Rumus Indeks Bias Bersama Contoh Soal dan Jawaban (Pembiasan Cahaya – Fisika)

Indeks Bias

Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.

Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:

{\displaystyle n={\frac {c}{v_{\mathrm {p} }}}}

di mana:

n = indeks bias
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (299,792,458 meter/detik)
{\displaystyle v_{\mathrm {p} }} = cepat rambat cahaya pada suatu medium

Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 atau (n ≥ 1).

 

Indeks bias dapat dipandang sebagai suatu kemampuan medium membiaskan (membelokan) arah rambat cahaya. Jika cahaya bergerak dari vakum atau udara ke medium lainnya, indeks biasnya disebut dengan indeks bias mutlak medium tersebut.

 

Rumus Indeks Bias

Indeks bias dapat dicari dengan rumus berikut

rumus pembiasan cahaya

n = Indeks Bias
c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
v = kecepatan laju cahaya dalam medium

atau bisa dengan menggunakan persamaan berdasarkan hukum pembiasan cahaya sebagai berikut
n1 = indeks bias medium pertama
θ1/i = Sudut datang
n2 = indeks bias mediium kedua
θ2 /r= Sudut bias

dengan memasukkan rumus yang pertama ke persamaan persamaan kedua

n1. Sin θ1 = n1. Sin θ1 <-> c/v1 Sin θ1 = c/v2 Sin θ2 <-> Sin θ1/v1 = Sin θ2/v2 sehingga

\frac{V_{1}}{V_{2}}=\frac{Sin\theta _{1}}{Sin\theta _{2}}

 

Nilai Indeks Bias

Beberapa nilai indeks bias
Material λ (nm) n
Hampa udara 1 (exactly)
Udara @ STP 1.0002926
Gas @ 0 °C and 1 atm
Udara 589.29 1.000293
Helium 589.29 1.000036
Hidrogen 589.29 1.000132
Karbon dioksida 589.29 1.00045
Cairan @ 20 °C
Benzena 589.29 1.501
Air 589.29 1.3330
Ethyl alcohol (ethanol) 589.29 1.361
Karbon tetraklorida 589.29 1.461
Karbon disulfida 589.29 1.628
Benda padat @ suhu kamar
Intan 589.29 2.419
Strontium titanate 589.29 2.41
Ambar 589.29 1.55
Fused silica 589.29 1.458
Natrium klorida 589.29 1.50
Material lain
Pyrex 1.470
Sapphire 1.762–1.778
Es 1.31
Cryolite 1.338
Aseton 1.36
Ethanol 1.36
Teflon 1.35 – 1.38
Gliserol 1.4729
Kaca akrilik 1.490 – 1.492
Crown glass (optics) 1.50 – 1.54
Polikarbonat 1.584 – 1.586
PMMA 1.4893 – 1.4899
PET 1.5750
Flint glass 1.60 – 1.62
Kaca 1.485 – 1.755
Brom 1.661
Cubic zirconia 2.15 – 2.18
Silicon carbide 2.65 – 2.69
Cinnabar (Mercury sulfide) 3.02
Gallium phosphide 3.5
Gallium arsenide 3.927
Silikon 4.01

 

Indeks bias

Sinar cahaya yang dibiaskan dalam blok plastik. Sumber foto: Wikimedia Commons

 

Contoh Soal dan Jawaban Indeks Bias

Seseorang menyinari sebuah kaca tebal dengan sudut 30° terhadap garis normal. Jika cepat rambat cahaya di dalam kaca adalah 2 × 108 m/s, tentukan indeks bias kaca dan sudut biasnya.

Penyelesaian:
Diketahui:
θi = 30°
v2 = 2 × 108 m/s
Ditanyakan: n2 (indeks bias kaca) dan θr
Jawab:
 Untuk mencari indeks bias kaca, gunakan persamaan:
n
=
c
=
3 × 108 m/s
=
1,5
v
2 × 108 m/s
Jadi, indeks bias kaca adalah 1,5
 Untuk mencari sudut bias, gunakan hukum Snellius.
sin θi
=
n2
sin θr
n1
sin 30°
=
1,5
sin θr
1
sin θr
=
0,5
1,5
sin θr
=
0,33
θr
=
sin1 (0,33)
θr
=
19,27°
Jadi, besar sudut biasnya adalah 19,27°.

Bapak Michael sedang melakukan eksperimen untuk menentukan kecepatan cahaya di dalam etil alkohol. Ia melepaskan seberkas cahaya pada permukaan cairan etil alkohol. Jika indeks bias mutlak etil alkohol (n = 1,36) dan kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s, berapakah cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:
n = 1,36
c = 3 x 108 m/s

Ditanyakan: v = ?

Jawaban:
n = c/v
v = c/n
v = 3 x 108/1,36
v = 2,2 x 108 m/s

Jadi, cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol adalah sebesar 2,2 x 108m/s

Cahaya merambat dari udara ke air. Bila cepat rambat cahaya di udara adalah 3 × 108 m/s dan indeks bias air 4/3, maka tentukanlah cepat rambat cahaya di air!

Penyelesaian:
Diketahui:
c = 3 × 108 m/s
nair = 4/3
Ditanyakan: vair
Jawaban:
nair
=
c
vair
Maka cepat rambat cahaya di air dirumuskan sebagai berikut.
vair
=
c
nair
vair
=
3 × 108 m/s
4/3
vair
=
2,25 × 108 m/s
Jadi, cepat rambat cahaya di dalam air adalah 2,25 × 108 m/s.

Suatu gelombang datang dari medium yang berindeks bias 3/2 menuju medium yang berindeks bias 3/4 √6. Jika besar sudut datang adalah 60° tentukan besar sudut bias yang terjadi!

Pembahasan:
n1 sin i = n2 sin r
(3/2) sin 60° = (3/4 √6) sin r
(3/2)(1/2 √3) = (3/4 √6) sin r
sin r = √3/√6
sin r = 1/2√2
r = arcsin 1/2√2 = 45°

Cepat rambat cahaya di medium X besarnya 2,4 x 108 m/s. Bila cepat rambat cahaya di ruang hampa 3 x 108 m/s, berapakah indeks bias mutlak medium itu?

Jawaban:
Indeks Bias (n) = c/v = 3 x 108 m/s / 2,4 x 108
m/ = 1,25

2. Cepat rambat cahaya di dalam Intan 2,42 x 108 m/s dan cepat rambat cahaya di dalam air 2,25 x 108 m/s.
Tentukan:
a) indeks bias relatif intan terhadap kaca
b) indeks bias relatif kaca terhadap air

Jawab
indeks bias relatif intan terhadap kaca =2,42 x 108/2,25 x 108 = 1,078
indeks bias relatif kaca terhadap intan = 2,25 x 10 / 2,42 x 108 = 0,93

Cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 3/2. Tentukan kecepatan cahaya dalam medium tersebut!

Pembahasan:
Lebih dulu diingat bahwa kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah 3 x 10 8 m/s, di beberapa soal data ini tidak diberikan dengan asumsi sudah diketahui oleh siswa.
Gunakan persamaan berikut:
n1 v1 = n2 v2
dimana n1 dan n2 adalah indeks bias masing masing medium dan v1 dan v1 adalah kecepatan gelombang di masing-masing medium.
Sehingga:
n1 v1 = n2 v2
(1)(3 x 108) = (3/2) v2
v2 = 2 x 108

Suatu gelombang datang dari medium yang berindeks bias 3/2 menuju medium yang berindeks bias 3/4 √6. Jika besar sudut datang adalah 60° tentukan besar sudut bias yang terjadi!

Pembahasan:
Gunakan persamaan yang sama seperti soal nomor 1.
n1 sin i = n2 sin r
(3/2) sin 60° = (3/4 √6) sin r
(3/2)(1/2 √3) = (3/4 √6) sin r
sin r = √3/√6
sin r = 1/2√2
r = arcsin 1/2√2 = 45°

Cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 3/2. Tentukan kecepatan cahaya dalam medium tersebut!

Pembahasan:
Lebih dulu  diingat bahwa kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah 3 x 10 8 m/s, di beberapa soal data ini tidak diberikan dengan asumsi sudah diketahui oleh siswa.
Gunakan persamaan berikut:
n1 v1 = n2 v2
dimana n1 dan n2 adalah indeks bias masing masing medium dan v1 dan v1 adalah kecepatan gelombang di masing-masing medium.
Sehingga:
n1 v1 = n2 v2
(1)(3 x 108) = (3/2) v2
v2 = 2 x 108

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

 

Bacaan Lainnya

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Microscopyu

                       

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya


By | 2018-07-20T19:05:34+07:00 Juli 20th, 2018|IPA, Matematika|0 Comments

Leave A Comment