Proses Terjadinya Pembiasan Cahaya Pada Prisma

Proses Terjadinya Pembiasan Cahaya Pada Prisma. Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. 

Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. 

Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Marilah kita mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya. 

1. Sudut Deviasi  

Gambar 2.1 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.

Sudut yang dibentuk antara arah sinar datangdengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar.
D = i1 + r2 - B .... (2.1)
Keterangan :
D = sudut deviasi
i1 = sudut datang pada prisma
r2 = sudut bias sinar meninggalkan prisma
B = 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 (Dm) 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,  sehingga berlaku
i1 = r2 = i (dengan i = sudut datang cahaya
ke prisma) dan
i2 = r1 = r (dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma).

Sudut deviasi minimum dapat dinyatakan:

dengan :
n1 = indeks bias medium di sekitar prisma
n2 = indeks bias prisma
B = sudut pembias prisma
Dm = sudut deviasi minimum prisma

2. Dispersi Cahaya 

Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, s
eperti terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiranair hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki indeks bias paling besar.

Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya matahari dilewatkan pada suatu prisma.

Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya warna tersebut disebut spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi yang dirumuskan :

0 = Du - Dm .... (2.4) 

Jika sudut pembias prisma kecil (<15o) dan n menyatakan indeks bias prisma serta medium di sekitar prisma adalah udara, maka besarnya sudut dispersi dapat dinyatakan :

0 = (nu – nm) B .... (2. 5) 

dengan :
0 = sudut dispersi
Dm = sudut deviasi cahaya merah
Du = sudut deviasi cahaya ungu
nm = indeks bias cahaya merah
nu = indeks bias cahaya ungu
B = sudut pembias prisma.

3. Prisma Akromatik  

Prisma akromatik adalah susunan dua buah prisma yang terbuat dari bahan yang berbeda, disusun secara terbalik yang berfungsi untuk meniadakan sudut deviasi yang terjadi pada prisma tersebut. 

Misalkan sebuah prisma terbuat dari kaca kerona yang mempunyai indeks bias untuk sinar merah nm, sinar ungu nu dan sudut pembiasnya B disusun dengan prisma yang terbuat dari kaca flinta yang memiliki indeks bias untuk sinar merah nm, sinar ungu nu dan sudut pembiasnya B' maka pada prisma akromatik berlaku bahwa besarnya sudut deviasi pada prisma flinta dan prisma kerona adalah sama.

Karena pemasangan yang terbalik, sehingga kedua sudut deviasi saling meniadakan sehingga berkas sinar yang keluar dari susunan prisma tersebut berupa  sinar yang sejajar dengan berkas sinar yang masuk ke prisma tersebut.

Pada prisma akromatik berlaku :

4. Prisma Pandang Lurus 

Prisma pandang lurus yaitu susunan dua buah prisma yang disusun untuk menghilangkan sudut deviasi salah satu warna sinar, misalnya sinar hijau atau kuning. Sebagai contoh sebuah prisma yang terbuat dari kaca flinta dengan indeks bias untuk sinar hijau nh dan sudut pembiasnya B disusun dengan prisma yang terbuat dari kaca kerona dengan indeks bias sinar hijau nh dan sudut pembiasnya B'. Untuk meniadakan sudut dispersi sinar hijau
maka akan berlaku :