“Pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu medium ke medium lain disebut pembiasan (refraksi)”
Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.
Indeks bias (n)
Indeks bias mutlak satu medium
c = laju cahaya di hampa
v= laju cahaya di medium
λo= panjang gelombang di hampa
λ= panjang gelombang di medium
Indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1
n1 = indeks bias mutlak medium 1
n2 = indeks bias mutlak medium 2
Hukum Pembiasan
sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada suatu bidang datar. Sesuai dengan hukum Snellius
Illustrasi hukum Snellius untuk n1 < n2, seperti pada antarmuka udara/air. θ1 dan θ2 adalah sudut kritis bias dimana sinar merah merambat menurut prinsip Fermat dan membentuk jendela Snellius. Pada sudut yang lebih besar terjadi total internal reflection sedangkan pada sudut yang lebih kecil, cahaya akan merambat lurus.
Ketika gelombang elektromagnetik menyentuh permukaan medium dielektrik dari suatu sudut, leading edge gelombang tersebut akan melambat sementara trailing edgenya tetap melaju normal. Penurunan kecepatan leading edge disebabkan karena interaksi dengan elektron dalam medium tersebut. Saat leading edge menumbuk elektron, energi gelombang tersebut akan diserap dan kemudian di radiasi kembali. Penyerapan dan re-radiasi ini menimbulkan keterlambatan sepanjang arah perambatan gelombang. Kedua hal tersebut menyebabkan perubahan arah rambat gelombang yang disebut refraksi atau pembiasan. Perubahan arah rambat gelombang cahaya dapat dihitung dari indeks bias berdasarkan hukum Snellius:
dimana:
- θ1 dan θ2 adalah sudut antara normal dengan masing-masing sinar bias dan sinar insiden
- n1 dan n2 adalah indeks bias masing-masing medium
- v1 dan v2 adalah kecepatan gelombang cahaya dalam masing-masing medium
Seberkas sinar datang dari udara ke lapisan minyak yang terapung di air dengan sudut datang 30°. Bila indeks bias minyak 1,45 dan indeks bias air 1,33, berapakah besar sudut sinar tersebut di dalam air?
Penyelesaian:
Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan seperti diperlihatkan gambar di bawah.
Pada pengerjaan soal di atas besar sudut r1 tidak dicari karena tidak dibutuhkan, yang dibutuhkan adalah sin r1 untuk mecari sin i2 karena sin r1 = sin i2.
