Cahaya yang Dibelokkan Prisma: Sudut Deviasi
1 · Memprediksi
Cahaya yang memasuki prisma kaca dibelokkan (dibiaskan) pada setiap sisinya, muncul menyimpang dari arah aslinya. Apakah perubahan sudut datang pada muka pertama selalu mengubah simpangan total pada arah yang sama?
- Deviasi selalu meningkat seiring dengan bertambahnya sudut datang.
- Tidak - deviasi sebenarnya memiliki nilai minimum pada sudut kejadian tertentu, bukan tren naik atau turun yang sederhana.
- Deviasi selalu berkurang dengan bertambahnya sudut datang.
2 · Pengaturan
- Buka preset white-light-prism dan tekan Reset. Prisma kaca crown ini mempunyai sudut puncak A = 60°, indeks n = 1.5 .
- Aktifkan pembacaan deviasi total.
- Tetapkan sudut datang pada permukaan pertama untuk setiap percobaan dan catat simpangan totalnya.
3 · Kumpulkan Data
| Sudut datang θ₁ (°) | Deviasi total δ (°) |
|---|---|
| 38.00 | |
| 48.00 | |
| 58.00 |
Plot deviasi δ (sumbu y) terhadap sudut datang θ₁ (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah δ turun hingga minimum di tengah-tengah?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell pada sisi pertama), θ₃ = A − θ₂ (geometri prisma), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell pada sisi kedua), maka δ = θ₁ + θ₄ − A. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa deviasi bukan merupakan fungsi monotonik sederhana dari sudut datang — geometri prisma (pembengkokan pada DUA sisi) menghasilkan minimum asli pada sudut lintasan simetris, yang dieksplorasi langsung dalam eksperimen deviasi min.
5 · Perluas
- Cahaya putih mengandung banyak panjang gelombang, masing-masing memiliki indeks bias (dispersi) yang sedikit berbeda — sehingga setiap warna menyimpang dengan jumlah yang sedikit berbeda, menyebarkan cahaya putih ke dalam spektrum tampak. Eksperimen ini menggunakan satu indeks representatif; cahaya putih nyata menyebar menjadi pelangi.
- Pelangi terbentuk dari pembiasan sinar matahari dan dipantulkan secara internal di dalam tetesan air hujan berbentuk bola — geometri yang lebih kompleks daripada prisma berwajah datar ini, namun didorong oleh prinsip pembiasan (dispersi) yang bergantung pada panjang gelombang yang sama.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Deviasi Prisma
Sinar yang melewati prisma dibiaskan pada kedua sisinya. Simpangan total menggabungkan kedua tikungan dan sudut puncak prisma: δ = θ₁ + θ₄ − A, dengan θ₂ dan θ₄ berasal dari hukum Snell di setiap sisi.