Dispersi Gelombang

satu lagi tugas masa sekolah. makalah fisika tentang dispersi gelombang. aku sekelompok sama anjaina, amalia, dan tazki. kita satu-satunya kelompok yang melakukan percobaan lho. awalnya agak diluar kendali karena presentasinya menghabiskan banyak waktu. trus waktu sebelum percobaan ditanya, "warna yang baik untuk menguraikan pelangi apa?" tentu aja kita jawab "putih!" eh ditanya lagi, "kenapa warna senter kalian oren?" haduh, bingung deh..jawabannya adalah, "karena oren punya panjang gelombang yang hampir sama kaya warna putih, jadi tetep bisa menguraikan cahaya." begituu, semoga kalo kalian ditanya guru bisa juga yaa.. :)

PENDAHULUAN

  

Gelombang adalah  bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Menurut arah getarnya gelombang dikelompokkan menjadi : gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit, misalnya seperti riak gelombang air, benang yang digetarkan, dsb. Gelombang logitudinal adalah gelombang yang merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan. Contoh gelombang longitudinal seperti slingki / pegas yang ditarik ke samping lalu dilepas.

Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menghitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal).

Gelombang juga dapat dikelompokkan berdasarkan ada tidaknya medium perambatan gelombang: gelombang mekanik dan elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium perambatan. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat baik melalui medium maupun vakum ( tanpa medium).

Gelombang terjadi karena adanya sumber getaran yang bergerak terus menerus. Ada beberapa gejala gelombang yang berlaku umum, baik untuk gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik. Ada 6 gejala gelombang umum yaitu pemantulan, pembiasan, dispersi, difraksi, interferensi, dan polarisasi. 

Pada makalah kali ini, kami akan membahas tentang salah satu gejala gelombang yang berlaku umum, yaitu dispersi gelombang.

                                     Dispersi gelombang

                Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang  ketika gelombang merambat pada suatu medium. Medium nyata yang gelombangnya merambat dapat disebut sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang mempertahankan bentuknya.  Contoh medium non disperse adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi.

Gelombang-gelombang cahaya yang terdapat dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna.  Cahaya putih (polikromatik) yang dirambatkan pada prisma kaca mengalami dispersi sehingga membentuk spektrum warna-warna pelangi. Dispersi gelombang  yang terjadi dalam prisma kaca terjadi karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya.

Dispersi cahaya adalah penguraian cahaya putih atas komponen - komponen warna pelangi. Dalam percobaan di laboratorium, penguraian cahaya tersebut menggunakan sebuah kotak sinar dan sebuah prisma kaca. Jika sebuah sinar yang keluar dari kotak diarahkan ke salah satu bidang pembias prisma, maka sinar yang keluar dari bidang prisma lainnya akan terpisah menjadi 7 warna pelangi. Dalam kehidupan sehari hari , contoh penerapan dispersi adalah pembentukan pelangi.selain itu, dispersi juga mempunyai pengertian sebagai berikut:

Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Hal itu membuktikan bahwa cahaya putih terdiri atas harmonisasi berbagai cahaya warna dengan panjang gelombang yang berbeda – beda.

                Pelangi adalah spektrum cahaya matahari yang diuraikan oleh butir - butir air. Pelangi hanya dapat terlihat jika kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita. Jika seberkas sinar matahari mengenai butir - butir air yang besar, maka sinar itu akan dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Sinar akan memasuki butir air. Sebagian kecil sinar akan dipantulkan oleh bagian belakang butir air. Selamjutnya sinar pantul ini mengenai permukaan depan dan dibiaskan oleh permukaan depan. Karena sinar pantul ini dibiaskan, maka sinar ini pun diuraikan atas spektrum spektrum matahari.

Ketika cahaya merambat dalam suatu medium, maka kecepatan rambat gelombang umumnya bergantung pada frekuensinya. Dalam kaca misalnya, kecepatan rambat makin kecil bila panjang gelombang nya makin kecil. Cahaya warna ungu merambat lebih lambat daripada cahaya warna merah. Jika cahaya putih jatuh pada bidang batas 2 medium dengan sudut tertentu, maka gelombang yang masuk ke medium kedua mengalami pembiasan. Besarnya sudut bias bergantung pada kecepatan rambat cahaya dalam medium tersebut. 

Karena gelombang dengan frekuensi berbeda mempunyai  v ( kecepatan) yang berbeda, maka gelombang dengan frekuensi berbeda akan memiliki sudut bias yang berbeda pula. Akibatnya, dalam medium kedua,  berkas dengan frekuensi yang berbeda bergerak dalam arah yang berbeda.  Peristiwa tersebut dapat dikatakan sebagai penguraian cahaya putih dari spektrum - spektrum yang memiliki frekuensi yang berbeda atau disebut dispersi.

Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi warna warna spektralnya.  Indeks cahaya suatu bahan menentukan panjang gelombang cahaya  yang dapat diuraikan menjadi komponen - komponennya. Untuk cahaya ultraviolet digunakan  prisma dari Kristal, untuk cahaya putih digunakan prisma dari kaca, dan  untuk cahaya infrarot digunakan prisma dari garam batu.

Peristiwa dispersi ini terjadi karena perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.

                                 RUMUS – RUMUS DISPERSI

            Setiap warna mengalami pembiasan yang berbeda. Setiap warna mengalami deviasi dari arah semula. Sudut yang dibentuk oleh sinar yang keluar dengan sinar datang dinamakan sudu devisiasi     .

Selisih sudut devisiasi ungu dengan sudut devisiasi merah dinamakan sudut dispersi . untuk kondisi dimana terjadi devisiasi menimum (D) dan sudut pembias kecil, maka berlaku hubungan sebagai berikut :

Devisiasi minimum = ungu ( Du) 

Devisiasi minimum = merah (Dm)

Sudut dispersi untuk kondisi ini adalah : 

                            

A.      Susunan Prisma pandang lurus

Adalah susunan prisma yang menghilangkan devisiasi warna tertentu.

 Misalnya untuk sinar warna kuning = Dk –Dk’ = 0

Sudut dispersi
= u - m
= (nu – nm) 

Keterangan :
m = sudut deviasi merah
u = sudut deviasi ungu
nu = indeks bias untuk warna ungu
nm = indeks bias untuk warna merah

Catatan :
Untuk menghilangkan dispersi antara sinar ungu dan sinar merah kita gunakan susunan Prisma Akhromatik.

Ftot = F kerona - Fflinta = 0

Untuk menghilangkan deviasi suatu warna, misalnya hijau, kita gunakan susunan prisma pandang lurus.

Dtot = Dkerona - Dflinta = 0

                                               TOKOH

Sir Isaac Newton FRS (lahir di Woolsthorpe-by-Colsterworth, Lincolnshire, 4 Januari 1643 – meninggal 31 Maret 1727 pada umur 84 tahun; KJ: 25 Desember 1642 – 20 Maret 1727) adalah seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiwan, dan teolog yang berasal dari Inggris. Ia merupakan pengikut aliran heliosentris dan ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah, bahkan dikatakan sebagai bapak ilmu fisika klasik. Karya bukunya Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica yang diterbitkan pada tahun 1687 dianggap sebagai buku paling berpengaruh sepanjang sejarah sains. Buku ini meletakkan dasar-dasar mekanika klasik. Dalam karyanya ini, Newton menjabarkan hukum gravitasi dan tiga hukum gerak yang mendominasi pandangan sains mengenai alam semesta selama tiga abad. Newton berhasil menunjukkan bahwa gerak benda di Bumi dan benda-benda luar angkasa lainnya diatur oleh sekumpulan hukum-hukum alam yang sama. Ia membuktikannya dengan menunjukkan konsistensi antara hukum gerak planet Kepler dengan teori gravitasinya. Karyanya ini akhirnya menyirnakan keraguan para ilmuwan akan heliosentrisme dan memajukan revolusi ilmiah.

Dalam bidang mekanika, Newton mencetuskan adanya prinsip kekekalan momentum dan momentum sudut. Dalam bidang optika, ia berhasil membangun teleskop refleksi yang pertama dan mengembangkan teori warna berdasarkan pengamatan bahwa sebuah kaca prisma akan membagi cahaya putih menjadi warna-warna lainnya. Ia juga merumuskan hukum pendinginan dan mempelajari kecepatan suara.

Dalam bidang matematika pula, bersama dengan karya Gottfried Leibniz yang dilakukan secara terpisah, Newton mengembangkan kalkulus diferensial dan kalkulus integral. Ia juga berhasil menjabarkan teori binomial, mengembangkan "metode Newton" untuk melakukan pendekatan terhadap nilai nol suatu fungsi, dan berkontribusi terhadap kajian deret pangkat.

Pada tahun 1666, Isaac Newton mendapatkan bahwa cahaya matahari dapat dipisahkan menjadi beberapa warna. Ia membuat sebuah lubang di daun jendela sebuah ruamg gelap. Kemudian ia meletakkan sebuah prisma di depan lubang. Ketika cahaya mataharimemasuki lubang dan jatuh pada prisma, sebuah spektrum warna pelangi terlihat pada layar di letakkan pada sisi lain prisma.

PERCOBAAN MEMBUAT PELANGI

A.      Alat dan bahan :

Baskom

Cermin datar

Senter

Kertas HVS putih

Air jernih

Plastisin

B.       Langkah kerja:

1.       Susun peralatan seperti pada gambar di bawah ini :

2.       Isi baskom hampir penuh air jernih.

3.       Pasang cermin datar bersandar miring pada  ujung baskom. Agar cermin dapat tertahan, digunakan plastisin pada bagian belakang.

4.       Arahkan sinar senter pada bagian cermin yang tergenang dalam air.

5.       Pegang kertas HVS putih diatas baskom kira kira pada posisi sinar pantul senter oleh cermin .

6.       Sebelum dapat melihat pelangi, kertas atau senter perlu digerak gerakkan agar posisi pelangi dapat terlihat.

                                                 KESIMPULAN

• Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang  ketika gelombang merambat suatu medium.
• Medium nyata yang gelombangnya merambat dapat disebut sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang mempertahankan bentuknya. Semisal, contoh medium non disperse adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi.
• Gelombang-gelombang cahaya yang terdapat dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna.
• Dispersi cahaya adalah penguraian cahaya putih atas komponen komponen warna pelangi. 
•  Peristiwa dispersi terjadi karena perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.
• Karena gelombang dengan frekuensi berbeda mempunyai  v ( kecepatan) yang berbeda, maka gelombang dengan frekuensi berbeda akan memiliki sudut bias yang berbeda pula. Akibatnya, dalam medium kedua  berkas dengan frekuensi yang berbeda bergerak dalam arah yang berbeda.