudah diberikan , dan suatu saat tidak perlu diadakan perubahan setelan itu untuk mendapatkan sumber cahaya yang mantap. Pada ujung bawah dari teleskop, terdapat kpom logam knurned yang berfungsi mengatur kompensator Abbe. Pengatur dianggap benar jika terlihat batas yang tajam antar medan gelap dan medan terang. Prisma diputar hingga batas gelap dan terang tepat berhimpitan dengan titik potong dari garis silang ( lensa mata pada teleskop dapat diatur dengan memutarnya untuk membuat garis silang berada pada focus yang tajam ). Setelah batas gelap dan terang tepat berhimpitan dengan titik potong dari garis silang, indeks bias dari sampel tersebut dibaca dari skala ( diberi tanda no ), suatu saat pengaturan yang selanjutnya telah dibuat. Lensa mata dari pembacaan skala teleskop dapat diatur untuk membuat skala menjadi focus yang tajam. Untuk menyelesaikan pengukuran, permukaan prisma dibersihkan dan dikeringkan kemudian prisma diklem menjadi satu. Penutup protektif peralatan dilepaskan. Prisma, teleskop dan cermin yang jelas dapat diputar sebagai unit tunggal sepanjang sumbu horizontal. Dengan cara ini memungkinkan untuk membuat permukaan prisma yang jelas menjadi posisi horisontal. Sehingga sebagai alternative sampai pada langkah tiga, setetes zat cair dapat ditransfer secara langsung ke permukaan prisma. Prosedur ini diperlukan untuk pengukuran indeks bias zat cair yang kental.
V. DATA PENGAMATAN

NO SAMPEL PERCOBAAN SUHU (0C) INDEKS BIAS
1. Aquadest I 30 1,3320
2. Glukosa 2,5% I 30 1,3350
II 30 1,3350
III 30 1,3345
3. Glukosa 5% I 30 1,3380
II 30 1,3380
III 30 1,3380
4. Glukosa + Sukrosa 10% I 30 1,3445
II 30 1,3450
III 30 1,3450
5. Minyak Goreng Bimoli I 30 1,4620
II 30 1,4620
III 30 1,4625
6. Minyak goreng C I 30 1,4625
II 30 1,4625
II 30 1,4620









VI. PERHITUNGAN
1. Aquades
Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :











1,3320 1,3320 0 0
1,3320 1,3320 0 0
1,3320 1,3320 0 0




= 0


Jadi nD Aquadest pada suhu 300C adalah 1,3320 ± 0



= 0%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0%
= 100%

2. Glukosa 2,5 %
Menentukan tingkt ketelitian pengukuran :










1,3350 1,3348 0,0002 4. 10-8
1,3350 1,3348 0,0002 4. 10-8
1,3345 1,3348 - 0,0003 9. 10-8
17. 10-8


= 2,92. 10-4


Jadi nD Glukosa 2,5% pada suhu 300C adalah 1,3348 ± 2,92.10-4



= 0,02%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0,02%
= 99,98%

3. Glukosa 5 %
Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :











1,3380 1,3380 0 0
1,3380 1,3380 0 0
1,3380 1,3380 0 0




= 0


Jadi nD Glukosa 5% pada suhu 300C adalah 1,3380 ± 0



= 0%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0%
= 100%

4. Glukosa + sukrosa 10%
Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :










1,3445 1,3448 -0,0003 9.10-8
1,3450 1,3448 0,0002 4.10-8
1,3450 1,3448 0,0002 4.10-8




= 2,92. 10-4


Jadi nD Glukosa + Sukrosa 10% pada suhu 300C adalah 1,3448 ± 2,92.10-4



= 0,02%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0,02%
= 99,98%

5. Minyak Goreng Bimoli
Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :














1,4620 1,4622 -0,0002 4.10-8
1,4620 1,4622 -0,0002 4.10-8
1,4625 1,4622 0,0003 9.10-8




= 2,92. 10-4


Jadi nD minyak bimoli pada suhu 300C adalah 1,4622 ± 2,92.10-4



= 0,02%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0,02%
= 99,98%


6. Minyak Goreng C
Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :













1,4625 1,4623 0,0002 4.10-8
1,4625 1,4623 0,0002 4.10-8
1,4620 1,4623 -0,0003 9.10-8




= 2,92. 10-4


Jadi nD minyak goreng C pada suhu 300C adalah 1,4623 ± 2,92.10-4



= 0,02%
Kebenaran Praktikum = 100 % - 0,02%
= 99,98%














VII. PEMBAHASAN
Pada percobaan pengukuran dilaboratorium ini dilakukan pengukuran indeks bias dari beberapa zat cair dengan menggunakan alat refraktometer Abbe. Prinsip kerja alat ini adalah didasarkan pada pengukuran sudut kritis yaitu sudut terkecil dari luas bidang dengan garis normal dalam medium yang indeks biasnya terbesar, dimana sinar dipantulkan seluruhnya. Pada percobaan ini zat cair yang akan diukur indeks biasnya adalah Glukosa 2.5%, Glukosa 5%, campuran Glukosa + Sukrosa 10%, minyak goreng Bimoli dan minyak goreng C. Untuk masing – masing zat akan dilakukan tiga kali pengulangan untuk memperkecil tingkat kesalahan sehingga bisa mendekati ketepatan.
Sebelum refraktometer dipakai, prisma pada refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan tissue yang diberi etanol agar permukaan prisma bebas dari debu atau pasir yang dapat menyebabkan kerusakan pada prisma. Untuk mengecek alat masih dalam keadaan baik dan layak pakai dilakukan kalibrasi alat dengan menggunakan Aquadest. Hasil pengukuran indeks bias terhadap aquadest adalah 1,3320. Berdasarkan literature diketahui bahwa indeks bias aquades pada suhu 30 0C adalah 1,3320. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ketepatan dari alat refraktometer ini masih baik.
Setelah dilakukan percobaab diperoleh data sebagai berikut :
1. Indeks bias rata - rata untuk Glukosa 2,5 % adalah 1,3348
2. Indeks bias rata – rata untuk Glukosa 5 % adalah 1,3380
3. Indeks bias rata – rata untuk campuran Glukosa + Sukrosa 10 % adalah 1,3348
4. Indeks bias rata – rata untuk minyak goreng Bimoli adalah 1,4622
5. Indeks bias rata – rata untuk minyak goreng C adalah 1,4623
Dari data diatas dapat dilihat bahwa indeks bias semua cairan diatas lebih besar dari indeks bias cairan yaitu 1,3320. Indeks bias tertinggi dihasilkan oleh minyak goreng C. Tiap cairan memiliki indeks bias yang berbeda, walaupun jenis cairannya sama dapat pula terjadi perbedaan indeks bias seperti pada glukosa yang memiliki konsentrasi yang berbeda. Perbedaan hasil indeks bias yang pada berbagai macam zat cair dapat disebabkan karena sudut kritis yang dibentuk oleh zat – zat tersebut lebih besar dari sudut kritis yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan sinar bias, yang dibentuk oleh aquadest, dimana semakin besar sudut kritis yang dibentuk maka semakin banyak sinar datang yang dipantulkan oleh cairan tersebut. Selain itu, perbedaan indeks bias pada zat cair tersebut dapat pula disebabkan oleh adanya perbedaan kerapatan, dimana semakin besar kerapatannya maka volumenya akan semakin kecil, sehingga indeks biasnya akan semakin kecil pula. Dapat pula disebabkan oleh perbandingan perbedaan kecepatan cahaya pada masing – masing cairan dengan kecepatan cahaya di dalam hampa udara. Dari data yang diperoleh dapat dilihat bahwa indeks bias pada cairan yang dipakai melebihi satu, hal ini menunjukkan bahwa kecepatan cahaya dari cairan di medium lebih kecil daripada kecepatan cahaya di ruang hampa.
Dengan demikian maka dapat disimpulkan bahwa minyak goreng C yang memiliki indeks bias terbesar, menghasilkan sudut kritis yang paling besar diikuti oleh minyak goreng Bimoli, glukosa 5% dan glukosa 2,5 % dan campuran glukosa dan sukrosa memiliki nilai yang sama.

VIII. KESIMPULAN
1. Refraktometer Abbe adalah alat yang digunakan untuk mengukur indeks bias cairan
2. Indeks bias aquadest adalah 1,3320
3. Indeks bias rata - rata untuk Glukosa 2,5 % adalah 1,3348
4. Indeks bias rata – rata untuk Glukosa 5 % adalah 1,3380
5. Indeks bias rata – rata untuk campuran Glukosa + Sukrosa 10 % adalah 1,3348
6. Indeks bias rata – rata untuk minyak goreng Bimoli adalah 1,4622
7. Indeks bias rata – rata untuk minyak goreng C adalah 1,4623
8. Minyak goreng C memiliki indeks bias terbesar
9. Indeks bias dipengaruhi oleh kerapatan, sudut kritis dan kecepatan cahaya

XI. DAFTAR PUSTAKA
http://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_refractometer
http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snellius
http://smpn9depok.files.wordpress.com/2008/10/pembiasan-cahaya.pdf
http://swastikayana.wordpress.com/2009/04/08/pembiasan-cahaya/
Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2009. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana : Bukit Jimbaran