N
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari
dalam air ke udara seperti pada Gambar 2.12.
air udara
Gambar 2.12 Cahaya Menjauhi Garis Normal
Syarat-syarat terjadinya pembiasan adalah sebagai berikut : 1. Cahaya harus melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;
2. Cahaya datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas sudut datang lebih kecil dari 90
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan
laju cahaya pada medium yang kurang rapat.
2.5.1 Indeks Bias
Terdapat suatu pandangan yang keliru bahwa cahaya selalu bergerak dengan kecepatan yang sama di dalam segala situasi. Hal ini sekali lagi bukan
merupakan sebuah fakta yang akurat. Kecepatan cahaya bergantung pada bahan tempat
Universitas Sumatera Utara
dimana ia merambat. Di dalam ruang hampa, cahaya merambat pada kecepatan maksimumnya yang mendekati 300 juta meter per detik atau hampir delapan kali
mengelilingi Bumi dalam satu detik
[11]
. Ketika cahaya merambat di dalam suatu bahan yang jernih, kecepatannya
akan turun sebesar suatu faktor yang dinamakan indeks bias. Sebagian besar bahan yang digunakan untuk membuat serat optik memiliki indeks bias sekitar 1,5
[18]
. Sehingga :
Indeks bias n = v
bahan dalam
di cahaya
kecepa c
hampa ruang
di cahaya
kecepa tan
tan ............. 2.4
Dimana besar kecepatan cahaya di ruang hampa 3 x 10
8
ms. Hubungan antara sudut bias dengan beda perubahan kelajuannya adalah
[18]
:
2 2
1 1
sin sin
v v
θ θ =
.................................... 2.5
Karena indeks bias sebenarnya merupakan nilai perbandingan rasio antara kecepatan cahaya di dalam ruang hampa terhadap kecepatan cahaya di dalam bahan,
maka besaran indeks bias tidak memiliki satuan. Dengan menggunakan indeks bias sebesar 1,5 maka dapat dihitung kecepatan
cahaya di dalam bahan sebesar 200 juta meter per detik. Dengan indeks bias berperan sebagai faktor pembagi dalam menentukan kecepatan cahya di dalam suatu bahan. Hal
ini berarti bahwa semakin rendah nilai indeks bias maka semakin tinggi kecepatan cahaya di dalam bahan terkait.
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 dan nilai indeks bias untuk beberapa zat ditampilkan pada Tabel 2.2
[11]
. Tabel 2.2 Indeks Bias Beberapa Medium yang berbeda
[11]
Universitas Sumatera Utara
Medium n = c v
Udara Hampa 1,0000
Udara pada STP 1,0003
Air 1,333
Es 1,31
Alkohol Etil 1,36
Gliserol 1,48
Benzena 1,50
Kaca Kuarsa Lebur 1.46
Kaca Korona 1,52
Perhatikan seberkas sinar cahaya yang bergerak dari sebuah bahan dengan indeks bias bernilai tinggi ke bahan lainnya dengan indeks bias yang lebih rendah. Di
dalam bahan kedua, cahaya akan bergerak lebih cepat dari sebelumnya di dalam bahan pertama, sehigga dapat diketahui bahwa jarak antara muka-muka gelombang yang
berurutan atau panjang gelombangnya akan menjadi lebih besar di dalam bahan kedua
[18]
. Sekarang perhatikan pula bahwa arah kedatangan cahaya menuju ke bidang
perbatasan antara kedua bahan juga sangat penting. Dalam Gambar 2.13 dijelaskan bahwa cahaya datang ke bidang perbatasan dengan arah rambatan yang membentuk
sudut tegak lurus terhadap bidang tersebut
[18]
.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13 Cahaya Berubah Kecepatannya
[18]
Kemudian diperhatikan pula sinar lainnya yang datang ke bidang perbatasan dengan arah rambatan yang membentuk sudut berbeda tidak tegak lurus. Saat cahaya
menyeberangi bidang perbatasan dan masuk ke dalam bahan kedua, bagian sinarnya yang berada di dalam bahan kedua akan bergerak lebih cepat daripada bagian sinarnya
yang masih berada di dalam bahan pertama. Sehingga muka-muka gelombang cahaya akan bergerak maju lebih cepat di dalam bahan kedua dibandingkan dengan di dalam
bahan pertama. Hal ini mengakibatkan arah pergerakan sinar berbelok secara tajam patah di bidang perbatasan antara kedua bahan. Setelah memasuki bahan kedua, sinar
kembali merambat mengikuti sebuah garis lurus meskipun dengan sudut arah dan kecepatan yang berbeda seperti ditunjukkan pada Gambar 2.14
[18]
.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.14 Cahaya Mengalami Pembiasan Patah
[18]
Besarnya pembelokan yang terjadi pada sinar cahaya dan karenanya arah rambatnya yang baru ditentukan oleh rasio indeks bias relatif antara kedua bahan dan
oleh sudut datang sinar menuju bidang perbatasan.
2.5.2 Hukum Pembiasan Cahaya Hukum Snellius
