Rumus hukum pembiasan cahaya - kasus umum dan khusus

Hukum pembiasan cahaya digunakan di berbagai bidang dan memungkinkan Anda untuk menentukan bagaimana sinar akan berperilaku ketika jatuh dari satu medium ke medium lainnya. Tidak sulit untuk memahami kekhasan fenomena ini, penyebabnya, dan nuansa penting lainnya. Penting juga untuk memahami jenis-jenis pembiasan, karena ini sangat penting dalam perhitungan dan penggunaan praktis dari prinsip-prinsip hukum.

Contoh paling nyata ditunjukkan dengan tabung atau sendok dalam segelas air bening.

Apa fenomena pembiasan cahaya?

Hampir semua orang akrab dengan fenomena ini, seperti yang banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, jika Anda melihat ke dasar reservoir air transparan, itu selalu tampak lebih dekat daripada yang sebenarnya. Distorsi dapat dilihat di akuarium, opsi ini akrab bagi hampir semua orang. Tetapi untuk memahami masalah ini, kita perlu mempertimbangkan beberapa aspek penting.

Alasan refraksi

Karakteristik dari berbagai media yang dilalui cahaya sangat menentukan di sini.Kepadatannya seringkali berbeda, sehingga cahaya merambat pada kecepatan yang berbeda. Ini memiliki efek langsung pada propertinya.

Ketika sinar matahari melewati prisma, ia menyebar ke semua warna spektrum.

Saat melewati dari satu medium ke medium lain (pada titik di mana mereka terhubung), cahaya berubah arah karena perbedaan kerapatan dan fitur lainnya. Penyimpangan bisa berbeda, semakin besar perbedaan karakteristik media, semakin besar distorsi yang terbentuk pada akhirnya.

Ngomong-ngomong! Ketika cahaya dibiaskan, sebagian darinya selalu dipantulkan.

Contoh dari kehidupan

Contoh fenomena yang dimaksud dapat ditemukan hampir di mana-mana, sehingga setiap orang dapat melihat bagaimana pembiasan mempengaruhi persepsi objek. Varian yang paling khas adalah sebagai berikut:

1. Jika Anda meletakkan sendok atau tabung ke dalam segelas air, Anda dapat melihat bagaimana objek berhenti lurus dan menyimpang, mulai dari batas kedua media. Ilusi optik ini paling sering digunakan sebagai contoh.
2. Dalam cuaca panas, sering terjadi efek genangan pada aspal. Ini disebabkan oleh fakta bahwa di tempat perbedaan suhu yang tajam (dekat tanah itu sendiri), sinar dibiaskan sehingga mata melihat sedikit pantulan langit.
3. Fatamorgana juga muncul sebagai akibat dari pembiasan. Di sini semuanya lebih rumit, tetapi fenomena ini ditemukan tidak hanya di gurun, tetapi juga di pegunungan dan bahkan di sabuk tengah. Pilihan lainnya adalah ketika Anda bisa melihat objek yang berada di belakang garis horizon.
   Sebuah fatamorgana adalah salah satu keajaiban alam, yang terjadi justru karena pembiasan cahaya.
4. Prinsip-prinsip pembiasan juga digunakan dalam banyak objek yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari: kacamata, kaca pembesar, lubang intip pintu, proyektor dan penampil slide, teropong, dan banyak lagi.
5. Banyak jenis peralatan ilmiah bekerja dengan menerapkan hukum yang bersangkutan. Ini termasuk mikroskop, teleskop, dan instrumen optik canggih lainnya.

Berapakah sudut biasnya?

Sudut bias adalah sudut yang terbentuk akibat fenomena pembiasan pada pertemuan dua media transparan dengan sifat permeabilitas cahaya yang berbeda. Itu ditentukan dari garis tegak lurus yang ditarik ke bidang bias.

Jika Anda menuangkan cairan dengan kepadatan lebih tinggi dari air ke dalam gelas, sudut bias akan menjadi lebih besar.

Fenomena ini disebabkan oleh dua hukum - kekekalan energi dan kekekalan momentum. Ketika sifat-sifat medium berubah, kecepatan gelombang pasti berubah, tetapi frekuensinya tetap sama.

Sudut bias bergantung pada apa?

Indeks dapat bervariasi dan terutama tergantung pada karakteristik dua media yang dilalui cahaya. Semakin besar perbedaan di antara mereka, semakin besar defleksi visual.

Juga, sudut tergantung pada panjang gelombang dari gelombang yang dipancarkan. Saat parameter ini berubah, begitu juga deviasinya. Di beberapa media frekuensi gelombang elektromagnetik juga memiliki pengaruh yang besar, tetapi varian ini tidak selalu ditemukan.

Dalam zat anisotropik optik, sudut dipengaruhi oleh polarisasi cahaya dan arahnya.

Jenis refraksi

Yang paling umum adalah pembiasan cahaya biasa, ketika karena karakteristik media yang berbeda pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil Anda dapat mengamati efek distorsi. Namun ada varietas lain yang muncul secara paralel atau dapat dilihat sebagai fenomena tersendiri.

Ketika gelombang terpolarisasi vertikal mengenai batas dua media pada sudut tertentu (disebut sudut Brewster), Anda dapat melihat pembiasan sempurna. Dalam hal ini tidak akan ada gelombang pantul sama sekali.

Pemantulan internal yang lengkap hanya dapat diamati jika radiasi berpindah dari medium dengan indeks bias yang lebih tinggi ke medium yang kurang rapat. Dalam hal ini ternyata sudut bias lebih besar dari sudut datang. Artinya, ada hubungan terbalik.Dan, saat sudut meningkat, setelah mencapai nilai tertentu, indeks menjadi sama dengan 90 derajat.

Jika cahaya jatuh pada batas dua media pada sudut tertentu, itu dapat dengan mudah dipantulkan.

Jika Anda meningkatkan nilainya lebih banyak lagi, maka sinar akan dipantulkan dari batas kedua zat tanpa melewati media lain. Fenomena inilah yang disebut refleksi internal total.

Baca juga

Hukum pemantulan cahaya dan sejarah penemuannya

 

Disini perlu penjelasan mengenai perhitungan indikator, karena rumusnya berbeda dengan yang standar. Dalam hal ini akan terlihat seperti ini:

dosa _April=n₂₁

Fenomena ini memungkinkan untuk membuat serat optik, bahan yang dapat mengirimkan sejumlah besar informasi melalui jarak yang tidak terbatas dengan kecepatan yang tidak dapat diakses oleh opsi lain. Tidak seperti cermin, dalam hal ini, refleksi terjadi tanpa kehilangan energi bahkan dengan beberapa refleksi.

Serat optik memiliki struktur sederhana:

1. Inti pemancar cahaya terbuat dari plastik atau kaca. Semakin besar penampangnya, semakin besar volume informasi yang dapat ditransmisikan.
2. Selubung diperlukan untuk memantulkan fluks cahaya di inti sehingga hanya menyebar melaluinya. Penting bahwa pada titik masuk ke pemandu cahaya, balok jatuh pada sudut yang lebih besar dari batas, kemudian akan dipantulkan tanpa kehilangan energi.
3. Insulasi pelindung mencegah kerusakan pada serat optik dan melindunginya dari pengaruh buruk. Berkat bagian ini, kabel juga dapat diletakkan di bawah tanah.

Serat optik telah membawa transmisi informasi ke tingkat yang sama sekali baru.

Bagaimana hukum pembiasan ditemukan

Penemuan ini dibuat oleh oleh Willebrord Snellius., seorang ahli matematika Belanda, pada tahun 1621. Setelah serangkaian percobaan, ia mampu merumuskan aspek-aspek dasar, yang hampir tidak berubah hingga hari ini.Dialah yang pertama kali mencatat keteguhan rasio sinus sudut datang dan refleksi.

Publikasi pertama dengan materi penemuan dibuat oleh ilmuwan Prancis Rene Descartes.. Pada saat yang sama, para ahli berbeda pendapat, beberapa percaya bahwa ia menggunakan bahan-bahan Snellius, dan beberapa yakin bahwa ia menemukannya kembali secara mandiri.

Baca juga

Apa yang biasa disebut dispersi cahaya

 

Pengertian dan rumus indeks bias

Sinar datang dan sinar bias, serta garis tegak lurus yang melalui persimpangan dua media, berada dalam bidang yang sama. Sinus sudut datang terhadap sinus sudut bias adalah nilai konstan. Seperti inilah definisi yang terdengar, yang mungkin berbeda dalam penyajiannya, tetapi artinya selalu sama. Penjelasan grafis dan rumus ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Formulanya universal dan cocok untuk media yang berbeda.

Perlu dicatat bahwa indeks pembiasan tidak memiliki satuan pengukuran. Pada suatu waktu, ketika mempelajari dasar-dasar fisik dari fenomena tersebut, dua ilmuwan sekaligus - Christian Huygens... dari Belanda dan Pierre Fermat dari Perancis mencapai kesimpulan yang sama. Menurutnya, sinus datang dan sinus bias sama dengan rasio kecepatan di media yang dilalui gelombang. Jika cahaya melewati satu media lebih cepat dari yang lain, itu secara optik kurang padat.

Ngomong-ngomong! Kecepatan cahaya dalam ruang hampa lebih tinggi daripada zat lainnya.

Arti fisik dari Hukum Snellius

Ketika cahaya berpindah dari ruang hampa ke zat lain, ia pasti berinteraksi dengan molekulnya. Semakin tinggi kerapatan optik medium, semakin banyak cahaya berinteraksi dengan atom dan semakin rendah kecepatan rambatnya, dan semakin tinggi kerapatan, semakin tinggi indeks bias.

Pembiasan mutlak dilambangkan dengan huruf n dan memungkinkan kita untuk memahami bagaimana kecepatan cahaya berubah ketika bergerak dari ruang hampa ke beberapa media.

Refraksi relatif (n₂₁) menunjukkan parameter perubahan kecepatan cahaya ketika bergerak dari satu medium ke medium lainnya.

Video menjelaskan hukum dari fisika kelas 8 sangat sederhana dengan grafik dan animasi.

Lingkup hukum di bidang teknologi

Sudah lama berlalu sejak penemuan fenomena dan penelitian praktis. Hasilnya membantu mengembangkan dan mengimplementasikan sejumlah besar perangkat yang digunakan di industri yang berbeda, ada baiknya mengambil contoh paling umum:

1. Peralatan oftalmik. Memungkinkan untuk melakukan berbagai penelitian dan mengidentifikasi patologi.
2. Perangkat untuk mempelajari perut dan organ dalam. Anda bisa mendapatkan gambar yang jelas tanpa memperkenalkan kamera, yang sangat menyederhanakan dan mempercepat proses.
3. Teleskop dan peralatan astronomi lainnya, berkat pembiasan, memungkinkan Anda memperoleh gambar yang tidak terlihat dengan mata telanjang.
   Pembiasan cahaya di lensa teleskop memungkinkan cahaya dikumpulkan dalam fokus, memastikan presisi penelitian yang tinggi.
4. Teropong dan instrumen serupa juga beroperasi berdasarkan prinsip yang dijelaskan di atas. Ini juga termasuk mikroskop.
5. Peralatan foto dan video, lebih tepatnya optiknya menggunakan pembiasan cahaya.
6. Jalur serat optik yang mentransmisikan informasi dalam jumlah besar melalui jarak berapa pun.

Pelajaran video: Kesimpulan tentang hukum pembiasan cahaya.

Pembiasan cahaya adalah fenomena yang disebabkan oleh karakteristik media yang berbeda. Dapat diamati pada titik di mana mereka digabungkan, sudut defleksi tergantung pada perbedaan antara zat. Fitur ini banyak digunakan dalam sains dan teknologi modern.