Pembiasan

pembiasan terjadi saat berkas cahaya melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya, misalnya bidang batas antara udara dan air. Setelah di dalam air, cahaya akan merambat lurus membentuk sudut yang besarnya tertentu terhadap garis normal bidang batas dua medium tersebut. Jadi, pembiasan berlangsung sekali saja. Saat Anda melihat ikan dalam akuarium cahaya mengalami dua kali pembiasan. Pertama saat cahaya melewati bidang batas antara air dan kaca akuarium, kedua saat cahaya melewati bidang batas antara kaca akuarium dan udara. Seperti telah Anda ketahui kita melihat ikan berarti cahaya merambat (tepatnya memantul) dari badan ikan ke mata kita. Marilah kita pelajari pembiasan pada dua bidang batas ini dengan meninjau pembiasan pada kaca plan paralel (balok kaca) dan prisma.

A. Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel
Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar.

Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca.
t= d sin (i-r)/cos r

dengan
d = tebal balok kaca, (cm)
i = sudut datang, (°)
r = sudut bias, (°)
t = pergeseran cahaya, (cm)
sebaiknya anda jawab
Berapa besar pergeseran sinar yang terjadi bila seberkas sinar mendatangi balok kaca yang tebalnya 8 cm (nk = 1,5) dengan sudut datang 40°?

B. Pembiasan Pada Prisma
Seperti balok kaca, prisma juga merupakan benda bening yang terbuat dari kaca. Bentuknya bermacam-macam, diantaranya seperti terlihat pada Gambar 13 di bawah. Kegunaannya antara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayangan serta menguraikan cahaya putih menjadi warna spektrum (warna pelangi).

Berkas cahaya yang memasuki prisma dengan sudut datang tertentu akan dibiaskan dua kali. Pertama saat memasuki prisma dari udara, kedua saat keluar dari dalam prisma.

Pada pembiasan pertama berkas sinar datang dibiaskan mendekati normal, sedangkan pada pembiasan kedua berkas sinar dibiaskan menjauhi normal. Seperti telah Anda ketahui ini terjadi karena indeks bias prisma lebih besar dari indeks bias udara atau n2> n1.
Pesamaan sudut pembias prisma
b = r1+i2
dengan
b = sudut puncak atau sudut pembias prisma
r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas pertama
i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas kedua (berkas sinar di dalam
prisma)

Perhatikan segi tiga EBC pada gambar di atas!
EBC = i1– r1
ECB = r2– i2
BEC = 180° – EBC – ECB
= 180° – (i1– r1) – (r2– i2)

C. Sudut Deviasi
Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan berkas sinar datang dan berkas sinar yang keluar dari prisma seperti tampak pada gambar 14 di atas.

Besar sudut deviasi D sesuai gambar 14 adalah
D = 180° – BEC
= 180° – {180° – (i1 – r1) – (r2– i2)}
= (i1 + r2) – (r1 + i2)

Di atas telah didapatkan bahwa b = r1 + i2, sehingga

Persamaan sudut deviasi prisma
D = (i1+r2)-b
dengan
D = sudut deviasi
i1 = sudut datang pada bidang batas pertama
r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma
b(beta) = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Bagaimana, mudah saja, bukan? Coba Anda baca kembali penurunan dua persamaan prisma di atas sampai Anda yakin, Anda telah memahaminya.

Contoh:
Sebuah prisma mempunyai sudut pembias 60° terbuat dari kaca yang indeks biasnya 1,50. Seberkas sinar datang pada salah satu bidang sisi prisma dengan sudut datang 30°. Berapakah besar sudut deviasinya?

Penyelesaian:
Diketahui : i1 = 30°
b = 60°
np = n2 = 1,50
Ditanya : D = ?

Jawab:
Tentukan terlebih dahulu sudut bias pada bidang batas pertama r1 menggunakan hukum Snellius,
n1 sin i1 = n2 sin r1 atau sin r1 = sin i1
= sin 30° x
= 0,5 x= 0,33

dengan kalkulator kita dapat besar r1 = inv sin 0,33 = 19,2°. Langkah berikutnya kita cari besar i2 dengan menggunakan persamaan sudut pembias prisma,

b = r1 + i2

60° = 19,2° + i2

i2 = 40.8°

Selanjutnya kita cari besar r2. Kembali kita gunakan hukum Snellius,

n2 sin i2 = n1 sin r2
sin r1 = sin i2

= sin 40,8° x
= 0,65 x 1,5
= 0,975

didapat besar r2 = 77,16°. Sekarang baru dapat ditentukan besar sudut deviasi, yakni
D = (i1 + r2) – b
= (30° + 77,16) – 60°
= 47,16°

Jadi sudut deviasi sinar adalah 47,16°.