Apa yang dimaksud dengan Indeks Bias Pada Peristiwa Pembiasan Cahaya?

Pembiasan Cahaya

Pembiasan (refraksi) adalah peristiwa pembelokan arah cahaya ketika melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Penyebab dari pembiasan cahaya adalah perbedaan kecepatan cahaya pada setiap medium.

sumber: physics for scientists and engineers

Salah satu contoh dari pembiasan yaitu ketika sebuah pensil dicelupkan sebagian dalam air didalam gelas maka bagian pencil yang tercelup air akan kelihatan patah. Contoh lain dari peristiwa pembiasan cahaya adalah dasar kolam yang airnya jernih akan terlihat lebih dangkal dari yang sesungguhnya.

gambar pensil patah akibat pembiasan cahaya

sumber: tutorvista.com

1. Indeks Bias

Indek bias adalah suatu kemampuan medium membelokkan (membiaskan) arah rambat cahaya. Jika cahaya bergerak dari vakum atau udara ke medium lain, indeks biasnya disebut dengan indeks bias mutlak medium tersebut. Cahaya yang bergerak dari vakum atau udara ke kaca memiliki nilai indeks bias 1,5. Nilai tersebut adalah nilai indeks bias mutlak kaca.

Secara matematis nilai indeks bias mutlak dapat rumuskan sebagai berikut:

dengan:

n = nilai indeks bias mutlak

c = kecepatan cahaya di vakum/udara

v = kecepatan cahaya di suatu medium

2. Hukum Pembiasan

Peristiwa pembiasan mengikuti hukum-hukum pembiasan yang dikumukakan oleh Willebrord Snellius.

Bunyi Hukum I Pembiasan adalah sebagai berikut:

Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias dari suatu cahaya yang datang dari suatu medium ke medium lain merupakan konstanta yang besarnya sama dengan perbandingan indeks bias kedua medium tersebut.

Secara matematis hukum I pembiasan dapat dituliskan:

atau

dengan:

i = sudut datang

r = sudut bias relatif

n = indeks bias

Indeks bias relatif suatu medium adalah perbandingan nilai indeks mutlak dari dua medium yang berbeda.

Jika cahaya bergerak dari medium 1 ke medium 2, indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1, dapat ditulis sebagai berikut:

dengan:

n₁ = indek bias mutlak medium 1

n₂ = indeks bias mutlak medium 2

n_1,2 = indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1

i = sudut datang di medium1

r = sudut bias di medium 2

3. Hubungan Indeks Bias Dengan Cepat Rambat Cahaya Dan Panjang Gelombang

Ketika gelombang merambat dari suatu medium ke medium lain dengan indeks berbeda, besar kecepatan gelombang dan panjang gelombang akan berubah, tetapi frekuensi gelombang tersebut tetap.

Secara matematis hubungan indeks bias dengan cepat rambar cahaya dan panjang gelombang dapat dituliskan: