III. LANDASAN TEORI
Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang
batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya. Pada Hukum I Snellius
berbunyi, “sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang
datar. Sedangkan Hukum II Snellius berbunyi, “jika sinar datang dari medium
renggang ke medium rapat (misalnya dari udara ke air atau dari udara ke kaca),
maka sinar dibelokkan mendekati garis normal. Jika sebaliknya, sinar datang
dari medium rapat ke medium renggang (misalnya dari air ke udara) maka sinar
dibelokkan menjauhi garis normal”. Contoh penerapan Hukum Snellius, misalkan
pada cahaya yang merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut datang i
menuju ke medium 2. Saat di medium 2 kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan
cahaya dibiaskan dengan sudut bias r seperti diperlihatkan pada gambar di bawah
ini :
Pada contoh di atas, terlihat bahwa sinar datang (i) > sinar bias (r)
atau dengan kata lain sinar bias mendekati garis normal, terjadi ketika sinar
menembus batas bidang dari medium renggang ke medium rapat. Bila sinar berasal
dari sebaliknya, yakni dari medium rapat ke medium rengang, maka sinar menjauhi
garis normal (i < r) dan terjadi pemendekan semu. Bila sudut datang terus
diperbesar, maka tidak ada lagi cahaya yang dibiaskan, sebab seluruhnya akan
dipantulkan. Sudut datang pada saat sudut biasnya mencapai 90°, dimana sudut
ini ini disebut sudut kritis (saat sin r = sin 90 = 1).
Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua
sisinya dibuat sejajar
Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca :
Keterangan :
d : tebal balok kaca, (cm)
i : sudut datang, (°)
r : sudut bias, (°)
t : pergeseran cahaya, (cm)
Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca :
Keterangan :
d : tebal balok kaca, (cm)
i : sudut datang, (°)
r : sudut bias, (°)
t : pergeseran cahaya, (cm)
Berikut merupakan gambar dari Pembiasan Kaca Plan Paralel :
a. kaca plan paralel
Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga
dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar
cahaya yang mengenai kaca planparalel akan mengalami dua
pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca planparalel dan pembiasan
ketika keluar dari kaca plan paralel.
Pada saat sinar
memasuki kaca :
Sinar datang ( i ) dari udara (medium renggang) ke
kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N
).
Pada saat sinar
keluar dari kaca
Sinar datang ( i' ) dari udara (medium renggang) ke
kaca (medium rapat) maka akan dibiaskan ( r' ) menjauhi garis
normal ( N )
Selain itu, sinar yang keluar dari kaca palnparalel
mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula, dan besarnya pergeseran arah
sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :
Keterangan :
d = tebal balok kaca, (cm)
i = sudut datang, (°)
r = sudut bias, (°)
t = pergeseran cahaya, (cm)
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan adanya
praktikum fisika dasar II tentang Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel
maka kami sebagai mahasiswa fisika diharapkan mengetahui sifat pembiasan pada
kaca plan paralel. Pembiasan itu sendiri
merupakan peristiwa pembelokan cahaya
atau sinar yang ditransmisikan dengan kemiringan tertentu melalui batas antara
dua medium dengan indeks bias yang tidak sama. Pembiasan pada kaca plan paralel
mengunakan kaca plan paralel yang mana kaca plan paralel itu merupakan keping kaca tiga dimensi yang kedua
sisinya dibuat sejajar. Pada sinar yang datang dan yang dibiaskan atau
ditransmisikan dan garis normalnya, semua terletak dalam bidang yang sama. Berkas sinar masuk dari salah satu sisi
balok kaca dengan sudut datang i dan lalu mengalami pembiasan dua kali. Pertama,
saat melewati bidang batas antara
udara dan balok kaca, berkas sinar dibiaskan dengan sudut bias r. Kedua, saat
melewati bidang batas antara balok kaca dan udara, berkas sinar datang ke
bidang batas dengan sudut datang i' dan sudut bias r'. Pembiasan pada kaca serta bayangan yang
dihasilkan oleh lensa jika disinari oleh suatu sinar. Berkas cahaya yang
dihasilkan oleh lensa tersebut, akan di selidiki sifat bias yang dimiliki oleh
cahaya tersebut. Oleh sebab itu perlunya dilakukan pratikum ini untuk
menyelidiki sifat pembiasan yang dihasilkan oleh kaca plan paralel dan
menyelidiki sifat bias yang dimiliki oleh kaca tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Giancolli. 2001. Fisika
Jilid 1. Jakarta:
Erlangga.
Sutrisno. 1979. Fisika dasar seri listrik magnet dan
termofisika listrik. Bandung: ITB.
Tipler, Paul. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 2.
Jakarta:
Erlangga.
Young, Hugh. 2003. Fisika Universitas Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
1.6. Tinjauan
Pustaka
Banyak bukti yang menunjukkan bahwa cahaya berjalan menempuh
garis lurus pada berbagai keadaan. Kenyataannya, kita menentukan posisi benda
di lingkungan kita dengan menganggap bahwa cahaya bergerak dari benda tersebut
ke mata kita dengan lintasan garis lurus.
Anggapan yang masuk akal ini mengarah ke model berkas dari
cahaya. Model ini menganggap bahwa cahaya berjalan dalam lintasan yang
berbentuk garis lurus yang disebut berkas cahaya. Sebenarnya, berkas merupakan
idealisasi; dimaksudkan untuk mempresentasikan sinar cahaya yang sangat sempit.
Ketika kita melihat sebuah benda, menurut model berkas, cahaya mencapai mata
kita dari setiap titik pada benda; walaupun berkas cahaya meninggalkan setiap
titik dengan banyak arah, biasanya hanya satu kumpulan kecil dari berkas-berkas
ini yang dapat memasuki mata si peneliti. Jika kepala orang tersebut bergerak ke satu sisi, kumpulan berkas yang lain
akan memasuki mata dari setiap titik.
Ketika sebuah berkas cahaya mengenai sebuah permukaan bidang
batas yang memisahkan dua medium berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan
udara kaca, energi cahaya tersebut dipantulkan dan memasuk medium kedua,
perubahan arah dari sinar yang ditransmisikan juga disebut pembiasan.
Pada gambar di atas
menunjukkan cahaya mengenai sebuah permukaan udara kaca yang rata. Sinar yang
memasuki kaca disebut sinar yang
dipantulkan, dan sudut θ2 disebut sudut bias. Sudut
bias lebih kecil dari sudut datang θ1 seperti ditunjukkan pada gambar. Jadi, sinar yang dipantulkan dibelokkan
menuju garis normal (Tipler, 1991: 446-447).
Konsep dasar pembiasan cahaya adalah Hukum Snellius yang
terbagi menjadi dua yaitu:
1. Hukum I Snellius berbunyi “ Sinar datang, sinar bias, dan garis
normal terletak pada satu bidang datar”.
2. Hukum II Snellius berbunyi “ Jika sinar
datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (misalnya: dari udara ke
air atau dari udra ke kaca), maka sinar di belokkan mendekati garis normal.
Jika sebaliknya, sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat
maka sinar di belokkan menjauhi garis normal”.
Ketika cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya,
sebagian cahaya datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium
yang baru. Jika seberkas cahaya datang membentuk sudut terhadap permukaan
(bukan hanya tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki
medium yang baru. Pembelokan ini disebut pembiasan.
Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang. Hubungan
analitis antara q1
dan q2
ditemukan secara eksperimental pada sekitar tahun 1621 oleh Willebrord Snell
(1591-1626). Hubungan ini dikenal sebagai hukum snell dan dituliskan:
n1 sin q1 = n2 sin q2
q1 adalah
sudut datang dan q2 adalah sudut bias (keduanya diukur
terhadap garis yang tegak lurus permukaan antara kedua media) n1 dan n2
adalah indeks-indeks bias materi tersebut. Berkas-berkas datang dan bias berada
pada bidang yang sama, yang juga termasuk garis tegak lurus terhadap permukaan.
Hukum Snell merupakan dasar Hukum pembiasan.
Jelas dari hukum Snell bahwa jika n2 > n1, maka q2 >
q1, artinya
jika cahaya memasuki medium dimana n lebih besar (dan lajunya lebih kecil),
maka berkas cahaya dibelokkan menuju normal. Dan jika n2 > n1, maka q2 >
q1, sehingga berkas dibelokkan menjauhi normal.
(Giancoli, 2001: 243-259)
Jika seberkas cahaya
datang tegak lurus pada permukaan sekeping kaca, bagian berkas cahaya yang
datang pada keping kaca akan diteruskan tanpa berubah arah (sudut datang sama
dengan nol derajat). Berkas cahaya yang datang pada prisma di sebelah atas akan
mengalami pembelokan atau deviasi ke bawah. Besar deviasi ini bergantung pada
sudut puncak prisma dan indeks bias prisma. Dengan cara yang sama, bagian
berkas cahaya yang jatuh pada prisma di sebelah bawah akan mendapat deviasi
keatas (Sutrisno, 1979: 129-130).
Ketika sebuah cahaya mengenai sebuah permukaan bidang batas
yang memisahkan dua medium berbeda. Energi cahaya tersebut dipantulkan dan
memasuki medium kedua. Perubahan arah dari sinar yang ditransmisikan tersebut
disebut pembiasan.
Saat cahaya masuk pada sebuah permukaan yang memisahkan dua
medium dimana laju cahayanya berbeda, sebagian energi cahaya ditransmisikan dan
sebagian lagi dipantulkan. Sudut pantul sama dengan sudut datang q1
= q2
Sudut bias bergantung pada sudut datang dan indeks bias dari
kedua medium serta diberikan oleh hukum Snellius tentang pembiasan
n1 sin q1 = n2 sin q2
dimana indeks bias sebuah medium n adalah perbandingan laju
cahaya dalam ruang hampa c terhadap laju cahaya di dalam medium tersebut v.
n= c/v
Jika cahaya berjalan dalam sebuah medium dengan indeks bias
n1 dan datang pada bidang batas dari medium kedua dengan indeks bias
yang lebih kecil n1=n2, maka cahaya tersebut terpantul
secara total jika sudut datangnya lebih besar dari sudut kritis qc
yang diberikan oleh : 
Bila sebuah gelombang cahaya menumbuk sebuah antarmuka
(interface) halus yang memisahkan dua material trasparan (material tembus
cahaya) seperti udara dan kaca atau air dan kaca, maka pada umumnya sebagian
gelombang itu direfleksikan dan sebagian lagi direfraksikan atau ditransmisikan
ke dalam material kedua.
Segmen-segmen gelombang yang dapat di direpresentasikan
sebagai paket-paket sinar yang membentuk berkas cahaya. Untuk sederhananya kita
seringkali hanya menggambarkan satu sinar dalam setiap berkas.
Kita menjelaskan arah sinar masuk, sinar yang direfleksikan,
dan sinar yang direfraksikan ( yang ditrasmisikan) pada antar muka yang halus
di antara dua material optic sebagai sudut-sudut yang dibuat oleh sinar-sinar
itu dengan normal terhadap permukaan tersebut di titik masuk. Jika antarmuka
itu kasar, cahaya yang ditransmisikan dan cahaya yang direfleksikan tersebut
dihamburkan ke berbagai arah, dan tidak ada sudut transmisi tunggal atau sudut
refleksi tunggal. Refleksi pada sudut tertentu dari sebuah permukaan yang
sangat halus dinamakan refleksi spekular
(spekular reflection), refleksi yang dihamburkan dari sebuah permukaan kasar dinamakan difersi tersebar (diffuse reflection)
Indeks refraksi dari
sebuah material optik yang dinyatakan dengan n memainkan peranan penting dalam
optika geometrik. Indeks refraksi tersebut adalah rasio dari laju cahaya c
dalam ruang hampa terhadap laju cahaya v dalam material itu : n= c/v
Cahaya selalu berjalan lebih lambat di dalam material
daripada di dalam ruang hampa, sehingga nilai n dalam medium apapun selain
ruang hampa, n=1. Karena n adalah rasio dari dua laju, maka n adalah bilangan
murni tanpa satuan.
Laju gelombang v berbanding terbalik dengan indeks refraksi
n. Semakin besar indeks refraksi dalam suatu material, semakin lambat kaju
gelombang dalam material tersebut
