Pengertian Dispersi Fisika, Pembiasan Cahaya Pada Prisma, Sudut Dispersi, Sifat Gelombang Cahaya, Rumus, Pola Soal, Jawaban

Pengertian Dispersi Fisika, Pembiasan Cahaya Pada Prisma, Sudut Dispersi, Sifat Gelombang Cahaya, Rumus, Contoh Soal, Jawaban.

1. Pengertian Dispersi

Dispersi ialah insiden penguraian cahaya putih (polikromatik) menjadi komponen-komponennya lantaran pembiasan. Komponen-komponen warna yang terbentuk yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Dispersi terjadi tanggapan adanya perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada ketika melewati medium pembias. Gambar 1. menunjukkan dispersi sinar putih yang melalui sebuah prisma.

Gambar 1. Dispersi sinar putih oleh prisma.

2. Pembiasan Cahaya pada Prisma

Prisma ialah benda bening (transparan) terbuat dari gelas yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu yang berfungsi menguraikan (sebagai pembias) sinar yang mengenainya. Permukaan ini disebut bidang pembias, dan sudut yang dibuat oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β). Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu ketika memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar tiba mulamula dan sinar bias final diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi.

Jadi, sudut deviasi (δ) ialah sudut yang dibuat oleh perpanjangan sinar tiba mula-mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau pemantul. Gambar 2. menunjukkan sudut deviasi pada pembiasan prisma.

Gambar 2. Sudut deviasi pada pembiasan prisma.

Materi fisika :

Pelangi merupakan tumpuan dispersi cahaya oleh butiram-butiran air hujan. Butiram-butiran air hujan memantulkan cahaya matahari ke arah kita sehingga terurai menjadi pelangi

Pada segiempat ABCE berlaku hubungan:

β + ∠ABC = 180^o

Pada segitiga ABC berlaku hubungan:

r₁ + i₂ +∠ABC = 180^o

sehingga diperoleh hubungan:

β + ∠ABC = r₁ + i₂ +∠ABC

β = r₁ + i₂ ...................................................... (1)

dengan:

β = sudut pembias prisma

i₂ = sudut tiba pada permukaan 2

r₁ = sudut bias pada permukaan 1

Pada segitiga ACD, ∠ADC + ∠CAD + ∠ACD = 180^o dengan ∠CAD = i₁ – r₁ dan ∠ACD = r₂ – i₂, sehingga berlaku hubungan:

∠ADC + (i₁ – r₁) + (r₂ – i₂) = 180^o

∠ADC = 180^o + (r₁ + i₂) – (i₁ + r₂)

Jadi, sudut deviasi ( δ ) adalah:

δ = 180^o – ∠ADC

δ = 180^o – [180^o + (r₁ + i₂) – (i₁ + r₂)]

δ = (i₁ + r₂) – (r₁ + i₂)

Diketahui = r₁ + i₂ (persamaan (1), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah:

δ = (i₁ + r₂) – β  ............................................. (2)

dengan:

δ = sudut deviasi

i₁ = sudut tiba mula-mula

r₂ = sudut bias kedua

β = sudut pembias

Gambar 3. Grafik sudut deviasi terhadap sudut tiba pada prisma.

Sudut deviasi berharga minimum (δ = 0) kalau sudut tiba pertama (i₁) sama dengan sudut bias kedua (r₂).

Secara matematis sanggup dituliskan syarat terjadinya deviasi minimum (δm) ialah i₁ = r₂ dan r₁ = i₂, sehingga persamaan (2) sanggup dituliskan kembali dalam bentuk:

δ_m = (i₁ + i₁) – β

δ_m = 2i₁ – β

i₁ = (δ + β) / 2 .................................................... (3)

Selain itu, deviasi minimum juga sanggup terjadi jika r₁ = i₂, maka dari persaman (1) diperoleh:

β = r₁ + r₁ = 2r₁

r₁ = 1/2 β  ............................................................... (4)

Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:

n₁.sin i₁ = n₂.sin r₁

(sin i₁/sin i₁) = (n₂/n₁)

Masukkan i₁ dari persamaan (3) dan r₁ dari persamaan (4) sehingga:

Jika n₁ = udara, maka n₁ = 1, sehingga persamaan di atas menjadi:

δ_m = (n₂  − n₁) β............................................... (7)

dengan:

 n₁ = indeks bias medium

n₂ = indeks bias prisma

β = sudut pembias (puncak) prisma

δ_m = sudut deviasi minimum

3. Sudut Dispersi

Sudut dispersi merupakan sudut yang dibuat antara deviasi sinar satu dengan sinar lain pada insiden dispersi (penguraian cahaya). Sudut ini merupakan selisih deviasi antara sinar-sinar yang bersangkutan. Jika sinar-sinar polikromatik diarahkan pada prisma, maka akan terjadi penguraian warna (sinar monokromatik) yang masing-masing sinar memiliki deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi antara dua sinar ialah sudut dispersi, φ .

Gambar 4. Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu.

Sebagai contoh, pada Gambar 4. sanggup dinyatakan:

deviasi sinar merah δ_m =(n_m −1) β 
deviasi sinar ungu δ_u =(n_u −1) β

Dengan demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar:

φ = δ_m − δ_u .......................................................... (8)

φ = (n_u – 1)β – (n_m – 1)β

φ = (n_u – n_m) β ................................................ (9)

dengan:

φ = sudut dispersi

n_u = indeks bias warna ungu

n_m = indeks bias warna merah

β = sudut pembias prisma

Contoh Soal :

Sebuah sinar jatuh pada sisi AB dari sebuah prisma segitiga ABC masuk ke dalam prisma dan kemudian menumbuk AC. Jika sudut pembias prisma 40^o dan indeks bias prisma 3/2 tentukan sudut deviasi minimum prisma!

Penyelesaian :

Diketahui:  

β = 40^o; n₂ = 3/2 ; n₁ = 1 (udara)

Ditanya: δ_m = ... ?

Pembahasan :

Anda kini sudah mengetahui Dispersi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

Share this post