DISPERSI 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. Gambar 1. menunjukkan dispersi sinar putih yang melalui sebuah 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.

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 = 180o – ∠ADC

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

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:

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 .

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

nu = indeks bias warna ungu

nm = indeks bias warna merah

β = sudut pembias prisma