Fisika SMAMA XII
54
1. Sudut Deviasi
Gambar 2.1
menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah
prisma. Gambar tersebut memper- lihatkan bahwa berkas sinar tersebut
dalam prisma mengalami dua kali pembiasan sehingga antara berkas sinar
masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar. Sudut yang
dibentuk antara arah sinar datang dengan arah sinar yang meninggalkan
prisma disebut sudut deviasi diberi
lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut
datangnya sinar. Perhatikan Gambar 2.1 Untuk segiempat AFBE, maka :
E + AFB = 180
o
Pada segitiga AFB, r
1
+ i
2
+ AFB = 180
o
, sehingga diperoleh E + AFB = r
1
+ i
2
+ AFB
E = r
1
+ i
2
Pada segitiga ABC, terdapat hubungan ABC + BCA +
CAB = 180
o
, di mana ABC = r
2
- i
2
dan CAB = i
1
- r
1
, sehingga
BCA + r
2
- i
2
+ i
1
- r
1
= 180
o
BCA = 180
o
+ r
1
+ i
2
- i
1
+ r
2
Besarnya sudut deviasi dapat dicari sebagai berikut. D = 180
o
- BCA
= 180
o
- {180
o
+ r
1
+ i
2
- i
1
+ r
2
} =
i
1
+ r
2
- i
2
+ r
1
D = i
1
+ r
2
- E .... 2.1
Keterangan : D = sudut deviasi
i
1
= sudut datang pada prisma r
2
= sudut bias sinar meninggalkan prisma E = sudut pembias prisma
Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma. Apabila sudut datangnya sinar
diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum D
m
jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan
prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki,
Gambar 2.1
Pembiasan cahaya pada prisma
Di unduh dari : Bukupaket.com
55
Fisika SMAMA XII
sehingga berlaku i
1
= r
2
= i dengan i = sudut datang cahaya ke prisma dan
i
2
= r
1
= r dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma. Karena
E = i
2
+ r
1
= 2r atau r = E dengan
demikian besarnya sudut deviasi minimum dapat dinyatakan: D = i
1
+ r
2
- E = 2i - E atau i = D
m
+ E
Menurut hukum Snellius tentang pembiasan berlaku
atau
n
1
= n
2
sin E .... 2.2
dengan : n
1
= indeks bias medium di sekitar prisma n
2
= indeks bias prisma E
= sudut pembias prisma D
m
= sudut deviasi minimum prisma Untuk sudut pembias prisma kecil
E d 15
o
, maka berlaku sin
E + D
m
= E + D
m
dan sin E = E. Sehingga besarnya
sudut deviasi minimumnya dapat dinyatakan : n
1
sin D
m
+ E = n
2
sin E
n
1
D
m
+ E = n
2
E n
1
D
m
+ E = n
2
E D
m
=
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
56
Apabila medium di sekitar prisma berupa udara maka n
1
= 1 dan indeks bias prisma dinyatakan dengan
n, maka berlaku : D
m
= n – 1 E .... 2.3
Contoh Soal
1. Sebuah prisma mempunyai sudut pembias 60
o
dan indeks biasnya 1,5. Seberkas sinar datang pada salah satu sisi pembias prisma dengan
sudut datang 60
o
, tentukan : a.
sudut deviasi yang terjadi pada prisma, b. sudut deviasi minimum yang terjadi pada prisma tersebut, dan
c. sudut deviasi minimum yang terjadi jika prisma di dalam air
yang indeks biasnya .
Penyelesaian : Diketahui
: n = 1,5
E = 60
o
i = 60
o
Ditanyakan : a. D = ...? b.
D
m
= ...? c.
D
m
= ...? dalam air Jawab :
a. D = i
1
+ r
2
- E
sin r
1
= sin i
1
= sin 60
o
= =
= 0,577 r
1
= arc sin 0,577 = 35,2
o
r
1
+ i
2
= E
i
2
= E - r
1
= 60
o
- 35,2
o
= 24,8
o
Di unduh dari : Bukupaket.com
57
Fisika SMAMA XII
sin i
2
= sin r
2
sin r
2
= n sin i
2
= 1,5 sin 24,8
o
= 1,5 x 0,42 = 0,63 r
2
= arc sin 0,63 = 39
o
D = 60
o
+ 39
o
– 60
o
= 39
o
Jadi, sudut deviasi pada prisma sebesar 39
o
. b. Sin
D
m
+ E = n sin
= 1,5 sin 30
o
= 1,5 x 0,5 = 0,75 D
m
+ 60
o
= arc sin 0,75 D
m
+ 60
o
= 48,6 D
m
+ 60
o
= 97,2
o
D
m
= 97,2
o
– 60
o
= 37,2
o
Jadi, sudut deviasi minimum pada prisma sebesar 37,2
o
. c.
Sin D
m
+ E =
= sin 30
o
= × 0,5 = 0,56 D
m
+ 60
o
= arc sin 0,56 D
m
+ 60
o
= 34,1
o
D
m
+ 60
o
= 68,2
o
D
m
= 68,2
o
– 60
o
= 8,2
o
Jadi, sudut deviasi minimum pada prisma di dalam air sebesar 8,2
o
.
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
58
2. Sebuah prisma mempunyai sudut pembias 10
o
dan indeks biasnya 1,5. Tentukan berapa sudut deviasi minimum pada prisma tersebut
Penyelesaian : D
m
= n - 1 E
= 1,5 – 1 10
o
= 0,5 x 10
o
= 5
o
Jadi, sudut deviasi minimum pada prisma sebesar 5
o
.
Soal Latihan :
1. Sebuah prisma dengan sudut pembias 45
o
dan indeks bias 1,6. Seberkas sinar datang ke salah satu sisi prisma
dengan sudut datang 30
o
. Hitunglah :
a. sudut deviasi yang terjadi,
b. sudut deviasi minimumnya, dan c.
sudut deviasi minimumnya jika berada di dalam air yang indeks biasnya .
2. Sebuah prisma memiliki sudut pembias 10
o
dan indeks biasnya 1,6. Tentukan besarnya sudut deviasi minimum
yang terjadi pada prisma tersebut 3.
Sebuah prisma dengan sudut pembias 60
o
. Apabila sudut deviasi minimum yang terjadi pada prisma tersebut adalah
30
o
. Tentukan besarnya indeks bias prisma tersebut
2. Dispersi Cahaya
Kategori