Pembiasan elemen cahaya, hukum, dan percobaan

itu pembiasan cahaya adalah fenomena optik yang terjadi ketika cahaya menyerang secara miring pada permukaan pemisahan dua media dengan indeks bias yang berbeda. Ketika ini terjadi, cahaya mengubah arah dan kecepatannya.

Pembiasan terjadi, misalnya, ketika cahaya berpindah dari udara ke air, karena air memiliki indeks bias yang lebih rendah. Ini adalah fenomena yang bisa dilihat dengan sempurna di kolam, ketika mengamati bagaimana bentuk tubuh di bawah air tampak menyimpang dari arah yang seharusnya mereka miliki..

Ini adalah fenomena yang mempengaruhi tipe gelombang yang berbeda, meskipun kasus cahaya adalah yang paling representatif dan yang memiliki lebih banyak kehadiran di hari kita sehari-hari.

Penjelasan tentang pembiasan cahaya ditawarkan oleh fisikawan Belanda Willebrord Snell van Royen, yang menetapkan hukum untuk menjelaskannya yang kemudian dikenal sebagai Hukum Snell.

Ilmuwan lain yang memberikan perhatian khusus pada pembiasan cahaya adalah Isaac Newton. Untuk mempelajarinya ia menciptakan prisma kaca yang terkenal. Dalam prisma, cahaya menembus di dalam dirinya dengan salah satu wajahnya, membias dan membusuk dalam warna yang berbeda. Dengan cara ini, melalui fenomena pembiasan cahaya terbukti bahwa cahaya putih tersusun dari semua warna pelangi.

Indeks

• 1 Elemen pembiasan
  • 1.1 Indeks bias cahaya di media yang berbeda
• 2 Hukum refraksi
  • 2.1 Hukum pembiasan pertama
  • 2.2 Hukum pembiasan kedua
  • 2.3 Prinsip Fermat
  • 2.4 Konsekuensi Hukum Snell
  • 2.5 Batas sudut dan refleksi internal total
• 3 Eksperimen
  • 3.1 Penyebab 
• 4 Pembiasan cahaya dari hari ke hari
• 5 Referensi 

Elemen pembiasan

Elemen-elemen utama yang harus dipertimbangkan dalam studi pembiasan cahaya adalah sebagai berikut: - Sinar datang, yang merupakan sinar datang secara miring pada permukaan pemisahan dua media fisik. yang merupakan sinar yang melintasi media, memodifikasi arah dan kecepatannya.- Garis normal, yang merupakan garis imajiner yang tegak lurus terhadap permukaan pemisahan dua media. sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan normal.- Sudut refraksi (r), yang didefinisikan sebagai sudut yang dibentuk oleh normal dengan sinar yang dibiaskan.

-Selain itu, orang juga harus mempertimbangkan indeks bias (n) dari suatu media, yang merupakan hasil bagi dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan kecepatan cahaya dalam medium.

n = c / v

Dalam hal ini, perlu diingat bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa mengambil nilai 300.000.000 m / s.

Indeks bias cahaya di berbagai media

Indeks bias cahaya dalam beberapa cara yang paling umum adalah:

Hukum pembiasan

Hukum Snell sering disebut sebagai hukum refraksi, tetapi kebenarannya adalah dapat dikatakan bahwa hukum refraksi adalah dua.

Hukum refraksi pertama

Sinar datang, sinar bias dan sinar normal berada di bidang ruang yang sama. Dalam undang-undang ini, juga disimpulkan oleh Snell, refleksi juga diterapkan.

Hukum refraksi kedua

Kedua hukum pembiasan atau hukum Snell, ditentukan oleh ungkapan berikut:

n₁ sen i = n₂ sen r

Menjadi n₁ indeks bias medium dari mana cahaya berasal; i sudut insiden; n₂ indeks bias medium di mana cahaya dibiaskan; r sudut bias.

Prinsip Fermat

Dari awal waktu minimum atau prinsip Fermat, kita dapat menyimpulkan hukum refleksi dan hukum refraksi, yang baru saja kita lihat.

Prinsip ini menegaskan bahwa lintasan nyata yang mengikuti sinar cahaya yang bergerak di antara dua titik ruang adalah bahwa lintasan yang membutuhkan waktu lebih kecil untuk melewatinya..

Konsekuensi dari Hukum Snell

Beberapa konsekuensi langsung yang disimpulkan dari ungkapan sebelumnya adalah:

a) Jika n₂ > n₁ ; sen r < sen i o sea r < i

Jadi ketika sinar cahaya melewati dari medium dengan indeks bias lebih rendah ke medium dengan indeks bias lebih tinggi, sinar bias mendekati normal.

b) Jika n2 < n₁ ; sen r> sin i atau r> i

Jadi ketika sinar cahaya melewati dari medium dengan indeks bias lebih tinggi ke medium dengan indeks lebih rendah, sinar bias bergerak menjauh dari normal.

c) Jika sudut datang adalah nol, maka sudut sinar refraksi juga nol.

Batas sudut dan refleksi internal total

Konsekuensi penting lain dari hukum Snell adalah apa yang dikenal sebagai batas sudut. Ini adalah nama yang diberikan untuk sudut kejadian yang sesuai dengan sudut bias 90º.

Ketika ini terjadi, sinar bias bergerak rata dengan permukaan pemisahan kedua media. Sudut ini juga disebut sudut kritis.

Untuk sudut di atas batas sudut, fenomena yang disebut refleksi internal total terjadi. Ketika ini terjadi, pembiasan tidak terjadi, karena seluruh berkas cahaya dipantulkan secara internal. Total refleksi internal hanya terjadi ketika bergerak dari media dengan indeks bias yang lebih tinggi ke media dengan indeks bias yang lebih rendah.

Salah satu aplikasi refleksi internal total adalah konduksi cahaya melalui serat optik tanpa kehilangan energi. Berkat itu, kita dapat menikmati kecepatan transfer data yang tinggi yang ditawarkan oleh jaringan serat optik.

Eksperimen

Eksperimen yang sangat mendasar untuk dapat mengamati fenomena pembiasan terdiri dari memasukkan pensil atau pena ke dalam segelas penuh air. Sebagai konsekuensi dari pembiasan cahaya, bagian dari pena atau pensil yang terendam tampak sedikit rusak atau menyimpang sehubungan dengan lintasan yang diharapkan orang untuk memiliki.

Anda juga dapat mencoba melakukan percobaan serupa dengan laser pointer. Tentu saja, perlu untuk menuangkan beberapa tetes susu ke dalam gelas air untuk meningkatkan visibilitas sinar laser. Dalam hal ini, disarankan agar percobaan dilakukan dalam kondisi cahaya rendah untuk lebih menghargai jalur berkas cahaya.

Dalam kedua kasus, menarik untuk mencoba berbagai sudut insidensi dan mengamati bagaimana sudut refraksi bervariasi ketika perubahan ini.

Penyebab 

Penyebab efek optik ini harus dicari dalam pembiasan cahaya yang menyebabkan gambar pensil (atau sinar laser) tampak dibelokkan di bawah air sehubungan dengan gambar yang kita lihat di udara..

Pembiasan cahaya dari hari ke hari

Pembiasan cahaya dapat diamati dalam banyak situasi kita sehari-hari. Beberapa dari kita sudah menamainya, yang lain kita akan menyebutkannya di bawah ini.

Salah satu konsekuensi dari pembiasan adalah bahwa kolam tampaknya lebih dangkal dari yang sebenarnya.

Efek lain dari pembiasan adalah pelangi yang terjadi karena cahaya dibiaskan dengan melewati tetesan air di atmosfer. Ini adalah fenomena yang sama yang terjadi ketika seberkas cahaya melewati prisma.

Konsekuensi lain dari pembiasan cahaya adalah kita mengamati matahari terbenam ketika sudah beberapa menit sejak itu benar-benar terjadi..

Referensi

1. Light (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 14 Maret 2019, dari en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fisika: sifat hal. Mexico City: Editor Thomson Internasional. 
3. Total refleksi internal (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 12 Maret 2019, dari en.wikipedia.org.
4. Light (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 13 Maret 2019, dari en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teori Refleksi, Gelombang Elektromagnetik dan Partikel. Springer.
6. Pembiasan (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 14 Maret 2019, dari en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Gelombang (Kursus Fisika Berkeley, Vol. 3), McGraw-Hill.