Pembiasan Dan Sudut Deviasi Pada Prisma

Pada Materi Sekolah Menengah Pertama kelas VIII semester 2 (genap) sudah dibahas mengenai pembiasaan pada prisma. Pada pembahasan tersebut hanya membahas perihal sudut deviasi yang dihasilkan oleh prisma. Pada kesempatan ini akan membahas lebih lanjut perihal pembiasan pada prisma.

Sebelum membahas mengenai sudut deviasi dan sudut deviasi minimum pada pembiasan prisma, terlebih dahulu bahas mengenai pembiasan dan jalannya sinar pada pembiasan prisma. Untuk mengetahui dan memahami pembiasan pada prisma silahkan lihat gambar di bawah ini.

Prisma merupakan benda yang terbuat dari gelas tembus cahaya (transparan) yang kedua sisinya dibatasi bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu satu sama lain. Sudut tersebut dinamakan sudut pembias (simbol: β). Bidang permukaan prisma berfungsi sebagai bidang pembias.

Perhatikan gambar di atas, cahaya yang tiba dari udara (sinar datang) menuju bidang permukaan prisma akan dibiaskan mendekati garis normal sesuai dengan aturan pembiasan Snellius. Kemudian, dikala sinar meninggalkan prisma menuju udara, sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Setelah melewati prisma, cahaya mengalami deviasi yang disebut dengan sudut deviasi (σ). Sudut deviasi (σ) merupakan sudut yang dibuat oleh perpotongan dari perpanjangan sinar tiba (i₁) dengan perpanjangan sinar yang meninggalkan prisma (r₂). Besarnya sudut deviasi yang dialami cahaya ialah sebagai berikut. Perhatikan gambar berikut ini.

Perhatikan ΔQRS.

∠SRQ = r₂ – i₂

dan

∠SQR = i₁ – r₁

∠QSR = 180° - ∠SQR - ∠SRQ

∠QSR = 180° - (i₁ – r₁) – (r₂ – i₂)

∠QSR = 180° - i₁ + r₁ – r₂ + i₂

Perhatikan ΔBQR.

∠BQR = 90° – r₁

∠BRQ = 90° – i₂

∠QBR = 180° – ∠BQR - ∠BRQ

∠QBR = β

β = 180° – (90° – r₁) – (90° – i₂)

β = r₁ + i₂

Sudut deviasinya (σ) sanggup dicari sebagai berikut.

σ = 180° - ∠QSR

σ = 180° - (180° - i₁ + r₁ – r₂ + i₂)

σ = i₁ - r₁ + r₂ - i₂

σ = (i₁ + r₂) – (i₂ + r₁), ingat r₁ + i₂ = β maka:

σ = (i₁ + r₂) – β

Keterangan:

β = sudut pembias prisma

i₁= sudut tiba sinar masuk

i₂= sudut tiba sinar keluar

r₁= sudut bias dari sinar masuk

r₂= sudut bias dari sinar keluar

σ = sudut deviasi

Contoh Soal
Sebuah prisma terbuat dari beling (n = 1,5) mempunyai sudut pembias 60°. Jika seberkas sinar laser jatuh pada salah satu permukaan pembiasnya dengan sudut tiba 30°, berapakah sudut deviasi yang dialami oleh sinar laser tersebut sesudah melewati prisma?

Jawab:
Diketahui:

n₁= 1

n₂= 1,5

i₁= 30°

β = 60°

Ditanyakan: σ = ?

Penyelesaiannya:
Sudut deviasi dihitung dengan memakai persamaan:

σ = (i₁ + r₂) – β

Oleh sebab i₁ dan β telah diketahui, nilai r₂ (sudut bias kedua) perlu dicari terlebih dahulu. Pada permukaan pembias pertama berlaku aturan pembiasan Snellius sebagai berikut.

sin i₁/ sin r₁ = n₂/n₁

Sin 30°/ sin r₁ = 1,5/1

0,5/Sin r₁ = 1,5

Sin r₁ = 0,5/1,5

r₁ = 19,47°

Nilai i₂ ditentukan sebagai berikut.

β = r₁ + i₂

i₂ = β - r₁

i₂ = 60° - 19,47°

i₂ = 40,53°

Kemudian, nilai r₂ditentukan sebagai berikut.

sin i₂/ sin r₂ = n₁/n₂

sin 40,53°/ sin r₂ = 1/1,5

sin r₂ = 1,5 sin 40,53°

sin r₂ = 0,97

r₂ = 77,10°

Sudut deviasi yang dialami cahaya dikala melewati beling prisma sanggup dicari dengan persamaan:

σ = (i₁ + r₂) – β

σ = (30° + 77,10°) – 60°

σ = 47,10°

Jadi, sudut deviasi yang dialami cahaya dikala melewati beling prisma ialah 47,10°

Setelah memahami jalannya sinar pada prisma serta pembiasaanya juga sudut deviasinya, selanjutnya akan mempelajari sudut deviasi minimum yang dialami oleh prisma dikala sinar dilewatkan pada prisma tersebut.