Pembiasan
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| refraction/rɪˈfrækʃn/ | pembiasan |
| refractive index/rɪˈfræktɪv ˈɪndeks/ | indeks bias |
Sedotan dalam gelas terlihat patah
- Turunkan sedotan ke dalam gelas air dan ia tampak bengkok di permukaan.
- Sedotannya baik-baik saja — yang pencahayaannya membengkok saat melintasi dari air ke udara.
- Cahaya mengubah arah saat berpindah antara bahan — pembiasan.
- Hal ini terjadi karena cahaya merambat pada kecepatan berbeda di media yang berbeda.
Mengapa cahaya membengkok
- Cahaya bergerak lebih lambat di media yang lebih padat (kaca, air) daripada di udara.
- Memasuki media yang lebih lambat, sinar membengkok menuju garis normal; meninggalkannya, menjauhi garis normal.
- Pembengkokan ditentukan oleh indeks bias setiap material $n$ (tinggi $n$ = cahaya lebih lambat).
- Udara sekitar $n = 1$; air $\approx 1.33$; kaca $\approx 1.5$.
Belokkan sinar pada batas medium
Ubah sudut dan medium dan perhatikan bagaimana sinar membengkok mendekati atau menjauhi normal.
Memasuki medium yang lebih padat (seperti kaca), sinar cahaya membengkok:
Lebih lambat di medium yang lebih padat, sinar membengkok mendekati normal.
Sifat $n$ yang mengukur seberapa banyak suatu material memperlambat cahaya adalah ____.
Indeks bias yang lebih tinggi berarti cahaya merambat lebih lambat di material tersebut.
Hukum Snell
- Sudut dan indeks terikat oleh hukum Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- Sudut diukur dari garis normal, seperti biasa dalam optika.
- Masuk ke media yang lebih padat ($n_2 > n_1$) membuat $\theta_2 < \theta_1$ — sinar membengkok menuju garis normal.
- Hukum Snell memprediksi seberapa besar sinar membengkok di batas apa pun.
Cahaya bergerak dari udara ($n_1 = 1$) ke kaca ($n_2 = 1.5$) pada $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). Berapakah $\sin\theta_2$? (Berikan desimal.)
$\sin\theta_2 = n_1\sin\theta_1 / n_2 = 0.5 / 1.5 = 0.33$.
Manakah yang menyatakan hukum Snell?
Hukum Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
Pemantulan internal total
- Pergi sebaliknya (padat ke kurang padat), sinar membengkok menjauhi garis normal.
- Melewati sudut kritis, sinar tidak bisa keluar sama sekali dan memantul sepenuhnya kembali ke dalam.
- Pemantulan internal total ini menjebak cahaya dalam serat optik dan berkilau pada berlian.
- Ini adalah pembiasan yang dibatasi pada ekstremnya — tidak ada cahaya yang keluar.
Melewati sudut kritis, cahaya yang bergerak dari kaca ke udara dipantulkan total secara internal.
Melampaui sudut kritis sinar tidak bisa keluar dan memantul sepenuhnya — pantulan total internal.
Pilih semua pernyataan benar tentang pembiasan.
Pembiasan adalah efek kecepatan yang mematuhi hukum Snell; sinar sepanjang normal ($\theta = 0$) tidak membengkok sama sekali.
Pembiasan membengkokkan cahaya karena kecepatan-nya berubah antar media — bukan karena "mau". Cahaya membengkok menuju garis normal memasuki media yang lebih padat (lebih lambat, indeks-$n$ tinggi), dan menjauhinya meninggalkannya. Sinar yang mengenai batas lurus sepanjang garis normal ($\theta_1 = 0$) tidak membengkok.
Cahaya berpindah dari udara ($n_1 = 1$) ke kaca ($n_2 = 1.5$) pada sudut $\theta_1 = 30^\circ$. Temukan $\sin\theta_2$.
- Hukum Snell: $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
Karena $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, sinar membengkok menuju garis normal, sesuai ekspektasi untuk media yang lebih padat.
Pembiasan membengkokkan cahaya di batas karena kecepatan-nya berubah; membengkok menuju garis normal memasuki media yang lebih padat (indeks-$n$ tinggi). Hukum Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. Melewati sudut kritis, cahaya dari padat ke jarang mengalami pemantulan internal total — dasar serat optik.