Cahaya tidak bergerak dengan kecepatan yang sama di udara, kaca, dan air. Kecepatan cahaya di udara adalah 3 X 10 6 m/s. Di air 2,25 × 10 8 m/s dan di kaca 2 x 10 8 m/s. Ini karena kaca secara optik lebih padat daripada air dan air secara optik lebih padat daripada udara. Suatu medium dikatakan rapat jika kecepatan cahaya berkurang dan dikatakan lebih rapat jika kecepatan cahaya bertambah.
Cahaya merambat dalam garis lurus dalam suatu medium. tetapi ketika seberkas cahaya yang merambat dalam satu medium transparan jatuh secara miring pada permukaan medium transparan lainnya, ia merambat di medium lain dengan lintasan lurus tetapi berbeda dari arah awalnya. Perubahan arah jalur cahaya ketika melewati dari satu media transparan ke media transparan lainnya disebut pembiasan cahaya.
Sinar cahaya jatuh pada permukaan yang memisahkan dua medium. \(\angle i\) adalah sudut datang antara sinar datang dan normal dan \(\angle r\) adalah sudut bias antara sinar bias dan normal. Deviasi adalah sudut antara arah sinar bias dan arah sinar datang. Oleh karena itu, \(\angle\delta\) = \(\mid \angle i - \angle r \mid\)
Pembiasan cahaya mematuhi dua hukum yang dikenal sebagai hukum pembiasan Snell.
\(\mu = \frac{3 X 10 ^8ms^{-1}}{2.25 X 10 ^8 ms{-1}} = \frac{4}{3} = 1.33\)
Catatan: Tidak ada media yang memiliki indeks bias kurang dari 1.
Indeks bias (μ) dari beberapa zat umum
| Zat | µ | Zat | μ |
| Kekosongan | 1.00 | Udara | 1.00 |
| Es | 1.31 | Air | 1.33 |
| Alkohol | 1.37 | Gliserin | 1.47 |
| Kaca Biasa | 1.5 | Minyak tanah | 1.41 |
Pertanyaan 1: Apa syarat sinar cahaya melewati pembiasan tanpa dibiaskan.
Solusi: Ada dua kondisi - (1) ketika sudut datang sama dengan 0. (2) Ketika indeks bias kedua medium sama.
Prinsip reversibilitas Jika indeks bias medium 2 terhadap medium 1 adalah \(_1\mu_2= \frac{sin \ i}{sin \ r}\) dan indeks bias medium 1 terhadap medium 2 adalah \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) , lalu \(_1\mu_2 \times _2\mu_1 = 1\) atau kita dapat mengatakan \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) |
Pertanyaan 1: Jika indeks bias kaca terhadap udara adalah 3/2, maka berapakah indeks bias udara terhadap kaca?
Solusi: a µ g = 3/2, oleh karena itu g µ a adalah \(\frac{1}{^3/_2} = \frac{2}{3}\) .
Kecepatan: Ketika sinar cahaya dibiaskan dari medium yang lebih jarang ke medium yang lebih rapat, kecepatan cahaya berkurang sementara jika dibiaskan dari medium yang lebih rapat ke medium yang lebih jarang, kecepatan cahaya meningkat.
Frekuensi: Frekuensi cahaya tergantung pada sumber cahaya sehingga tidak berubah pada pembiasan.
Panjang gelombang: Kecepatan cahaya v dalam suatu medium, panjang gelombang cahaya λ dalam medium itu dan frekuensi cahaya f dihubungkan sebagai v = fλ.
Ketika cahaya melewati dari medium yang lebih jarang ke medium yang lebih rapat, panjang gelombangnya berkurang dan ketika cahaya melewati dari medium yang lebih rapat ke medium yang lebih jarang, panjang gelombangnya meningkat.
(1) Kedalaman air di dalam bejana, jika dilihat dari udara, tampak lebih kecil
Kedalaman sebenarnya adalah OS. Seberkas cahaya mulai dari titik O jatuh vertikal pada permukaan air-udara, berjalan lurus sepanjang SA. Insiden sinar OQ lainnya pada permukaan air-udara di titik Q ketika diteruskan ke udara, membelok menjauhi NQ normal dan mengikuti jalur QT. Ketika sinar QT dihasilkan kembali, kedua sinar yang dibiaskan bertemu di titik P. Jadi P adalah bayangan dari O. Jadi bagi pengamat, kedalaman bejana tampaknya SP bukan SO karena pembiasan cahaya dari air ke udara .
(2) Matahari terbit lebih awal dan matahari terbenam lebih awal
(3) Mirage di padang pasir
Kadang-kadang di padang pasir, gambar pohon terbalik terlihat yang memberikan kesan palsu tentang air di bawah pohon. Ini disebut fatamorgana. Penyebab fatamorgana adalah karena pembiasan cahaya. Seperti di gurun, pasir memanas dengan sangat cepat sehingga lapisan udara yang bersentuhan dengan pasir menjadi panas. Akibatnya, udara di dekat tanah lebih hangat daripada lapisan udara atas. Dengan kata lain, lapisan atas lebih padat daripada di bawahnya! Ketika seberkas cahaya dari matahari setelah dipantulkan dari puncak pohon bergerak dari lapisan yang lebih rapat ke lapisan yang lebih jarang, sinar tersebut dibelokkan menjauhi garis normal. Jadi dalam pembiasan pada permukaan pemisahan lapisan-lapisan yang berurutan, setiap kali sudut pembiasan bertambah dan sudut datang sinar dari rapat ke rapat juga bertambah hingga mencapai 90°. Pada peningkatan lebih lanjut dalam sudut datang dari lapisan yang lebih rapat ke yang lebih jarang mengalami pemantulan total dan sekarang cahaya yang dipantulkan bergerak dari medium yang lebih jarang ke yang lebih padat sehingga ia membelok ke arah normal pada setiap pembiasan. Saat mencapai mata pengamat, gambar terbalik dari pohon terlihat.
Ketika sinar datang AB jatuh pada lempengan kaca, datang di titik datang B. Sinar AB masuk dari udara ke kaca, sehingga membelok ke arah normal dan mengikuti jalur BC. Ketika sinar bias BC kembali menumbuk permukaan kaca di titik C, ia membelok menjauhi garis normal ketika sinar merambat dari kaca ke udara dan mengikuti lintasan CD. CD sinar muncul sejajar dengan sinar datang AB. Jadi sinar muncul dan sinar datang berada dalam arah yang sama tetapi dipindahkan secara lateral.
Prisma adalah media transparan yang dibatasi oleh lima permukaan bidang dengan penampang segitiga. Dua permukaan prisma yang berlawanan adalah segitiga identik, sedangkan tiga permukaan lainnya berbentuk persegi panjang dan miring satu sama lain.
Ketika seberkas cahaya satu warna jatuh pada permukaan prisma miring, sinar datang PQ jatuh pada permukaan prisma, merambat dari udara ke kaca sehingga membelok ke arah normal dan merambat melalui lintasan QR. Ketika sinar bias QR mengenai muka prisma di R terjadi pembiasan lain. Sekarang sinar QR masuk dari kaca ke udara sehingga menyimpang dari garis normal dan bergerak ke arah RS. Jadi, saat melewati prisma, sinar cahaya dibelokkan ke arah alas prisma.
