Indek Bias dan Pembiasan Cahaya

Indek Bias Cahaya

Kecepatan cahaya pada ruang hampa udara adalah c = 3x10⁸ m/s, namun saat cahaya melalui suatu medium (seperti udara, air ataupun kaca) kecepatan cahaya akan berkurang menjadi v. Maka perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa (c) dengan kecepatan cahaya di medium (v) disebut indek bias, n dengan persamaan sebagai berikut :

Keterangan :

n = indek bias (tanpa satuan) 

c = kecepatan cahaya di ruang hampa konstan,  c =  3x10⁸ m/s 

v = kecepatan cahaya di medium tertentu (m/s)

Nilai indeks bias terendah adalah indeks bias di ruang hampa n = 1, karena kecepatan cahaya tidak berubah atau v = c. Sehingga n = c /c = 1

Contoh :

Saat melewati medium kaca, kecepatan cahaya berkurang 10%, berapa indek bias medium tersebut ?

Diketahui :

kecepatan di ruang hampa, c =  3x10⁸ m/s

kecepatan berkurang 10%, berarti kecepatan dimedium itu tinggal 90%  dari c atau 0.9.c :
v = 0.9 c =  0.9 . 3x10⁸
v =  2.7 x10⁸ m/s

Ditanya :

Indek bisa, n = ..?

Jawab :

Tabel Indeks Bias Mutlak Berbagai Medium

Medium	Indeks Bias
Ruang hampa (vakum)	1,0000
Udara	1,0003
Es	1,3100
Air (20°C)	1,3300
Etil alkohol	1,3600
Kaca kwartz	1,4590
Kuarsa	1,4600
Gliserin	1,4700
Benzena	1,5010
Kaca plexi	1,5100
Kaca kerona	1,5200
Kaca flinta	1,6200
Batu nilam	1,7600
Intan	2,4200

Pembiasan Cahaya (Difraksi)


Pembiasan cahaya adalah peristiwa membeloknya arah sinar/berkas cahaya saat melewati dua medium yang indek bisanya berbeda.

Hukum pembiasan (Willebrord Snellius) :

1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal berpotongan di satu titik dan terletak pada satu bidang datar.
2. Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias dari suatu cahaya yang datang dari suatu medium ke medium lain merupakan suatu konstanta yang besarnya sama dengan perbandingan indeks bias kedua medium tersebut.

Persamaan Snellius, tentang pembiasan :

Keterangan :

n_i = indek bias medium tempat sinar datang 

n_r = indek bias medium tempat sinar datang 

θ_i = sudut datang 

θ_r  = sudut bias

Contoh Pembiasan :

a. Sinar bias mendekati garis normal

Cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

karena θ_i  > θ_r maka sinar bias mendekati garis normal

b. Sinar bias menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya  merambat dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, contohnya  cahaya merambat dari kaca ke air. Pembiasan cahayanya tampak seperti gambar di bawah ini

karena θ_i  < θ_r maka sinar bias menjauhi garis normal

Matematika Pendukung

Fungsi sinus :

nilai sin 30^o = ...?
sin 30 = 0.5

Fungsi kebalikan sinus :

sin θ = 0.5 maka θ =..?
θ = sin^-1{0.5}
θ = 30^o


Contoh soal :

Seberkas sinar merambat dari udara dengan indeks bias 1,0003 ke kaca kerona dengan indeks bias 1,5200 jika sudut datang 30^o, berapakah sudut biasnya..?

diketahui :

n_i = 1,0003

n_r = 1,5200

θ_i = 30^o

ditanya :

sudut bias, θ_r = ...?

jawab :

karena θ_i  > θ_r maka sinar bias mendekati garis normal