MATERI 7

DISPERSI

A.      Pengertian Dispersi

Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan.Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias. Apabila sinar cahaya putih jatuh pada salah satu sisi prisma, cahaya putih tersebut akan terurai menjadi komponen-komponennya dan spektrum lengkap cahaya tampak akan terlihat.

B.       Hukum Snellius Pembiasan dan Indeks Bias

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Salah satu sifat cahaya sebagai gelombang adalah cahaya mengalami pembiasan ketika cahaya melalui dua medium yang kerapatan optiknya berbeda. Peristiwa pembiasan gelombang cahaya di gambarkan sebagai berikut :

peristiwa pembiasan gelombang cahaya

Menurut Snellius kecepatan cahaya di dalam suatu medium tidak sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Pada gambar terlihat bahwa cahaya datang dari medium 1 dengan sudut datang i menuju medium 2 akan dibiaskan dengan sudut bias sejauh r. Kecepatan cahaya pada medium 1 sebesar v1 dan kecepatan cahaya pada medium 2 menjadi v2. Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang cahaya untuk merambat dari A ke E adalah sama dengan waktu yang dibutuhkan oleh gelombang cahaya untuk merambat dari B ke D. AB sebagai muka gelombang ada medium 1 sedangkan DE sebagai muka gelombang pada medium 2. Dapat dituliskan 

BD = v1 t dan AE = v2 t

karena sin 1 = sin r dapat kita tuliskan :

Dimana
i = sudut datang (⁰)

r = sudut bias (⁰)

v1 = cepat rambat cahaya pada medium 1 (m/s)

v2 = cepatrambat cahaya pada medium 2 (m/s)
hukum Pembiasan cahaya Snellius :

1. Sinar datang, garis normal maupun sinar bias terletak pada satu bidang daar yang sama.
2. Perbandingan antara sinus datang (i) dan sinus sudut bias (r) selalu bernilai tetap, yang disebut indeks bias.
Sehingga persamaan hukum pembiasan Snellius dapat dituliskan :

 Sudut Kritis dan Pantulan Sempurna

ini akan dijelaskan secara mendetail juga disertai dengan contohnya. Silahkan lihat gambar berikut ini.

Gambar di atas menunjukan cahaya bergerak dari medium lebih rapat (kaca) ke medium kurang rapat (udara), atau dari medium yang memiliki indeks bias lebih besar ke medium yang indeks biasnya lebih kecil. Menurut konsekwensi dari hukum Snellius, jika cahaya bergerak dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat maka cahaya tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Ketika cahaya datang dengan sudut datang nol, maka sudut biasnya juga nol, seperti ditunjukan oleh sinar 1. Kemudian, pada saat sudut datang diperbesar (sinar 2, sinar 3, dan sinar 4), sudut bias pun bertambah besar atau semakin menjauhi garis normal. Pada saat sinar datang dengan sudut datang tertentu (seperti gambar di atas pada sinar 5) cahaya akan dibiaskan 90° terhadap garis normal sehingga sinar biasnya sejajar dengan permukaan bidang batas medium (kaca-udara). Pada keadaan seperti ini, sudut sinar datang disebut sudut kritis.

Dengan kata lain, sudut kritis adalah saat sudut datang ketika sinar datang dibiaskan dengan sudut bias 90°. Jika sudut datang diperbesar lagi melebihi sudut kirits, cahaya tidak akan dibiaskan melainkan akan dipatulkan sempurna. Artinya, cahaya tidak akan keluar dari medium kaca, seperti yang ditunjukan pada gambar di atas pada sinar 6. Peritiwa inilah yang disebut pemantulan sempurna.

Berdasarkan hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa pemantulan sempurna hanya terjadi jika memenuhi dua syarat berikut.

1. Cahaya datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat
2. Sudut datang lebih besar daripada sudut kritis.

Pembiasan Kaca Plan Paralel

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keeping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar. Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca:

d : tebal balok kaca (cm)

i  : sudut datang ( )

r  : sudut bias ( )

T : pergeseran cahaya (cm)

   

Proses pembiasan Cahaya pada Prisma
Cahaya yang datang dari udara menuju bidang pembias 1 pada prisma cahaya dibiaskan mendekati garis normal. Selanjutnya cahaya akan sampai pada bidang pembias kedua pada prisma maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal, sebelum pada akahirnya cahaya keluar meninggalkan prisma. Proses pembiasan cahaya pada prisma ditunjukkan oleh gambar 1.

gambar 1

Rumus Pembiasan pada Prisma
persamaan sudut puncak prisma atau biasa disebut sudut pembias prisma, dapat dihitung menggunakan rumus :
β = r1 + i2
dengan :
β : sudut puncak prisma (⁰)
r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

(⁰)
i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara (⁰)

jika nilai sudut pembias prisma sudah diketahui selanjutnya kita dapt mencari nilai sudut deviasi prisma atau sudut pembias prisma, menggunakan rumus :
D = (i1 + r2) - β
Dengan :
D = sudut deviasi (⁰)
i1 = sudut datang pada bidang batas bidang pertama prisma (⁰)
r2 = sudut bias pada bidang kedua prisma (⁰)
β = sudut puncak atau sudut pembias prisma (⁰)
Sudut deviasi minimum terjadi saat i1 = r2 , utuk menentukan nilai deviasi minimum digunakan persamaan :
Dm = 2i1 - β

a. Bila sudut pembias lebih dari 15° , besar sudut deviasi minimum dihitung menggunakan rumus :


Dengan :
n1 = indeks bias medium (udara)
n2 = indeks bias prisma
Dm = sudut deviasi minimum (⁰)
β = sudut pembias prisma (⁰)

b. Bila sudut pembias kurang dari 15° , besar sudut deviasi minimum dihitung menggunakan rumus :

Dengan :
δ = sudut deviasi minimum (⁰)
n = indeks bias relatif prisma terhadap medium
β = sudut pembias prisma (⁰)

DAFTAR PUSTAKA

Jati, Bambang Murdaka Eka & Tri Kuntoro Priyambodo., 2010, Fisika Dasar: Listrik-Magnet, Optika, Fisika Modern untuk Mahasiswa Ilmu-Ilmu Eksakta & Teknik, Yogyakarta : ANDI OFFSET.

Sarojo, Ganijanti Aby. 2011. Gelombang dan Optika. Jakarta: Salemba Teknika.

Sears, Francisweston dan Mark W. Zemansky. 1972. FISIKA UNTUK UNIVERSITAS. Jakarta: Binacipta.

Suwarna, Iwan Permana. 2014. Teori dan Aplikasi: Getaran dan Gelombang, Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

http://seputarpendidikan003.blogspot.co.id/2015/01/pembiasan-cahaya-pada-prisma_9.html Di akses pada selasa 12 januari 2016 jam 19:56

http://mafia.mafiaol.com/2013/02/sudut-kritis-dan-pemantulan-sempurna.html Di akses pada selasa 12 januari 2016 jam 20:44

---