Hukum Snellius Tentang Pembiasan

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

Hukum pembiasan pertama kali dinyatakan 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 mengenai bidang batas udara-kaca. Jika digambarkan dalam bentuk dua dimensi (gambar kanan), maka sinar tiba dari udara dibiaskan dalam beling mendekati garis normal. Sehingga besar sudut tiba (i) selalu lebih besar dari sudut bias (r).

Jika percobaan yang sama diulang dengan sudut tiba yang berubah-ubah yaitu sebesar i
1
, i
2
, i
three
 hingga sudut biasnya r
1
, r
2
, r
three
 ternyata Snellius menemukan bahwa hasil perbandingan sinus sudut tiba dengan sinus sudut biasnya selalu konstan atau tetap. Dengan hasil percobaannya tersebut, Snellius mengemukakan
Hukum Pembiasan
 yang berbunyi sebagai berikut.

■

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

■

Perbandingan sinus sudut tiba dengan sinus sudut bias pada dua medium yang berbeda merupakan bilangan tetap.

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

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

Dengan demikian, persamaan (1) di atas sanggup ditulis ulang sebagai berikut.

Sehingga kita peroleh rumus korelasi antara sudut datang, sudut bias dan indeks bias medium sebagai berikut.

Keterangan:

northward
1
= indeks bias mutlak medium 1

n
2
 = indeks bias mutlak medium 2

due north
21
= indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

i = sudut tiba pada medium 1

r = sudut bia  pada medium 2

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

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

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

three) Jika sinar tiba tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Keterangan:

due north = indeks bias mutlak medium

c = cepat rambat cahaya di ruang hampa (3 × 10
eight
 chiliad/south)

v = cepat rambat cahaya di dalam medium

Pada aturan Snellius di atas, indeks bias mutlak medium 1 ditunjukkan oleh n
1
 dan indeks bias mutlak medium 2 ditunjukkan dengan n
2
. Sementara itu, perbandingan indeks bias mutlak dari dua buah medium disebut
indeks bias relatif
. Jika cahaya tiba dari medium 1 dengan indeks bias n
1
 menuju medium 2 dengan indeks bias mutlak northward
2
, maka indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 dinyatakan dengan persamaan berikut.

Dengan mensubtitusikan persamaan n = c/v, kita menerima bentuk persamaan berikut ini.

Keterangan:

n
21
 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

i = sudut datang

r = sudut bias

north
one
 = indeks bias medium ane

n
ii
 = indeks bias medium 2

5
1
 = cepat rambat cahaya pada medium ane

v
ii
 = cepat rambat cahaya pada medium two

Contoh Soal:

Dalam sebuah eksperimen untuk memilih kecepatan cahaya di dalam air, seorang siswa melewatkan seberkas cahaya ke dalam air dengan sudut tiba 30°. Kemudian, siswa mencatat sudut bias yang terjadi di dalam air ternyata besarnya 22°. Jika kecepatan cahaya di udara dianggap 3 × 10
viii
 m/south, tentukan kecepatan cahaya di dalam air.

Penyelesaian:

Diketahui:

i = 30°

c = 3 × 10
8
 m/south

r = 22°

Ditanyakan: v

Jawab:

Dengan menggabungkan persamaan north
21
 =
sin i
/
sin r
 dengan persamaan n
21
 =
c
/
v
, maka kita peroleh persamaan berikut.

Dengan demikian, kecepatan cahaya di dalam air (5) sanggup kita hitung dengan rumus berikut.

Jadi, kecepatan cahaya di dalam air yaitu 2,25 × x
8
 m/due south.