Pokok Bahasan Pembiasan LANDASAN TEORI
medium 1
dan medium 2
Indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias suatu medium terhadap indeks bias medium yang lain misanya medium 1 terhadap medium 2.
2 1
12
n n
n
dimana n
12
: indeks bias relatif medium 1 terhadap medium 2 n
1
: indeks bias mutlak medium 1 indeks bias medium tempat sinar datang n
2
: indeks bias mutlak medium 2 indeks bias medium tempat sinar bias
Teori
Pada gambar 2.3 dan 2.4 di atas tampak bahwa sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar dan ketiganya
berpotongan pada satu titik. Bidang datar yang dimaksud dalam peristiwa pembiasan adalah bidang dimana sinar-sinar tersebut digambarkan.
Contohnya apabila kita menggambarkan sinar-sinar ini di atas kertas, maka yang disebut dengan bidang datar adalah kertas. Pernyataan tersebut
dikemukakan oleh Willeboard Snellius seorang fisikawan berkebangsaan Belanda yang kemudian dikenal sebagai Hukum I Snellius atau Hukum I
Pembiasan. Pernyataan Hukum Snellius I adalah “Sinar datang, sinar bias, garis normal berada pada satu bidang datar”
Dari kenyataan yang terjadi pada fenomena sinar laser di atas tampak bahwa sinar datang dari medium 1 yaitu udara menuju medium 2 yaitu air,
sinar bias bergerak membelok mendekati garis normal gambar 3. Sedangkan ketika sinar datang dari medium 1 yaitu air menuju medium 2 yaitu udara,
sinar bias bergerak membelok menjauhi garis normal gambar 4. Peristiwa pembiasan kemudian dijelaskan Snellius dengan teori yang sekarang kita
kenal dengan Hukum II Snellius. Pernyataan Hukum Snellius II adalah “Sinar datang dari medium kurang rapat menuju ke medium lebih rapat
dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.”
Snellius menjelaskan peristiwa tersebut dengan rumusan teori yang memberikan hubungan antara sudut datang dengan sudut bias pada cahaya
yang melalui batas antara 2 medium yang berbeda kerapatannya indeks bias yaitu “Perbandingan antara sinus sudut datang i dengan sinus sudut bias r
merupakan kebalikan dari perbandi ngan dari kedua indeks bias.” Secara
matematis
dimana
maka
atau n
1
sin i = n
2
sin r
Penjelasan Teori
Gambar 2.5 Diagram pembiasan pada sinar laser dari udara ke air
Seperti yang telah dipelajari dalam subab cahaya bahwa cahaya dipantulkan dan juga dibiaskan. Pembiasan cahaya terjadi apabila cahaya
melewati batas dua medium yang berbeda kerapatannya misalnya udara dengan air, ditandai dengan pembelokan cahaya pada bidang batas tersebut.
Cahaya dapat membelok karena pada fenomena sinar laser ini cahaya yang memiliki cepat rambat merambat dari medium udara menuju air atau
sebaliknya ari ke udara. Dimana kecepatan merambat dipengaruhi oleh indeks bias medium. sedangkan indeks bias medium berkaitan dengan kerapatan
mediumnya. Kerapatan medium udara kurang rapat bila dibandingkan dengan kerapatan medium air. Pada gambar 2.5 digambarkan dengan perbedaan
panjang garis panah. Cepat rambat cahaya di udara v
1
lebih besar dari cepat rambat cahaya di air v
2
. Digambarkan garis panah v
1
di medium 1 udara lebih panjang dibandingkan dengan v
2
di medium 2 air. Oleh karena cepat rambat cahaya tersebut berubah, maka sinar bias arahnya tidak lagi lurus
dengan arah sinar datang melainkan membelok seperti pada gambar. Lihat gambar 2.5, cahaya datang dengan sudut i dan dibiaskan
dengan sudut r. Cepat rambat cahaya di medium 1 adalah v
1
dan di medium 2
adalah v
2
. Di sini terdapat hubungan antara cepat rambat cahaya dengan indeks bias medium. Dimana indeks bias medium berkaitan dengan kerapatan
suatu medium. Jadi apabila cahaya bergerak dari suatu medium ke medium lain yang lebih rapat, itu berarti cahaya bergerak dari medium 1 ke medium 2
yang mempunyai indeks bias lebih besar dan karena itu maka cepat rambat cahaya dalam medium 2 lebih lambat. Hal itu menyebabkan sudut bias lebih
kecil dalam medium 2 daripada sudut datang di medium 1 r i, sehingga cahaya dibelokkan mendekati normal. Jadi apabila cahaya bergerak ke suatu
medium yang lebih rapat, menyebabkan cepat rambat cahaya semakin berkurang. Hal ini mengartikan bahwa indeks bias medium 1 lebih kecil dari
medium 2. Sesuai dengan peristiwa sinar laser yang diarahkan ke permukaan air
di dalam kotak akuarium pada keadaan pertama sinar datang dari udara, itu mengartikan bahwa indeks bias udara lebih kecil dibandingkan dengan indeks
bias air, maka cepat rambat sinar laser akan mengecil ketika sinar tersebut masuk ke dalam air. Perubahan cepat rambat mengakibatkan cahaya
mengalami pembelokan arah rambat. Ketika cepat rambat cahaya berkurang, berarti indeks bias medium bertambah sehingga terlihat pada gambar sinar
bias bergerak mendekati garis normal. Hal itu menunjukkan bahwa besar sudut bias yang terbentuk lebih kecil dari sudut datang r i. Berlaku untuk
kebalikannya, ketika cahaya bergerak dari suatu medium ke medium lain yang kurang rapat, cahaya bergerak ke medium 2 yang mempunyai indeks
bias lebih kecil daripada medium 1 dan karena itu maka cepat rambat cahaya
dalam medium 2 lebih cepat. Hal itu menyebabkan sudut bias lebih besar dalam medium 2 daripada sudut datang di medium 1 r i, sehingga cahaya
dibelokkan menjauhi normal. ketika cepat rambat cahaya bertambah, berarti indeks bias medium berkurang sehingga terlihat pada gambar sinar bias
bergerak menjauhi garis normal. Hal itu menunjukkan bahwa besar sudut bias yang terbentuk lebih besar dari sudut datang r i.
Jadi pembiasan cahaya adalah suatu peristiwa dimana cahaya diteruskan atau dibelokkan ketika merambat melalui dua medium yang
berbeda kerapatannya. Adapun sifat-sifat dari sinar bias, yaitu
1. Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat dibiaskan
mendekati garis normal. Dengan demikian, sudut bias r akan lebih kecil daripada sudut datang i.
2. Sinar datang tegak lurus bidang batas, maka akan diteruskan. Jika sinar
datang tegak lurus pada permukaan bidang batas, bagian sinar yang datang akan diteruskan tanpa berubah arah. Sinar yang datang menuju bidang
batas akan mengalami pembelokan ke bawah.
3. Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat dibiaskan
menjauhi garis normal. Dengan demikian, sudut bias r akan lebih besar daripada sudut datang i.