Pengertian Pembiasan Cahaya, Indeks Bias, Rumus, dan Contohnya

Pengertian Pembiasan Cahaya dan Contohnya Dalam Kehidupan

Amongguru.com. Pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan arah rambat cahaya yang terjadi pada saat cagaya melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda.

Pembiasan terjadi jika sinar datang membentuk sudut tertentu dan tidak tegak lurus terhadap bidang batas. Sudut datang lebih kecil dari 90° terhadap bidang batas.

Besarnya pembelokan arah rambat cahaya yang keluar dari suatu medium sangat tergantung pada kerapatan optik medium tersebut. Kerapatan optik ini adalah sifat dari medium tembus cahaya dalam melewatkan cahaya.

Arah Pembiasan Cahaya

Arah pembiasan cahaya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu mendekati garis normal dan menjauhi garis normal.

1. Mendekati garis normal

Cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat. Contohnya adalah perambatan cahaya dari udara ke dalam air.

2. Menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal apabila cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang dapat. Contohnya adalah perambatan cahaya dari air ke udara atau dari kaca ke udara.

Indeks Bias

Besarnya kerapatan optik sebuah medium dinyatakan dalam indeks bias. Setiap medium memiliki indeks bias tertentu, sebagai ukuran seberapa besar suatu bahan membiaskan cahaya.

Indeks bias merupakan perbandingan kelajuan cahaya di udara dengan kelajuan cahaya di dalam zat tersebut.

Kelajuan cahaya di udara selalu lebih besar dibandingkan indeks bias zat lainnya. Dengan demikian, indeks bias zat selain udara akan selalu lebih besar dari 1.

Semakin besar indeks bias suatu medium, kerapatan optik medium akan semakin besar. Semakin besar kerapatan optik, maka akan semakin besar juga arah pembelokan cahaya yang melewati medium tersebut.

Indeks bias diukur dengan alat yang disebut reflaktometer. Alat ini akan menentukan derajat pembiasan cahaya di antara cairan dan prisma.

Panjang gelombang cahaya yang berbeda akan dibiaskan dalam jumlah yang berbeda. Dengan demikian, sinar matahari akan dapat dipisahkan menjadi spektrum warna oleh titik-titik air (pembentukan pelangi).

Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya di dalam medium disebut indeks bias mutlak.

Indeks bias mutlak suatu medium dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

n = indeks bias mutlak medium

c = cepat rambat cahaya di ruang hampa (3 × 10⁸ m/s)

v = cepat rambat cahaya di dalam medium (m/s)

Sedangkan indeks bias relatif suatu medium didefinisikan sebagai perbandingan nilai indeks bias mutlak dari dua medium yang berbeda. Misalnya, seberkas cahaya bergerak dari medium air (n_air) ke medium kaca (n_kaca).

Secara matematis, indeks bias air relatif terhadap medium kaca dapat ditulis sebagai berikut.

n_air/n_kaca = n_kaca,air

Contoh Soal :

Jika cahaya bergerak dari medium 1 ke medium 2, indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

n₂/n₁ = n_1,2

Keterangan:

n₁ = indeks bias mutlak medium 1

n₂= indeks bias mutlak medium 2

n_1,2= indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1

Contoh soal indeks bias relatif :

Jika indeks bias mutlak air = 4/3 dan indeks bias mutlak alkohol = 1,36, maka tentukan indeks bias air relatif terhadap alkohol dan indeks bias alkohol relatif terhadap air!

Penyelesaian :

Diketahui :

n_air = 4/3

n_alkohol = 1,36

Ditanyakan:

n_alkohol,air dan n_air,alkohol = ?

Jawab:

Indeks bias air relatif terhadap alkohol dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.

n_alkohol,air= n_air /n_alkohol

n_alkohol,air= (4/3)/ 1,36

n_alkohol,air= 1,81

Indeks bias alkohol relatif terhadap air dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.

n_air,alkohol= n_alkohol /n_air

n_air,alkohol= 1,36/(4/3)

n_air,alkohol= 1,02

Hukum Pembiasan Cahaya

Hubungan antara sinar datang, sudut datang, dengan sinar bias dan sudut bias ditemukan secara eksperimental oleh ilmuwan Belanda, Willlebrord Snellius, pada tahun 1621.

Hubungan tersebut dikenal sebagai Hukum Snellius pada pembiasan cahaya, atau sering disebut dengan Hukum Pembiasan.

Bunyi Hukum Pembiasan Snellius ini adalah sebagai berikut.

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.

2. Hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap (disebut indeks bias).

Secara matematis, hasil bagi sudut datang dan sudut bias dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan :

i = sudut datang

r = sudut bias

n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

Baca :

Demikian ulasan mengenai pengertian pembiasan cahaya, indeks bias, rumus, dan contohnya. Semoga bermanfaat.