PERCOBAAN PEMANTULAN CAHAYA MENGGUNAKAN CERMIN KOMBINASI BERBAHAN ALUMUNIUM FOIL

Dini Ayu Cahyani, Ulfah Khoeriyah, Nadiyah Putri

Abstrak

Pembelajaran fisika di sekolah seharusnya menjadi suatu kegiatan yang melibatkan siswa secara langsung dalam proses-proses pembentukan konsep-konsep fisika dengan menggunakan media dan kegiatan praktikum sehingga pada akhirnya dapat meningkatkan hasil belajar fisika. Dalam pembelajaran fisika sering muncul permasalahan, diantaranya adalah kurang tersedianya alat praktikum dikarenakan sulit didapat suatu alat praktikum ataupun juga karena harganya yang mahal misalnya percobaan pemantulan cahaya pada cermin kombinasi. Pemanfaatan alumunium foil pada cermin kombinasi adalah salah satu upaya inovatif bagi guru dan siswa untuk mengatasi kurang tersedianya dan mahalnya alat praktikum. Percobaan pemantulan cahaya pada hukum Snellius (hukum pemantulan cahaya) bahwa sinar datang, garis normal, sinar pantul terletak pada satu bidang datar, sudut pantul sama dengan sudut datang. Hasil percobaan menunjukan dengan sudut datang diposisikan 10°, 20°, 30°, 40° dan  50° menghasilkan sudut pantul yang sama dengan sudut datang yaitu 10°, 20°, 30°, 40° dan  50°. Walaupun dengan menggunakan cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung diposisikan sudut datang dengan sudut tertentu pula tetap menghasilkan sudut pantul yang akan sama besar. Sehingga dalam hukum Snellius pemantulan cahaya berlaku pada cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung (cermin kombinasi).

Abstract

Learning physics at school should be activities that involve students directly in understanding the concept of physics. To gain this effort, support of materials and equipments are very important. On the other hand, it is common that those supporting materials are very expensive and very rarely found.Actually, physics can be tought by using simple material as a learning media. The use of alumunium foil on the mirror combination is one of the physics teaching innovations Experiments light reflection on Snell's law (the law of reflection of light) that the light comes, the normal, the reflected rays lie in one plane, the angle of reflection equals the angle of incidence. The result showed the incident angle is positioned 10 °, 20 °, 30 °, 40 ° and 50 ° generate reflection angle equal to the angle of incidence of 10 °, 20 °, 30 °, 40 ° and 50 °. Although using a flat mirror, a concave mirror and a convex mirror is positioned at an angle the angle of incidence is also still produce the reflection angle to be equal. Snell's law of refraction so that the light effect on a flat mirror, a concave mirror and a convex mirror (mirror combination).

Kata kunci: pemantulan cahaya, cermin kombinasi, alumunium foil

Pendahuluan

Fisika merupakan salah satu mata pelajaran yang sering dianggap sulit bagi siswa. Karena bidang kajian fisika meliputi kegiatan sehari-hari, maka pembelajaran fisika di sekolah seharusnya menjadi suatu kegiatan yang melibatkan siswa secara langsung dalam proses-proses pembentukan konsep konsep fisika sehingga pada akhirnya dapat meningkatkan hasil belajar fisika. Untuk itu diperlukan suatu model pembelajaran yang memungkinkan siswa dapat meningkatkan pemahaman konsep-konsep fisika, karena pada hakekatnya fisika merupakan ilmu yang mempelajari gejala-gejala alam, maka perlu dikembangkan model pembelajaran dengan menggunakan media dan kegiatan praktikum [1].

Dalam pembelajaran fisika sering muncul permasalahan, diantaranya adalah kurang tersedianya alat praktikum dikarenakan sulit didapat ataupun juga karena harganya yang mahal misalnya percobaan pemantulan cahaya pada cermin kombinasi. sehingga perlu dilakukan upaya inovatif guna menunjang masalah ini. Peneliti berupaya memanfaatan bahan sterofom dan alumunium foil untuk percobaan pemantulan pada cermin kombinasi.

Sejak dulu, manusia telah mengenal cahaya baik yang digunakan untuk penerangan seperti cahaya matahari yang merupakan sumber energi bagi bumi maupun cahaya yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari contohnya cahaya lampu pada ruangan maupun sebagai lighting konser. Dalam fisika terdapat dua hal yang amat berbeda dan seakan-akan terpisah, yaitu partikel dan gelombang. Cahaya sebagai partikel maupun sebagai gelombang elektromagnetik juga memiliki beberapa sifat, diantaranya adalah dapat dipantulkan oleh benda gelap [2]. Dengan percobaan berikut, kita dapat mengetahui sifat suatu cahaya apabila dipantulkan menggunakan cermin cekung, cembung dan datar (cermin kombinasi).

Teori

Cahaya (dan semua bentuk radiasi elektromagnetik yang lain) adalah suatu bentuk yang fundamental dan ilmu fisika masih berusaha untuk memahaminya. Pada tingkat yang dapat diamati cahaya menunjukan dua perilaku yang tampaknya berlawanan, yang digambarkan secara kasar melalui model-model gelombang dan partikel. Biasanya jumlah energi yang ada begitu besar sehingga cahaya berperilaku seakan-akan merupakan gelombang kontinu ideal, yaitu gelombang medan listrik dan medan magnet yang saling berkaitan. Interaksi cahaya dengan lensa, cermin, prisma, celah dan lain-lain dapat dapat dipahami secara memuaskan melaui model gelombang (dengan syarat kita tidak menelaah terlalu dalam mengenai apa yang terjadi pada tingkat mikroskop). Di lain pihak, ketika cahaya diemisikan atau diserap paket yang kecil, terlokalisir dan terarah dengan baik; yaitu seakan-seakan cahaya merupakan arus partikel-partikel [3]. Sehingga ketika cahaya menimpa permukaan benda, sebagian cahaya dipantulkan. Sisanya diserap olah benda (dan diubah menjadi energi panas). Tetapi untuk benda –benda yang sangat mengkilat seperti cermin berlapis perak lebih dari 95% persen cahaya bisa dipantulkan [4].

Muka gelombang (wave front) adalah bidang yang merupakan tempat kedudukan dari titik-titik yang mempunyai fase sama dan garis – garis yang tegak luruk pada bidang ini adalah “sinar”. Jika muka gelombang berbentuk bidang datar seperti pada gelombang datar, maka arah sinar tegak lurus bidang datar ini. Jika muka gelombang berbentuk bola [5].

Jarak antara muka gelombang dengan cermin, sama dengan sudut antara sinar datang dengan normal cermin. Dengan kata lain,  adalah sudut dating. Sudut  antara muka-gelombang  dan cermin sama dengan antara sinar yang direfleksikan dan normal cermin. Dengan perkataan lain  adalah sudut refleksi [6]. Dari permukaan, seperti yang ditunjukkan sebuah cermin. Hal ini diilustrasikan pada gambar. 1.1

Gambar 1.1 : Hukum Pemantulan (Refleksi)

Ketika cahaya dipantulkan dari permukaaan apapun, sudut insiden  selalu sama dengan sudut pantul  [7].

Bentuk cermin yang kita jumpai setiap hari, sangatlah beragam. Secara garis besar cermin terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:

1. Cermin datar, dan

2. Cermin lengkung.

Cermin lengkung terbagi menjadi dua, yaitu :

a. Cerimin cekung, dan

b. Cerimn cembung [8].

Cermin datar membentuk bayangan yang tegak, dengan ukuran yang sama dengan bendanya dan bayangannya berada dalam jarak yang sama dari permukaan pantul dengan jarak benda di depan cermin. Bayangan tersebut maya, yaitu bayangan tidak akan muncul pada layar yang diletakan pada posisi bayangan karena cahaya tidak memusat (berkonvergensi) di sana.

Cermin lengkung: fokus utama sebuah cermin lengkung adalah dititik F di mana sinar yang sejajar dan sangat dekat dengan titik pusat atau sumbu optik cermin difokuskan. Fokus ini nyata untuk cermin cekung (konkaf) dan maya untuk cermin cembung (konveks). Fokus ini terletak pada sumbu optik dan berada di tengah-tengah antara titik pusat kelengkungan dan cermin tersebut [9] Bidang lengkung ialah bidang sferis[10].

Cermin cekung terbuat dari sepotong bola cermin ( concave spherical mirror ) bila disinari maka sinar itu sebagaian besar terpantul melalui titik tertentu. Cermin cembung ( convex mirror ) terbuat dari sepotong permukaan bola gelas yang permukaan bagian dalam bola dilapisi dengan perak nitrat sebagai bahan pemantul cahaya.[11]

Metode

Cermin kombinasi dapat dibuat dengan mudah. Bahan yang diperlukan adalah sebuah sterofom yang di bentuk datar, cekung dan cembung kemudian dilapisi alumunium foil sebagai bahan pemantul yang dilekatkan pada sterofom.

Pada percobaan ini digunakan beberapa perangkat dan alat ukur. Antara lain laser, kertas A4 bergaris bersudut, cermin kombinasi berbahan alumunium foil, pengaris dan alat tulis.

Percobaan ini terdiri 3 jenis cermin yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung (cermin kombinasi). Cara kerja percobaan meliputi: Letakkan cakram optik pada sumbu  sejajar dengan garis pada kertas A4, atur posisi laser sedimikian sehingga sinar yang keluar berimpit dengan sumbu  pada kertas A4, letakkan cermin datar ditengah-tengah sudut  dan , amati sinar yang dipantulkan oleh cermin datar, cekung, dan cembung. Putar kertas A4 dengan, berlawanan arah jarum jam sehingga sinar datang mengenai cermin dalam posisi miring, catat sudut kemiringan kertas terhadap laser, sudut ini disebut dengan berkas sinar datang (<i). Amati dan catat sudut arah pemantulan berkas sinar datang oleh cermin datar, cekung, dan cembung, besarnya sudut yang dipantulkan cermin disebut dengan sudut berkas sinar pantul.

Cermin datar

Cermin cekung

Cermin cembung

Hasil dan diskusi

Dari percobaan tersebut didapatlah hasil peman tulan sebagai berikut:

a.   Cermin Datar

Data sudut datang dan sudut bias pada cermin datar disajikan pada table 1

Tabel 1 sudut datang dan sudut bias

Sudut Datang	Sudut Bias
10°	10°
20°	20°
30°	30°
40°	40°
50°	50°

b.   Cermin Cekung

Data sudut datang dan sudut bias pada cermin cekung disajikan pada table 2

Tabel 2 sudut datang dan sudut bias

Sudut Datang	Sudut Bias
10°	10°
20°	20°
30°	30°
40°	40°
50°	50°

c.   Cermin Cembung

Data sudut datang dan sudut bias pada cermin cembung disajikan pada table 3

Tabel 3 sudut datang dan sudut bias

Sudut Datang	Sudut Bias
10°	10°
20°	20°
30°	30°
40°	40°
50°	50°

Berdasar kan data tabel diatas diperoleh grafik hubungan sudut datang dan sudut bias sebagai berikut:

a.   Cermin Datar

Grafik sudut datang dan sudut bias pada cermin datar disajikan pada grafik1

       Grafik 1 sudut datang dan sudut bias

b.  

Cermin Cekung cermin cekung disajikan pada grafik 2

       Grafik 2 sudut datang dan sudut bias

c.    Cermin Cembung

Grafik sudut datang dan sudut bias pada cermin cembung disajikan pada grafik 3

Grafik 3 sudut datang dan sudut bias

Dari grafik percobaan pemntulan dengan cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung terlihat garis

Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan, Hukum Snellius berlaku pada tiga jenis cermin yaitu cermin datar, cekung dan cembung karena berdasarkan hukum Snellius sudut datang sama dengan sudut pantul.

Ucapan terima kasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Taufiq AL-Farizi M.Pfis, kepala Llaboratorium Pendidikan Fisika dan semua rekan yang terkait atas terlaksananya percobaan pemantulan cahaya dan penyelesaian jurnal ini.

Referensi

[1]   Supliyadi, Khumaedi, Sutikno. ”Percobaan Kisi Difraksi Dengan Menggunakan Keping DVD Dan VCD” Universitas Negeri Semarang

[2]   Sparisoma Viridi dan Novitrian. “Cahaya dan Optik: Pemantulan-Cermin dan Pembiasan-Lensa”. Pelatihan Penguatan Kompetensi Guru OSN Tingkat SMP & SMA se-Aceh Batch III Bandung, 12 Agustus - 1 September  2014

[3]   Bueche, Frederick, Eugene Hecht. FISIKA UNIVERSITAS Edisi Kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

[4]   Giancoli, Douglas. 2001. FISIKA Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

[5]   Sarojo, Ganijanti aby. 2010. Gelombang dan Optika. Jakarta: Salemba Teknika.

[6]   Halliday, david, Robert resnick. 1978. FISIKA JILID 2. Jakarta: Erlangga.

[7]   Sutarno, 2013. FISIKA untuk UNIVERSITAS. Yogyakarta : Graha Ilmu.

[8]   Suwarna, Iwan Perman. 2010. Optik.Cet.1. Bogor : Duta Grafika.

[9]   Bueche, Frederick, Eugene Hecht. FISIKA UNIVERSITAS Edisi Kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

[10]  Soedojo, Peter.1999. FISIKA DASAR. Yogyakarta: C.V ANDI OFFSET.

[11]  Priyambodo, Tri Kuntoro. 2010. Fisika Dasar. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta.

[12]  Taufik Al Farizi, Widayani. “Pembuatan dan Karakterisasi Papan Partikel Sekam Padi”. Institut Teknologi Bandung.

Dini Ayu Cahyani

Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Pendidikan

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Cahyanidiniayu@gmail.com

Ulfah Khoeriyah

Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Pendidikan

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Ulfahkhoeriyah29@yahoo.com

Nadiyah Putri

Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Pendidikan

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Nadiyahputri@gmail.com

SERAT OPTIK

Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Serat optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

1. Sejarah Perkembangan Serat Optik
Pada tahun 1880 Alexander Graham Bell menciptakan sebuah sistem komunikasi cahaya yang disebut photo-phone dengan menggunakan cahaya matahari yangdipantulkan dari sebuah cermin suara-termodulasi tipis untuk membawa percakapan, pada penerima cahaya matahari termodulasi mengenai sebuah foto-kondukting selselenium, yang merubahnya menjadi arus listrik, sebuah penerima telepon melengkapi sistem. Photo-phone tidak pernah mencapai sukses komersial, walaupun sistem tersebut bekerja cukup baik. Penerobosan besar yang membawa pada teknologi komunikasi serat optik dengan kapasitas tinggi adalah penemuan Laser pada tahun 1960, namun pada tahun tersebut kunci utama di dalam sistem serat praktis belum ditemukan yaitu serat yang efisien. Baru pada tahun 1970 serat dengan loss yang rendah dikembangkan dan komunikasi serat optik menjadi praktis (Serat optik yang digunakan berbentuk silinder seperti kawat pada umumnya, terdiri dari inti serat (core) yang dibungkus oleh kulit (cladding) dan keduanya dilindungi oleh jaket pelindung (buffer coating)). Ini terjadi hanya 100 tahun setelah John Tyndall, seorang fisikawan Inggris, mendemonstrasikan kepada Royal Society bahwa cahaya dapat dipandu sepanjang kurva aliran air. Dipandunya cahaya oleh sebuah serat optik dan oleh aliran air adalah peristiwa dari fenomena yang sama yaitu
total internal reflection. Teknologi serat optik selalu berhadapan dengan masalah bagaimana caranya agar lebih banyak informasi yang dapat dibawa, lebih cepat dan lebih jauh penyampaiannya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya. Informasi yang dibawa berupa sinyal digital, digunakan besaran kapasitas transmisi diukur dalam 1 Gb.km/s yang artinya 1 milyar bit dapat disampaikan tiap detik melalui jarak 1 km.

Struktur dasar dari sebuah serat optik yang terdiri dari 3 bagian : core (inti) , cladding (kulit), dan coating (mantel) atau buffer (pelindung). Inti adalah sebuah batang silinder terbuat dari bahan dielektrik (bahan silika (SiO2), biasanya diberi doping dengan germanium oksida (GeO2) atau fosfor penta oksida (P2O5) untuk menaikan indeks biasnya) yang tidak menghantarkan listrik, inti ini memiliki jari-jari a, besarnya sekitar 8 – 200 μm dan indeks bias n1, besarnya sekitar 1,5. Inti di selubungi oleh lapisan material, disebut kulit, yang terbuat dari bahan dielektrik (silika tanpa atau sedikit doping), kulit memiliki jari-jari sekitar 125 – 400 μm indeks bias-nya n2, besarnya sedikit lebih rendah dari n1. Walaupun cahaya merambat sepanjang inti serat tanpa lapisan material kulit, namun kulit memiliki beberapa fungsi :
- Mengurangi loss hamburan pada permukaan inti.
- Melindungi serat dari kontaminasi penyerapan permukaan.
- Mengurangi cahaya yang loss dari inti ke udara sekitar.
- Menambah kekuatan mekanis.

Ada dua jenis kabel serat optik, yaitu :
1. PIPA LONGGAR (Loose Tube)
Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar(loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi jelly. Saat ini sebuah kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loose tube, dimana setiap loose tube berisi 12 serat optik.

2. ALUR (Slot)

Serat optik ditempatkan pada alur(slot) di dalam silinder yang terbuat dari bahan PE (Polyethyiene). Pada saat di Jepang telah dibuat kabel jenis slot dengan kapasitas 1.000 serat dan 3.000 serat.

Cara Kerja dari Serat Optik
Serat optik mengirmkan data dengan media cahaya yang merambat melalui seratserat
kaca.

 Prinsip Perambatan Cahaya Dalam Serat optik

Lintasan cahaya yang merambat di dalam serat :
- Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami gangguan.
- Sinar mengalami refleksi, karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari
sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan-pantulan.
- Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat
karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis.
Mode Perambatan Cahaya :
- Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejulah lintasan yang
berbeda.
- Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut Mode dari suatu serat optik.
- Ukuran diameter core, besarnya sudut datang dan indeks bias menentukan
jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik.
- Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik multimode.
- Serat optik yang hanya memiliki satu mode saja disebut Serat Optik Single
Mode, serat optik single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil.

DISPERSI

 DISPERSI

A.      Pengertian Dispersi

Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan.Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias. Apabila sinar cahaya putih jatuh pada salah satu sisi prisma, cahaya putih tersebut akan terurai menjadi komponen-komponennya dan spektrum lengkap cahaya tampak akan terlihat.[1]

B.       Hukum Snellius Pembiasan dan Indeks Bias

Kelajuan gem (termasuk di dalam cahaya) ketika di vakum, sesuai dengan persamaan Max Well, adalah

  

Nilai kelajuan itu berbeda pada medium yang berbeda. Untuk benda bening berpermeabilitas magnet µ (=ĸ_mµ_o)dan di vakum µ_o, permitivitas listrik Ɛ (=ĸƐ_o)dan di vakum Ɛ_o pada tetapan dielektrik ĸ dan tetapan permeabilitas magnet ĸ_mmaka kelajuan cahaya (v) di medium itu menjadi :

Didefinisikan adanya parameter baru yaitu indeks bias (n) sebagai hasil perbandingan antara kelajuan cahaya di vakum (c) dengan ketika di medium bening yang lain (v) yaitu

                                                                                  

 dimana 

   

Biasanya medium bening yang berperan sebagai pembias memiliki ĸ_m≈ 1, kecuali untuk bahan feromagnet, misalnya : besi, tembaga, dan sejumlah logam lainnya. Artinya, untuk bahan non feromagnetik, tetapan  dielektrikĸ memenuhi :

       

Kenyataan menunjukkan bahwa ĸ bergantung pada frekuensi medan listrik yang terdapat pada cahaya sebagai gem. Persamaan (10.2) dan (10.4) menunjukkan adanya hubungan antara panjang gelombang (λ) denga frekuensi (v) sebagai 

    

      Jika cahaya dan udara jatuh di medium air yang beindeks bias 1,33, maka kelajuan cahaya menurun dengan faktor 1,33. Perambatan gelombang itu memiliki frekuensi yang tetap, walaupun v dan λ berubah. Bila gem jatuh di sebuah medium maka medan listrik dari gem berinteraksi dengan atom-atom medium, sehingga atom-atom bergerak dipercepat. Terdapat superposisi medan listrik di medium yang berasal dari cahaya (gem) dan dari atom-atom medium yang bergerak dipercepat. Hasil superposisi itu menyebabkan kelajuan dan arah penjalaran gem berubah

Gambar 10.7 Lintasan muka gelombang primer dan sekunder pada peristiwa pembiasan.

Menurut pandangan huygens peristiwa pembiasan itu dapat dilukiskan oleh Gambar 10.7. Muka gelombang primer jatuh di permukaan P dan setiap ∆t membentuk muka gelombang sekunder dengan jejari (bila berada di vakum atau medium udara) c ∆t. Setelah di P juga membentuk muka gelombang baru di medium pembias pada kelajuan v (= c/n) sehingga dalam selang waktu ∆t memberikan radius c∆t/n .Muka gelombang sekunder P’ (di vakum atau udara), dan Q’ ketika di medium pembias.

Gambar 10.8 Bagan pembentukan sudut datang dan sudut bias.

Gambar 10.8 memperlihatkan bahwa sudut datang Ɵ (=Ɵ₁) dan sudut bias n, memenuhi persamaan : sin Ɵ = c∆t/PP ; sin Ɵ’ = c∆t/n/PP, sehingga untuk medium pertama (vakum atau udara ) dipenuhi kaitan :

sin Ɵ = nsin Ɵ₂                          

Untuk medium pertama berindeks bias n_{1, dan} n₂ pada medium yang ke 2 sehingga berlaku hukum pembiasan :

n₁ sin Ɵ₁ = n₂ sin Ɵ₂                    

 Persamaan (10.7a) merupakan hukum snellius untuk pembiasan.Biasanya sudut datang (Ɵ₁) dilambangkan i, dan sudut bias (Ɵ₂) dilambangkan r sehingga persamaan (10.7a) dapat ditulis pula[2] :

n₁ sin i = n₂ sin r                         

 Dengan beberapa pengecualian maka kecepatan cahaya dalam suatu zat perantara, yang akan dinyatakan dengan v, lebih kecil daripada kecepatan dalam ruang bebas. Selanjutnya, kecepatan cahaya dalam zat perantara berbeda untuk panjang gelombang yang berlainan, Sedangkan dalam ruang hampa cahaya yang panjang gelombangnya berlainan merambata denga kecepatan yang sama. Efek ini dikenal dengan nama “dispersi”. Perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruangan hampa dengan kecepatan cahaya yang panjang gelombangnya tertentu dalam suatu zat perantara disebut “indeks bias” dari zat perantara itu untuk suatu panjang gelombang tertentu. Indeks bias itu kita nyatakan dengan n, indeks bias untuk panjang gelombang tertentu.

TABEL 39-1

INDEKS BIAS

          (Untuk cahaya dengan panjang gelombang 589 m )

Gelas	1,46 – 1,95
Kristal kakspat (CaCO3)	1,658
Quartz (Si O2)	1,544
Garam dapur (Na Cl)	1,544
Fluorite (Ca Fa)	1,434
Carbon disulfide	1,629
Ethyl alcohol	1,361
Air	1,3333

Jika tidak dinyatakan dengan panjang gelombangnya, maka indeks bias itu biasanya dinyatakan untuk cahaya kuning dari nyala natrium yang panjang gelombangnya 589 m . Indeks bias itu merupakan bilangan asli (perbandingan antara dua kecepatan) dan biasanya lebih besar dari satu.

n = c/v                        

 Kecepatan cahaya dalam gas hampir sama dengan kecepatan cahaya dalam ruangan hampa dan dispersinya kecil. Sebagai contoh, indeks bias udara pada keadaan standar, untuk cahaya ungu yang panjang gelombangnya 436 m , ialah 1,0002957; sedangkan untuk cahaya merang yang panjang gelombangnya 656 m , indeks biasnya ialah 1,0002914. Berhubung dengan kenyataan diatas maka kecepatan cahaya dalam udara dapat disamakan denga kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan indeks bias udara dapat dimisalkan sama dengan satu. indeks bias gas bertambah secara uniform sesuai dengan bertambahnya kerapatan gas itu.

Biasanya indeks bias gelas yang digunakan untuk alat-alat optik terletak antara 1,46 dan 1,96, sedikit sekali zat perantara yang mempunyai indeks bias lebih besar dari harga ini, diantaranya adalah intan yang angka biasnya 2,42 dan rutile (synthetic crystalline titanium dioxide) dengan angka bias 2,7.[3]

C. Sudut Kritis

Ada dua macam sudut kritis, yaitu a) sudut datang kritis, bila sudut bias 90^o,

b) sudut bias kritis, bila sudut datang 90^o

          

Gambar 5.11

a. Sudut datang dari sinar datang ke 3 adalah sudut datang kritis

b. Sudut bias dari sinar bias ke 3 adalah sudut bias kritis

Pada Gambar 5.11a, sinar datang dari medium optis lebih rapat (n) ke medium optis kurang rapat (n’), n>n’. Sinar datang pada sudut i >i_kr, maka tidak akan dibiaskan lagi. Oleh karena itu terjadilah pantulan sempurna.

Jika digunakan prinsip balik cahaya pada Gambar 5.11a, yaitu sinar bias ketiga menjadi sinar datang, maka sinar datang ketiga menjadi sinar bias. Hal tersebut sama dengan yang terjadi pada Gambar 5.11b.

Perhatikan Gambar 5.11b. tiga buah sinar datang dari media optis kurang rapat (n’) dengan berbagai sudut datang dibiaskan dengan tiga buah sudut bias yang berbeda. Sinar datang ketiga pada sudut datang 90^o menghasilkan sudut bias r’_kr yang merupakan sudut bias terbesar.[4]

 

D. Pantulan Sempurna

Gambar (40.6) menunjukan sejumlah sinar yang berpencar dari titik sumber p dalam medium yang punya indeks bias n dan mengenai permukaan medium kedua yang indeks biasnya n^’, disini n>n^’. berdasarkan hukum snellius: 

Gb 40-6. Pemantulan sempurna. Sudut datang , yang menyebabkan sudut  bias 90 , disebut sudut kritik.

Karena n/n^’ lebih besar dari satu, maka sin ^’ lebih besar dari pada sin  dan sudah terang sama dengan satu (artinya ^’= 90 ) untuk sudut  kurang dari 90 . Ini dilukiskan dalam diagram dengan sinar ketiga yang menjalar-jalar pada bidang batas dengan sudut bias 90 . Sudut datang untuk mana sinar biasanya menyinggung permukaan disebut sudut kritis dan pada diagram dinyatakan dengan _c. jika sudut datang lebih besar daripada sudut kritis, maka sinus sudut bias yang dihitung berdasarkan hokum snellius,adalah lebih besar dari satu. Hal ini dapat ditafsirkan bahwa bila sudut kritis terlampaui, sinar tidak akan kemedium yang sebelah atas, tetapi akan dipantulkan sempurna pada bidang batas. Pemantulan sempurna hanya dapat terjadi bila suatu sinyal menumbuk pada permukaan suatu medium yang indeks biasnya lebih kecil daripada indeks bias medium dimana sinar itu bergerak.

                         

Sedangkan permukaan-permukaan logam tak ada yang memantulkan 100  dari cahaya yang datang padanya; dan kedua, sifat-sifat pemantulan prisma itu permanen, takkan kabur-kabur. Hanya ada kehilangan cahaya sedikit akibat pemantulan pada permukaan tempat cahaya itu masuk dan keluar dari prisma, tetapi baru-baru ini ditemukan suatu cara melapisi permukaan-permukaan itu dengan apa yang disebut nonreflecting yang dapat memperkecil kerugian cahaya itu.

Refraksi oleh permukaan datar

Jika sinar dibiaskan oleh permukaan batas antara dua media, maka berlaku Hukum Snellius. Jika sinar jatuh pada keping sejajar dari bahan transparan, misalnya gelas, maka setelah keluar dari keping jalan sinar akan

  

sejajar dengan sinar datang tetapi bergeser pada jarak tertentu terhadap sinar datang (d), lihat Bab 2

2)      Pemantulan Pada Prisma

Cahaya yang jatuh pada permukaan pertama prisma akan mengalami dispersi atau penguraian warna sehingga terbentuk spektrum di dalam prisma maupun setelah dibiaskan oleh permukaaan kedua. Oleh karena
 
 

 

DAFTAR PUSTAKA

Jati, Bambang Murdaka Eka & Tri Kuntoro Priyambodo., 2010, Fisika Dasar: Listrik-Magnet, Optika, Fisika Modern untuk Mahasiswa Ilmu-Ilmu Eksakta & Teknik, Yogyakarta : ANDI OFFSET.

Sarojo, Ganijanti Aby. 2011. Gelombang dan Optika. Jakarta: Salemba Teknika.

Sears, Francisweston dan Mark W. Zemansky. 1972. FISIKA UNTUK UNIVERSITAS. Jakarta: Binacipta.

Suwarna, Iwan Permana. 2014. Teori dan Aplikasi: Getaran dan Gelombang, Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

---

[1]Iwan Permana Suwarna, Teori dan Aplikasi: Getaran dan Gelombang(Jakarta : UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, 2014) h.

[2]Bambang Murdaka Eka Jati, FISIKA DASAR: Listrik Magnet, Optika, Fisika Modern (Yogyakarta: ANDI OFFSET, 2010), h. 188-191.

[3]Francisweston Sears dan Mark W. Zemansky, FISIKA UNTUK UNIVERSITAS (Jakarta: Binacipta, 1972), h. 7

[4]Ganijanti Aby Sarojo, Gelombang dan Optika (Jakarta: Salemba Teknika, 2011), h. 276

[5]Francisweston Sears dan Mark W. Zemansky, FISIKA UNTUK UNIVERSITAS (Jakarta: Binacipta, 1972), h. 751-753

[6]Ganijanti Aby Sarojo, Gelombang dan Optika (Jakarta: Salemba Teknika, 2011), h. 272-275

[7]Ibid, h. 303-306