Pembiasan Cahaya: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mengamati kejadian yang berkaitan dengan pembiasan cahaya. Contohnya, seperti ikan yang ada di dalam air terlihat lebih besar, pensil yang ada dalam gelas berair terlihat patah, dan masih banyak lagi contoh yang berkaitan dengan pembiasan cahaya. Kita sudah mengetahui contoh dari pembiasan cahaya. Namun, apa sih yang dimaksud pembiasan cahaya itu?
A. Pengertian Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya, karena melalui batas dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Mengenai pembiasan cahaya, Willebrord Snellius menyimpulkan dua hukum tentang pembiasan cahaya atau yang biasa kita kenal dengan hukum Snellius. Bunyi kedua hukum tersebut adalah:
Hukum I
“Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.”Hukum II
“Cahaya yang dari medium kurang rapat ke medium rapat, dibiaskan mendekati garis normal, sebaliknya cahaya yang dari medium rapat ke medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.”a) Medium kurang rapat ke medium rapat.
b) Medium rapat ke medium kurang rapat.
B. Perhitungan Pembiasan Cahaya
Seperti pada gambar di atas, indeks bias cahaya dapat dicari melalui perbandingan proyeksi dari sinar datang dan sinar pantul suatu berkas cahaya, dengan rumus sebagai berikut:
Keterangan:
- n = indeks bias medium
Kita sudah mengetahui pembiasan cahaya terjadi karena adanya perbedaan kerapatan medium rambat cahaya. Perbedaan kerapatan menyebabkan perbedaan cepat rambat cahaya pada kedua medium. Pada medium yang lebih rapat, cepat rambat cahaya cenderung lebih kecil sehingga persamaan dari pembiasan adalah:
Keterangan:
- n1 = Indeks bias medium asal.
- n2 = Indeks bias medium tujuan.
- V1 = Kecepatan cahaya di medium asal.
- V2 = Kecepatan cahaya di medium tujuan.
- λ1 = Panjang gelombang cahaya di medium asal.
- λ2 = Panjang gelombang cahaya di medium tujuan.
Indeks bias mutlak adalah indeks bias yang kita ketahui. Indeks bias suatu benda selalu didapatkan dengan membandingkan cepat rambat cahaya pada medium udara, indeks bias udara selalu 1.
- n = Indeks bias medium
- C = Kecepatan cahaya di ruang hampa (3.10⁸ m/s)
- Cn = Kecepatan cahaya di medium (m/s)
Indeks bias relatif adalah indeks bias suatu medium dibandingkan indeks bias medium lain.
Keterangan:
- n21 = Indeks bias medium 2 terhadap medium 1.
- n1 = Indeks bias medium asal.
- n2 = Indeks bias medium tujuan.
Setelah membahas tentang pengertian pembiasan cahaya, beserta rumu-rumus yang digunakan dalam perhitungan. Untuk lebih memahami lagi, kalian dapat mengamati contoh-contoh soal di bawah ini:
Baca Juga: Cahaya: Pengertian dan Sifat-SifatnyaContoh Soal
Soal No.1
Berdasarkan gambar di bawah ini, berapakah indeks bias kaca terhadap udara?
Penyelesaian!
Diketahui:
OA’ = 9
OB’ = 6
Ditanyakan: n = ?
Jawab:
n = OA’ / OB’= 9 / 6
= 3 / 2
Jadi, indeks bias kaca terhadap udara adalah 3/2.
Soal No.2
Cepat rambat benda pada medium tertentu adalah 2,25.10⁸ m/s. Jika cepat rambat cahaya di ruang hampa 3.10⁸ m/s maka indeks medium tersebut adalah.
Penyelesaian!
Diketahui:
C = 3.10⁸ m/s
Cn = 2,25.10⁸ m/s
Ditanyakan: n = ?
Jawab:
C = C / Cn= 3.10⁸ / 2,25.10⁸
= 3 / 2,25
= 1,33
Jadi, indeks mediumnya 1,33.
Soal No.3
Diketahui panjang gelombang cahaya di udara 5.10-7 m. jika cepat rambat cahaya di udara 3.10⁸ m/s dan indeks bias air 4/3 maka tentukanlah :
a) Berapakah cepat rambat cahaya di air.
b) Berapakah panjang gelombang cahaya di air.
c) Frekuensi cahaya di udara.
d) Frekuensi cahaya di air.
penyelesaian!
Diketahui:
Vudara = 3 . 10⁸ m/s
λudara = 5 . 10-7 m/s
nudara = 1
nair = 4/3
Jawab:
a) Cepat rambat cahaya di air (Vair)
Jadi, cepat rambat cahaya di air adalah 2,25.10⁶ m/s.
b) Panjang gelombang cahaya di air (λair)
Jadi, panjang gelombang cahaya di air adalah 3,75 . 10-7 m.
c) Frekuensi cahaya di udara (fudara)
Jadi, frekuensi cahaya di udara adalah 0,6 . 10¹⁵ Hz.
d) Frekuensi cahaya di air (fair)
Jadi, frekuensi cahaya di air adalah 0,6.10¹⁵ Hz.
Soal No.4
Indeks bias es 1,31 sedangkan indeks bias air 1,33. Coba tentukan indeks bias es terhadap air.
Penyelesaian!
Diketahui:
n1 = 1,31
n2 = 1,33
Ditanyakan : n21 = ?
Jawab:
n21 = n2 / n1n21 = 1,33 / 1,31
n21 = 1,02
Jadi, indeks es terhadap air adalah 1,02.
