Pembiasan Gelombang Cahaya

PEMBIASAN GELOMBANG CAHAYA

Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat gelombang akibat melewati bidang batas dua medium yang berbeda.  Cahaya sebagai gelombang  mengalami pembiasan ketika melewati bidang batas dua medium yang berbeda misalnya ketika cahaya berasal dari udara menuju ke air maka arah siar akan dibelokkan.

n   =

Pada peristiwa pembiasan, cahaya yang datang akan diteruskan namun mengalami pembiasan atau pembelokan arah. Besarnya sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis normal dinamakan sebagai sudut bias. Besar kecilnya sudut bias dipengaruhi oleh sifat dari medium yang biasa disebut sebagai indeks bias ( n ). Indeks bias merupakan perbandingan antara laju cahaya dalam ruang hampa ( c ) dengan laju cahaya dalam medium ( v ) atau bila dirumuskan secara matematis :

                                                                             

Dari rumusan di atas terlihat bahwa indeks bias n berbanding terbalik dengan v. Artinya semakin besar n maka v semakin kecil. Hal ini yang menyebabkan cahaya yang datang dari medium dengan n besar ke medium dengan n lebih kecil akan dibiaskan menjauhi garis normal. Sebaliknya cahaya yang datang dari medium dengan n lebih kecil ke medium dengan n lebih besar akan dibiaskan mendekati garis normal.. Lihat gambar D :

Gambar D

Hukum utama pembiasan

Hukun I pembiasan dari Snellius : sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

pembiasan cahaya

INDEKS BIAS

1.         Indeks bias mutlak

Indeks bias mutlak adalah suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya. Jadi tipa medium akan memiliki indeks bias yang berbeda indeks bias mutlak juga menunjukkan kerapatan dan kerenggangan suatu bahan misalnya gelas lebih rapat dari pada air maka indeks bias gelas lebih besar dari pada air.

dimana n= indeks bias mutlak, i= sudut datang, dan r= sudut bias

2.         Indeks bias relatif

Adalah ukuran perbadingan indeks bias madium satu terhadap medium lainnya. Secara umum ditulis dalam sebuah persamaan n₁ sin i = n₂ sin r dimana n₁ = indeks bias mutlak medium 1, n₂= indeks bias mutlak medium 2, i= sudut datang dan r =- sudut bias.

Dalam persamaan berikut    

maka disebut indeks bias medium 2 relatif terhadap medium satu dengan cara yang sama 

 maka disebut indeks bias medium 1 relatif terhadap medium 2

Hukum II pembiasan Snellius

Hukum kedua Snellius berbunyi: sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n₁ < n₂) , sinar akan dibelokkan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n₁ > n₂). Sinar akan dibelokkan menjauhi garis normal.

 

Hukum pembiasan menyatakan sebagai berikut :

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar
2. a. jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang tepat, akan dibiaskan menjauhi garis normal

b. jika sinar datang dari medium kurang rapat, ke medium lebih rapat, akan dibiaskan mendekati garis normal.

3. Perbandingan sinar sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) merupakan bilangan konstan. Bilangan konstan inilah yang sebenarnya menunjukkan indeks bias relative medium itu.

CONTOH PEMBIASAN GELOMBANG CAHAYA

Mengapa Pensil Terlihat Bengkok Ketika Masuk ke Dalam Air?

Jawabannya…

Karena adanya pembiasan cahaya yang ditangkap pensil oleh bidang batas antara udara dan air. Penjelasannya sebagai berikut: Sebuah benda akan dapat kita lihat jika benda tersebut memancarkan cahaya ke mata kita. Cahaya itu bisa berasal dari dirinya sendiri atau pantulan cahaya dari benda selainnya. Pensil yang sedang kita bahas ini menangkap cahaya dari luar dirinya lalu memantulkannya ke mata kita. Namun, jangan lupa cahaya yang ditangkap oleh seluruh permukaan pensil ini mengikuti hukum dari pembiasan cahaya diatas, yaitu dibelokkan jika masuk kedalam bidang batas dua medium yang berbeda. Dengan sebab inilah, pensil yang telah menangkap dan memantulkan cahayanya ke mata kita menjadi terlihat bengkok sedangkan secara nyata hal itu tidak terjadi.

PENYEBAB TERJADINYA PEMBIASAN CAHAYA

Pembiasan cahaya terjadi ketika cahaya lewat dari satu medium ke lainnya propagasi dengan kepadatan optik yang berbeda, mengalami perubahan arah kecepatan dan perubahan jika tidak insiden tegak lurus di permukaan. Pembiasan cahaya merupakan penyimpangan dalam arah propagasi yang dijelaskan oleh hukum Snell. Hukum dan pembiasan di media homogen, adalah konsekuensi dari prinsip Fermat, yang menyatakan bahwa perjalanan cahaya antara dua titik di sepanjang jalan jalur optik lebih memerlukan sedikit waktu.

Selain itu, kecepatan penetrasi cahaya dalam medium selain vakum berhubungan dengan panjang gelombang dan, ketika sebuah berkas cahaya putih melewati dari satu media ke yang lain, setiap warna mengalami penyimpangan sedikit. Fenomena ini dikenal sebagai hamburan cahaya. Misalnya, untuk mencapai medium padat, gelombang lebih pendek kehilangan kecepatan pada panjang (misalnya, ketika cahaya putih melewati prisma). Panjang gelombang pendek yang tersebar hingga 4 kali selama itu yang mengapa langit terlihat biru karena rentang warna untuk indeks bias lebih besar dan lebih tersebar. Dalam hukum refraksi adalah Huygens menyimpulkan semua gerakan gelombang yang mengatur keseluruhan:

1. Sinar insiden, dipantulkan dan dibiaskan adalah pada bidang yang sama.
2. Timbulnya sudut dan refleksi adalah sama, yang berarti mereka yang masing-masing kejadian dan balok tercermin dengan tegak lurus (disebut Normal) untuk batas ditarik pada titik kejadian.