Penjelasan mengenai Dispersi Gelombang Cahaya

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.

Dispersi sinar putih oleh prisma.

1. 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 mula- mula 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.

Sudut deviasi pada pembiasan prisma.

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 + ₂

(1.0)

dengan:

β = sudut pembias prisma

i₂= sudut datang pada permukaan 2

r₁ = sudut bias pada permukaan 1

Pada segitiga ACD, ∠ADC + ∠CAD + ∠ACD = 180^odengan ∠CAD = i₁ – r₁dan ∠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

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

= (i₁ + r₂ ) – (r₁ + i₂)

Diketahui β = r₁+ i₂ (persamaan (1.0)), maka besar sudut deviasi yang terjadi pada prisma adalah:

δ = (i₁+ r₂ ) – β

(1.1)

dengan:

δ = sudut deviasi

i₁ = sudut datang mula-mula

r₂= sudut bias kedua

β = sudut pembias

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 ( δ_m ) adalah i₁ = r₂ dan r₁ = i₂, sehingga persamaan (1.0) dapat dituliskan kembali dalam bentuk:

δ_m = (i₁+ i₁ ) – β

= 2i₁ – β

(1.2)

Selain itu, deviasi minimum juga bisa terjadi jika r₁ = i₂ , maka dari persaman (1.0) diperoleh:

β = r₁ + r₁ = 2r₁

(1.3)

Bila dihubungkan dengan Hukum Snellius diperoleh:

n₁ .sin i₁ = n₂ .sin r₁

Masukkan i₁ dari persamaan (1.2) dan r 1 dari persamaan (1.3) sehingga:

(1.4)

Untuk sudut pembias yang kecil (β < 15^o):

(1.5)

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

δ_m = (n₂-1 )β

dengan:

n₁= indeks bias medium

n₂ = indeks bias prisma

β = sudut pembias (puncak) prisma

δ_m= sudut deviasi minimum

2. 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.

Dispersi sinar merah terhadap sinar ungu.

Selisih sudut deviasi antara dua sinar adalah sudut dispersi, φ . Sebagai contoh, pada Gambar diatas dapat 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 u − δ m

(1.6)

= (n u – 1) β – (n m – 1) β

φ = (n u – n m ) β

(1.7)

dengan:

φ = sudut dispersi

n_u= indeks bias warna ungu

n_m = indeks bias warna merah

β = sudut pembias prisma

Demikianlah materi tentang Dispersi Gelombang Cahaya ini saya sampaikan, semoga bermanfaat ...