Thursday, June 5, 2014

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

1. Pengertian Dispersi


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

2. Pembiasan Cahaya pada Prisma


Prisma adalah 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 dibentuk oleh kedua bidang pembias disebut sudut pembias (β). Cahaya yang melalui prisma akan mengalami dua kali pembiasan, yaitu saat memasuki prisma dan meninggalkan prisma. Jika sinar datang mulamula dan sinar bias akhir diperpanjang, maka keduanya akan berpotongan di suatu titik dan membentuk sudut yang disebut sudut deviasi.

Jadi, sudut deviasi (δ) adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang mula-mula dengan sinar yang meniggalkan bidang pembias atau pemantul. Gambar 2. menunjukkan sudut deviasi pada pembiasan prisma.
Sudut deviasi pada pembiasan prisma
Gambar 2. Sudut deviasi pada pembiasan prisma.
Materi fisika :

Pelangi merupakan contoh 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 = 180o

Pada segitiga ABC berlaku hubungan:

r1 + i2 +∠ABC = 180o

sehingga diperoleh hubungan:

β + ABC = r1 + i2 +ABC

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

dengan:

β = sudut pembias prisma
i2 = sudut datang pada permukaan 2
r1 = sudut bias pada permukaan 1

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

ADC + (i1 – r1) + (r2 – i2) = 180o

ADC = 180o + (r1 + i2) – (i1 + r2)

Jadi, sudut deviasi ( δ ) adalah:

δ = 180oADC
δ = 180o – [180o + (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 datang mula-mula
r2 = sudut bias kedua
β = sudut pembias

Grafik sudut deviasi terhadap sudut datang pada prisma
Gambar 3. Grafik sudut deviasi terhadap sudut datang pada prisma.
Sudut deviasi berharga minimum (δ = 0) jika sudut datang pertama (i1) sama dengan sudut bias kedua (r2).

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

δm = (i1 + i1) – β
δm = 2i1 – β

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

Selain itu, deviasi minimum juga bisa 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:
persamaan sudut deviasi pembias minimum prisma

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

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

dengan:

 n1 = indeks bias medium
n2 = indeks bias prisma
β = sudut pembias (puncak) prisma
δm = sudut deviasi minimum

3. Sudut Dispersi


Sudut dispersi merupakan sudut yang dibentuk antara deviasi sinar satu dengan sinar lain pada peristiwa 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 mempunyai deviasi tertentu. Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut dispersi, φ .
Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu
Gambar 4. Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu.
Sebagai contoh, pada Gambar 4. dapat dinyatakan:

deviasi sinar merah δm =(nm −1) β 
deviasi sinar ungu δu =(nu −1) β

Dengan demikian, dispersi sinar merah terhadap ungu sebesar:

φ = δm − δu .......................................................... (8)
φ = (nu – 1)β – (nm – 1)β

φ = (nu – nm) β ................................................ (9)

dengan:

φ = sudut dispersi
n= indeks bias warna ungu
n= 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 40o dan indeks bias prisma 3/2 tentukan sudut deviasi minimum prisma!

Penyelesaian :

Diketahui:  

β = 40o; n2 = 3/2 ; n1 = 1 (udara)

Ditanya: δm = ... ?

Pembahasan :
sudut deviasi minimum prisma

Anda sekarang 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.

1 comment:

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.

Search