Pembiasan dan Pemantulan Cahaya

Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya merambat pada dua medium yang berbeda indeks biasnya.

hukum tentang pembiasan

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang batas.
2. Perbamdingan antara sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah tetap.

i            = sudut datang     AB = sinar datang

r           = sudut bias          BC = sinar bias

N          = garis normal

dengan:

i = sudut dating (^o)

r = sudut bias (^o)

n1 dan n2 = indeks bias mutlak medium 1 dan 2

panjang gelombang pada medium 1 dan 2 (M)

n₁₂ = indeks bias relatif  medium 2 terhadap medium 1

Jika medium 1 adalah udara maka v₁ = c dan n₁ = 1 sehingga

dengan:

c = kecepatan cahaya di udara (3 x 10⁸ m/s)

 

Jadi, apabila cahaya merambat pada dua medium yang berbeda indeks bias maka frekuensi nya tetap, tetapi panjang gelombang dan  kecepatanya berubah.

Pemantulan sempurna

Pemantulan sempurna dapat terjadi , jika

• cahaya merambat dari medium rapat ke renggang (n₁ > n₂),
• sudut datang > sudut kritis (I > i_k).

Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90o.

i_k = sudut kritis (^o)

n₁ dan n₂ = indeks bias mutlak

Contoh pemantulan sempurna, antara lain

• gejala terjadinya fatamorgana,
• berlian akan tampak berkilau,
• jalan yang beraspal nampak berair saat tengah hari jika terkena sinar matahari saat tengah hari.

Pembiasan pada Dua Bidang Batas

a. Pembiasan pada Kaca Plan-Paralel

• i₁ = r₂ dan r₁ = i₂
• sinar masuk // sinar keluar (AB // CD)

Pergeseran sinar

dengan:

d           = tebal kaca (m, cm)

t            = CE = pergeseran sinar (m, cm)

i₁          = sudut datang pada bidang batas 1

r₁          = sudut bias pada bidang batas 1

b. Pembiasan pada Prisma

β = r1 + i2

D_total = i1 + r2 – β

β = sudut pembias

D_total = sudut deviasi total

Apabila terjadi deviasi minimum, maka

dengan:

n₁₂       = indeks bias relatif prisma terhadap medium 1 (n2/n1)

n₂         = indeks bias prisma

n₁         = indeks bias medium

D_min     = sudut deviasi minimum

Jika besar sudut pembias (β) < 15^o maka:

D_min = (n12 – 1) β

Pembiasan pada Satu Bidang Lengkung

dengan:

s = OB = jarak benda ke bidang Iengkung (m, cm)

s’ = OB’ = jarak bayangan ke bidang Iengkung (m, cm)

R = OM = jari-jari kelengkungan (m, cm)

n₁ = indeks bias medium

n₂ = indeks bias bidang lengkung

Catatan:

• Apabila permukaan bidang batas cembung dilihat dari arah sinar datang jari-jari positif (R+).
• Apabila permukaan bidang batas cekung dilihat dan arah sinar datang jari-jari negatif (R-).
• Apabila permukaan bidang batas datar jari-jarinya tak terhingga (R~).

Pembiasan pada Lensa Tipis

Lensa tipis adalah benda bening yang tembus cahaya, mempunyai dua buah permukaan dengan jari-jari kelengkungan R₁ dan R₂, dan ketebalan lensa dianggap nol.

Rumus untuk lensa tipis:

dengan:

n₁                     = indeks bias medium

n₂                     = indeks bias lensa

R₁ dan R₂        = jari-jari kelengkungan lensa (m, cm)

S                       = jarak benda ke lensa (m, cm)

s’                      = jarak bayangan ke lensa (m, cm)

f                        = jarak titik fokus lensa (m, cm)

Catatan:

• Benda di depan lensa nyata dan benda di belakang lensa maya.
• Bayangan di depan lensa maya dan bayangan di belakang lensa nyata.
• Nomor ruang benda + nomor ruang bayangan = 5.