PEMBIASAN CAHAYA

• Apabila cahaya merambat mengenai bidang batas dua medium, maka rambatan cahaya tersebut akan mengalami pembelokan. Peristiwa ini yang disebut pembiasan cahaya.

• Banyak kejadian sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan prinsip pembiasan ini. Sebagai contoh, dasar bak mandi yang berisi air kelihatan lebih dangkal, ikan-ikan dan karang di pantai terlihat lebihdangkal jika dilihat dari atas perahu, dan sebagainya.

A. HUKUM PEMBIASANAda beberapa pengertian yang perlu dipahami sebelum membahas tentang hukum pembiasan, yaitu:a) Sinar datang adalah sinar yang datang pada batas dua medium,b) Sinar bias adalah sinar yang dibiaskan oleh bidang batas dua

medium,c) Garis normal adalah garis yang tegak lurus pada bidang batas dua

mediumd) Sudut datang (i) adalah sudut antara sinar datang dengan garis

normal,e) Sudut bias (r) adalah sudut antara sinar bias dengan garis normal,f) Indeks bias mutlak suatu medium (n) didefinisikan sebagai

perbandingan cepat rambat cahaya diruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya di medium tersebut (v).

Secara matematis dapat dirumuskan sebagai n = c / v

Karena kecepatan cahaya di dalam suatu medium selalu lebih kecil daripada diruang hampa maka indeks bias mutlak suatu medium selalu lebih besar dari 1 (n>1).Indeks bias relatif suatu medium n1 didefinisikan sebagai perbandingan indeks bias mutlak medium tersebut terhadap indeks bias mutlak medium lain. Secara matematis dirumuskan sebagai

n12 = n1 / n2 = v1 / v2

Dimanan12=indeks bias relatif medium 1 terhadap medium 2

n1=indeks bias mutlak medium 1

n2=indeks bias mutlak medium 2

v1=laju cahaya dalam medium 1

v2=laju cahaya dalam medium 2

Pembiasan cahaya pada antarmuka antara dua medium dengan indeks bias berbeda, dengan n2 > n1. Karena kecepatan cahaya lebih rendah di medium kedua (v2 < v1), sudut bias θ2 lebih kecil dari sudut datang θ1; dengan kata lain, berkas di medium berindeks lebih tinggi lebih dekat ke garis normal.

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Willebrord Snellius (1591-1626), seperti pada gambar diatas diperoleh hukum pembiasan atau hukum Snellius sebagai berikut:1) Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berpotong

an pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar

2) Sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal

3) Sinar datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal

4) Sinar datang secara tegak lurus terhadap bidang batas dua medium tidak dibiaskan, melainkan diteruskan.

Hukum pembiasan tersebut dapat dinyatakan secara sistematis sebagai berikut:

n1 sin i = n2 sin r

dimanan1=indeks bias mutlak medium 1

n2=indeks bias mutlak medium 2

i=sudut datangr=sudut biasPersamaan diatas selanjutnya disebut sebagai Hukum Snellius. Hukum ini dapat dibuktikan dengan mencelupkan pensil ke dalam gelas yang berisi air, bahwa pensil terlihat patah.

B. PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar.Apabila seberkas sinar datang dari suatu medium dengan indeks bias n1 ke suatu kaca plan paralel dengan indeks bias n2, maka sinar yang keluar dari kaca planparalel akan sejajar dengan sinar yang masuk, namun mengalami pergeseran dari arah semula.

Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang mengenai kaca planparalel akan mengalami dua pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca planparalel dan pembiasan ketika keluar dari kaca plan paralel. Pada saat sinar memasuki kaca :Sinar datang ( i ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N ).Pada saat sinar keluar dari kacaSinar datang ( i' ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r' ) menjauhi garis normal ( N )Selain itu, sinar yang keluar dari kaca palnparalel mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula, dan besarnya pergeseran arah sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :Keterangan :

d = tebal balok kaca, (m)i = sudut datang, (°)r = sudut bias, (°)t = pergeseran cahaya, (m)

C. PEMANTULAN SEMPURNA

Hukum pembiasan menyatakan bahwa jika suatu berkas cahaya datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat, maka sinar yang dibiaskan akan menjauhi garis normal. Pada suatu sudut datang tertentu dapat dibuat sedemikian rupa sehingga sudut bias r=90o (sinar dibiaskan dalam arah sejajar permukaan batas). Besar sudut datang dalam keadaan ini disebut sebagai sudut kritis atau sudut bias dengan lambang ik. Apabila sudut datang akan dipantulkan, tidak ada yang dibiaskan. Peristiwa ini dikenal sebagai pemantulan sempurna. Besar sudut kritis ik dapat ditentukan dengan menerapkan hukum Snellius sebagai berikut:

n1 sin ik = n2 sin 90o

Terjadi ketika sinar datang dari medium rapat ke medium renggang

Medium rapat (n1)

Medium renggang (n2)

ik

Dimanaik = sudut kritisn1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2, dengan syarat n1 > n2

Pemantulan sempurna hanya mungkin terjadi jika cahaya datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat. Intan tampak indah berkilau terjadi karena pemantulan sempurna.