Pembiasan Cahaya

A. Apakah Pembiasan Cahaya Itu?

Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya ketika melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya.

B. Hukum Snellius Pada Pembiasan

Misalkan cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut tiba i menuju ke medium 2. Saat di medium 2 kecepatan cahaya bermetamorfosis v2 dan cahaya dibiaskan dengan sudut bias r menyerupai diperlihatkan pada Gambar di bawah :

Pada teladan di atas terlihat sinar tiba (i) > sinar bias (r) atau dengan kata lain sinar bias mendekati garis nornal....terjadi knorma dan sopan santun sinar menembus batas bidang dari medium yang renggang ke medium yang ludang kecepeh rapat. bila sinar berasal dari sebaliknya yakni dari medium rapat ke medium yang ludang kecepeh rengang maka sinar menjauhi garis normal (i < r)

Contoh:

Seberkas sinar tiba dari udara ke lapisan minyak yang terapung di air dengan sudut tiba 30°. Bila indeks bias minyak 1,45 dan indeks bias air 1,33, berapakah besar sudut sinar tersebut di dalam air?

Penyelesaian:

Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara kemudian masuk ke lapisan minyak yang terapung di permukaan air, gres kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum hingga ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan menyerupai diperlihatkan gambar di bawah.

pada pengerjaan soal di atas  besar sudut r1 tidak dicari lantaran tidak dibutuhkan....yang diperlukan ialah sin r1 untuk mecari sin i2 lantaran sin r1 = sin i2.

C. Pemendekan Semu Akibat Pembiasan

pemendekan tiruan ini terjadi lantaran pembiasan di mana cahaya merambat dari medium optik yang ludang kecepeh rapat ke medium optik yang kurang rapat, contohnya dari air ke udara.

 

Pada gambar di atas ada dua orang pengamat yang berbeda posisi yakni pengamat A membentuk sudut tertentu terhadap benda yang diamati sedangkan pengamat B sempurna tegak lurus terhadap benda yang diamati, keduanya penganmat ada di medium udara dan benda yang mereka amati ada dalam air.

Untuk pengamat A (yang membentuk sudut tertentu dengan benda) berlaku kekerabatan :

h' = tinggi bayangan tiruan yang dilihat oleh pengamat pada posisi A

h = tinggi benda sesungguhnya

n1 = indeks bias medium kawasan benda berada

n2 = indeks bias medium kawasan pengamat berada

i = sudut datang

r = sudut bias

sedangkan unutuk pengamat B(yang tegak lurus dengan benda yang diamati) berlaku kekerabatan :

Rumus di atas juga berlaku untuk insiden pemanjangan jarak benda yang terjadi ketika pengamat berada di medium yang ludang kecepeh rapat dari benda yang diamati...misal pengamat berada di dalam air sedang memperhatikan suatu benda yang berada di udara...sehingga jarak benda terlihat ludang kecepeh panjang dari jarak sebenarnya.

D. Pemantulan Total

ketika cahaya merambat dari medium optik ludang kecepeh rapat ke medium optik kurang rapat dengan sudut tiba tertentu, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Bila sudut tiba terus diperbesar, maka suatu ketika sinar bias akan sejajar dengan bidang yang berarti besar sudut biasnya 90°.Sekali lagi apabila sudut tiba diperbesar, maka tidak ada lagi cahaya yang dibiaskan, lantaran seluruhnya akan dipantulkan. Sudut tiba pada ketika sudut biasnya mencapai 90° ini disebut sudut kritis (saat sin r = sin 90 = 1).

Persamaan sudut kritis :

E. Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel

Kaca plan paralel atau balok beling ialah keping beling tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar

 

Persamaan pergeseran sinar pada balok beling :

Keterangan :

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

F. Pembiasan Pada Prisma, Sudut Deviasi dan deviasi minimum

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

r1 = sudut bias ketika berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

i2 = sudut tiba ketika berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara

secara otomatis persamaan di atas sanggup dipakai untuk mencari besarnya i2 bila besar sudut pembias prisma diketahui....

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan :

D = sudut deviasi

i1 = sudut tiba pada bidang batas pertama

r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik kekerabatan antara sudut deviasi (D) dan sudut tiba pertama i1 :

 

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi ketika i1 = r2

Persamaan deviasi minimum :

a.  Bila sudut pembias ludang kecepeh dari 15°

Keterangan :

n1 = indeks bias medium

n2 = indeks bias prisma

Dm = deviasi minimum

β = sudut pembias prisma

b.  Bila sudut pembias kurang dari 15°

Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15°.

n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium

δ = sudut pembias prisma

G. Pembiasan Pada Bidang Lengkung/Sferis

Keterangan :

n1 = indeks bias medium di sekitar permukaan lengkung

n2 = indeks bias permukaan lengkung

s = jarak benda

s' = jarak bayangan

R = jari-jari kelengkungan permukaan lengkung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian tanda berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung menyerupai dijelaskan dalam tabel memberikankut ini :

Untuk ludang kecepeh jelasnya kita perhatikan teladan memberikankut ini :

Seujung ikan berada di dalam akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 30 cm. Posisi ikan itu 20 cm dari dinding akuarium dan diamati oleh seseorang dari luar akuarium pada jarak 45 cm dari dinding akuarium. Bila indeks bias air akuarium 4/3 tentukanlah jarak orang terhadap ikan menurut

a) orang itu

b) berdasarkan ikan

a. Menurut orang (Orang melihat ikan, berarti Sinar tiba dari ikan ke mata orang)

Diketahui :

n1 = nair = 4/3

n2 = nu = 1

s = 20 cm

R = -30

(R bertanda negatif lantaran sinar tiba dari ikan menembus permukaan cekung akuarium ke mata orang)

Ditanya : s’

 Jawab :

 

Jadi, jarak bayangan ikan atau jarak ikan ke dinding akuarium berdasarkan orang hanya 18 cm (bukan 20 cm!). Tanda negatif pada jarak s’ menyatakan bahwa bayangan ikan yang dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikan berdasarkan orang ialah 45 cm ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).

b. Menurut Ikan (Ikan melihat orang, berarti Sinar tiba dari orang ke mata ikan)

Diketahui :

n1 = nu = 1

n2 = nair = 4/3

s = 45 cm

R = +30

(R bertanda positif lantaran sinar tiba dari orang menembus permukaan cekung akuarium ke mata ikan)

Ditanya : s’

Jawab :

Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium berdasarkan ikan bukan 45 cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayangan menyatakan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak orang ke ikan berdasarkan ikan sama dengan 20 cm ditambah 120 cm, yakni 140 cm.

disebabkan jarak benda dengan bayangan yang dibuat berbeda maka bayangan juga mengalami perbesaran (M) sebesar :

Fokus Permukaan Lengkung

Permukaan lengkung memiliki dua titik api atau serius. Fokus pertama (F1) ialah suatu titik asal sinar yang menjadikan sinar-sinar dibiaskan sejajar. Artinya bayangan akan terbentuk di jauh tak terhingga

(s’ = ) dan jarak benda s sama dengan jarak serius pertama F1.

Fokus kedua (F2) permukaan lengkung ialah titik pertemuan sinar-sinar bias apa bila sinar-sinar yang tiba pada bidang lengkung ialah sinar-sinar sejajar. Artinya benda berada jauh di tak terhingga (s = )

seriusnya :

Advertisement