Hukum Snellius Pada Pembiasan Cahaya: Bunyi, Rumus, Gambar, Referensi Soal Dan Pembahasan

Tentunya kalian sudah sanggup sebut pola tragedi sehari-hari yang sanggup dijelaskan dengan konsep pembiasan. Dasar bak tampak lebih dangkal dari gotong royong dan sebatang pensil yang dicelupkan ke dalam air tampak bengkok ialah pola tragedi sehari-hari yang berkaitan dengan terjadinya pembiasan cahaya. Pembiasan cahaya tidak sembarang, tetapi mengikuti hukum-hukum pembiasan.

Hukum pembiasan pertama kali ditetapkan oleh Willebrord Snellius, spesialis Fisika berkebangsaan Belanda. Snellius melaksanakan eksperimen dengan melewatkan seberkas sinar pada balok kaca. Secara sederhana, percobaan Snellius ditunjukkan ibarat pada gambar di bawah ini.

Seberkas cahaya (sinar laser/kotak cahaya) di arahkan menuju permukaan balok beling (gambar kiri). Ternyata, sinar dibelokkan pada ketika terkena bidang batas udara-kaca. Jika digambarkan dalam bentuk dua dimensi (gambar kanan), maka sinar hadir dari udara dibiaskan dalam beling mendekati garis normal. Sehingga besar sudut hadir (i) selalu lebih besar dari sudut bias (r).

Jika percobaan yang sama diulang dengan sudut hadir yang berubah-ubah yaitu sebesar i1, i2, i3 hingga sudut biasnya r1, r2, r3 ternyata Snellius menemukan bahwa hasil perbandingan sinus sudut hadir dengan sinus sudut biasnya selalu konstan atau tetap. melaluiataubersamaini hasil percobaannya tersebut, Snellius mengemukakan Hukum Pembiasan yang berbunyi sebagai diberikut.

■ Sinar hadir, garis normal dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

■ Perbandingan sinus sudut hadir dengan sinus sudut bias pada dua medium yang tidak sama ialah bilangan tetap.

Secara matematis, pernyataan Hukum Snellius yang kedua di atas sanggup dituliskan dalam bentuk persamaan diberikut.

sin i1	=	sin i2	=	sin i3
sin r1		sin r2		sin r3

sin i	=	Tetap	………………… pers. (1)
sin r

Tetapan atau konstanta tersebut disebut dengan indeks bias relatif suatu medium terhadap medium lain. Jika sinar hadir dari medium 1 ke medium 2, maka indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 ditulis sebagai diberikut.

n21	=	n2
		n1

melaluiataubersamaini demikian, persamaan (1) di atas sanggup ditulis ulang sebagai diberikut.

sin i	=	n21
sin r

sin i	=	n2
sin r		n1

Sehingga kita peroleh rumus hubungan antara sudut hadir, sudut bias dan indeks bias medium sebagai diberikut.

n1 sin i = n2 sin r

Keterangan:

n1 = indeks bias mutlak medium 1

n2 = indeks bias mutlak medium 2

n21 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

i = sudut hadir pada medium 1

r = sudut bia  pada medium 2

Selain kedua pernyataan Hukum Snellius di atas, masih ada hal lain yang berlaku pada tragedi pembiasan cahaya, yaitu sebagai diberikut.

1) Jika sinar hadir dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut bias lebih kecil daripada sudut hadirnya (r < i).

2) Jika sinar hadir dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jadi, sudut hadir lebih kecil dari sudut bias (i < r).

3) Jika sinar hadir tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Ketika cahaya cahaya dari sebuah medium merambat melewati medium lain yang tidak sama kerapatan, cepat rambat cahaya akan berubah. Cepat rambat cahaya akan berkurang kalau memasuki medium dengan kerapatan tinggi. Sebaliknya, cepat rambat cahaya akan bertambah kalau memasuki medium dengan kerapatan rendah.

Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa (c) dengan cepat rambat cahaya di dalam medium disebut indeks bias mutlak. Indeks bias mutlak suatu medium sanggup dicari dengan rumus:

n	=	c
		v

Keterangan:

n = indeks bias mutlak medium

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

v = cepat rambat cahaya di dalam medium

Pada aturan Snellius di atas, indeks bias mutlak medium 1 ditunjukkan oleh n1 dan indeks bias mutlak medium 2 ditunjukkan dengan n2. Sementara itu, perbandingan indeks bias mutlak dari dua buah medium disebut indeks bias relatif. Jika cahaya hadir dari medium 1 dengan indeks bias n1 menuju medium 2 dengan indeks bias mutlak n2, maka indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 ditetapkan dengan persamaan diberikut.

n21	=	n2
		n1

n21	=	sin i
		sin r

melaluiataubersamaini mensubtitusikan persamaan n = c/v, kita menerima bentuk persamaan diberikut ini.

n21	=	v1
		v2

Keterangan:

n21 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

i = sudut hadir

r = sudut bias

n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

v1 = cepat rambat cahaya pada medium 1

v2 = cepat rambat cahaya pada medium 2

misal Soal:

Dalam sebuah eksperimen untuk memilih kecepatan cahaya di dalam air, seorang siswa melewatkan seberkas cahaya ke dalam air dengan sudut hadir 30°. Kemudian, siswa mencatat sudut bias yang terjadi di dalam air ternyata besarnya 22°. Jika kecepatan cahaya di udara dianggap 3 × 108 m/s, tentukan kecepatan cahaya di dalam air.

Penyelesaian:

Diketahui:

i = 30°

c = 3 × 108 m/s

r = 22°

Ditanyakan: v

Jawab:

melaluiataubersamaini menggabungkan persamaan n21 = sin i/sin r dengan persamaan n21 = c/v, maka kita peroleh persamaan diberikut.

sin i	=	c
sin r		v

melaluiataubersamaini demikian, kecepatan cahaya di dalam air (v) sanggup kita hitung dengan rumus diberikut.

v	=	c	×	sin r
		sin i

v	=	3 × 108 m/s	×	sin 22°
		sin 30°

v	=	3 × 108 m/s	×	(0,37)
		0,5

v

=

2,25 × 108 m/s

Jadi, kecepatan cahaya di dalam air ialah 2,25 × 108 m/s.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :