Wednesday, May 12, 2010

Tugas Kuliah


SOAL
1.         Tuliskan tujuan mempelajari Mineral Optik dan hubungannya dengan mata kuliah lainya?
2.         Mengapa dalam menganalisis sifat optik menggunakan mikroskop khusus yaitu mikroskop Polarisasi?
3.         Jelaskan hubungan bagian-bagian mikroskop dengan sifat optis yang dtimbulkan
4.         Jelaskan cara penentuan batuan dan mineral yang akan dianalisis sifat optiknya
5.         Jelaskan sifat cahaya jika mengenai medium kristalin lengkapi dengan gambar
6.         Jelaskan proses terjadinya addisi dan substraksi cahaya pada stadium kristalin
7.         Jelaskan perbedaan medium isotrop dan anisotrop disertai dengan  contoh mineral
8.         Gambar dan jelaskan pembiasan cahaya jika melewati medium isotrop dan anisotrop
9.         Jelaskan perbedaan sumbu-sumbu optik pada mineral uniaxial dan biaxial
Jawaban :
1.         Mineral optik merupakan mata kuliah yang mempelajari tentang sifat-sifat optik mineral sehingga jika memperdalam ilmu mineral optik kita dapat menghubungkan sifat optis mineral dengan proses pembetukannya atau genesa daria mineral itu sendiri yang berhubungan dengan ilmu petrologi dan volkanologi. Selain itu juga dalam mempelajari mineral optik  dapat menuangkan bukti pergerakan tektonik atau dalam hal ini kondisi pecahan dari mineral yang diamati dan termasuk bukti fosil yang merupakan jejak-jejak sejarah geologi
2.         Mikroskop Optik ini disebut juga mikroskop polarisasi karena kelebihannya yang bisa menjadi polarimeter.  Perbesaran untuk lensa objektif mulai dari 4x, 10x, 20x, 40x, sampai 100x. Sedangkan perbesaran untuk lensa okuler adalah 10x.  Mikroskop ini bisa menggunakan film biasa maupun film polaroid. Sampel yang difoto bisa berupa cairan atau padatan. Untuk padatan yang transparan, maksimum ketebalan adalah 20 mikrometer.  Selain itu, Polarisator Merupakan suatu bagian yang terdiri dari suatu lembaran Polaroid, Berfungsi untuk menyerap cahaya secara terpilih (selective absorbtion), sehingga hanya cahaya yang bergetar pada satu arah bidang getar saja yang bisa diteruskan. Dalam mikroskop lembaran ini diletakkan sedemikian hingga arah getaran sinarnya sejajar dengan salah satu benang silang pada arah N-S atau E-W. kompesator berupa baji kuarsa atau gips yang menipis ke arah depan, sehingga pada saat dimasukkan lubang akan menghasilkan perubahan warna interferensi pada mineral, kompesator merupakan lubang pipih pada tubus sebagai tempat memasukkan kompensator, suatu bagian yang digunakan untuk menentukan warna interferensi. lensa amici bertdran lensa ini difungsikan dalam pengamatan konoskopik saja, untuk memperbesar gambar interferensi yang terbentuk pada bidang fokus balik (back focal plane) pada lensa objektif, dan memfokuskan pada lensa okuler.
3.      Bagian-bagian mikroskop polarisasi dan fungsinya
a. Kaki Mikroskop
à Merupakan tempat tumpuan dari seluruh bagian mikroskop, bentuknya ada yang bulat dan ada yang seperti tapal kuda (U). Pada mikroskop tipe Bausch & Lomb, kaki mikroskop juga digunakan untuk menempatkan cermin.
 Pada tipe olympus yang akan kita gunakan, kaki mikroskop sebagai tempat lampu halogen sebagai sumber cahaya pengganti cermin.
à
b. Substage Unit
 Polarisator atau ” lower nicol ”
Ø
 Merupakan suatu bagian yang terdiri dari suatu lembaran polaroid.
à
à Berfungsi untuk menyerap cahaya secara terpilih (selective absorbtion), sehingga hanya cahaya yang bergetar pada satu arah bidang getar saja yang bisa diteruskan. Dalam mikroskop lembaran ini diletakkan sedemikian hingga arah getaran sinarnya sejajar dengan salah satu benang silang pada arah N-S atau E-W.
 Diafragma Iris
Ø
 Terdapat
à di atas polarisator, alat ini berfungsi untuk mengatur jumlah cahaya yang diteruskan dengan cara mengurangi atau menambah besarnya apertur/bukaan diafragma. Hal ini merupakan faktor penting dalam menentukan intensitas cahaya yang diterima oleh mata pengamat, karena kemampuan akomodasi mata tiap-tiap orang relatif berbeda.
 Fungsi
à penting lainnya adalah untuk menetapkan besarnya daerah pada peraga yang ingin diterangi, juga dalam penentuan relief, di mana cahaya harus dikurangi sekecil mungkin untuk pengamatan “garis becke”.
 Kondensor
Ø
à Terletak pada bagian paling atas dari “substage unit”. Kondensor berupa lensa cembung yang berfungsi untuk memberikan cahaya memusat yang datang dari cermin di bawahnya. Lensa kondensor dapat diputar/diayun keluar dari jalan cahaya apabila tidak digunakan/difungsikan. Fungsi kondensor lebih lanjut akan dibahas pada bab konoskop.
 Meja Objek
Ø
à Bentuknya berupa piringan yang berlubang di bagian tengahnya sebagai jalan masuknya cahaya. Meja objek ini berfungsi sebagai tempat menjepit preparat/peraga. Meja objek ini dapat berputar pada sumbunya yang vertikal, dan dilengkapi dengan skala sudut dalam derajat dari 0 sampai 360o
 Pada bagian tepi meja terdapat tiga buah sekerup pemusat untuk memusatkan perputaran meja pada sumbunya (centering).
à

 Tubus Mikroskop
Ø
 Bagian ini terletak di atas meja objek dan berfungsi sebagai unit teropong.
à
 Terdiri atas beberapa bagian antara lain :
à
 Lensa Objektif
­
• Merupakan bagian paling bawah dari tubus mikroskop, berfungsi untuk menangkap dan memperbesar bayangan sayatan mineral dari meja objek.
• Biasanya pada mikroskop polarisasi terdapat tiga buah lensa objektif dengan perbesaran yang berbeda, tergantung keinginan pengamat, dan biasanya perbesaran yang digunakan adalah 4x, 10x dan 40x, kadang ada yang 100x.
 Lubang Kompensator
­
• Adalah suatu lubang pipih pada tubus sebagai tempat memasukkan kompensator, suatu bagian yang digunakan untuk menentukan warna interferensi
• Kompensator berupa baji kuarsa atau gips yang menipis ke arah depan, sehingga pada saat dimasukkan lubang akan menghasilkan perubahan warna interferensi pada mineral
 Analisator
­
• Adalah bagian dari mikroskop yang fungsinya hampir sama dengan polarisator, dan terbuat dari bahan yang sama juga, hanya saja arah getarannya bisa dibuat searah getaran polarisator (nikol sejajar) dan tegak lurus arah getaran polarisator (nikol bersilang)

 Lensa Amici Bertrand
­
• lensa ini difungsikan dalam pengamatan konoskopik saja, untuk memperbesar gambar interferensi yang terbentuk pada bidang fokus balik (back focal plane) pada lensa objektif, dan memfokuskan pada lensa okuler.
 Lensa Okuler
­
• Terdapat pada bagian paling atas dari tubus mikroskop, berfungsi untuk memperbesar bayangan objek dan sebagai tempat kita mengamati medan pandang. Pada lensa ini biasanya terdapat benang silang, sebagai pemandu dalam pengamatan dan pemusatan objek pengamatan.

4.      Sebelum  mineral siap untuk dianalisis secara optik, dibutuhkan beberapa langkah yang harus ditempuh sebagai berikut :
·      Pengambilan contoh mineral atau batuan dari lapangan  (Sampling).
Contoh batuan atau mineral yang akan dipreparasi sayatan tipis, harus ditentukan titik  lokasi pengambilan contoh batuan.
·      Pemilihan contoh mineral atau batuan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan batuan yang akan dipreparasi : 
·      Contoh mineral atau batuan harus dalam keadaan segar (fresh), atau tingkat pelapukannya < 2%.
·      Butiran atau mineral yang disayat adalah yang berukuran halus atau terdapat struktur mikro yang tidak dapat diidentifikasi dengan mata atau loupe.
·      Contoh mineral atau batuan yang disayat,  harus mempunyai cadangan sehingga jika terjadi kesalahan dalam preparasi dapat dipreparasi kembali.
·      Melakukan preparasi sayatan tipis.
Dalam melakukan pemotongan mineral atau batuan harus ditentukan arah  sayatan yang diperlukan.
Dalam pengamatan sifat optik mineral, batuan atau tanah, dapat dibuat 2 (dua) jenis preparat, yaitu :
1.    preparat sayatan tipis mineral atau batuan
2.    preparat butiran mineral dalam tanah.
           Sayatan tipis digunakan sebagai obyek pengamatan sifat optik mineral atau batuan dengan bantuan mikroskop polarisasi. Prosedur pembuatannya, adalah sebagai berikut :
a.    Pemotongan contoh mineral atau batuan setebal ± 0,3 cm dan luas ± 2,5 cm2, dengan menggunakan gergaji batuan.
b.    Salah satu permukaan keping digosok atau diasah pada mesin pengasah yang telah diberi bahan penggosok. Untuk material yang lunak dapat menggunakan karborundum 600, sedangkan yang masiv dapat dengan karborundum 100 atau FFF .
c.    Permukaan yang telah diasah, lalu di tempelkan  pada gelas preparat dengan balsam Canada yang telah dikeringkan, sebagai bahan perekat.


      
       
   
Gambar  (a) Contoh batuan yang dipotong dengan gergaji batuan.
                (b) Salah satu permukaannya dihaluskan
                (c) Tempelkan pada gelas preparat dengan balsam Canada
d.    Bagian yang belum diasah, dihaluskan dengan mesin penghalus yang telah diberi bahan penggosok karborundum yang berukuran sedang.
e.    Jika keping  tersebut mencapai ketebalan 0,1 mm, kemudian haluskan dengan alundum halus.
f.     Penipisan dilanjutkan di atas gelas, dengan bahan penggosok alundum halus atau lempung dengan ukuran tertentu,sehingga sayatan mineral mencapai ketebalan sekitar 0,03 mm.


                  

                  
Gambar 1.2 Penampang Vertikal Sayatan
 Tipis pada preparat
g.    Bersihkan keping dengan air  dari bahan penggosok lalu keringkan.
h.    Kemudian contoh mineral yang sudah tipis benar ditutup kembali dengan gelas preparat menggunakan perekat balsam Canada.
i.      Panaskan di dalam oven yang berisi glycerin atau parafin cair.
j.      Pemanasan pertama selama 1 menit dengan temperature 160ºC, kemudian turunkan hingga 120ºC dan turunkan lagi hingga 100ºC sampai balsam Canada kering. Perhatikan, jangan sampai terlalu panas yang dapat menyebabkan balsam Canada berwarna coklat tua.
k.    Jika terdapat kelebihan balsam Canada yang keluar dari gelas  penutup, bersihkan dengan xylol lalu kerosene.
l.      Sayatan mineral atau batuan siap untuk diamati secara mikroskopis.


5.         . POLARISASI KARENA PEMANTULAN  
    Cara sederhana untuk medapatkan cahaya yang terpolarisasi adalah                     . 




 dengan pamntulan cahaya sebagai berikut .
         Sinar A dipantulkan oleh cermin P1 dan                                                           sinar yang terpantul dipantulkan lagi               .                                                         oleh cermin P2 . Ternyata apabila cer- .                                                         min P2 diputar terhadap poros cermin  .                                                         P1 dan P2 kelipatan 900  ternyata caha                         .                                                          –ya terpantul B berintensitas nol .
      Sudut pantul ini disebut sudut polarisasi                                                                       - Hukum Brewster                                                                                                
         Menurut hukum Snellius
                                n1 sin Φ1 = n2 sin Φ2                                                                                          . Kalau n1 = 1 (untuk udara) , Φ1 = Φ dan n2 = n , Φ2 = Φ* dimana                  . Φ* = 900  maka  hubungan antara sudut polarisasi Φ dan sudut bias        . Φ* menjadi 
                               sin Φ = n sin Φatau
                               n  = sin Φ /  sin Φ* = tg Φ     ………………………(01)                                 .                            ( Hukum Brewster)
      

       -






Hukum Malus
         Bahan yang dapat mempolarisari cahaya biasa menjadi terpolarisasi . disebut polarisator sedangkan bahan yang dipergunakan untuk                  . mencek terpolarisasinya suatu cahaya disebut analisator  .                        . Menurut Malus , intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh analisa- . tor tergantung pada sudut antara bidang polarisator dan bidang ana- . lisator sebagaimana tergambar .
                                          






                 
                                                                A = amplitudo cahaya terpolarisasi








         Hukum Malus :   
                                                                                       …………………(02)
         Prosentase polarisasi
                                                                                       …………………(03)
3. Polarisasi karena penyerapan (Dikroisma)
    Sifat kristal pembias kembar ,dimana salah satu komponen terpolarisasi .   diserap lebih kuat dari pada komponen yang lainnya . Contoh : kristal           .   .   turmalin. Gambar C
    Sinar biasa terdiri atas komponen tegak lurus bidang gambar (warna               .   merah) dan komponen sejajar bidang gambar  Amplitudo komponen                 .   sejajar setelah masuk bahan tourmalin menjadi makin kecil (diserap)               .   sedang  komponen sejajar tetap besarnya .
4. Polarisasi karena pembiasan ganda (Bias kembar)
    Sebagian kristal non kubik ( misal: kuarsa , turmalin , kalsit) bersifat                        .   non – isotrop artinya : kecepatan cahaya tidak sama ke semua arah .    , . Dalam bahan yang demikian laju cahaya tergantung pada arah ramba-  .   tan  .Cahaya yang masuk dalam bahan tersebut terbagi menjadi dua                .   berkas ; yaitu berkas cahaya biasa (ordiner) dan berkas cahaya luar                 .   biasa (extra ordiner)  .
    •  Sinar Biasa ( sinar ordiner )
       Sinar yang kecepatan rambatnya pada suatu medium sama ke semua .      arah .
    • Sinar Luar Biasa      
       Sinar yang kecepatan rambatnya pada suatu medium tidak sama ke  semua arah .
    • Sumbu Optik
      Suatu arah pada kristal, dimana sinar biasa dan sinar luar biasa   merambat dengan                  kecepatan yang sama
    5.  POLARISASI LINGKARAN DAN ELIPS
      Pada kondisi kristal tertentu , sinar biasa dan sinar luar biasa melalui  jalan yang sama, tapi dengan kecepatan yang berbeda.Setelah keluar dari kristal , kedua sinar akan berselisih fase , yang akan menghasil - kan sinar terpolarisasi , yang bentuknya tergantung dari beda fase.     Untuk beda fasenya : π/2 , 3π/2 , atau kelipatan ganjil dari π/2 , geta- ran yang dihasilkan akan berupa lingkaran.                                                        Untuk selisih fasenya : 0 , π , 2π, 3π , atau setiap kelipatan bulat dari π , getaran yang dihasilkan akan linier .
       Untuk semua selisih fasa lainnya, getaran yang dihasilkan akan   berupa ellips.
  6.  POLARISASI KARENA HAMBURAN CAHAYA
       Hamburan cahaya: fenomena penyerapan cahaya dan pemancaran- nya kembali oleh suatu medium/ benda. Cahaya datang pada medium penghambur  ( cahaya datang tak terpolarisasi ) dalam arah sumbu Z : cahaya yang  dihamburkan pada arah sumbu X .   dipolarisasi pada arah sumbu Y , sedangkan cahaya yang  dihamburkan pada arah sumbu Y dipolarisasi pada arah X . Gambar D
     
  6.  

6.      Proses terjadinya Subtraksi
Terjadinya proses substraksi adalah efek dari hasil dua gelombang cahaya yang berinterferensi saling melemahkan satu sama lain, atau diakibatkan oleh adanya medium yang dilalui oleh suatu gelombang cahaya tertentu yang kemudian arah getarnya diubah lagi oleh medium kedua yang dilewatinya.Suatu sinar atau cahaya yang dalam perjalananya menyentuh suatu medium tertentu, sebagian akan mengalami pemantulan dan sebagian lagi akan diserap  serta mengalami penerusan dan pembiasan. Warna suatu obyek yang transparan adalah warna cahaya yang telah mengalami transmisi dari medium yang  dilaluinya. Beberapa catatan yang perlu menjadi perhatian:
·         Suatu objek yang berwarna hitam akan menyerap semua sinar yang mengenainya.
·         Semua objek yang berwarna putih akan memantulan seluruh warna yang datang dan hanya sebagian kecil yang terpantulkan, sehingga tampak memperlihatkan warna kelabu.
·         Objek putih yang terkena oleh suatu sinar merah, warnanya akan menjadi merah pula.
·         Dengan demikian terbukti bahwa warna adalah merupakan fungsi panjang gelombang dari suatu sinar atau cahaya dan juga tergantung atas media yang dilewatinya.

Proses terjadinya Addisi
Proses adisi yaitu dimana suatu sinar atau cahaya yang dalam perjalannyamenyentuh suatu medium tertentu akan menghasilkan jenis warna yang simultan dan menghasilkan kombinasi dua atau tiga warna seperti :
-          Kombinasi warna merah dan biru - hijau
-          Kombinasi warna kuning dengan biru - ungu
-          Kombinasi warna hijau dengan ungu.

7.      Isotrop berasal dari Bahasa Latin yaitu Iso yang berarti sama dan Tropik berarti berputar atau berotasi. Jadi suatu mineral atau medium yang isotropik adalah adanya kesamaan dan keseragaman sifat fisik pada semua arah yang dimilikinya. Dengan demikian jika mengalami  penyinaran maka akan dapat meneruskan cahaya kesegala arah dengan panjang gelombang yang sama.














Gambar. Pembiasan cahaya jika melalui media isotrop
 (Stoiber & Morse, 1972)
Beberapa ciri khas mineral-mineral yang isotropik :
·         Sistem kristalnya adalah isometrik yang terbagi dalam kelas kubik, trapezohedral, oktahedral dan dodekahedral.
Sedangkan pada gelas yang amorf atau nonkristallin pada umumnya berstruktur serabut, asikular, retikuler radier yang merupakan hasil pembekuan magma yang sangat cepat.
Sistem kristal isometric    ini dicirikan  oleh :
a.      Panjang sumbu-sumbu kristalnya sama, dimana sumbu a = b = c.
b.   Kedudukan sumbu-sumbu kristalnya berada saling tegak lurus satu terhadap yang lainnya, sumbu a ^  b  ^ c   = 900




      


Gambar. Kedudukan sumbu-sumbu kristal sistemisometrik untuk medium mineral yang isotropik.
·      Mempunyai indeks bias tunggal.
·         Belahan (cleavage)  akan mengikuti bentuk kristalnva sendiri.
·      Pada posisi ortoskop nikol sejajar akan tampak tidak berwarna sampai keruh.
·      Sedangkan pada posisi ortoskop nikol silang akan tampak gelap atau padam, dan pada saat dimasukan komparator akan tampak kemerahan.
Beberapa contoh mineral yang mempunyai system kristal isometric antara lain, leusit, analcim, garnet, halit, silvit, dan lain-lain.
Anisotrop adalah adanya ketidaksamaan atau ketidakseragaman sifat fisik pada semua arah yang dimilikinya. Jika mengalami penyinaran maka cahaya akan diteruskan ke segala arah dengan kecepatan dan panjang gelombang yang berbeda. Media getarnya akan berbentuk ellipsoid, sehingga pada posisi tertentu terhadap polarisator dan analisator akan dijumpai warna interferensi yang sangat maksimum, dan dapat juga dijumpai pemadaman maksimum pada ortoskop nikol silang.
Gambar.  Pembiasan cahaya medium anisotrop
(Stoiber & Morse, 1972)
Beberapa sifat-sifat khas yang dimiliki kelompok mineral transparan anisotropic ini sebagai berikut :
Sistem kristal
a.      Tetragonal,  contoh mineralnya adalah zirkon.
b.      Heksagonal/Trigonal, Contoh  mineral kuarsa, turmalin, apatit, beryl dan nefe1in.
c.     Triklinik , contoh : kelompok plagioklas, mikroklin, kyanit.
d.    Monoklinik, contoh : piroksen, amfibol, feldspar, mikroklin sfen, mika, epidot




 
                    



Gambar. Sumbu-sumbu krisatal untuk sistem tetragonal yang dicirikan oleh 3 (tiga) buah sumbu kristal.
                                                              
8.      Pengertian Isotrop berasal dari Bahasa Latin yaitu Iso yang berarti sama dan Tropik berarti berputar atau berotasi. Jadi suatu mineral atau medium yang isotropik adalah adanya kesamaan dan keseragaman sifat fisik pada semua arah yang dimilikinya. Dengan demikian jika mengalami  penyinaran maka akan dapat meneruskan cahaya kesegala arah dengan panjang gelombang yang sama.








Gambar. Pembiasan cahaya jika melalui media isotrop
 (Stoiber & Morse, 1972)
Media getarnya akan berbentuk lingkaran,  interferensi gelombang cahaya akan saling melemahkan, sehingga secara mikroskopik akan tampak gelap atau padam pada saat dilakukan ortoskopik nikol bersilang.

9.      Perbedaan sumbu-sumbu pada mineral uniaxial dan biaxial?
Jawab :
A.      Uniaxial, bersumbu optik satu, dimana sumbu optik tersebut pada umumnya berimpit dengan sumbu terpanjang kristal atau sumbu –c.
Mineral-mineral uniaxial mempunyai sistem kristal:
    -. Tetragonal,
    -. Heksagonal,dan .
  -. Trigonal.

B.      Mineral Biaxial atau mineral yang bersumbu optik dua,dimana kedua sumbu  optik tersebut membentuk sudut terhadap semua sumbu kristalnya
Mineral-mineral biaxial mempunyai sistem kristal :
    -. Orthorombik
    -. Monoklinik,dan
    -. Triklinik


1 comment:

  1. mau tanya:tau g alasan nya kenapa hanya gelombang transversal aj yang hanya bisa terpolarisasi..adakah gelombang yang lain yang bisa?
    trimakasih

    ReplyDelete