6.1 Pembiasan Cahaya

6.1 Pembiasan Cahaya

Idea Pembiasan

• Gambar sebelah menunjukkan kejadian pelangi. Fenomena ini dikenali sebagai pembiasan cahaya.

• Cahaya bergerak dalam garis lurus. Namun apabila cahaya melalui medium yang berlainan ketumpatan optik, cahaya akan mengubah arah perambatannya.

• Perubahan arah perambatan cahaya disebabkan oleh perubahan halaju cahaya.

Istilah-istilah dalam Pembiasan Cahaya

- Rajah menunjukkan satu sinar cahaya merambat dari udara ke satu bongkah kaca.

- Apabila sinar cahaya merambat dari medium yang berketumpatan optik rendah seperti udara ke medium yang berketumpatan optik tinggi seperti bongkah kaca, sinar cahaya akan dibengkokkan.

• Istilah-istilah penting dalam pembiasan cahaya

• • Sinar tuju merupakan sinar cahaya yang berasal dari sumber cahaya sebelum memasuki medium.

• • Sinar biasan merupakan sinar cahaya yang memasuki medium daripada sinar tuju.

• • Garis normal merupakan garisan yang bersudut tegak kepada permukaan medium.

• • Sudut tuju, i, merupakan sudut antara sinar tuju dengan garis normal.

• • Sudut biasan, r, merupakan sudut antara sinar biasan dengan garis normal.

Jadual menunjukkan dua kes yang melibatkan pembiasan cahaya dalam dua medium yang berlainan ketumpatan optik.

Index Biasan

• Medium yang berlainan akan menghasilkan kesan pembiasan yang berlainan.

• Pembiasan cahaya bergantung pada laju cahaya dalam medium tersebut.

• Dalam udara atau vakum, sinar cahaya bergerak dengan laju 3.0 x 10⁸ ms^-1. Manakala, laju cahaya dalam kaca berkurang kepada 2.0 x 10⁸ ms^-1.

• Apabila cahaya merambat dari satu medium ke medium yang lain yang berbeza ketumpatan optik, laju dan arah perambatan cahaya akan berubah.

• Sudut pembengkokkan sinar cahaya bergantung pada nisbah laju cahaya dalam vakum kepada laju cahaya dalam suatu medium tertentu. Nisbah ini dikenali sebagai indeks biasan medium tersebut.

•  $Indeks\ biasan,\ n=\frac{c}{v}$  

• Indeks biasan tidak mempunyai unit.

• Apabila sinar cahaya merambat ke dalam medium yang mempunyai indeks biasan yang lebih tinggi, sinar cahaya akan mengalami pembiasan pada sudut yang lebih besar.

Fill in the Blank

Halaju cahaya dalam vakum ialah 300 000 km s^-1. Halaju cahaya dalam kaca ialah 200 000 km s^-1. Apakah indeks biasan kaca?

Fill in the Blank

Halaju cahaya yang melintasi sesuatu medium ialah 1.6 × 108 m s^-1. Kirakan indeks pembiasan medium tersebut.

Fill in the Blank

Berapakah halaju cahaya dalam medium dengan indeks pembiasan 2.2?

Hukum Snell

• Hukum biasan menyatakan bahawa apabila cahaya merambat dari satu medium ke medium lain yang berlainan ketumpatan optik,

• • sinar tuju, sinar biasan dan garis normal adalah pada satah yang sama.

• • nisbah (sin i/sin r) adalah malar, yang mana i adalah sudut tuju dan r ialah sudut biasan.

• Cahaya yang merambat dari vakum ke suatu medium, indeks biasan, n, medium tersebut diberikan sebagai

•  $n\ =\ \frac{\sin\ i}{\sin\ r}\ =\ pemalar$  

Fill in the Blank

Satu sinar cahaya merambat dari udara ke dalam bongkah kaca pada sudut 45^*. Apakah sudut biasan dalam kaca?

Fill in the Blank

Dalam satu eksperimen, satu sinar cahaya ditujukan ke permukaan air pada sudut 50*. Jika indeks biasan air ialah 1.33, hitungkan (Halaju cahaya dalam vakum = 3.0 x 10⁸ ms^-1)

a) sudut biasan

b) laju cahaya dalam air