Perhatikan gambar di atas. Misalnya suatu gelombang bidang PQ dilewatkan melalui medium 1 ke medium 2 yang lebih rapat. Setelah waktu t gelombang bidang PQ berada pada bidang SR.
sin φ1 = v1t/PR
PR = v1t/ sin φ1
dan
sin φ2 = v2t/PR
PR = v2t/ sin φ2
maka:
v1t/ sin φ1 = v2t/ sin φ2
sin φ1 /sin φ2 = v1t /v2t
atau
Diketahui v = λf, dengan f = frekuensi dan λ = panjang gelombang. Dengan demikian, nilai indeks bias sanggup diperoleh juga dari panjang gelombang.
Persamaan yang dihasilkan di atas mempunyai makna fisis, yaitu kecepatan cahaya dalam suatu medium berbanding terbalik dengan nilai indeks biasnya. Maksudnya, jikalau indeks bias semakin besar, kecepatan cahaya semakin kecil. Sebagai contoh, kecepatan cahaya dalam medium beling lebih kecil dibandingkan dengan kecepatan cahaya saat merambat di dalam air. Alasannya, indeks bias mutlak beling lebih besar daripada indeks mutlak air. Selain itu, sanggup ditarik kesimpulan bahwa saat gelombang merambat dari suatu medium ke medium yang lain yang indeks biasnya berbeda, panjang gelombang (λ) dan besar kecepatan (v) gelombang tersebut berubah, namun frekuensi (f ) gelombang tersebut tidak berubah.
Sebagai konsekuensi dari aturan I Senllius ini, jikalau sinar tiba dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n1 < n2), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal dan jikalau sinar tiba dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n1 > n2), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal, ibarat gambar berikut ini.
Contoh Soal Tentang Hubungan Cepat Rambat Cahaya Dengan Indeks Bias Medium
Soal 1
Dalam sebuah eksperimen untuk memilih kecepatan cahaya di dalam air, seseorang siswa melewatkan seberkas cahaya ke dalam air dengan sudut tiba 30°. Kemudian, siswa tersebut mencatat sudut bias yang terjadi di dalam air, ternyata besarnya 22°. Jika kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s, tentukan kecepatan cahaya di dalam air?
Penyelesaian:
Diketahui:
i = 30°
r = 22°
c = 3 x 108 m/s
Ditanyakan: vair = ?
Jawab:
vair Sin i = c sin r
vair = c sin r / Sin i
vair = (3 x 108 m/s) sin 22° / Sin 30°
vair = (3 x 108 m/s) (0,37) / 0,5
vair = 2,2 x 108 m/s
Jadi kecepatan cahaya di dalam air yaitu 2,2 x 108 m/s
Soal 1
Seekor ikan berada di dasar bak yang dalamnya 4 m (nair = 4/3) ibarat tampak gambar di bawah ini. Pada kedalaman berapakah letak ikan di dasar bak tersebut terleihat oleh pengamat dari permukaan air jika:
a. ikan dilihat pengamat secara tegak lurus
b. sudut antara mata dengan garis normal sebesar 30°.
Penyelesaian:
Diketahui:
d = 4 m
nair = 4/3
Ditanyakan:
a. d’ jikalau i = 0° ?
b. d’ jikalau i = 30° ?
Jawab:
Perhatikan gambar berikut ini
a. jikalau pengamat melihat ikan secara tegak lurus, akan memenuhi persamaan:
tan r = sin r dan tan i = sin i.
Sinar tiba dari ikan sehingga:
tan i/tan r = sin r/sin i = d’/d atau
nud/nair = d’/d
maka kedalaman ikan yang terlihat diperoleh, yaitu:
1/(4/3) = d’/4 m
¾ = d’/4 m
d’ = 3 m
Jadi, kedalaman semu ikan yang terlihat oleh pengamat secara tegak lurus yaitu 3 meter.
b. kedalaman ikan untuk sudut antara mata pengamat dan garis normal r = 30° adalah
sin i/sin r = nud/nair
sin i/sin 30° = 1/(4/3)
sin i/ ½ = ¾
sin i= 0,75 x 0,5
sin i= 0,375
i= 22,02°, sehingga:
tan i/tan r = d’/d
tan 22,02°/tan 30° = d’/4 m
d’ = 2,8 m
Jadi, kedalaman semu ikan yang dilihat oleh pengamat dengan sudut 30° yaitu 2,8 m
Mari berteman dengan saya
Follow my Instagram _yudha58
0 Response to "Hubungan Cepat Rambat Cahaya Dengan Indeks Bias Medium"
Posting Komentar