Pembiasan Cahaya pada Kaca Plan Paralel

Salah satu sifat cahaya adalah merambat lurus dalam medium dengan kerapatan sama. Namun, pada berkas cahaya yang melewati dua medium dengan kerapatan berbeda akan mengalami pembiasan cahaya. Pembiasan cahaya terlihat seperti berkas cahaya yang mengalami pembelokan arah. Arah belok berkas sinar dipengaruhi oleh kerapatan medium yang dilewati berkas sinar. Contoh pembelokan cahaya dapat diamati melalui pembiasan cahaya pada kaca plan paralel.

Kaca plan paralel adalah benda optik berupa kaca berbentuk bangun ruang dengan sisi yang saling berhadapan rata dan sejajar. Bentuk kaca plan paralel seperti balok atau kubus dengan ketebalan tertentu. Sinar datang dari udara merambat lurus mengenai kaca plan paralel. Berkas cahaya yang melewati kaca plan paralel mengalami pembelokan arah dari arah semula. Selanjutnya, cahaya yang keluar dari kaca plan paralel keluar dari permukaan kaca lainnya dengan arah sejajar terhadap sinar datang tetapi mengalami pergeseran.

Bagaimana proses pembiasan pada kaca plan paralel? Seberapa jauh pergeseran berkas sinar yang melewati kaca plan paralel? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah. Sobat idschool juga dapat menambah pemahaman sobat idschool melalui contoh soal pembiasan beserta pembahasannya yang diberikan pada akhir bagian.

Baca Juga: Proses Pembentukan Bayangan Benda pada Teropong/Teleskop

Proses Pembiasan Cahaya pada Kaca Plan Paralel

Sebuah sumber cahaya mengenai kaca plan paralel dan mengalami pembiasan. Berkas cahaya dari udara tersebut masuk melewati kaca plan paralel dan keluar dari bagian sisi lainnya dari kaca plan paralel. Antara cahaya yang masuk dan cahaya yang keluar dari kaca plan paralel saling sejajar. Jarak antara sinar datang pada waktu masuk dan keluar kaca plan paralel merupakan pergeseran (d) yang dialami cahaya.

Peristiwa yang diberikan seperti ilustrasi di atas dijelaskan dalam hukum Snellius. Ada dua bunyi hukum Snellius yang menjelaskan perilaku berkas sinar atau cahaya. Hukum Snellius menjelaskan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya yang melalui batas antara dua medium dengan kerapatan berbeda.

Bunyi Hukum I Snellius: sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar, dan ketiganya saling berpotongan.

Bunyi Hukum II Snellius: sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal, begitu juga sebaliknya.

Proses jalannya sinar dari udara masuk ke kaca plan paralel dan keluar kaca plan paralel pada sisi lainnya terjadi dalam dua tahapan. Kedua tahapan tersebut adalah saat berkas sinar cahaya memasuski kaca dan saat sinar keluar dari kaca.

Pada saat sinar cahaya memasuki kaca, sinar datang dari udara (medium renggang) menuju ke kaca (medium rapat) akan dibiaskan mendekati garis normal. Pada saat sinar cahaya keluar dari kaca, sinar yang berada dalam kaca (medium rapat) menuju ke udara (medium renggang) sehingga cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Hubungan matematis untuk persamaan Hukum Snellius dinyatakan dalam persamaan n₁ × sin i = n₂ × sin r.

Keterangan:

• n₁ = indek bias medium 1
• n₂ = indek bias medium 2
• i = sudut datang
• r = sudut bias

Baca Juga: Sifat Bayangan Benda yang Dihasilkan Lensa Cembung

Rumus Besar Pergersan Sinar Datang dan Sinar Bias

Arah cahaya dinyatakan melalui sudut yang dibentuk ruas garis dari sinar datang atau bias dengan garis normal. Sudut antara sinar datang dan dan garis normal disebut sudut datang (i), sedangkan sudut antara sinar bias dan dan garis normal disebut sudut bias (r). Besar kemampuan suatu medium untuk membelokkan cahaya dinyatakan dalam nilai indek bias.

Pada pembiasan cahaya yang melalui kaca plan paralel dengan ketebalan t. Misalkan indek bias udara = n₁, indek bias kaca plan paralel = n₂ maka n₂ > n₁ (medium kaca lebih rapat dari pada udara). Berkas sinar datang dari udara menuju kaca plan paralel membentuk sudut i₁. Berkas sinar cahaya dibelokkan mendekati garis normal dengan sudut r₁. Selanjutnya, cahaya diteruskan menuju udara kembali dengan membentuk sudut i₂ dan dibiaskan menjauhi garis normal dengan sudut r₂.

Berdasarkan gambar di atas maka dpaat diperoleh persamaan-persamaan berikut.

• i₁ = r₂
• r₁ = i₂
• i₁ = i₂ + α
• sin α = ^d/_AB → AB = ^d/_{sin α}   
• cos r₁ = ^t/_AB → AB = ^t/_{cos r1}

Sinar yang keluar dari kaca plan paralel pada bagian sisi lainnya akan sejajar dengan sinar datang semula dengan suatu pergesaran. Besarnya pergeseran antara sinar datang dan sinar bias dapat dihitung melalui rumus pergeseran sinar (d). Dari persamaan sin α = ^d/_AB dan cos r₁ = ^t/_AB memenuhi persamaan seperti berikut.

Bentuk rumus pergeseran cahaya yang melewati kaca plan pararlel diberikan seperti berikut.

Baca Juga: Cara Kerja Mikroksop dalam Menghasilkan Bayangan Benda

Contoh Soal Pembiasan Cahaya pada Kaca Plan Paralel dan Pembahasannya

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool untuk melatih dan menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idshool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat berlatih!

Contoh 1 – Contoh Soal Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya yang benar ditunjukkan pada gambar ….

Pembahasan:

Bunyi Hukum Snellius II: Sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal, begitu juga sebaliknya. Berkas sinar dari udara ke air melewati medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat. Sehingga, berkas sinar dari udara ke air akan mengalami pembiasan atau pembelokan mendekati garis normal.

Jadi, pembiasan cahaya yang benar ditunjukkan pada gambar D.

Jawaban: D

Contoh 2 – Soal Pembiasan Cahaya

Pembahasan:

Pada pembiasan cahaya dari udara menuju air, berkas sinar melewati medium kurang rapat menuju ke medium yang lebih rapat. Berdasarkan hukum Snellius, jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat maka sinar bias akan belok mendekati garis normal (N).

Jadi, gambar yang menunjukkan arah pembiasan cahaya dari udara menuju air adalah D.

Jawaban: D

Contoh 3 – Pembiasan Cahaya pada Kaca Plan Paralel

Pembahasan:

Berkas sinar dari udara ke kaca akan mengalami pembelokan arah mendekati garis normal karena cahaya melewati medium kurang rapat ke medium lebih rapat. Sedangkan cahaya dari kaca ke udara akan belok menjauhi garis normal karena melewati medium yang lebih rapat ke kurang rapat.

Jadi, lukisan pembiasan pada kaca plan paralel yang benar adalah D.

Jawaban: D

Demikianlah tadi ulasan materi pembiasan pada prisma dan kaca plan paralel. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!

Baca Juga:  Proses Pembentukan Bayangan pada Mata

Sumber gini.com