Dispersi Cahaya pada Prisma Kaca

tentangfenomena.blogspot.co.id Mengapa benda di sekitar kita berwarna? Bunga mempunyai warna yang beraneka ragam. Mengapa semua itu terjadi? Bagaimanakah terjadinya pelangi? Mengapa langit berwarna biru? Semua itu karena adanya dispersi cahaya.

Perhatikan gambar berikut!

Dispersi cahaya adalah peruraian sinar polikromatik ( cahaya putih) menjadi sinar monokromatik ( merah, jingga ,kuning, hijau biru, nila dan ungu atau sering disingkat  me, ji, ku, hi, bi, ni, u ). Susunan warna monokromatik disebut juga spektrum.

I.    Pelangi

      Pelangi merupakan contoh peristiwa dispersi cahaya yang terjadi di alam. Pelangi merupakan peristiwa penguaraian sinar matahari oleh butiran-butiran air. Pelangi dapat kita lihat pada pagi hari (di sebelah barat) atau sore hari (di sebelah timur).

   Peristiwa terjadinya pelangi adalah sinar matahari jatuh ke butir-butir air. Sinar tersebut memasuki butiran, lalu dipantulkan sempurna, kemudian keluar dari butiran air.

      Pada spektrum matahari, cahaya merah mempunyai indeks bias dan sudut devias terkecil, tetapi mempunyai panjang gelombang terbesar. Sebaliknya, warna ungu mempunyai indekks bias dan sudut deviasi terbesar,tetapi panjang  gelombang terkecil. Alat untuk mengukur panjang gelombang cahaya disebut spektrometer.

Untuk kondisi dimana terjadi deviasi minimum (δ) dan sudut pembias kecil, maka berlaku hubungan berikut:

Deviasi minimum ungu: δ_ungu = (n_ungu - 1)β

Deviasi minimum merah: δ_merah= (n_merah - 1)β

Besar sudut dispersi untuk kondisi ini adalah

φ = δ_ungu – δ_merah

φ = ( n_ungu – n_merah ) β

dengan:

φ = sudut dispersi

δ = sudut deviasi minimum

n = indeks bias

β = sudut pembias prisma

  

Sinar matahari yang berwarna putih tersebut dinamakan sinar polikromatik, sedangkan sinar hasil uraiannya dinamakan sinar monokromatik.dengan kata lain, dapat didefinisikan, bahwa sinar polikrmatik adalah sinar yang terdiri atas beberapa warna saja, sedang sinar monokromatik  adalah sinar yang hanya terdiri atas satu warna saja. Jika sebuah sinar monokromatik dijatuhkan pada prisma, sinar itu tidak mungkin lagi terurai menjadi warna lain.

Dispersi cahaya terjadi karena indeks bias setiap sinar monokromatik berbeda sehingga sudut deviasinya juga berbeda. Cahaya ungu mengalami deviasi paling kecil.

II.   Warna Benda

Kita melihat bunga kelihatan berwarna merah dan daun berwarna hijau, juga kertas berwarna putih. Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

Bunga tampak berwana merah karena saat dikenai sinar polikromatik bunga tersebut hanya memantulkan sinar warna merah, sedang warna sinar lain diserap. 

Daun tampak berwarna hijau karena saat dikanai sinar polikromatik daun tersebut memantulkan sinar warna hijau, sedang sinar warna lain di serap. 

Kertas tampak berwarna putih karena kertas memantulkan semua sinar polikromatik yang jatuh pada kertas tersebut.

Sumber Gambar : google.co.id   

Daya Lensa atau Kekuatan Lensa (P= Power)

Daya lensa atau kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan (mengumpulkan atau menyebarkan) sinar yang datang padanya. Bila kita mengatakan ukuran lensa kacamata, biasanya tidak dengan jarak titik fokusnya, melainkan dengan kekuatan lensa atau daya lensa. Misalnya lensa kaca mata ini minus 2 (-2), maksudnya kekuatan atau daya lensa kaca mata ini -2 (minus 2)
Kekuatan lensa didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut.

    Catatan :

    1.   Untuk lensa cembung, p berharga positif (+).

    2.   Untuk lensa cekung, p berharga negatif (–).

Contoh soal :

Berapakah kekuatan lensa yang jarak titik fokusnya

a.   25 cm?                        b.   –2 cm?

Diketahui   :    f   =  25 cm dan f = -2 m

Ditanya      :    P  =  …?

Jawab       :

   

Pembiasan Cahaya pada Lensa Cekung

Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengah lebih tipis daripada bagian tepinya. Macam lensa cekung, antara lain, lensa bikonkaf atau lensa cekung dua (rangkap), lensa plan konkaf atau lensa cekung datar, dan lensa konveks konkaf atau lensa cekung cembung.

Bila seberkas sinar jatuh pada lensa cekung maka sinar itu akan dibiaskan menyebar atau divergen. Jadi, lensa cekung bersifat menyebar sinar. Karena itu, lensa cekung disebut juga lensa divergen atau lensa negatif.

Arah penyebaran sinar seolah-olah berasal dari satu titik tertentu.

Titik tempat asal sebaran sinar disebut titik fokus (f) lensa. Untuk lensa cekung titik fokus tersebut dinamakan titik fokus maya. Perhatikan gambar berikut !

I.   Bagian Lensa Cekung

 Lensa cekung digunakan pada alat optik seperti teropong panggung. Agar dapat memahami cara kerja lensa cekung tersebut, kita harus mengetahui bagian-bagiannya. Lensa cekung biasanya digambarkan sebagai berikut.

Pada pembahasan ini yang digunakan adalah penggambaran (b). Bagian lensa cekung dapat digambarkan sebagai berikut.

Keterangan

O     = pusat optik

F₁    = F₂       =   titik fokus lensa

2F₁  = 2F₂     =   pusat kelengkungan lensa

f      = jarak titik fokus

RI   = ruang I   =   ruang antara O – F₁ atau O – F₂

RII  = ruang II  =   ruang antara F₁ – 2F₁ atau F₂ – 2F₂

RIII  = ruang III = ruang yang lebih besar dari 2F₁ atau 2F₂

SU  = sumbu utama

          II.   Sinar Istimewa pada Lensa Cekung

            Untuk dapat melukis bayangan pada lensa cekung, terlebih dahulu harus dipahami sinar istimewa pada lensa cekung, yaitu sebagai berikut:

   IV.  Rumus pada Lensa Cekung

Pada lensa cekung berlaku persamaan sebagai berikut:

         Keterangan

         f     =   jarak titik fokus                             

        So  =   jarak benda                                  

        Si   =   jarak bayangan                                    

        ho  =   tinggi benda

        hi   =   tinggi bayangan

        M   =   perbesaran bayangan

        I    I =   harga mutlak

       Catatan

        1.  f berharga negatif (–).

        2.  Si selalu negatif (bayangan selalu bersifat maya).

        3.  Si selalu lebih kecil daripada So (bayangan selalu diperkecil).

        4.  hi selalu lebih kecil daripada ho (bayangan selalu  diperkecil).

Contoh soal :
Sebuah benda diletakkan 60 cm di depan lensa cekung yang
jarak titik fokusnya 40 cm.
Tentukan   :   a.   jarak bayangan !   b. perbesaran bayangan!
Diketahui   :    So = 60 cm  dan     f = - 40 cm (lensa cekung)
Soal           :    a.   Si    = …?         b. M = …?
Jawab        :

Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung

Lensa adalah benda bening (belum tentu kaca) yang dibatasi oleh dua buah bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar dan bersifat membiaskan cahaya.

Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya.

Macam lensa cembung yaitu lensa bikonveks atau lensa cembung dua (rangkap), lensa plan konveks atau lensa cembung datar, dan lensa konkaf konveks atau lensa cembung cekung.

Seberkas sinar yang datang pada lensa cembung, akan dibiaskan mengumpul (konvergen) ke satu titik. Karena itu, lensa cembung juga disebut lensa konvergen atau lensa positif.
Titik tempat sinar berkumpul disebut titik fokus (titik api) lensa. Titik fokus itu dinamakan titik fokus sejati.

I. Bagian-bagian Lensa Cembung

Lensa cembung banyak digunakan pada alat optik seperti lup, mikroskop, dan teropong. Agar dapat memahami cara kerja lensa tersebut kita harus mengetahui bagian-bagiannya. 

Lensa cembung biasanya digambarkan sebagai berikut.

Pada pembahasan ini yang digunakan adalah (b).

Bagian lensa cembung dapat dilihat pada gambar 

Keterangan

O    =  pusat optik

F₁   =  F₂          = titik fokus lensa

2F₁ =  2F₂        = pusat kelengkungan lensa

f      =  jarak titik fokus

RI    =  ruang I   = ruang antara O – F₁ dan O – F₂

RII   = ruang II  = ruang antara F₁ – 2F₁ dan F₂ – 2F₂

RIII  = ruang III = ruang yang lebih dari 2F₁ atau 2F₂

SU   = sumbu utama

   II.   Sinar Istimewa pada Lensa Cembung

Ada tiga sinar istimewa pada lensa cembung yaitu :

  III.  Melukis Bayangan pada Lensa Cembung

Untuk melukis bayangan paling sedikit digunakan dua buah sinar istimewa. Macam bayangan pada lensa ada dua, yaitu bayangan nyara (riil)dan bayangan maya (virituil). Bayangan nyata adalah bayangan yang dibentuk oleh perpotongan sinar-sinar bias. Bayangan maya adalah bayangan yang dinetuk oleh perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias. Lukisan pembentukan bayangan adalah sebagai berikut.

    Coba Anda lukis sendiri bayangan benda pada gambar berikut.

IV. Persamaan pada Lensa Cembung
  Pada lensa cembung berlaku persamaan sebagai berikut

             Keterangan:

             F   =  titik 
             So =  jarak benda ke lensa

             Si  =  jarak bayangan

             Ho =  tinggi benda

             Hi  =  tinggi bayangan

             M   = perbesaran bayangan

          I   I =  harga mutlak

             Catatan: 
            1.   f selalu berharga positif (+).

              2.   Jika Si berharga positif à terjadi bayangan nyata, terbalik.

              3.   Jika Si berharga negatif à terjadi bayangan maya, tegak

              4.   Jika Si > So à bayangan diperbesar.

              5.  Jika Si < So à bayangan diperkecil

              6.   Jika hi > ho à bayangan diperbesar.

              7.   Jika hi < ho à bayangan diperkecil.

Contoh soal :

Sebuah benda yang tingginya 10 cm berada pada jarak 6 cm di depan lensa cembung yang jarak titik fokusnya 4 cm.

Tentukan   : a.   jarak bayangan !        c.   Tinggi bayangan!

                    b. perbesaran bayangan! d.  Sifat bayangan!

Diketahui  :  ho     =      10 cm

  So     =      6 cm

  f         =      4 cm

Ditanyakan  :  a. Si    =    …?             c.     hi     =      …?

                          b.  M   =    …?             d.     sifat bayangan ?