Hukum Snellius Pada Pembiasan

Seperti pada peristiwa pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga dijumpai hukum Snellius. Misalkan cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut datang i menuju ke medium 2. Saat di medium 2 kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan cahaya dibiaskan dengan sudut bias r.

Berdasarkan teori muka gelombang, rambatan cahaya dapat digambarkan sebagai muka gelombang yang tegak lurus arah rambatan dan muka gelombang itu membelok saat menembus bidang batas medium 1 dan medium 2 seperti dipelihatkan Gambar 2 berikut:

Gambar 2. Muka gelombang pada peristiwa pembiasan.

Cahaya datang dengan sudut i dan dibiaskan dengan sudut r. Cepat rambat cahaya di medium 1 adalah v1 dan di medium 2 adalah v2. Waktu yang diperlukan cahaya untuk merambat dari B ke D sama dengan waktu yang dibutuhkan dari A ke E sehingga DE menjadi muka gelombang pada medium 2. Oleh karenanya

BD = v₁ t
AE = v₂ t

Dari gambar 2 juga kita dapatkan bahwa = i dan = r sehingga




Bila kita bagi sin i dengan sin r kita akan peroleh

Persamaan pembiasan cahaya

dengan
i = sudut datang
r = sudut bias
v1 = kecepatan cahaya sebelum dibiaskan
v2 = kecepatan cahaya setelah dibiaskan
Pada tahun 1621 Snellius, seorang fisikawan berkebangsaan Belanda melakukan serangkaian percobaan untuk menyelidiki hubungan antara sudut datang (i) dan sudut bias (r) di atas. Hasil eksperimennya dibuat dalam tabel di bawah.

Tabel 1: Hasil percobaan tentang pembiasan pada balok kaca.

i	r	i/r	sin i	sin r
18° 26° 36° 43° 47° 50° 60°	12° 17° 23° 27° 29° 33° 35°	1,50 1,53 1,57 1,59 1,62 1,67 1,71	0.309 0.438 0.588 0.682 0.731 0.819 0.866	0.208 0.292 0.391 0.454 0.485 0.545 0.574	1,49 1,50 1,50 1,50 1,51 1,50 1,51

Dari tabel di atas tampak bahwa harga pada tiap percobaan cenderung sama, yakni 1,50 dengan kata lain bahwa harga bernilai tetap. Tetapan itu disebut indeks bias.

Persamaan Hukum Pembiasan

dengan
i = sudut datang
r = sudut bias
n = indeks bias bahan

Persamaan di atas merupakan salah satu dari dua hukum pembiasan cahaya yang selengkapnya dapat dirumuskan sebagai berikut:

Hukum Pembiasan Cahaya 1. 2. Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang. Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias cahaya yang memasuki bidang batas dua medium yang berbeda selalu bernilai tetap (konstan).

Anda telah mempelajari bahwa indeks bias dibedakan atas indeks bias mutlak dan indeks bias relatif. Sekedar mengingatkan, di bawah ini dijelaskan kembali pengertian kedua indeks bias ini.
Indeks bias mutlak medium yaitu indeks bias medium saat berkas cahaya dari ruang hampa melewati medium tersebut. Indek bias mutlak suatu medium dituliskan nmedium. Indeks bias mutlak kaca dituliskan nkaca, indeks bias mutlak air dituliskan nair dan seterusnya. Tabel 2 di bawah memperlihatkan indeks bias mutlak beberapa zat.

Tabel 2. Indeks bias mutlak beberapa zat.

Medium	Indeks bias mutlak
Udara (1 atm, 0° C) Udara (1 atm, 0° C) Udara (1 atm, 0° C) Air Alkohol Gliserin Kaca kuarsa Kaca kerona Kaca flinta Intan	1,00029 1,00028 1,00026 1,33 1,36 1,47 1,46 1,52 1,65 2,42

Pada tabel terlihat bahwa tekanan dan suhu mempengaruhi indeks bias zat khususnya udara. Perbedaan itu tampak kecil saja. Dalam modul ini, bias udara sama dengan satu.

Indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias dua medium yang berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama didefinisikan sebagai perbandingan indeks bias medium kedua terhadap medium pertama.

Persamaan indek bias relatif dua medium

dengan
n21 = indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama
n1 = indeks bias mutlak medium pertama
n2 = indeks bias mutlak medium kedua Pada uraian sebelumnya telah kita dapatkan bahwa

=     = n21

Persamaan pembiasan cahaya dari medium 1 medium 2

Jadi, nilai tetap (konstan) pada penyataan kedua hukum pembiasan cahaya di atas adalah indeks bias relatif antara dua medium seperti diuraikan sebelumnya. Sedangkan yang dimaksud satu bidang pada pernyataan pertama dapat dijelaskan dengan melihat kembali gambar 2 di atas. Pada gambar tersebut tampak sinar datang, sinar bias dan garis normal berada pada satu bidang, yakni bidang batas.