DISPERSI CAHAYA

A. Judul                      : Penguraian cahaya (Dispersi)

B. Tujuan                    : Mengamati penguraian cahaya oleh prisma

C. landasan teori         :

Cahaya merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi mata manusia. Cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifat-sifat gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat melalui ruang hampa.Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Disperi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya.

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

D. Alat Dan Bahan :

  kertas hvs

  Prisma siku-siku

E. Langkah – langkah percobaan :

  Menyusun alat-alat yang diperlukan

  Melipat ujung kanan kertas kira-kira 2 cm dari ujung sehingga bagian berdiri tegak. Ujung yang tegak akan digunakan untuk menangkap sinar bias yang keluar dari prisma.

  Mengatur kesesuain rangkaian sumber cahaya dengan catu daya maupun sumber listriknya.

  Menyalakan sumber cahaya, mengatur listrik prisma sehingga sinar yang keluar dari prisma mengenai lipatan kertas.

  Mengamati sinar yang mengenai lipatan kertas. Adakah terlihat warna ditempat jatuhnya sinar?

  Sambil memperhatikan sinar yang mengenai lipatan, prisma perlahan-lahan diputar. Memutar dengan arah sesuai putaran jarum jam dan dengan arah berlawanan dengan putaran jarum jam.

F. hasil pengamatan:

No	Warna
1	Oranye,Merah, kuning,  hijau biru, ungu

G. Analisis Data:

Cahaya putih jika dilewatkan prisma, maka akan menjadi pelangi setelah keluar. Cahaya putih sebenarnya tersusun dari banyak warna, seperti banyaknya warna yang muncul di pelangi. Setiap warna yang menyusun cahaya putih memiliki panjang gelombang yang tidak sama, oleh karena itu sudut biasnya pun berbeda beda. Ketika cahaya putih bergerak dari udara lalu melalui medium yang berbeda (prisma), cahaya penyusunnya mengalami pembiasan yang berbeda-beda bergantung pada panjang gelombangnya. Dari hasil pengamatan data diatas apabila prisma diputar sesuai dengan arah jarum jam akan menghasilkan cahaya berwarna : oranye, merah,  kuninghijau, biru dan ungu

H. Kesimpulan :

Dari penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan penguraian cahaya (dispersi) pada prisma menghasilkan spektrum warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Makin besar sudut bias pada prisma (β), maka makin besar pula sudut deviasinya.
Adapun saran untuk penelitian ini adalah perlunya dilakukan percobaan/eksperimen sebagai pembuktian secara nyata mengenai penelitian ini.

LAMPIRAN