makalah Pembiasan Cahaya pada kaca plan paralel

MAKALAH
PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL
DAN PRISMA
Oleh
NAMA
: ABDUL SALIM
NPM
: A1E008018
DOESN PEMBIMBING
: Dra.H. Connie F, Mpd
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS BENGKULU
2009
Pembiasan Cahaya pada kaca plan paralel dan prisma
Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya
karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya
dibedakan menjadi dua macam yaitu :
a. mendekati garis normal
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal
jika cahaya merambat dari medium optik
kurang rapat ke medium optik lebih rapat,
contohnya cahaya merambat dari udara ke
dalam air.
b. menjauhi garis normal
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal
jika cahaya merambat dari medium optik
lebih rapat ke medium optik kurang rapat,
contohnya cahaya merambat dari dalam air
ke udara.
Syarat-syarat terjadinya pembiasan :
1) cahaya
melalui
dua
medium
yang
berbeda kerapatan optiknya;
2) cahaya datang tidak tegaklurus terhadap
bidang batas (sudut datang lebih kecil
dari 90O)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan
sehari-hari diantaranya :
 dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
 kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas
pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya
pembiasan.
 terjadinya pelangi setelah turun hujan.
1. Indeks Bias
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada
kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan
dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian
Huygens (1629-1695) : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa
dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”
Secara matematis dapat dirumuskan :
n
c
v
dimana :
Table indek bias beberapa zat
Medium
n=c/v
Udara haampa
1,0000
Udara (pada STP)
1,0003
Air
1,333
Es
1,31
Alcohol Etil
1,36
Gliserol
1,48
- n = indeks bias
- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
- v = laju cahaya dalam zat
Indeks bias tidak pernah lebih kecil
dari 1 (artinya, n 1), dan nilainya
untuk beberapa zat.
2. Hukum Snell
Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell (1591
–1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang
dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell yang
berbunyi :
-
sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
-
hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan
tetap dan disebut indeks bias.
Ketika cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian cahaya
datang dipantulkan pada perbatasan. Sisanya lewat ke medium yang baru. Jika seberkas
cahaya datang membentuk sudut terhadap permukaan (bukan hanya tegak lurus), berkas
tersebut dibelokkan pada waktu memasuki medium yang baru. Pembelokan ini disebut
Pembiasan.
Sudut bias bergantung pada laju cahaya kedua media dan pada sudut datang.
Hubungan analitis antara 1 dan 2 ditemukan secara eksperimental pada sekitar tahun
1621 oleh Willebrord Snell (1591-1626). Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell
dan dituliskan:
n1 sin 1 = n2 sin 2
1 adalah sudut dating, dan 2 adalah sudut bias (keduanya diukur terhadap garis
yang tegak lurus permukaan antara kedua media). n1 dan n2 adalah indeks-indeks bias
materi tersebut. Berkas-berkas datang dan bias berada pada bidang yang sama, yang
juga termasuk garis tegak lurus terhadap permukaan. Hukum Snell merupakan dasar
Hukum pembiasan.
Jelas dari hukum Snell bahwa jika n2 > n1, maka 2 > 1, artinya jika cahaya
memasuki medium dimana n lebih besar (dan lajunya lebih kecil), maka berkas cahaya
dibelokkan menuju normal. Dan jika n2 > n1, maka 2 > 1, sehingga berkas dibelokkan
menjauhi normal
3. Sudut kritis
Yaitu sudut datang yang menhhasilkan sudut bias 900
Sin ik = n2 / n1
4. Pemantulan sempurna
Syarat : 1.
2.
Sinar dari medium rapat ke renggang
sudut datang > sudut kritis
5. Pembiasan pada kaca plan parallel
-
sin i sin i '
n

 i  r '
sin r sin r '
sin (i  r )
cos r
xd
d = ketebalan kaca plan paralel
X = jarak pergeseran sinar
6. Pembiasan Cahaya pada Prisma
Bahan bening yang dibatasi oleh

dua
N1
N2
i1
P
Q
r1
i2
r2
sudut
deviasi
R
S
bidang
permukaan
yang
bersudut disebut prisma.
Besarnya sudut antara kedua
permukaan
itu
disebut
sudut
pembias ().
Apabila seberkas cahaya masuk
pada salah satu permukaan prisma,
cahaya
akan
dibiaskan
dari
permukaan prisma lainnya. Karena
adanya dua kali pembiasan, maka
pada prisma terbentuklah sudut
penyimpangan yang disebut sudut
deviasi.
Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan
cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma.
P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara masuk ke dalam prisma
kemudian meninggalkan prisma lagi.
Persamaan yang berlaku :
  r1  i2
    i1  r2
Deviasi minimum terjadi jika i1 = r2, pada deviasi minimum berlaku :

Sudut pembias prisma (β) > 100
 m   
 
n1 sin 
  n2 sin  
 2 
2

Β < 100
m  n2 n1
Contoh soal
1. Apa yang dimaksud indeks bias air = 1,3……
Penyelesaian :
Yang dimaksud indeks bias air = 1,3 adalah perbandingan antara laju cahaya
dalam ruang hampa dengan laju cahaya di dalam air besarnya 1,3.
2. Hitung laju cahaya dalam berlian …..(n=2,42)
Penyelesaian :
Diketahui :
n = 2,42
c = 3 x 108 m/s
Ditanyakan :
v = ... .
Jawab :
c
n
3,00 x10 8 m / s
v
2,42
v
v  1,24 x10 8 m / s
3. Berkas cahaya datang dari medium A ke medium B dengan sudut datang 30 0 dan
dibiaskan dengan sudut 450 maka indekbias relative medium A terhadap B adalah
……
Penyelesaian :
nb sin k

n a sin r
nb sin k sin 45 0



n a sin r sin 30 o
1
2
1
2
2
 2
4. Bila cepat rambat cahaya di udara adaalah 3x10-8 m/detik, maka cepat rambat
cahaya dalaam medium yang memiliki indekbias 1,5 adalah…..
Penyelesaian :
hubungan indek bias dan cepat rambaat
n 2 v1

n1 v 2
1,5 3 x10 8

1
v2
3 x110 8
v2 
 2 x10 8 m
s
1,5
5. Seberkas cahaya datang dari udara ke air dengan indek bias air 4/3, maka
kecepatan cahaaya dalam air adalah……
Penyelesaian :
n2 v1
4 c
3

 
 v2  c
n1 v2
3 v2
4
6. Bila sudut batas sinar didalam suatu medium adalah 450 maaka indek bias medium
terhadaap udara adalah….nudara= 1
Penyelesaian :
nu sin ik

 ik adalah sudut batas r  90 0
nm sin ir
1
 sin 45 0
nm
1
 1 2  nm  2  1,4
2
nm
7. Seberkas sinar masuk kedalaam kaca yang mempunyaai ketebalan 30 cm dengan
sudut datang 600 dan dibiaskan dengan sudut 300 . besarnya pergeseran sinar ke
luar terhadap sinar masuk adalah……
Penyelesaian :
t
t
d . sin i  r 
cos r
1
30. sin 60 0  30 0  30. 2

 10 3 cm
1 3
cos 30 0
2
8. Seberkas sinar jatuh pada permukaan kaca plan parallel dengan ssudut datang 600
. indeks pergeseran sinar yang datang dan keluar dari kaca adalah……
Penyelesaian :
d . sin i  r 
cos r
n2 sin i

n1 sin r
t
1 3
sin 60 0
1,4 
 1,4  2
sin r
sin r
1 3
1
sin r  2
 sin r 
6
4
2
r  37,7 0
d . sin i  r 
8. sin 60 0  37,7 0 
t 
cos r
cos 37,7 0
t  3,9cm
t
9. Sebuah prisma kaca berada di udara. Pada prisma itu datang seberkas sinar denga
sudut dataang 450 dan sudut pembias prisma 600. Jika terjadi deviasi minimum
maka indekbias prisma tersebut adalah……….
Penyelesaian :

 m   
n1 sin 
  n2 sin
2
 2 
 terjadi saat i1  r2
2i1  m  
m  30 0
60
 30  60 
1.sin 
  n2 sin
2
 2 
sin 45  n2 sin 30
1
n2  2
1
2
2
 2
Lembar Kerja Siswa
1. Seberkas sinar masuk kedalaam kaca yang mempunyaai ketebalan 30 cm
dengan sudut datang 600 dan dibiaskan dengan sudut 300 . besarnya pergeseran
sinar ke luar terhadap sinar masuk adalah……
A. 10 3 cm
B. 11 3 cm
C. 12 3 cm
D. 13 3 cm
E. 14 3 cm
2. Dari gambar di bawah jalannya pada prisma adaalah…….
3. Dari gambar dibawah manakah sudut besar pembias prisma adalah….
4. sinar dating pada sebuah prisma dengan sudut dating 300 jika sudut pembias
prisma 600 . berapa besar sudut deviasi prisma …..
A.27,090
B.37,090
C.47,0900
D.50,090
E.67,090
5. sudut pembias prisma 600 sinar dating dengan sudut 300 . tentukan besarnya
sudut bias kedua pada prisma……
A.57,090
B. 67,090
C. 77,090
D.87,090
E.88,090
6. Gambar yang menunjukkan jalan pembiasan dan penguraian cahaya pada prisa
adalah……..
Kunci Jawaban
1. A
2. D
3. B
4. C
5. C
6. D