Fisika Optis & Gelombang 1
Pemantulan & Pembiasan Saat cahaya yang merambat melalui suatu medium menemui bidang batas antara 2 medium dapat terjadi proses pemantulan dan/atau pembiasan Pemantulan: sebagian cahaya yang datang akan dikembalikan ke medium pertama (ke arah cahaya datang); Pemantulan spekular pada permukaan halus Pemantulan diffuse pada permukaan kasar (tidak dibahas lebih lanjut) Pembiasan: sebagian cahaya yang datang akan diteruskan ke medium kedua dengan arah perambatan yang dibelokkan 2
(a) dan (c) : ilustrasi pemantulan spekular (b) dan (d) : ilustrasi pemantulan diffuse 3
Pemantulan Spekular Cahaya datang pada suatu bidang batas antara dua medium yang berbeda dengan sudut datang 1, maka akan dipantulkan kembali ke medium pertama dengan membentuk sudut pantul 1 terhadap garis normal. Garis normal adalah garis yang tegak lurus terhadap bidang batas antara dua medium (biasanya digambar tepat pada titik dimana cahaya datang pada bidang batas). Eksperimen menunjukkan bahwa pada pemantulan spekular, besarnya sudut pantul sama dengan besarnya sudut datang, atau dinyatakan sebagai: 4
Pemantulan spekular sudut datang (incident ray) = 1 sudut pantul (reflected ray) = 1 garis normal (normal) 5
Pembiasan Cahaya sudut datang (incident ray) = 1, sudut pantul (reflected ray) = 1, garis normal (normal), sudut bias (refracted ray) = 2, v 1 = kecepatan cahaya pada medium pertama (air/udara), v 2 = kecepatan cahaya pada medium kedua (glass/kaca) 6
Sudut bias cahaya dapat ditentukan menggunakan formula: Jika cahaya datang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat cahaya dibiaskan mendekati garis normal Jika cahaya datang dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat cahaya dibiaskan menjauhi garis normal 7
Hukum Pembiasan Kecepatan cahaya pada suatu medium bergantung pada indeks bias medium tersebut (n) atau dinyatakan: Frekuensi cahaya tidak berubah saat merambat pada medium yang berbeda. Maka saat cahaya melalui dua medium, perbandingan panjanggelombang pada masing-masing medium dapat dinyatakan sebagai: atau 8
Indeks bias (n) beberapa medium Substance = bahan medium Index of refraction = indeks bias 9
Jika medium pertama adalah udara, maka n 1 = 1 dan dengan demikian dapat dinyatakan bahwa: dimana 0 adalah panjang-gelombang di udara, n adalah panjanggelombang di medium yang mempunyai indeks bias n. Dengan pengertian ini maka persamaan untuk menentukan sudut bias dapat dinyatakan kembali sebagai: Hukum Snellius Gambaran cahaya yang merambat dalam dua medium yang berbeda panjanggelombang berubah 10
Dispersi Cahaya Indeks bias suatu medium (kecuali udara) bergantung pada panjanggelombang cahaya. Ketergantungan indeks bias pada panjang-gelombang ini disebut dengan istilah dispersi. Lihat ilustrasi pada cahaya yang keluar dari prisma berikut. 11
Terlihat bahwa cahaya biru dibelokkan dengan sudut lebih besar daripada cahaya merah. Jika indeks bias tidak bergantung pada panjang-gelombang, maka hal ini tidak akan terjadi; dengan kata lain sudut bias akan sama besar untuk cahaya biru dan merah. 12
Pemantulan Internal Total Pemantulan internal total dapat terjadi jika cahaya merambat dalam medium dengan indeks bias lebih tinggi menuju medium dengan indeks bias yang lebih rendah. Pada suatu nilai sudut datang tertentu (disebut sudut kritis atau c), cahaya akan dibiaskan sejajar dengan bidang batas antara kedua medium. Pada sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis, maka seluruh cahaya akan dipantulkan kembali ke medium pertama. Inilah yang disebut dengan pemantulan internal total. 13
Sudut datang yang menghasilkan sudut bias sebesar 90 disebut dengan istilah sudut kritis ( c) Cahaya 1 1 = 0 Cahaya 2 1 < c Cahaya 3 1 < c Cahaya 4 1 = c 2 = 90 Cahaya 5 1 > c pemantulan internal total 14
Tugas Carilah dari berbagai sumber mengenai apa yang disebut prinsip Huygen. Carilah dari berbagai sumber mengenai bidang aplikasi pemantulan internal total. NB: tulis dengan tangan 15