Pembiasan dan Sudut Deviasi pada Prisma

Pada Materi SMP kelas VIII semester 2 (genap) sudah dibahas mengenai pembiasaan pada prisma. Pada pembahasan tersebut hanya membahas tentang sudut deviasi yang dihasilkan oleh prisma. Pada kesempatan ini akan membahas lebih lanjut tentang 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 datang dari udara (sinar datang) menuju bidang permukaan prisma akan dibiaskan mendekati garis normal sesuai dengan hukum pembiasan Snellius. Kemudian, ketika 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 dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan sinar datang (i₁) dengan perpanjangan sinar yang meninggalkan prisma (r₂). Besarnya sudut deviasi yang dialami cahaya adalah 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) dapat 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 datang sinar masuk

i₂ = sudut datang sinar keluar

r₁ = sudut bias dari sinar masuk

r₂ = sudut bias dari sinar keluar

σ = sudut deviasi

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

Jawab:
Diketahui:

n₁ = 1

n₂ = 1,5

i₁ = 30°

β = 60°

Ditanyakan: σ = ?

Penyelesaiannya:
Sudut deviasi dihitung dengan menggunakan persamaan:

σ =  (i₁+ r₂) – β

Oleh karena i₁ dan β telah diketahui, nilai r₂(sudut bias kedua) perlu dicari terlebih dahulu. Pada permukaan pembias pertama berlaku hukum 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 i₂ditentukan sebagai berikut.

β = r₁+ i₂

i₂= β - r₁

i₂= 60° - 19,47°

i₂= 40,53°

Kemudian, nilai r₂ ditentukan 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 ketika melewati kaca prisma dapat dicari dengan persamaan:

 σ =  (i₁+ r₂) – β

σ =  (30° + 77,10°) – 60°

σ =  47,10°

Jadi, sudut deviasi yang dialami cahaya ketika melewati kaca prisma adalah 47,10°

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