Latihan Fisika Kelas XI Pembiasan Cahaya
Admin Cube
Soal
10
Kesulitan
Reguler
Waktu
Mata Pelajaran
Fisika
Selesai
Benar
0
Salah
0
Dilewati
10

Komposisi Skor

Peringkat

 
1. 5
2. 5
3. 5
4. 3
5. 3
6+. 0
  • Pilgan

    Seberkas cahaya merambat dalam 3 medium berbeda, yaitu medium 1 (n1=1n_1=1), medium 2 (n2=1,36n_2=1,36), dan medium 3 (n3=1,33n_3=1,33). Jika sudut datang pada medium 1 adalah 6060^{\circ} terhadap garis normal, maka besar sudut biasnya pada medium 3 adalah ....

    Catatan:

    A

    40,540,5^{\circ} mendekati garis normal

    B

    40,540,5^{\circ} menjauhi garis normal

    C

    39,539,5^{\circ} mendekati garis normal

    D

    39,539,5^{\circ} menjauhi garis normal

    E

    42,542,5^{\circ} mendekati garis normal

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Indeks bias medium 1 n1=1n_1=1

    Indeks bias medium 2 n2=1,36n_2=1,36

    Indeks bias medium 3 n3=1,33n_3=1,33

    Sudut datang di medium 1 θ1=60\theta_1=60^{\circ}

    Ditanya:

    Sudut bias sinar di medium 3 θ3=\theta_3=?

    Dijawab:

    Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai berikut.

    1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

    2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini dituliskan dalam bentuk persamaan yaitu:

    n1sinθ1=n2sinθ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

    atau

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, n2n_2 adalah indeks bias medium 2, θ1\theta_1 adalah sudut datang sinar, dan θ2\theta_2 adalah sudut bias sinar.

    Hal-hal yang berlaku pada peristiwa pembiasan antara lain:

    1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Artinya sudut bias akan lebih kecil dari sudut datang (θ2<θ1\theta_2<\theta_1)

    2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan lebih besar dari sudut datang (θ2>θ1\theta_2>\theta_1).

    3) Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, sinar tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

    Berdasarkan informasi pada soal, dapat diketahui bahwa terdapat tiga jenis medium dan dapat dilihat juga bahwa n1<n2>n3n_1<n_2>n_3. Maka untuk menghitungnya, dapat dibagi menjadi bagian yaitu antara medium 1 dan medium 2, yang kemudian medium 2 dan medium 3. Karena n1<n2n_1<n_2 , maka sinar bias pada medium 2 akan mendekati garis normal. Selanjutnya, karena n2>n3n_2>n_3, maka sinar bias pada medium 3 akan menjauhi garis normal. Informasi ini dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut.

    Untuk menghitung sudut bias sinar pada medium 3, terlebih dahulu menentukan nilai sudut bias pada medium 2 yang mana nanti akan menjadi sudut datang pada medium 2 terhadap medium 3.

    Menghitung sudut bias pada medium 2.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sinθ2=(sinθ1)(n1n2)\sin\theta_2=\left(\sin\theta_1\right)\left(\frac{n_1}{n_2}\right)

    sinθ2=(sin60)(11,36)\sin\theta_2=\left(\sin60^{\circ}\right)\left(\frac{1}{1,36}\right)

    sinθ2=0,636\sin\theta_2=0,636

    θ2=sin1(0,636)\theta_2=\sin^{-1}\left(0,636\right)

    θ2=39,5\theta_2=39,5^{\circ}

    Menghitung sudut bias pada medium 3.

    sinθ2sinθ3=n3n2\frac{\sin\theta_2}{\sin\theta_3}=\frac{n_3}{n_2}

    sinθ3=(sinθ2)(n2n3)\sin\theta_3=\left(\sin\theta_2\right)\left(\frac{n_2}{n_3}\right)

    sinθ3=(sin39,5)(1,361,33)\sin\theta_3=\left(\sin39,5^{\circ}\right)\left(\frac{1,36}{1,33}\right)

    sinθ3=(0,636)(1,361,33)\sin\theta_3=\left(0,636\right)\left(\frac{1,36}{1,33}\right)

    sinθ3=0,650\sin\theta_3=0,650

    θ3=sin1(0,650)\theta_3=\sin^{-1}\left(0,650\right)

    θ3=40,5\theta_3=40,5^{\circ}

    Jadi, besar sudut biasnya pada medium 3 adalah 40,540,5^{\circ} menjauhi garis normal.

  • Pilgan

    Rian berdiri di tepi kolam ikan sambil melihat seekor ikan koi di dalam kolam yang tepat di bawahnya. Menurut Rian, ikan koi tersebut berada pada kedalaman 20 cm. Jika indeks bias air 1,33 dan indeks bias udara 1, maka kedalaman ikan koi yang sebenarnya adalah ....

    A

    27,6 cm

    B

    26,6 cm

    C

    25,6 cm

    D

    26,5 cm

    E

    26,7 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Kedalaman bayangan ikan koi hh' = 20 cm

    Indeks bias udara nu=1n_{\text{u}}=1

    Indeks bias air na=1,33n_{\text{a}}=1,33

    Sudut pengamat θi=θr=0\theta_i=\theta_r=0

    Ditanya:

    Kedalaman ikan koi sebenarnya h=h=?

    Dijawab:

    Ketika kita melihat dasar kolam, maka cahaya dari kolam menuju mata kita. Namun jika dilihat dari sudut pandang ikan yang ada di dalam air kolam, maka cahaya dari udara menuju ke mata ikan tersebut. Sehingga cahaya yang ditangkap oleh mata adalah cahaya bias. Perpanjangan sinar bias ini akan membentuk kedalaman bayangan yang lebih dangkal dari kedalaman sebenarnya. Karena cahaya merambat dari dua medium yang berbeda, maka sesuai persamaan hukum Snellius, didapatkan persamaan kedalaman benda di dalam air adalah sebagai berikut.

    hh=n2n1×cosθrcosθi\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}\times\frac{\cos\theta_r}{\cos\theta_i}

    Dengan hh' adalah kedalaman yang tampak (bayangan), hh adalah kedalaman sesungguhnya, n1n_1 adalah indeks bias medium tempat benda berada, n2n_2 adalah indeks bias medium tempat pengamat berada, θr\theta_r adalah sudut bias, dan θi\theta_i adalah sudut datang.

    Persamaan tersebut berlaku secara umum, ketika pengamat melihat benda di kolah dari sudut tertentu. Namun jika pengamat melihat kolam tegak lurus permukaan kolam (θi=θr=0\theta_i=\theta_r=0), maka persamaannya menjadi:

    hh=n2n1\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}

    Ketika Rian melihat ikan koi, sinar datang dari air menuju ke udara, maka medium tempat pengamat adalah udara dan medium tempat benda di air.

    hh=n2n1\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}

    hh=nuna\frac{h'}{h}=\frac{n_{\text{u}}}{n_{\text{a}}}

    h=nanuhh=\frac{n_{\text{a}}}{n_{\text{u}}}h'

    h=1,331(20)h=\frac{1,33}{1}\left(20\right)

    h=26,6h=26,6 cm

    Jadi, kedalaman ikan koi yang sebenarnya adalah 26,6 cm.

  • Pilgan

    Diketahui bahwa indeks bias medium A adalah 1,5 dan indeks bias medium B adalah 1,2. Seberkas sinar dijatuhkan pada medium A yang berada di atas medium B dengan besar sudut datang sebagai berikut.

    (1) 3030^{\circ}

    (2) 4545^{\circ}

    (3) 6060^{\circ}

    (4) 7575^{\circ}

    Pada sudut datang manakah pemantulan sempurna dapat terjadi?

    A

    (1) dan (2)

    B

    (2), (3), dan (4)

    C

    (3) dan (4)

    D

    (1) saja

    E

    (1), (2), (3), dan (4)

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Indeks bias medium A n1n_1 = 1,5

    Indeks bias medium B n2n_2 = 1,2

    Ditanya:

    Sudut datang agar dapat terjadi pemantulan sempurna?

    Dijawab:

    Pemantulan sempurna adalah peristiwa dimana suatu sinar yang datang dengan sudut tertentu pada batas dua medium tidak dibiaskan melainkan dipantulkan secara sempurna. Syarat terjadinya pemantulan sempurna antara lain:

    1. Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat (n2<n1n_2<n_1).
    2. Sudut datang harus lebih besar dari sudut kritisnya.

    Sudut kritis adalah sudut sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat yang menghasilkan sudut bias 9090^{\circ}. Sudut kritis dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    sinik=n2n1\sin i_{\text{k}}=\frac{n_2}{n_1}

    Menghitung sudut kritis.

    sinik=1,21,5\sin i_{\text{k}}=\frac{1,2}{1,5}

    sinik=0,8\sin i_{\text{k}}=0,8

    ik=sin1(0,8)i_{\text{k}}=\sin^{-1}\left(0,8\right)

    ik=53i_{\text{k}}=53^{\circ}

    Pemantulan sempurna akan terjadi jika seberkas sinar tersebut dijatuhkan dengan sudut datang yang lebih besar dari 5353^{\circ} yang mana terjadi pada sudut datang 6060^{\circ} dan 7575^{\circ}.

    Jadi, pemantulan sempurna dapat terjadi pada sudut datang (3) dan (4).

  • Pilgan

    Miko baru saja membeli ikan cupang seharga 20 juta dan meletakkannya pada akuarium berbentuk bola dengan diameter 30 cm. Kucing Miko, Morganisa, penasaran dengan ikan cupang tersebut sehingga Morganisa duduk di depan akurium seperti pada gambar.

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium adalah 30 cm, sedangkan jarak mata Morganisa ke kaca akuarium yang menghadap ikan adalah 25 cm. Jika indeks bias air akuarium adalah 43\frac{4}{3}, maka jarak bayangan mata Morganisa menurut ikan cupang adalah sejauh .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    A

    55 cm

    B

    105 cm

    C

    100 cm

    D

    75 cm

    E

    25 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Diameter akuarium dd = 30 cm

    Jari-jari akuarium R=12d=12(30)=15R=\frac{1}{2}d=\frac{1}{2}\left(30\right)=15 cm

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium sikans_{\text{ikan}} = 30 cm

    Jarak mata kucing ke kaca akuarium skucings_{\text{kucing}} = 25 cm

    Indeks bias air nair=43n_{\text{air}}=\frac{4}{3}

    Indeks bias udara nudara=1n_{\text{udara}}=1

    Ilustrasi gambar berdasarkan soal

    Ditanya:

    Jarak bayangan mata kucing menurut ikan cupang skucing-ikan=s'_{\text{kucing-ikan}}=?

    Dijawab:

    Ketika ikan cupang melihat kucing, cahaya datang dari kucing ke ikan cupang. Artinya cahaya dibiaskan oleh bidang cembung, sehingga jari-jari kelengkungan (RR) bernilai positif dan jarak kucing bernilai positif. Ketika kita melihat benda dengan menggunakan permukaan lengkung (sferis), cahaya akan melewati dua jenis permukaan lengkung yaitu permukaan cembung dan permukaan cekung. Persamaan pembiasan pada permukaan lengkung cembung adalah sebagai berikut.

    n1s+n2s=n2n1R\frac{n_1}{s}+\frac{n_2}{s'}=\frac{n_2-n_1}{R}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, dan n2n_2 adalah indeks bias medium 2.

    Karena cahaya datang dari kucing, maka cahaya datang dari medium udara ke medium air. Sehinga n1=nudaran_1=n_{\text{udara}} dan n2=nairn_2=n_{\text{air}}. Jadi, jarak bayangan mata kucing dihitung dengan persamaan.

    nudaraskucing+nairskucing=nairnudaraR\frac{n_{\text{udara}}}{s_{\text{kucing}}}+\frac{n_{\text{air}}}{s'_{\text{kucing}}}=\frac{n_{\text{air}}-n_{\text{udara}}}{R}

    125+43skucing=43115\frac{1}{25}+\frac{\frac{4}{3}}{s'_{\text{kucing}}}=\frac{\frac{4}{3}-1}{15}

    125+43skucing=1315\frac{1}{25}+\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{\frac{1}{3}}{15}

    125+43skucing=145\frac{1}{25}+\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{1}{45}

    43skucing=145125\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{1}{45}-\frac{1}{25}

    43skucing=25451.125\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{25-45}{1.125}

    43skucing=201.125\frac{4}{3s'_{\text{kucing}}}=\frac{-20}{1.125}

    (4)(1.125)=(20)(3skucing)\left(4\right)\left(1.125\right)=\left(-20\right)\left(3s'_{\text{kucing}}\right)

    4.500=60skucing4.500=-60s'_{\text{kucing}}

    skucing=4.50060s'_{\text{kucing}}=\frac{4.500}{-60}

    skucing=75s'_{\text{kucing}}=-75 cm

    Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak bayangan kucing adalah 75 cm dari dinding kaca akuarium. Karena jarak ikan ke dinding akuarium adalah 30 cm, maka jarak bayangan kucing yang dilihat ikan cupang adalah:

    skucing-ikan=sikan+skucings'_{\text{kucing-ikan}}=s_{\text{ikan}}+s'_{\text{kucing}}

    skucing-ikan=30+75s'_{\text{kucing-ikan}}=30+75

    skucing-ikan=105s'_{\text{kucing-ikan}}=105 cm

    Jadi, jarak bayangan mata Morganisa menurut ikan cupang adalah sejauh 105 cm.

  • Pilgan

    Miko baru saja membeli ikan cupang seharga 20 juta dan meletakkannya pada akuarium berbentuk bola dengan diameter 60 cm. Kucing Miko, Morganisa, penasaran dengan ikan cupang tersebut sehingga Morganisa duduk di depan akurium seperti pada gambar.

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium adalah 20 cm, sedangkan jarak mata Morganisa ke kaca akuarium yang menghadap ikan adalah 15 cm. Jika indeks bias air akuarium adalah 43\frac{4}{3}, maka jarak bayangan ikan cupang menurut Morganisa adalah sejauh .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    A

    35 cm

    B

    33 cm

    C

    18 cm

    D

    30 cm

    E

    25 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Diameter akuarium dd = 60 cm

    Jari-jari akuarium R=12d=12(30)=30R=\frac{1}{2}d=\frac{1}{2}\left(30\right)=30 cm

    Jarak ikan cupang ke kaca akuarium sikans_{\text{ikan}} = 20 cm

    Jarak mata kucing ke kaca akuarium skucings_{\text{kucing}} = 15 cm

    Indeks bias air nair=43n_{\text{air}}=\frac{4}{3}

    Indeks bias udara nudara=1n_{\text{udara}}=1

    Ilustrasi gambar berdasarkan soal

    Ditanya:

    Jarak bayangan ikan cupang menurut kucing sikan-kucing=s'_{\text{ikan-kucing}}=?

    Dijawab:

    Ketika kucing Miko, Morganisa, melihat ikan cupang, cahaya datang dari ikan cupang. Artinya cahaya dibiaskan oleh bidang cekung, sehingga jari-jari kelengkungan (RR) bernilai negatif dan jarak ikan bernilai positif. Ketika kita melihat benda dengan menggunakan permukaan lengkung (sferis), cahaya akan melewati dua jenis permukaan lengkung yaitu permukaan cembung dan permukaan cekung. Persamaan pembiasan pada permukaan lengkung cekung adalah sebagai berikut.

    n1s+n2s=n2n1R\frac{n_1}{s}+\frac{n_2}{s'}=\frac{n_2-n_1}{-R}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, dan n2n_2 adalah indeks bias medium 2.

    Karena cahaya datang dari ikan, maka cahaya datang dari medium air ke medium udara. Sehinga n1=nairn_1=n_{\text{air}} dan n2=nudaran_2=n_{\text{udara}}. Jadi, bayangan ikan yang dilihat kucing dihitung dengan persamaan.

    nairsikan+nudarasikan=nudaranairR\frac{n_{\text{air}}}{s_{\text{ikan}}}+\frac{n_{\text{udara}}}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{n_{\text{udara}}-n_{\text{air}}}{R}

    4320+1sikan=14330\frac{\frac{4}{3}}{20}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1-\frac{4}{3}}{-30}

    460+1sikan=1330\frac{4}{60}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{-\frac{1}{3}}{-30}

    460+1sikan=190\frac{4}{60}+\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1}{90}

    1sikan=190460\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{1}{90}-\frac{4}{60}

    1sikan=603605.400\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{60-360}{5.400}

    1sikan=3005.400\frac{1}{s'_{\text{ikan}}}=\frac{-300}{5.400}

    sikan=5.400300s'_{\text{ikan}}=\frac{5.400}{-300}

    sikan=18s'_{\text{ikan}}=-18 cm

    Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak bayangan ikan cupang adalah sejauh 18 cm dari dinding kaca akuarium. Karena kucing berada pada jarak 15 cm dari kaca akuarium, maka jarak bayangan ikan cupang menurut kucing adalah:

    sikan-kucing=skucing+sikans'_{\text{ikan-kucing}}=s_{\text{kucing}}+s'_{\text{ikan}}

    sikan-kucing=15+18s'_{\text{ikan-kucing}}=15+18

    sikan-kucing=33s'_{\text{ikan-kucing}}=33 cm

    Jadi, jarak bayangan ikan cupang menurut Morganisa adalah sejauh 33 cm.

  • Pilgan

    Sebuah sinar diarahkan pada kaca plan paralel dengan sudut 3737^{\circ} terhadap garis normal. Jika kaca plan paralel memiliki ketebalan 6 cm dan indeks bias 3, maka pergeseran sinar pada kaca plan paralel mendekati .... (nudara=1n_{\text{udara}}=1)

    Catatan:

    A

    2,23 cm

    B

    6,23 cm

    C

    2,36 cm

    D

    3,26 cm

    E

    2,63 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Sudut datang θudara=37\theta_{\text{udara}}=37^{\circ}

    Ketebalan kaca plan paralel dd = 6 cm

    Indeks bias kaca plan paralel nkacan_{\text{kaca}} = 3

    Indeks bias udara nudaran_{\text{udara}}= 1

    sin37=0,6\sin37^{\circ}=0,6

    cos37=0,8\cos37^{\circ}=0,8

    Ditanya:

    Pergeseran sinar d=d=?

    Dijawab:

    Jika sebuah berkas sinar menuju permukaan kaca plan paralel atau keping kaca sejajarseperti pada kaca jendela, maka sinar tersebut akan mengalami pembiasan sebanyak dua kali. Pembiasa pertama terjadi ketika cahaya masuk ke kaca dan pembiasan kedua terjadi ketika cahaya keluar dari kaca ke udara. Sinar yang keluar dari permukaan kaca lainnya adalah sejajar terhadap sinar datang, tetapi mengalami pergeseran seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

    Besar pergeseran sinar yang melewati kaca plan paralel dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    t=dsin(θudaraθkaca)cosθkacat=\frac{d\sin\left(\theta_{\text{udara}}-\theta_{\text{kaca}}\right)}{\cos\theta_{\text{kaca}}}

    Dengan tt adalah pergeseran sinar, dd adalah tebal kaca, θudara\theta_{\text{udara}} adalah sudut datang dari udara, dan θkaca\theta_{\text{kaca}} adalah sudut bias di kaca.

    Menghitung sudut bias kaca.

    Untuk menghitung pergeseran sinar, terlebih dahulu kita menentukan sudut bias sinar di kaca plan paralel sesuai dengan Hukum Pembiasan cahaya.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sinθudarasinθkaca=nkacanudara\frac{\sin\theta_{\text{udara}}}{\sin\theta_{\text{kaca}}}=\frac{n_{\text{kaca}}}{n_{\text{udara}}}

    sin37sinθkaca=31\frac{\sin37^{\circ}}{\sin\theta_{\text{kaca}}}=\frac{3}{1}

    sinθkaca=sin373\sin\theta_{\text{kaca}}=\frac{\sin37^{\circ}}{3}

    sinθkaca=0,63\sin\theta_{\text{kaca}}=\frac{0,6}{3}

    sinθkaca=0,2\sin\theta_{\text{kaca}}=0,2

    θkaca=sin1(0,2)\theta_{\text{kaca}}=\sin^{-1}\left(0,2\right)

    θkaca=11,5\theta_{\text{kaca}}=11,5^{\circ}

    Menghitung pergeseran sinar.

    t=dsin(θudaraθkaca)cosθkacat=\frac{d\sin\left(\theta_{\text{udara}}-\theta_{\text{kaca}}\right)}{\cos\theta_{\text{kaca}}}

    t=(6)sin(3711,5)cos11,5t=\frac{\left(6\right)\sin\left(37^{\circ}-11,5^{\circ}\right)}{\cos11,5^{\circ}}

    t=(6)sin25,5cos11,5t=\frac{\left(6\right)\sin25,5^{\circ}}{\cos11,5^{\circ}}

    t=(6)(0,43)(0,98)t=\frac{\left(6\right)\left(0,43\right)}{\left(0,98\right)}

    t=2,63t=2,63 cm

    Jadi, pergeseran sinar pada kaca plan paralel mendekati 2,63 cm.

  • Pilgan

    Ketika cahaya melewati medium A, cepat rambat cahaya berkurang 1,15×1081,15\times10^8 m/s. Berdasarkan tabel di bawah ini, jenis bahan medium yang mendekati indeks bias medium A adalah ....

    A

    kuarsa

    B

    kaca flinta

    C

    es

    D

    kaca kerona

    E

    intan

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Cepat rambat cahaya di medium A v=3×1081,15×108=1,85×108v=3\times10^8-1,15\times10^8=1,85\times10^8 m/s

    Ditanya:

    Jenis medium A?

    Dijawab:

    Ketika cahaya dari sebuah medium merambat melewati medium lain yang berbeda kerapatan, cepat rambat cahaya akan berubah. Cepat rambat cahaya akan berkurang jika memasuki medium dengan kerapatan tinggi dan sebaliknya. Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya di dalam suatu medium dinamakan indeks bias. Indeks bias suatu medium dapat dihitung melalui persamaan berikut.

    n=cvn=\frac{c}{v}

    Dengan nn adalah indeks bias medium, cc adalah cepat rambat cahaya di ruang hampa = 3×1083\times10^8 m/s. dan vv adalah cepat rambat cahaya di dalam medium.

    Untuk menentukan jenis medium A, maka hitung terlebih dahulu indeks bias medium A.

    n=cvn=\frac{c}{v}

    n=3×1081,85×108n=\frac{3\times10^8}{1,85\times10^8}

    n=1,62n=1,62

    Berdasarkan tabel, jenis medium yang memiliki indeks bias 1,62 adalah kaca flinta. Jadi, jenis bahan medium yang mendekati indeks bias medium A adalah kaca flinta.

  • Pilgan

    Kageyama berdiri di tepi kolam ikan sambil melihat seekor ikan koi di dalam kolam yang tepat di bawahnya. Indeks bias air 1,33 dan indeks bias udara 1. Jika tinggi Kageyama adalah 188 cm, maka tinggi Kageyana menurut ikan koi adalah ....

    A

    212 cm

    B

    250 cm

    C

    235 cm

    D

    200 cm

    E

    270 cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Tinggi Kageyama hh = 188 cm

    Indeks bias udara nu=1n_{\text{u}}=1

    Indeks bias air na=1,33n_{\text{a}}=1,33

    Sudut pengamat θi=θr=0\theta_i=\theta_r=0

    Ditanya:

    Tinggi Kageyama menurut ikan h=h'=?

    Dijawab:

    Ketika kita melihat dasar kolam, maka cahaya dari kolam menuju mata kita. Namun jika dilihat dari sudut pandang ikan yang ada di dalam air kolam, maka cahaya dari udara menuju ke mata ikan tersebut. Sehingga cahaya yang ditangkap oleh mata adalah cahaya bias. Perpanjangan sinar bias ini akan membentuk kedalaman bayangan yang lebih dangkal dari kedalaman sebenarnya. Karena cahaya merambat dari dua medium yang berbeda, maka sesuai persamaan hukum Snellius, didapatkan persamaan kedalaman benda di dalam air adalah sebagai berikut.

    hh=n2n1×cosθrcosθi\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}\times\frac{\cos\theta_r}{\cos\theta_i}

    Dengan hh' adalah kedalaman yang tampak (bayangan), hh adalah kedalaman sesungguhnya, n1n_1 adalah indeks bias medium tempat benda berada, n2n_2 adalah indeks bias medium tempat pengamat berada, θr\theta_r adalah sudut bias, dan θi\theta_i adalah sudut datang.

    Persamaan tersebut berlaku secara umum, ketika pengamat melihat benda di kolah dari sudut tertentu. Namun jika pengamat melihat kolam tegak lurus permukaan kolam (θi=θr=0\theta_i=\theta_r=0), maka persamaannya menjadi:

    hh=n2n1\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}

    Ketika ikan koi melihat Kageyama, sinar datang dari udara menuju ke air, maka medium tempat pengamat adalah air dan medium tempat benda di udara.

    hh=n2n1\frac{h'}{h}=\frac{n_2}{n_1}

    hh=nanu\frac{h'}{h}=\frac{n_{\text{a}}}{n_{\text{u}}}

    h=nanuhh'=\frac{n_{\text{a}}}{n_{\text{u}}}h

    h=1,331(188)h=\frac{1,33}{1}\left(188\right)

    h=250h=250 cm

    Jadi, tinggi Kageyana menurut ikan koi adalah 250 cm.

  • Pilgan

    Botol minum setinggi 20 cm diletakkan sejauh 30 cm di depan lensa konkaf. Jika panjang fokus lensa konkaf adalah 15 cm, maka perbesaran dan tinggi bayangan botol berturut-turut adalah ....

    A

    12\frac{1}{2} kali dan 10 cm

    B

    12\frac{1}{2} kali dan 203\frac{20}{3} cm

    C

    13\frac{1}{3} kali dan 103\frac{10}{3} cm

    D

    12\frac{1}{2} kali dan 103\frac{10}{3} cm

    E

    13\frac{1}{3} kali dan 203\frac{20}{3} cm

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Tinggi botol hh = 20 cm

    Jarak botol ke lensa ss = 30 cm

    Jarak fokus lensa ff = 15 cm

    Lensa konkaf

    Ditanya:

    Perbesaran bayangan botol M=M=?

    Tinggi bayangan botol h=h'=?

    Dijawab:

    Berdasarkan soal diketahui bahwa jenis lensa yang digunakan adalah lensa konkaf. Lensa divergen atau lensa konkaf merupakan nama lain dari lensa cekung. Kebalikan dari cermin cekung, lensa cekung merupakan lensa negatif, sehingga panjang fokusnya bernilai negatif. Secara matematis, rumus umum untuk lensa tipis yang berlaku pada lensa cembung dan lensa cekung adalah sebagai berikut.

    1f=1s+1s\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    Dengan panjang fokus bernilai positif pada lensa cembung dan bernilai negatif pada lensa cekung.

    Sementara itu, perbesaran yang terjadi pada lensa tipis merupakan perbesaran linier yang dihitung dengan persamaan berikut.

    M=hh=ssM=\left|\frac{h'}{h}\right|=\left|\frac{s'}{s}\right|

    Untuk menghitung perbesaran bayangan, maka dicari terlebih dahulu jarak bayangan terlebih dahulu sebagai berikut.

    1f=1s+1s\frac{1}{-f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}

    1s=1f1s\frac{1}{s'}=\frac{1}{-f}-\frac{1}{s}

    1s=sff s\frac{1}{s'}=\frac{-s-f}{f\ s}

    s=f ssfs'=\frac{f\ s}{-s-f}

    s=(15)(30)(30)(15)s'=\frac{\left(15\right)\left(30\right)}{\left(-30\right)-\left(15\right)}

    s=45045s'=\frac{450}{-45}

    s=10s'=-10 cm

    Tanda negatif menunjukkan bahwa bayangan benda bersifat maya dan terletak di depan lensa pada jarak 10 cm.

    Menghitung perbesaran bayangan botol.

    M=ssM=\left|\frac{s'}{s}\right|

    M=1030M=\left|\frac{-10}{30}\right|

    M=13M=\frac{1}{3} kali

    Menghitung tinggi bayangan botol.

    M=hhM=\left|\frac{h'}{h}\right|

    13=h20\frac{1}{3}=\left|\frac{h'}{20}\right|

    3h=203h'=20

    h=203h'=\frac{20}{3} cm

    Jadi, perbesaran dan tinggi bayangan botol berturut-turut adalah 13\frac{1}{3} kali dan 203\frac{20}{3} cm.

  • Pilgan

    Sinar merambat dari medium A ke medium B dengan sudut datang 3030^{\circ} terhadap garis normal, sehingga sudut biasnya 5353^{\circ} menjauhi garis normal. Jika indeks bias medium A adalah 2,4, maka indeks bias medium B adalah ....

    A

    2,5

    B

    1,3

    C

    1,5

    D

    1,0

    E

    1,2

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Sudut datang θ1\theta_1 = 3030^{\circ}

    Sudut bias θ2=53\theta_2=53^{\circ} menjauhi garis normal

    Indeks bias medium A n1n_1= 2,4

    Ditanya:

    Indeks bias medium B n2=n_2= ?

    Dijawab:

    Pembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat cahaya setelah mengalami perubahan medium. Pembiasan terjadi ketika cahaya melewati batas dua medium. Dalam pembiasan terdapat sudut datang dan sudut bias. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk sinar datang dengan garis normal, sednagkan sudut bias adalah sudut yang dibentuk oleh sinar bias dengan garis normal.

    Hubungan antara sinar datang, sinar bias dengan sudut datang dan sudut bias dirumuskan dalam Hukum Snellius atau Hukum Pembiasan. Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai berikut.

    1) Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

    2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini dituliskan dalam bentuk persamaan yaitu:

    n1sinθ1=n2sinθ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

    atau

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    Dengan n1n_1 adalah indeks bias medium 1, n2n_2 adalah indeks bias medium 2, θ1\theta_1 adalah sudut datang sinar, dan θ2\theta_2 adalah sudut bias sinar.

    Hal-hal yang berlaku pada peristiwa pembiasan antara lain:

    1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n2>n1n_2>n_1), maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Artinya sudut bias akan lebih kecil dari sudut datang (θ2<θ1\theta_2<\theta_1)

    2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Artinya sudut bias akan lebih besar dari sudut datang (θ2>θ1\theta_2>\theta_1).

    Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, sinar tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

    Karena sinar dibiaskan menjauhi garis normal, maka sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n2<n1n_2<n_1). Sehingga, untuk menghitung indeks bias medium B dapat menggunakan persamaan Hukum Snellius.

    sinθ1sinθ2=n2n1\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}

    sin30sin53=n22,4\frac{\sin30^{\circ}}{\sin53^{\circ}}=\frac{n_2}{2,4}

    n2=sin30sin53 (2,4)n_2=\frac{\sin30^{\circ}}{\sin53^{\circ}}\ \left(2,4\right)

    n2=0,50,8(2,4)n_2=\frac{0,5}{0,8}\left(2,4\right)

    n2=(0,625)(2,4)n_2=\left(0,625\right)\left(2,4\right)

    n2=1,5n_2=1,5

    Maka, sesuai dengan hukum Snellius 1,5<2,41,5<2,4.

    Jadi, indeks bias medium B adalah 1,5.


Tidak Ada Komentar

Ayo Daftar Sekarang!

Dan dapatkan akses ke seluruh 157.055 soal dengan berbagai tingkat kesulitan!

Daftar

Masih ada yang belum ngerti juga? Tanya ke kak tutor aja! Caranya, daftar layanan premium dan pilih paketnya.