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 mereka menumbuk dari satu media ke media lainnya. Sangat mudah untuk memahami fitur-fitur dari fenomena ini, alasan kemunculannya dan nuansa penting lainnya. Perlu juga memahami jenis-jenis pembiasan, karena ini sangat penting dalam perhitungan dan penggunaan praktis dari prinsip-prinsip hukum.

Paling sering, contoh yang baik ditunjukkan dengan sedotan atau sendok dalam segelas air transparan.

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 dengan air jernih, itu selalu tampak lebih dekat daripada yang sebenarnya. Distorsi dapat diamati di akuarium, opsi ini akrab bagi hampir semua orang.Tetapi untuk memahami masalah ini, perlu mempertimbangkan beberapa aspek penting.

Alasan refraksi

Di sini, karakteristik media yang berbeda yang dilalui oleh fluks cahaya sangat penting. Kepadatannya paling sering berbeda, jadi cahaya bergerak dengan kecepatan yang berbeda. Ini secara langsung mempengaruhi sifat-sifatnya.

Ketika sinar matahari melewati prisma, itu terurai menjadi semua warna spektrum.

Saat berpindah dari satu media ke media lain (pada titik koneksinya), cahaya berubah arah karena perbedaan kerapatan dan fitur lainnya. Penyimpangan bisa berbeda, semakin besar perbedaan karakteristik media, semakin besar distorsi pada akhirnya.

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

Contoh kehidupan nyata

Anda dapat menemukan contoh fenomena yang sedang dipertimbangkan hampir di mana-mana, sehingga setiap orang dapat melihat bagaimana pembiasan mempengaruhi persepsi objek. Opsi yang paling umum adalah:

1. Jika Anda meletakkan sendok atau tabung ke dalam segelas air, Anda dapat melihat bagaimana objek berhenti lurus dan menyimpang secara visual, mulai dari perbatasan dua lingkungan. Ilusi optik ini paling sering digunakan sebagai contoh.
2. Dalam cuaca panas, efek genangan air sering terjadi di trotoar. Ini disebabkan oleh fakta bahwa di tempat penurunan suhu yang tajam (dekat bumi itu sendiri), sinar dibiaskan sehingga mata melihat sedikit pantulan langit.
3. Fatamorgana juga muncul sebagai akibat dari pembiasan. Semuanya jauh lebih rumit di sini, tetapi pada saat yang sama, fenomena ini tidak hanya terjadi di gurun, tetapi juga di pegunungan dan bahkan di jalur tengah. Pilihan lainnya adalah ketika objek yang berada di belakang garis horizon terlihat.
   Fatamorgana adalah salah satu keajaiban alam, yang terjadi justru karena pembiasan cahaya.
4. Prinsip-prinsip pembiasan juga digunakan dalam banyak benda yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari: kacamata, kaca pembesar, lubang intip, proyektor dan mesin peragaan 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 karena adanya fenomena pembiasan pada antarmuka antara dua media transparan dengan sifat transmisi cahaya yang berbeda. Itu ditentukan dari garis tegak lurus yang ditarik ke bidang bias.

Jika zat cair yang massa jenisnya lebih tinggi dari air dituangkan ke dalam gelas, maka sudut biasnya akan menjadi lebih besar.

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

Yang menentukan sudut bias

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

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

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

Jenis refraksi

Yang paling umum adalah pembiasan cahaya biasa, ketika, karena karakteristik media yang berbeda, efek distorsi dapat diamati sampai tingkat tertentu.Namun ada varietas lain yang muncul secara paralel atau dapat dianggap sebagai fenomena tersendiri.

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

Pemantulan internal total hanya dapat diamati ketika 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. Selain itu, dengan peningkatan sudut, setelah mencapai nilai tertentu, indikator menjadi sama dengan 90 derajat.

Jika cahaya jatuh pada batas dua media pada sudut tertentu, maka itu hanya dapat dipantulkan.

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

Baca juga

Hukum pemantulan cahaya dan sejarah penemuannya

 

Di sini Anda memerlukan penjelasan mengenai perhitungan indikator, karena rumusnya berbeda dengan yang standar. Dalam hal ini, akan terlihat seperti ini:

dosa _dll.=n₂₁

Fenomena ini mengarah pada penciptaan serat optik, bahan yang dapat mengirimkan sejumlah besar informasi melalui jarak yang tidak terbatas dengan kecepatan yang tidak dapat dicapai oleh opsi lain. Berbeda dengan cermin, dalam hal ini refleksi terjadi tanpa kehilangan energi bahkan dengan beberapa refleksi.

Serat optik memiliki struktur sederhana:

1. Inti transmisi cahaya terbuat dari plastik atau kaca. Semakin besar penampangnya, semakin besar jumlah informasi yang dapat ditransmisikan.
2. Cangkang diperlukan untuk memantulkan fluks cahaya di inti sehingga hanya merambat melaluinya. Penting bahwa pada titik masuk ke dalam serat, balok jatuh pada sudut yang lebih besar dari batas, kemudian akan dipantulkan tanpa kehilangan energi.
3. Isolasi pelindung mencegah kerusakan pada serat dan melindunginya dari efek buruk. Karena bagian ini, kabel juga dapat diletakkan di bawah tanah.

Serat optik memungkinkan untuk membawa transmisi informasi ke tingkat yang baru secara fundamental.

Bagaimana hukum pembiasan ditemukan?

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

Publikasi pertama dengan bahan-bahan penemuan dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis Rene Descartes. Pada saat yang sama, para ahli tidak setuju, seseorang percaya bahwa dia menggunakan bahan-bahan Snell, dan seseorang yakin bahwa dia menemukannya kembali secara mandiri.

Baca juga

Apa yang disebut dispersi cahaya

 

Pengertian dan rumus indeks bias

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

Formulanya universal dan cocok untuk lingkungan yang berbeda.

Perlu diperhatikan bahwa indikator pembiasan tidak memiliki satuan apapun. Pada suatu waktu, ketika mempelajari dasar-dasar fisik dari fenomena yang sedang dipertimbangkan, dua ilmuwan sekaligus - Christian Huygens dari Belanda dan Pierre de Fermat dari Prancis sampai pada kesimpulan yang sama. Menurutnya, sinus datang dan sinus bias sama dengan rasio kecepatan di media yang dilalui gelombang. Jika cahaya merambat melalui satu media lebih cepat dari yang lain, maka secara optik kurang rapat.

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

Arti fisik dari "Hukum Snell"

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

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

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

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

Lingkup hukum di bidang teknologi

Banyak waktu telah berlalu sejak penemuan fenomena dan penelitian praktis. Hasilnya membantu mengembangkan dan mengimplementasikan sejumlah besar perangkat yang digunakan di berbagai industri, ada baiknya menganalisis contoh paling umum:

1. Peralatan mata. Memungkinkan Anda melakukan berbagai penelitian dan mengidentifikasi patologi.
2. Alat 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, karena pembiasan, memungkinkan untuk memperoleh gambar yang tidak terlihat dengan mata telanjang.
   Pembiasan cahaya pada lensa teleskop memungkinkan untuk mengumpulkan cahaya pada fokus, memberikan penelitian presisi tinggi.
4. Teropong dan perangkat serupa juga bekerja berdasarkan prinsip di atas. Ini juga termasuk mikroskop.
5. Peralatan foto dan video, atau lebih tepatnya optiknya, menggunakan pembiasan cahaya.
6. Jalur serat optik yang mentransmisikan informasi dalam jumlah besar melalui jarak berapa pun.

Pelajaran video: Kesimpulan menurut hukum pembiasan cahaya.

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