Soal 1
Sebuah prisma berlian memiliki sudut puncak 600 . cahaya kuning datang pada salah satu sisi pembias dengan sudut datang 600. Berapa sudut deviasi prisma ? ( indeks bias berlian untuk cahaya kuning adalah √3).
Solusi:
Sudut puncak prisma β = 600, sudut datang i1 = 600, indeks bias berlian n2 = √3, indeks bias medium n1 = 1 ( udara ). Untuk menghitung sudut deviasi, δ, kita harus hitung sudut bias akhir r2 terlebih dahulu. Mari kita gunakan dahulu persamaan snellius pada bidang pembias 1 untuk menghitung sudut bias r1 ( lihat gambar ).
n1 sin i1 = n2 sin r1
sin r1 = (n1 sin i1)/n2 = (1 x sin 600)/ √3
sin r1 = ½ ⟺ r1 = 300
Kemudian kita hitung i1 dengan persamaan
Β = r1 + i1 ⟺ i1 = β – r1 = 600 – 300
i1 = 300
Gunakan kembali persamaan Snellius pada bidang pembias 2 untuk menghitung sudut akhir r2 (lihat gambar).
n2 sin i2 = n1 sin r2
sin r2 = (n2 sin i2)/n1 = (√3 x sin 300)/ 1
sin r1 = ½√3 ⟺ r1 = 600
Akhirnya sudut deviasi prisma, δ , dapat kita hitung dengan persamaan (3-1)
δ = i1 + r2 – β = 600 + 600 – 600 = 600
Soal 2
Sebuah sinar jatuh pada sisi AB dari sebuah prisma segitiga ABC , masuk ke dalam prisma , dan kemudian menumbuk sis AC. Jika segitiga ABC sama sam sisi dan indeks bias bahan prisma adalah √2, tentukan sudut deviasi minimum prisma.
Solusi
Karena ∆ABC sama sisi, maka sudut puncak β = 600. Indeks bias medium n1 = 1 (udara). Karena β = 600 > 150, maka sudut deviasi minimum prisma dihitung dengan Persamaan
Sin (1/2) (δm + β) = (n2/n1) sin β/2
Sin (1/2) (δm + 600) = (√2/1) sin 600/2
Sin (1/2) (δm + 600) = (√2/1) sin 600/2 = ½√2
1/2 (δm+ 600) = 450
δm + 600 = 900 ⟺ δm = 300
Soal 3
Suatu percobaan dilakukan untuk menentukan indeks bias suatu prisma, yang memiliki sudut puncak 100. Sinar monokromatis dijatuhkan pada salah satu sisi prisma dan sudut datangnya diatur sedemikian rupa sehingga sama dengan sudut bias sinar yang keluar dari sisi prisma lainnya. Pada saat itu diukur sudut deviasi prisma sama dengan 60. Berapa indeks bias bahan prisma yang diperoleh dari percobaan ini ?.
Solusi
Sudut puncak prisma β = 100. Ketika sudut datang pada sisi pertama sama dengan sudut bias pada sisi kedua berarti sudut deviasi yang diperoleh adalah sudut deviasi minimum, δm. Dengan demikian, δm = 60. Karena β = 100 < β = 150, maka indeks bias prisma n1 = 1 ( udara ).
δm = {(n2/n1)– 1)}β ⟺ δm = (n2 – 1)β
n2 – 1 = δm/β
n2 = δm/β + 1 = 6/10 + 1 = 1,6
Soal 4
Di bawah ini adalah grafik hubungan sudut deviasi () terhadap sudut datang (i) pada percobaan cahaya dengan prisma. Jiak prisma yang digunakan mempunyai sudut pembias 500, tentukan nilai x pada grafik.
Solusi
Dari grafik diperoleh bahwa deviasi minimum, δm = 300, adalah untuk sudut datang i1 = x. Secara umum, sudut deviasi, δ , dinyatakan dalam Persamaan
δ = i1 + r2 – β
Untuk deviasi minimum, haruslah r2 = i1 = x, sehingga
δ = x + x – β
X = (δm + β)/2; sudut pembias β = 500
= (300+ 500)/2= 400
Soal 5
Mengapa cahaya Matahari yang melalui prisma mengalami dispersi (penguraian cahaya)?
Solusi
Cahaya Matahari memiliki spektrum yang terdiri dari tujuh komponen warna: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Indeks bias kaca (bahan prisma) untuk tiap warna adalah berbeda: terbesar adalah sinar ungu dan terkecil adalah sinar merah. Oleh karena itu, di dalam prisma sinar ungu yang memiliki indeks bias terbesar dibelokan paling kuat dan sinar merah yang memiliki indeks bias terkecil dibelokkan paling lemah. Sinar-sinar lainnya berada di antara kedua sinar ini. Pembiasan tiap komponen sinar yang berbeda di dalam prisma menghasikan penguraian cahaya.
Soal 6
Hitung sudut dispersi antara sinar merah dan ungu pada prisma dengan sudut puncak 150 ketika suatu cahaya putih datang pada prisma dengan sudut datang 120. Indeks bias kaca 1,64 untuk cahaya merah dan 1,66 untuk cahaya ungu.
Solusi
Sudut puncak prisma β = 150 dapat dianggap kecil. Karena β kecil, maka sudut dispersi x dapat dihitung dengan Persamaan
Φ = (nu – nm)β
= (1,66 – 1,64)(15) = 0, 300
Soal 7
Sebuah prisma kaca flinta yang memiliki sudut pembias 8,00 digabung dengan sebuah prisma kaca kerona sehingga gabungan ini merupakan prisma akromatis untuk pasangan garis-garis Fraunchofer C dan F.
Gunakan informasi pada tabel untuk menentukan : (a) Sudut pembias prisma kaca kerona, dan (b)Deviasi yang dihasilkan oleh prisma gabungan untuk garis D.
Diskusikan berapa banyak angka penting yang dalam jawaban anda.
Solusi:
Ini adalah soal tentang prisma akromatis untuk pasangan garis-garis C dan F. Dengan demikian, sudut dispersi kaca kerona dan kaca flinta untuk pasangan garis-garis C dan F haruslah sama agar sudut dispersi gabungan sama dengan nol.
(a) Sudut dispersi untuk pasangan C dan F dihitung dengan Persamaan
Flinta φ = (nF – nC)β
Kerona φ’= (nF‘ – nC‘)β’
φ’ = φ ⟺ (nF‘ – nC‘)β’ = (nF – nC)β
β’ =(nF – nC)β /(nF‘ – nC‘)
=((1,612 – 1,602)8,0°)/(1,524 – 1,517) = 11°
(b) Untuk menghitung sudut deviasi total prisma gabungan untuk garis D, kita hitung dahulu sudut deviasi tiap prisma untuk untuk garis D dengan Persamaan
δ = {(n2/n1) – 1)}β
= (n-1)β sebab n1 = 1
Flinta δ(garis D) = (nD – 1)β
= (1,605 – 1)8,0°
= 4,84°
Kerona δ(garis D) = (nD‘ – 1) β’
= (1,519 – 1)11°
= 5,17°
Sudut deviasi total, δ_(total ) adalah selisih dari deviasi kerona dan deviasi flinta.
δ(total) = δ garis D‘ – δgaris D
= 5,17° – 4,84° = 0,87°
Sebuah prisma berlian memiliki sudut puncak 600 . cahaya kuning datang pada salah satu sisi pembias dengan sudut datang 600. Berapa sudut deviasi prisma ? ( indeks bias berlian untuk cahaya kuning adalah √3).
Sudut puncak prisma β = 600, sudut datang i1 = 600, indeks bias berlian n2 = √3, indeks bias medium n1 = 1 ( udara ). Untuk menghitung sudut deviasi, δ, kita harus hitung sudut bias akhir r2 terlebih dahulu. Mari kita gunakan dahulu persamaan snellius pada bidang pembias 1 untuk menghitung sudut bias r1 ( lihat gambar ).
n1 sin i1 = n2 sin r1
sin r1 = (n1 sin i1)/n2 = (1 x sin 600)/ √3
sin r1 = ½ ⟺ r1 = 300
Kemudian kita hitung i1 dengan persamaan
Β = r1 + i1 ⟺ i1 = β – r1 = 600 – 300
i1 = 300
Gunakan kembali persamaan Snellius pada bidang pembias 2 untuk menghitung sudut akhir r2 (lihat gambar).
n2 sin i2 = n1 sin r2
sin r2 = (n2 sin i2)/n1 = (√3 x sin 300)/ 1
sin r1 = ½√3 ⟺ r1 = 600
Akhirnya sudut deviasi prisma, δ , dapat kita hitung dengan persamaan (3-1)
δ = i1 + r2 – β = 600 + 600 – 600 = 600
Soal 2
Sebuah sinar jatuh pada sisi AB dari sebuah prisma segitiga ABC , masuk ke dalam prisma , dan kemudian menumbuk sis AC. Jika segitiga ABC sama sam sisi dan indeks bias bahan prisma adalah √2, tentukan sudut deviasi minimum prisma.
Solusi
Karena ∆ABC sama sisi, maka sudut puncak β = 600. Indeks bias medium n1 = 1 (udara). Karena β = 600 > 150, maka sudut deviasi minimum prisma dihitung dengan Persamaan
Sin (1/2) (δm + β) = (n2/n1) sin β/2
Sin (1/2) (δm + 600) = (√2/1) sin 600/2
Sin (1/2) (δm + 600) = (√2/1) sin 600/2 = ½√2
1/2 (δm+ 600) = 450
δm + 600 = 900 ⟺ δm = 300
Soal 3
Suatu percobaan dilakukan untuk menentukan indeks bias suatu prisma, yang memiliki sudut puncak 100. Sinar monokromatis dijatuhkan pada salah satu sisi prisma dan sudut datangnya diatur sedemikian rupa sehingga sama dengan sudut bias sinar yang keluar dari sisi prisma lainnya. Pada saat itu diukur sudut deviasi prisma sama dengan 60. Berapa indeks bias bahan prisma yang diperoleh dari percobaan ini ?.
Solusi
Sudut puncak prisma β = 100. Ketika sudut datang pada sisi pertama sama dengan sudut bias pada sisi kedua berarti sudut deviasi yang diperoleh adalah sudut deviasi minimum, δm. Dengan demikian, δm = 60. Karena β = 100 < β = 150, maka indeks bias prisma n1 = 1 ( udara ).
δm = {(n2/n1)– 1)}β ⟺ δm = (n2 – 1)β
n2 – 1 = δm/β
n2 = δm/β + 1 = 6/10 + 1 = 1,6
Soal 4
Di bawah ini adalah grafik hubungan sudut deviasi () terhadap sudut datang (i) pada percobaan cahaya dengan prisma. Jiak prisma yang digunakan mempunyai sudut pembias 500, tentukan nilai x pada grafik.
Solusi
Dari grafik diperoleh bahwa deviasi minimum, δm = 300, adalah untuk sudut datang i1 = x. Secara umum, sudut deviasi, δ , dinyatakan dalam Persamaan
δ = i1 + r2 – β
Untuk deviasi minimum, haruslah r2 = i1 = x, sehingga
δ = x + x – β
X = (δm + β)/2; sudut pembias β = 500
= (300+ 500)/2= 400
Soal 5
Mengapa cahaya Matahari yang melalui prisma mengalami dispersi (penguraian cahaya)?
Solusi
Cahaya Matahari memiliki spektrum yang terdiri dari tujuh komponen warna: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Indeks bias kaca (bahan prisma) untuk tiap warna adalah berbeda: terbesar adalah sinar ungu dan terkecil adalah sinar merah. Oleh karena itu, di dalam prisma sinar ungu yang memiliki indeks bias terbesar dibelokan paling kuat dan sinar merah yang memiliki indeks bias terkecil dibelokkan paling lemah. Sinar-sinar lainnya berada di antara kedua sinar ini. Pembiasan tiap komponen sinar yang berbeda di dalam prisma menghasikan penguraian cahaya.
Soal 6
Hitung sudut dispersi antara sinar merah dan ungu pada prisma dengan sudut puncak 150 ketika suatu cahaya putih datang pada prisma dengan sudut datang 120. Indeks bias kaca 1,64 untuk cahaya merah dan 1,66 untuk cahaya ungu.
Solusi
Sudut puncak prisma β = 150 dapat dianggap kecil. Karena β kecil, maka sudut dispersi x dapat dihitung dengan Persamaan
Φ = (nu – nm)β
= (1,66 – 1,64)(15) = 0, 300
Soal 7
Sebuah prisma kaca flinta yang memiliki sudut pembias 8,00 digabung dengan sebuah prisma kaca kerona sehingga gabungan ini merupakan prisma akromatis untuk pasangan garis-garis Fraunchofer C dan F.
| Kaca | nC | nD | nF |
| Kerona | 1,517 | 1,519 | 1,524 |
| Finta | 1,602 | 1,605 | 1,612 |
Diskusikan berapa banyak angka penting yang dalam jawaban anda.
Solusi:
Ini adalah soal tentang prisma akromatis untuk pasangan garis-garis C dan F. Dengan demikian, sudut dispersi kaca kerona dan kaca flinta untuk pasangan garis-garis C dan F haruslah sama agar sudut dispersi gabungan sama dengan nol.
(a) Sudut dispersi untuk pasangan C dan F dihitung dengan Persamaan
Flinta φ = (nF – nC)β
Kerona φ’= (nF‘ – nC‘)β’
φ’ = φ ⟺ (nF‘ – nC‘)β’ = (nF – nC)β
β’ =(nF – nC)β /(nF‘ – nC‘)
=((1,612 – 1,602)8,0°)/(1,524 – 1,517) = 11°
(b) Untuk menghitung sudut deviasi total prisma gabungan untuk garis D, kita hitung dahulu sudut deviasi tiap prisma untuk untuk garis D dengan Persamaan
δ = {(n2/n1) – 1)}β
= (n-1)β sebab n1 = 1
Flinta δ(garis D) = (nD – 1)β
= (1,605 – 1)8,0°
= 4,84°
Kerona δ(garis D) = (nD‘ – 1) β’
= (1,519 – 1)11°
= 5,17°
Sudut deviasi total, δ_(total ) adalah selisih dari deviasi kerona dan deviasi flinta.
δ(total) = δ garis D‘ – δgaris D
= 5,17° – 4,84° = 0,87°
Post a Comment for "Soal dan penyelesaian pembiasan pada prisma"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!