Contoh Soal Dispersi Cahaya

Contoh Soal Dispersi Cahaya - Dispersi adalah peristiwa penguraian warna cahaya polikromatis (putih) menjadi warna-warna monokromatis (merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu) akibat adanya pembiasan cahaya. Terbentuknya warna-warna monokromatis tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan kelajuan gelombang selama melewati medium pembias. Perbedaan kelajuan ini akan mengakibatkan terbentuknya perbedaan deviasi. Skema dispersi cahaya dapat kalian lihat pada gambar berikut.

A. Pembiasan pada Prisma ▬▬▬

Prisma dalam pembahasan ini merupakan benda bening yang dibatasi oleh bidang permukaan yang membentuk sudut. Sudut tersebut berfungsi sebagai penguraian/ pembiasan cahaya yang melewatinya. Prisma biasa terbuat dari gelas transparan. Selama melewati prisma, cahaya akan dibiaskan sebanyak dua kali, yaitu saat masuk dan saat keluar dari prisma. Adapun skema pembiasan pada prisma ditunjukkan oleh gambar berikut.

        Perhatikan gambar di atas, perpanjangan antara garis sinar yang masuk dan sinar bias akhir yang keluar dari prisma, akan menghasilkan satu sudut tertentu. Sudut tersebut dikenal sebagai sudut deviasi (δ). Berikut ini ketentuan yang berlaku dari gambar di atas.

Keterangan:
δ = sudut deviasi;
i₁ = sudut datang;
r₂ = sudut bias akhir; dan
β = sudut pembias.
Jika sudut datang sama dengan sudut bias akhir, maka akan terbentuk sudut deviasi minimum (δm). 

Secara matematis, sudut deviasi minimum dirumuskan sebagai berikut.
δm=(i1+r2)−β⇔i1=r2${\delta }_m=\left(i_1+r_2\right)-\beta \iff i_1=r_2$
δm=(i1+i1)−β${\delta }_m=\left(i_1+i_1\right)-\beta$
δm=2i1−β${\delta }_m=2i_1-\beta$

Persamaan sudut deviasi minimum juga dapat ditinjau berdasarkan hukum Snellius sehingga diperoleh hasil sebagai berikut.
δm=(n2−1)β${\delta }_m=\left(n_2-1\right)\beta$
Keterangan:
n₂ = indeks bias prisma

B. Sudut Dispersi ▬▬▬

Setiap sinar monokromatis akan menghasilkan deviasi yang berbeda-beda bergantung pada panjang gelombangnya. Sudut yang dibentuk oleh deviasi antarsinar tersebut dinamakan sudut dispersi (sudut penguraian). Misalnya, sudut diispersi yang dibentuk antara warna merah dan ungu.
δm=(nm−1)β${\delta }_m=\left(n_m-1\right)\beta$
δu=(nu−1)β${\delta }_u=\left(n_u-1\right)\beta$
φ=δm−δu$\phi ={\delta }_m-{\delta }_u$
φ=(nm−1)β−(nu−1)β$\phi =\left(n_m-1\right)\beta -\left(n_u-1\right)\beta$
φ=(nm−nu)β

SOAL 1

Peristiwa penguraian warna putih menjadi warna penyusun pelangi disebut ....

SOAL 2

Perbedaan kelajuan spektrum cahaya pada sebuah medium pembias akan menyebabkan ....

SOAL 3

Perhatikan gambar berikut.

Sudut deviasi ditunjukkan oleh nomor ...

SOAL 4

Suatu prisma memiliki indeks bias 1,5. Jika dikenai sinar dengan sudut datang 45⁰ dan sudut pembias 60⁰, maka sudut deviasi minimum prisma tersebut adalah ....

SOAL 5

Sebuah prisma memiliki sudut pembias 60⁰. Seberkas sinar dikenakan pada prisma dengan sudut datang 45⁰. Jika sinar tersebut memiliki sudut bias akhir 40⁰, maka sudut deviasinya adalah ....

SOAL 6

Berdasarkan persamaan hukum Snellius, untuk sudut pembias kecil, persamaan sudut deviasi minimumnya adalah ....

SOAL 7

Seberkas sinar ditembakkan dari udara melewati prisma. Panjang gelombangnya di dalam prisma adalah ....

SOAL 8

Seberkas sinar ditembakkan ke dalam prisma dengan sudut datang 30⁰. Jika sudut bias awalnya 27⁰ dan sudut datang yang akan keluar prisma 28⁰, maka sudut pembias prismanya adalah ....

SOAL 9

Pada peristiwa terbentuknya pelangi, sumber pembias cahayanya adalah ....

SOAL 10

Seberkas sinar ditembakkan ke dalam prisma dengan sudut datang 20⁰. Indeks bias prisma untuk spektrum warna merah dan ungu berturut-turut 1,69 dan 1,65. Jika sudut deviasi minimum prisma 15⁰, maka sudut dispersinya adalah ....

Share this post