20 Teladan Soal Pembiasan Cahaya Beserta Jawabannya Bab 2

8. Seberkas sinar laser jatuh pada permukaan beling plan paralel sanggup membentuk sudut hadir sebesar 45°. Jika tebal beling plan paralel 15 cm dan sudut bias yang dihasilkan yakni 20°. Tentukan besar pergeseran yang dialami oleh sinar laser tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

i1 = 45°

d = 15 cm

r1 = 20°

Ditanyakan: t

Jawab:

t	=	d sin (i1 – r1)
		cos r1

t	=	(15) sin (45° – 20°)
		cos 20°

t	=	(15) sin (25°)
		cos 20°

t	=	(15)(0,42)
		0,94

t	=	6,3	=	6,7
		0,94

Jadi, ketika melewati beling plan paralel, sinar laser mengalami pergeseran sejauh 6,7 cm dari arah tiruanla.

9. Sebuah sinar diarahkan ke salah satu sisi beling plan paralel yang mempunyai ketebalan 4 cm. Jika sudut hadir sinar tersebut 30° dan indeks bias beling 2, tentukanlah pergeseran sinar pada kaca.

Penyelesaian:

Diketahui:

d = 4 cm

nkaca = 2

i1 = 30°

Ditanyakan: t

Jawab:

Untuk mencari t, terlebih lampau kita mencari sudut bias (r1). Sesuai dengan Hukum Pembiasan, kita mendapatkan:

nudara sin i1 = nkaca sin r1

(1) sin i1 = nkaca sin r1

sin i1 = nkaca sin r1

sin r1	=	sin i1
		nkaca

sin r1	=	sin 30°
		2

sin r1	=	1/2
		2

sin r1	=	1
		4

r1 =  sin-1(1/4)

r1 = 14,48°

Kemudian besar pergeseran sinar sanggup kita cari dengan persamaan diberikut.

t	=	d sin (i1 – r1)
		cos r1

t	=	(4) sin (30° – 14,48°)
		cos 14,48°

t	=	(4) sin (15,52°)
		cos 14,48°

t	=	(4)(0,268)
		0,968

t	=	1,072	=	1,11
		0,968

Jadi, pergeseran sinar tersebut yakni 1,11 cm.

10. Sebuah prisma terbuat dari beling (n = 1,5) mempunyai sudut pembias 60°. Jika seberkas sinar laser jatuh pada salah satu permukaan prisma dengan sudut hadir 30°, berapakah sudut deviasi yang dialami oleh sinar laser tersebut sehabis melewati prisma?

Penyelesaian:

Diketahui:

i1 = 30°

nudara = 1

nkaca = 1,5

β = 60°

Ditanyakan: sudut deviasi (δ)

Jawab:

Sudut deviasi dicari dengan memakai persamaan:

δ = i1 + r2 – β

Oleh alasannya i1 dan β sudah diketahui, nilai r2 (sudut bias kedua) perlu ditentukan terlebih lampau. Sebelum sanggup memilih r2, kita perlu mencari nilai dari r1 dan i2 terlebih lampau.

■ Menentukan r1

Pada permukaan pembias pertama, berlaku Persamaan Snellius sebagai diberikut.

n1 sin i1 = n2 sin r1

sin i1	=	n2	(dengan n1 = nudara dan n2 = nkaca
sin r1		n1

sin 30°	=	1,5
sin r1		1

0,5	=	1,5
sin r1		1

sin r1	=	0,5
		1,5

sin r1 = 0,33

r1 = arc sin 0,33

r1 = 19,47°

■ Menentukan i2

Nilai i2 ditentukan dengan memakai rumus sudut pembias prisma sebagai diberikut.

β = r1 + i2

Sehingga:

i2 = β – r1

i2 = 60° − 19,47°

i2 = 40,53°

■ Menentukan r2

Pada permukaan pembias kedua, berlaku Persamaan Snellius sebagai diberikut.

n1 sin i2 = n2 sin r2

sin i2	=	n2	(dengan n1 = nkaca dan n2 = nudara
sin r2		n1

sin 40,53°	=	1
sin r2		1,5

0,65	=	1
sin r2		1,5

sin r2 = 0,65 × 1,5

sin r2 = 0,98

r2 = arc sin 0,98

r2 = 78,5°

Jadi, sudut deviasi yang dialami cahaya ketika melewati perisma beling tersebut sebesar:

δ = i1 + r2 – β

δ = 30° + 78,5° – 60°

δ = 48,5°

11. Sebuah prisma yang terbuat dari beling (n = 1,5) yang mempunyai sudut bias 60° diletakkan dalam medium air. Jika seberkas sinar hadir dari air (n = 1,33) memasuki prisma, berapakah sudut deviasi minimum prisma tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

np = 1,5

na = 1,33

β = 60°

Ditanyakan: sudut deviasi minimum (δmin)

Jawab:

δmin	=	[	np	−	1	]	β
			na

δmin	=	[	1,5	−	1	]	60°
			1,33

δmin = (1,17 – 1)60°

δmin = 10,2°

melaluiataubersamaini demikian, besar sudut deviasi minimum prisma tersebut yakni 10,2°

12. Seberkas cahaya bergerak ke salah satu sisi sebuah prisma bening yang terbuat dari materi tertentu. Sudut pembias prisma yakni 15°. Prisma tersebut diputar sedemikian rupa sehingga diperoleh deviasi minimum sebesar 10°. Jika prisma tersebut berada di udara bebas (nu = 1), berapakah indeks bias prisma tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

β = 15°

δmin = 10°

nu = 1

Ditanyakan: indeks bias prisma (np)

Jawab:

Karena sudut bias prisma kecil, maka berlaku persamaan:

δmin	=	[	np	−	1	]	β
			na

10°	=	[	np	−	1	]	15°
			1

10° = (np – 1)15°

10° = 15°np – 15°

15°np = 10° + 15°

15°np = 25°

np = 25°/15°

np = 5/3

Jadi, indeks bias prisma bening tersebut yakni 5/3.

13. Hitunglah sudut kritis berlian yang mempunyai indeks bias mutlak 2,417 pada dikala diletakkan di udara.

Jawab:

Diketahui:

n2 = 1 (udara)

n1 = 2,417 (berlian)

Maka sudut kritisnya sanggup dihitung dengan rumus diberikut.

ik	=	sin-1	1
			2,417

ik

=

sin-1 (0,414)

ik

=

24,4°

Jadi, sudut kritis berlian tersebut yakni 24,4°.

14. Seberkas sinar hadir dari medium beling yang indeks biasnya 1,50 menuju ke medium air yang indeks biasnya 1,33. Tentukanlah sudut kritisnya.

Jawab:

Diketahui:

n2 = 1,33 (air)

n1 = 1,50 (kaca)

Maka sudut kritisnya sanggup dihitung dengan rumus diberikut.

ik	=	sin-1	1,33
			1,55

ik

=

sin-1 (0,887)

ik

=

62,5°

Jadi, sudut kritis beling tersebut yakni 62,5°.

15. Seujung ikan berada di dalam akuarium yang berbentuk bola dengan diameter 40 cm. Ikan berada pada jarak 20 cm dari dinding permukaan akuarium. Pada dikala yang sama, seseorang melihat ikan dari jarak 50 cm. Jika indeks bias air 4/3, tentukan bayangan ikan yang dilihat orang dan bayangan orang yang dilihat ikan.

Penyelesaian:

R = ½ diameter = 20 cm

sikan = 20 cm

sorang = 50 cm

nudara = 1

nair = 4/3

Ditanyakan: s’ikan dan s’orang

Jawab:

■ Jarak bayangan ikan

Ketika orang melihat ikan, cahaya hadir dari ikan. Ini berarti cahaya dibiaskan oleh bidang cekung (R positif), dan jarak ikan bernilai positif. Jadi, bayangan ikan yang dilihat orang dicari dengan memakai persamaan diberikut:

nair	+	nudara	=	nudara – nair
sikan		s'ikan		R

4/3	+	1	=	1 – 4/3
20		s'ikan		20

1	+	1	=	–1/3
15		s'ikan		20

1	+	1	=	1
15		s'ikan		–60

1	=	1	−	1
s'ikan		−60		15

1	=	1 – (−4)
s'ikan		−60

1	=	5
s'ikan		−60

s’ikan = −60/5

s’ikan = −12 cm

Jadi, orang tersebut melihat ikan seakan-akan berada pada jarak 12 cm dari dinding akuarium.

■ Jarak bayangan orang

Ketika ikan melihat orang, cahaya hadir dari orang. Ini berarti cahaya dibiaskan oleh bidang cembung (R negatif) dan jarak orang bernilai positif. Jadi, bayangan orang yang dilihat ikan dicari dengan persamaan diberikut.

nair	+	nudara	=	nudara – nair
sorang		s'orang		R

4/3	+	1	=	1 – 4/3
50		s'orang		−20

4	+	1	=	–1/3
150		s'orang		−20

2	+	1	=	1
75		s'orang		60

1	=	1	−	2
s'orang		60		75

1	=	5 – 8
s'orang		300

1	=	−3
s'orang		300

s'orang = 300/−3

s'orang = −100 cm

Jadi, ikan melihat orang seakan-akan berada pada jarak 100 cm dari dinding akuarium.

16. Sebuah lensa divergen mempunyai jarak serius 15 cm. Berapakah kekuatan lensa tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: f = −15 cm (lensa divergen atau cekung)

Ditanyakan: P

Jawab:

Karena ditetapkan dalam cm, maka kita gunakan rumus kekuatan lensa yang kedua, yaitu sebagai diberikut.

P	=	100	=	100	=	−6,67
		f		−15 cm

Jadi, kekuatan lensa tersebut adalah −6,67 dioptri.

17. Sebuah lensa cekung mempunyai serius 20 cm. Tentukan kekuatan lensanya!

Penyelesaian:

Diketahui:

f = −20 cm = −0,2 m

Ditanyakan: P

Jawab:

P =1/f

P = 1/−0,2

P = −5 dioptri

Jadi, kekuatan lensa cekung tersebut adalah −5 dioptri.

18. Sebuah benda terletak 10 cm di depan lensa cembung. Bila serius lensa 15 cm, berapa jarak bayangan ke lensa?

Penyelesaian:

Diketahui:

s = 10 cm

f = 15 cm

Ditanyakan: s’

Jawab:

1/f = 1/s + 1/s’

1/s’ = 1/f – 1/s

1/s’ = 1/15 – 1/10

1/s’ = 2/30 – 3/30

1/s’ = –1/30

s’ = 30/–1

s’ = –30

Jadi, jarak bayangan ke lensa yakni 30 cm. Tanda negatif (–) menunjukkan bayangan maya.

19. Sebuah benda dengan tinggi 3 cm terletak 12 cm di depan lensa cembung yang mempunyai jarak serius 8 cm. Hitunglah tinggi bayangan!

Penyelesaian:

Diketahui:

h = 3 cm

s = 12 cm

f = 8 cm

Ditanyakan: h’

Jawab:

Untuk memilih tinggi bayangan, elemen-elemen yang harus kita ketahui terlebih lampau yakni jarak bayangan (s’) dan perbemasukan bayangan (M).

■ Jarak bayangan

1/f = 1/s + 1/s’

1/s’ = 1/f – 1/s

1/s’ = 1/8 – 1/12

1/s’ = 3/24 – 2/24

1/s’ = 1/24

s’ = 24/1

s’ = 24 cm

■ Perbemasukan bayangan

M = |s’/s|

M = |24/12|

M = 2

Dari dua perhitungan di atas, kita peroleh s’ = 24 cm dan M = 2. Sehingga, tinggi bayangan sanggup kita tentukan dengan cara diberikut.

M = |h’/h|

2 = h’/3

h' = 2 × 3 = 6

melaluiataubersamaini demikian, tinggi bayangannya yakni 6 cm.

20. Jika sebuah lensa bikonkaf mempunyai kekuatan lensa 1,5 dioptri, berapakah jarak serius lensa tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

Lensa = bikonkaf (cekung)

P = −1,5 dioptri

Ditanyakan: f

Jawab:

P =1/f

f = 1/P

f = 1/−1,5

f = −0,67

Jadi, lensa tersebut mempunyai jarak titik serius lensa 0,67 m = 67 cm.

Bagian 1

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :