Elyas Narantika NIM 2012 21 018 Contoh peristiwa refraksi dan refleksi di kehidupan sehari-hari Definisi Refraksi (atau pembiasan) dalam optika geometris didefinisikan sebagai perubahan arah rambat partikel cahaya akibat terjadinya percepatan. Refleksi (atau pemantulan) adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi (medium) asalnya, setelah menumbuk antarmuka dua medium. 1. Pelangi karena Pembiasan dan Warna Cahaya Terjadinya pelangi disebabkan oleh peristiwa dispersi cahaya matahari melalui butiran air hujan di udara dan diurai menjadi warna spektrum. Warna spektrum inilah tampak terlihat berupa pelangi di udara. Sinar matahari jatuh ke butir butir air di udara. Sinar tersebut memasuki butiran, lalu dipantulkan sempurna, kemudian dibiaskan keluar dari butiran air Mari kita melihat kemungkinan adanyaa hubungan antara pembiasan dan warna cahaya. Anda telah pahami bahwa besar cepat rambat cahaya sama dengan frekuensi dikalikan dengan panjang gelombangnya atau v = f. λ sehingga dari persamaan, n = indeks bias bahan λ = panjang gelombang Pada kenyataannya frekuensi cahaya tidak mengalami perubahan saat cahaya melewati bidang batas dua medium. Artinya perubahan kecepatan cahaya berhubungan dengan perubahan panjang gelombangnya saja. Jadi, Persamaan indeks bias relatif sebagai perbandingan panjang gelombang cahaya λ 1 = panjang gelombang cahaya pada medium 1 λ 2 = panjang gelombang cahaya pada medium 2
Panjang gelombang cahaya menentukan kesan warna tertentu pada mata kita. Ada banyak sekali warna cahaya yang merentang dari warna merah, jingga, kuning, hijau, biru sampai ungu. Setiap warna memiliki panjang gelombang sendiri-sendiri yang besarnya berbeda satu terhadap lainnya. Merah memiliki panjang gelombang terbesar, sedangkan ungu paling kecil. Tabel 3 memperlihatkan warna benda dan panjang gelombang yang dimilikinya. Anda harus berhati-hati dalam membaca tabel ini. Bila Anda sebut warna merah misalnya, merah yang mana? Sebab ada merah darah, ada juga merah jambu. Itu sebabnya data pada kolom 2 tabel 3 menggunakan rentang panjang gelombang. Satu hal yang harus Anda catat adalah satu warna tertentu hanya memiliki satu panjang gelombang tertentu saja. Tabel 3. Panjang gelombang warna cahaya. Masih ingat apa yang dimaksud nm? Ya, nanometer atau sepuluh pangkat minus sembilan meter (10-9 m)! Contoh: 1.Berkas sinar merambat di udara dengan kecepatan 3 x 10 8 m/s dan frekuensi 4,62 x 1014 Hz menuju permukaan air yang indeks biasnya a) saat berada di udara b) saat berada di air!. Tentukan panjang gelombang cahaya: Penyelesaian: Diketahui : c = 3 x 10 8 m/s f = 6 x 10 14 Hz n u = n 1 = 1 n a = n 2 = Ditanya : a) λ u =? b) λ a =? Jawab : a) c = λ.f λ u = 6,5 x10-7 m Jadi, panjang gelombang cahaya di udara adalah λ 1 = 6,5 x 10-7 m. b) Panjang gelombang cahaya di dalam air (λ 2 ) bila panjang gelombang cahaya di udara λ 1 = 6,5 x 10-7 m
Jadi, panjang gelombang cahaya di dalam air adalah 4,86 x 10-7 m. 2. Pemendekan Semu Akibat Pembiasan Bila Anda perhatikan kaki teman Anda yang terendam di dalam air, akan tampak lebih pendek dari keadaan sesungguhnya. Saat Anda melihat koin atau sesuatu yang berada di dasar bak mandi, tampak mereka lebih dangkal. Gejala yang disebut pemendekan semu ini terjadi karena pembiasan di mana cahaya merambat dari medium optik yang lebih rapat ke medium optik yang kurang rapat, misalnya dari air ke udara. Gambar 2 memperlihatkan rambatan cahaya pada peristiwa pemendekan semu ini. Gambar 2. Benda di dalam air diamati dari udara akan terlihat lebih dangkal dari kedalaman sesungguhnya. Pada gambar 2, A dan B adalah dua orang pengamat yang berbeda posisi, namun keduanya ada di medium udara dan benda yang mereka amati ada dalam air.
karena maka, Padahal telah Anda pahami bahwa sehingga, Persamaan pemendekan semu untuk pengamat A dengan h` = tinggi bayangan semu yang dilihat oleh pengamat pada posisi A h = tinggi benda sesungguhnya n 1 = indeks bias medium tempat benda berada n 2 = indeks bias medium tempat pengamat berada i = sudut datang r = sudut bias Untuk pengamat B yang posisinya tegak lurus dengan benda, besar sudut datang i akan sama dengan nol, begitu juga sudut bias r akan sama dengan nol pula sehingga persamaan pemendekan semu berubah menjadi Persamaan pemendekan semu untuk pengamat B Jadi, baik Pengamat A maupun Pengamat B tidak melihat posisi benda yang sebenarnya, kedua pengamat ini sama-sama melihat benda lebih dangkal dari posisi sebenarnya 3. Pemantulan Total Sebelumnya sudah diuraikan bahwa saat cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat dengan sudut datang tertentu, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan selalu lebih besar dibandingkan sudut datang. Bila sudut datang cukup besar, maka sudut bias akan lebih besar lagi, Apa yang terjadi, bila sudut datang terus diperbesar?
Gambar 7. Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal, semakin besar sudut datang semakin besar sudut bias. Sebelumnya Anda harus catat bahwa pada umumnya saat cahaya merambat dari medium 1 ke medium 2, tidak semua berkas cahaya dibiaskan sebagian ada yang dipantulkan. Artinya di samping terjadi pembiasan terjadi juga pemantulan dengan besar sudut pantul yang selalu sama dengan sudut datang sesuai dengan hukum pemantulan. Hal ini sudah Anda pelajari di modul sebelumnya. Kali ini fokus perhatian kita pada peristiwa pembiasannya. Nah, bila sudut datang terus diperbesar, maka suatu saat sinar bias akan sejajar dengan bidang yang berarti besar sudut biasnya 90. Sekali lagi apabila sudut datang diperbesar, maka tidak ada lagi cahaya yang dibiaskan, sebab seluruhnya akan dipantulkan. Sudut datang pada saat sudut biasnya mencapai 90 ini disebut sudut kritis atau sudut batas dan pemantulan yang terjadi disebut pemantulan total atau pemantulan sempurna. Pada gambar 7 di atas sudut i 3 adalah sudut kritis (i k ) sebab besar sudut r 3 = 90. Besar sudut kritis untuk setiap bahan akan berbeda-beda karena indeks bias mereka yang berbeda-beda. Besar sudut itu dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut. Bila kita terapkan hukum Snellius pada gambar 5 kita dapatkan: n 1 sin i k = n 2 sin r 3 n 1 sin i k = n 2 sin 90 dengan Persamaan sudut kritis
i k = sudut kritis medium lebih rapat (asal sinar datang) n 1 = indeks bias medium kurang rapat (tempat sinar bias) n 2 = indeks bias bahan lebih rapat (asal sinar datang) n 1 > n 2 Contoh: 1. Berkas sinar datang dari intan ke udara. Bila indeks bias intan = 2,4 dan indeks bias udara = 1 tentukan sudut kritis pada intan! Penyelesaian: Diketahui : n 1 = 2,4 n 2 = 1 Ditanya : i k =? Jawab : Jadi, sudut kritis untuk intan adalah 24,6. Artinya bila sinar datang dari intan menuju udara dengan sudut datang lebih besar dari 24,6, maka sinar-sinar tersebut akan dipantulkan kembali ke intan. Oleh karenanya, intan dibentuk sedemikian sehingga hampir semua sinar datang ke permukaannya membentuk sudut yang lebih besar dari 24,6 sehingga sinar yang datang ke intan setelah masuk ke permukaan dalamnya akan dipantulkan sempurna. Akibatnya intan tampak berkilauan. Gambar 8. Intan berkilauan akibat pemantulan sempurna. Pemantulan total diterapkan pada banyak alat optik antara lain periskop,teleskop,mikroskop,dan teropong binokoler. Dewasa ini dikembangkan pemakaian serat optik. Serat optik adalah pipa kecil dan panjang terbuat dari plastik atau kaca yang digunakan untuk penyalur cahaya. Serat optik terdiri dari inti serat
yang terbuat dari kaca berkualitas dan berindeks bias tinggi yang dibungkus oleh lapisan tipis kaca yang indeks biasnya lebih rendah serta bagian luar serat yang terbuat dari plastik atau bahan lain untuk melindungi inti serat. Cahaya dapat melewati serat optik dari ujung yang satu ke ujung yang lain meskipun serat optik itu dibengkokkan (Gambar 9.a). Endoskop (Gambar 9.b) dibuat dengan memanfaatkan serat optik. Dengan bantuan endoskop para dokter dapat melihat bagian dalam tubuh manusia (misalnya lambung) dan bahkan memotretnya. Dalam teknologi komunikasi serat optik digunakan untuk mengirim sinyal-sinyal komunikasi. (a) (b) (a) Serat optik; (b) Endoskop: alat untuk melihat bagian dalam tubuh manusia. 4. Cermin cembung sebagai kaca spion mobil Di kehidupan sehari-hari cermin cembung digunakan sebagi kacaspion mobil/sepeda motor. Cermin cembung memiliki sifat divergen atau menyebarkan sinar yaitu bila ada sinar datang yang sejajar sumbu utama maka sinar tersebut akan dipantulkan seolah olah berasal dari titik fokus kebalikan dari pemantulan pada cermin cekung yang mengumpulkan sinar. Titik fokus pada cermin cembung besarnya setengah kali dari jari jari kelengkungan cermin, karena cermin cembung adalah sebagai busur atau juring dari bangun bola. Bayangan yang dihasilkan pada cermin cembung akan memiliki sifat berbeda-beda tergantung jarak benda ke cermin.karena cermin cembung bersifat menyebarkan berkas sinar, sehingga area bayangan yang terbentuk lebih luas dan sifat bayangan umumnya diperkecil. Sumber: https://www.google.com/
http://belajar.kemdiknas.go.id/index5.php?display=view&mod=script&cmd=bahan%20belajar/modul%2 0Online/SMA/view&id=104&uniq=all http://smpn9depok.files.wordpress.com/2008/10/pembiasan-cahaya.pdf