PEMBIASAN CAHAYA

PENGERTIAN PEMBIASAN CAHAYA

Pembiasan cahaya merupakan pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan ialah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama ialah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

SYARAT PEMBIASAN CAHAYA

Adapun syarat terjadinya pembiasan cahaya yang diantaranya yaitu:

-          Cahaya melewati dua medium yang memiliki perbedaan kerapatan optik.

-          Sudut datang lebih kecil dari 90 derajat karena sinar datang tidak tegak lurus dengan bidang batas kedua medium.

Peristiwa Pembiasan Dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam hal ini peristiwa pembiasan cahaya terjadi dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

Pensil Yang Tercelup Air Sebagian Tampak Membengkok

Sedotan yang sebagian batangnya tercelup di dalam air akan tampak bengkok jika dilihat dari luar. Hal ini disebabkan cahaya datang dari udara “kurang rapat” menuju air “lebih rapat” akan dibiaskan menjauhi garis normal. Proses pembiasan cahaya berlangsung di dalam gelas, yang sehingga jika dilihat dari luar gelas batang sedotan tampak bengkok karena tidak berada di titik sebenarnya “garis normal”, selain sedotan batang pensil, pulpen, spidol yang dimasukkan ke dalam gelas berisi air juga kan terlihat bengkok jika dilihat dari luar gelas.

Dasar Kolam Tampak Dangkal

Dasar kolam akan terlihat dangkal bila dilihat dari darat, hal ini disebabkan cahaya datang dari udara “kurang rapat” menuju air “lebih rapat” akan dibiaskan menjauhi garis normal. Proses pembiasan cahaya berlangsung di dalam kolam. Sehingga yang terlihat sebagai dasar kolam merupakan bayangan dasar kolam bukan dasar kolam yang sesungguhnya.

HUKUM PEMBIASAN CAHAYA

Seorang ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snellius melakukan eksperimen untuk mencari tahu hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini menghasilkan hukum Snellius yang berbunyi.

-          Sinar datang, sinar bias serta garis normal, terletak pada satu bidang datar yang sama “segaris”.

-          Apabila sinar “cahaya” datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal, sementara sinar “cahaya” yang datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal, hasil pembagian dari sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias.

ARAH PEMBIASAN CAHAYA

Dalam pembiasan cahaya terdapat dua arah yang dapat dibedakan menjadi dua macam yakni:

·         Mendekati Garis Normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

·         Menjauhi Garis Normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal bila cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.

1. Indeks Bias

Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua
medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju
cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) :
“Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat
dinamakan indeks bias.”

Secara matematis dapat dirumuskan :

dimana :
- n = indeks bias
- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)
- v = laju cahaya dalam zat

Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya, n <1),>
ditampilkan pada tabel dibawah ini.

2. Hukum Snell
Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell (1591 –1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell yang berbunyi :
- sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
- hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap
dan disebut indeks bias.

3. Pembiasan Cahaya pada Prisma

Bahan bening yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang bersudut disebut prisma.
Besarnya sudut antara kedua permukaan itu disebut sudut pembias (b).
Apabila seberkas cahaya masuk pada salah satu permukaan prisma, cahaya akan dibiaskan dari permukaan prisma lainnya. Karena adanya dua kali pembiasan, maka pada prisma terbentuklah sudut penyimpangan yang disebut sudut deviasi. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan cahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma. P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara masuk ke dalam prisma kemudian meninggalkan prisma lagi.

4. Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)
Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat bening yang berbeda kerapatan optiknya.

·         Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara (medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).

·          Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90O dan dalam hal ini berkas bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas). Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90derajat atau yang mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas.

·         Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air (dipantulkan)(berkas L). 

Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :
1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih
renggang.
2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.

Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, diantaranya :
a. Terjadinya fatamorgana
b. Intan dan berlian tampak berkilauan
c. Teropong prisma
d. Periskop prisma
e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data komputer.

5. Pembiasan Cahaya pada Lensa
Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat membiaskan atau meneruskan hampir semua cahaya yang melaluinya. Ada dua jenis lensa yaitu lensa cembung atau lensa positif dan lensa cekung atau lensa negatif.
5.1 Bentuk dan Sifat Lensa Cembung (Positif)
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari bagian tepinya. Lensa cembung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonveks (cembung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cembung.
2) Lensa plankonveks (cembung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung dan yang lain datar.
3) Lensa konkaf konveks (meniskus cembung/cembung cekung) yaitu lensa yang permukaannya satu cembung yang lainnya cekung.

Lensa cembung bersifat konvergen atau mengumpulkan cahaya. Titik dimana
cahaya mengumpul disebut titik fokus.

5.2 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung
Setiap lensa mempunyai dua buah titik fokus di sebelah kiri dan kanannya, tetapi ke dua jarak fokus ke lensanya sama. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cembung di bawah ini:
SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.
I, II, III : nomor ruang untuk meletakkan benda
(I), (II), (III), (IV) : nomor ruang untuk bayangan benda

1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan melalui titi api
(fokus/f);


b. Sinar datang melalui titik api (f) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU);


c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.

Sebenarnya, dua dari tiga berkas cahaya ini sudah cukup untuk mencari lokasi titik bayangannya, yang merupakan titik perpotongannya. Penggambaran yang ketiga dapat digunakan untuk memeriksa. Lensa cembung mempunyai sifat seperti cermin cekung. Oleh karena itu bayangan yang dibentukpun hampir sama, yaitu :
- Bayangan nyata, terjadi dari perpotongan sinar-sinar bias yang mengumpul. Bayangan nyata pada lensa cembung terjadi jika benda teletak di ruang II dan III.
- Bayangan maya, terjadi dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar bias yang divergen (menyebar). Bayangan maya pada lensa cembung terjadi jika benda terletak di ruang I.

2) Pembentukan bayangan pada lensa cembung dan sifat bayangannya
a. Benda terletak lebih jauh dari dua jarak fokus (di ruang III)


Sifat bayangan yang terjadi :
- nyata (dibelakang lensa)
- terbalik
- di ruang (II)
- diperkecil (dari III ke (II))

5.3 Bentuk dan Sifat Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis dari bagian
tepinya. Lensa cekung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa bikonkaf (cekung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cekung.
2) Lensa plankonkaf (cekung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung dan yang lain datar.
3) Lensa konveks konkaf (meniskus cekung/cekung cembung) yaitu lensa yang permukaannya satu cekung yang lainnya cembung.


Lensa cekung bersifat divergen atau menyebarkan cahaya.

5.4 Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung
Lensa cekung bersifat seperti cermin cembung. Oleh karena itu, lensa cekung mempunyai titik api (fokus) yang dinyatakan dengan negatif. Agar lebih mudah memahami pembentukan bayangan yang terjadi, maka perhatikan bagian-bagian lensa cekung di bawah ini:

SU : sumbu utama
O : titik pusat optik lensa
f1 dan f2 : titik api (fokus) lensa.
O - f1 dan O - f2 : f = jarak titik api lensa.
R1 dan R2 : jari-jari kelengkungan lensa.

1) Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU) akan dibiaskan seolah-olah dari titik api (f1);

b. Sinar datang seolah-olah menuju titik api (f2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU)

c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Lensa cekung hanya dapat membentuk satu macam bayangan, yaitu bayangan maya dari benda yang terletak di depan lensa dengan sembarang penempatan.

2) Pembentukan bayangan pada lensa cekung dan sifat bayangannya


Sifat bayangan yang terjadi :
- maya (di depan lensa)
- tegak
- diperkeci

Macam-macam Alat Ukur Besaran dan Kegunaannya/Fungsinya

Untuk mengunduh (download) dalam bentuk microsoft Office word (Picture included), silahkan klik link ini 

MACAM-MACAM ALAT UKUR DAN KEGUNAANNYA

Macam-Macam Alat Ukur dan Kegunaannya – Guna menentukan nilai dari suatu besaran, entah itu besaran pokok atau besaran turunan sobat tidak boleh langsung main tebak atau kira-kira saja. Pengukuran dengan perasaan atau feeling itu jelas tidak valid. Utuk menentukan nilai dari suatu besaran dengan presisi diperlukan alat ukur yang sesuai dengan jenis besarannya. Misalnya sobat punya penggaris, tentu saja fungsi alat ukur ini untuk mengukur panjang dan bukan untuk mengukur massa ataupun berat. Berikut ini rumushitung.com sajikan berbagi macam alat ukur dan kegunaannya masing-masing, semoga bermanfaat

ALAT UKUR PANJANG
Penggaris	Penggaris adalah macam alat ukur pangjang yang paling populer . Ada banyak jenis penggaris seperti penggaris siku, penggaris  biasa, penggaris untuk tukang, dsb. Skala penggaris biasanya  dalam cm (ketelitian 1mm) atau inchi tapi tidak menutup  kemungkinan dengan satuan yang lain tergantung penggunaanya
Jangka Sorong	Alat ukur pangjanng ini memiliki ketelitian 0,1 mm. Bentuknya seperti kuci inggris.
Mikrometer Sekrup	Alat ukur panjang ini lebih presisi lagi. Tingkat ketelitian hingga 0,01 mm.
Meteran	Pada prinsipnya sama dengan penggaris namun bentuknya berupa pita panjang yang bisa digulung. Biasanya digunakan  oleh tukang kayu atau tukang batu dan untuk mengukur  tinggi badan.
ALAT UKUR MASSA
Timbangan Pasar	Timbangan yang banyak digunakan di pasar. Terdiri dari  dua bagian utama, yaitu bagian tempat benda dan bagia n anak timbangan. Berkapasitas ukur maksimal 15-20 kg  dan bisa dibawa dengan tangan.
Neraca Dua Lengan dan Tiga Lengan	Alat ukur massa ini mempunyai ketelitian yang lebih  dibandingkan dengan timbangan pasar. Disebut dua lengan  karena terdiri dari dua lengan utama, demikian juga berlaku untuk penyebutan tiga lengan. Neraca tiga lengan lebih  presisi dari neraca dua lengan
Timbangan Gantung	Banyak di jumpai di pasar-pasar, kapasitas ukur maksimal 100 s.d. 150 kilogram. Cara menimbangnya yaitu dengan membungkus benda dalam wadah karung (bisa yang lain)  kemudian di kaitkan dengan pengait yang ada di timbangan  gantung.
Timbangan Kamar Mandi	Bagi sebagian orang timbangan ini ditakuti. :D. Timbangan  kamar madi adalah sebutan timbangan badan yang sering  kita pakai dengan berdiri di atasnya. Biasanya maksimal  timbangan ini adalah 150-180 kilogtam.
Berbagai Macam Timbangan Lainnya	Timbangan Bayi, Timbangan Duduk, Timbangan Digital,  Timbangan Mejad, dan lain sebagainya.
ALAT UKUR WAKTU
Jam	Jam atau arloji adalah alat ukur waktu paling  populer, macam dan bentuknya sangat banyak. Ada jam dinding,  jam tangan, jam mekanik, jam digital, dan lain sebagainya. Tingkat ketlitian jam mulai dari 0,1 s hingga 1s
Stopwatch	Alat ini cocok untuk mengurkur waktu dalam range tertentu.  Prinsipnya sama seperti jam digital.
Jam Pasir	Alat ukur waktu jaman dahulu. Terbuat dari kaca dengan media pasir sebagai pengukur waktunya.
Tanggal	Sistem penanggalan adalah alat ukur waktu untuk jangka  waktuyang relatif lama, mulai dari hari, bulan, tahun, abad, hingga milenium.

ALAT UKUR SUHU

Berdasarkan perkembangan zaman, saat ini terdapat banyak jenis termometer, tetapi prinsip kerja sebenarnya sama. Bisanya, kita memanfaatkan materi yang bersifat termometrik ( sifat materi yang berubah terhadap temperatur ). Maksudnya, apabila suhu materi tersebut berubah, bentuk dan ukuran materi tersebut juga akan berubah. Kebanyakan termometer menggunakan materi yang bisa memuai ketika suhunya berubah.

Termometer Klinis

Termometer Klinis biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

Kelebihan        : Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien.

Kekurangan         : Termometer klinis harus dikibas-kibaskan terlebih dahulu sebelum digunakan agar kembali ke posisi normal                             

             

Termometer Laboratorium

Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

Termometer Laboratorium digunakan untuk perlengkapan praktikum di laboratorium.

Termometer Ruangan

Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C .

Cara Menggunakan  : untuk mengukur suhu suatu ruangan,biasanya thermometer ini di gabungkan dengan berbagai alat lain misalnya : alat penunjuk waktu,hiasan dinding,dan lain sebagainya

Termometer Digital

Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

Termometer Bimetal

Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya. Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda.

Termometer Gas

Prinsip kerja termometer gas berdasarkan pada perubahan tekanan. Jika suhu naik, tekanan gas juga akan naik, jadi dihasilkan perubahan ketinggian pada termometer. Termometer gas dapat mengukur suhu yang lebih rendah dan lebih tinggi (-250oC dampai 1.500oC> daripada termometer gelas.

Termometer gas bekerja berdasarkan sifat pemuaian gas. Adapun gas yang biasa digunakan yaitu gas hidrogen dan helium dengan tekanan rendah, apabila gas itu dikenai panas sehingga volumenya akan bertambah. Karena gas memuai lebih besar daripada cairan maka termometer gas lebih teliti daripada termometer cairan. Termometer gas dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi dan suhu yang sangat rendah, dimana lebar jangkauannya antara – 250°C sampai degan 1500°C.

Termometer Inframerah

Termometer Infra Merah mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam (biasanya infra merah) yang dipancarkan objek. Kadang disebut termometer laser jika menggunakan laser untuk membantu pekerjaan pengukuran, atau termometer tanpa sentuhan untuk menggambarkan kemampuan alat mengukur suhu dari jarak jauh. Dengan mengetahui jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisi nya, Temperatur objek dapat dibedakan.

Desain utama terdiri dari lensa pemfokus energi infra merah pada detektor, yang mengubah energi menjadi sinyal elektrik yang bisa ditunjukkan dalam unit temperatur setelah disesuaikan dengan variasi temperatur lingkungan. Konfigurasi fasilitas pengukur suhu ini bekerja dari jarak jauh tanpa menyentuh objek. Dengan demikian, termometer infra merah berguna mengukur suhu pada keadaan dimana termokopel atau sensor tipe lainnya tidak dapat digunakan atau tidak menghasilkan suhu yang akurat untuk beberapa keperluan.

Cara menggunakan termometer inframerah adalah dengan cara menekan tombol sampai menunjukkan angka tertinggi, sambil mengarahkan sinar inframerah ke sasaran yang dituju seperti pada besi yang masih membara pada pabrik pengolahan besi atau baja. Sinar yang diarahkan ke logam akan memantul dan pantulan tersebut akan direspon oleh sensor penerima sehingga termometer inframerah menunjukkan angkanya.

Termometer Termistor

Termistor (Inggris: thermistor) adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan)

Termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hak paten di Amerika Serikat dengan nomor #2.021.491. Ada dua macam termistor secara umum:Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient), dan NTC (Negative Temperature Coefficient). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika perubahan suhunya naik, sementara sifat NTC justru kebalikannya..

Termometer Six-Bellani

digunakan untuk mengukur suhu maksimum dan minimum suatu tempat

Cara Menggunakan : ketika suhu udara turun,alkohol di ruang A (tengah) [lihat gambar 2] menyusut sehingga raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja untuk  menunjukkan angka minimum.Sebaliknya jika suhu udara naik,alkohol diruang A memuai dan mendesak raksa di ruang B turun,sedangkan raksa di ruang C naik untuk mendorong paku baja menunjukkan angka maksimum.Untuk mengembalikan keping baja pada posisi semula digunakan magnet tetap.

Skala Suhu:-20°Csampai dengan 50°C

Jenis Zat Muai       : Alkohol dan Raksa

Kelebihan              : dilengkapi magnet tetap untuk menarik keping baja turun melekat pada raksa

Termometer Hambatan

Untuk mengukur suhu yang tinggi tidak mungkin menggunakan termometer zat cair. Termometer logam adalah termometer yang paling tepat digunakan dalam industri untuk mengukur suhu diatas 1.0000 C. Salah satu termometer yang dibuat berdasarkan perubahan hambatannya adalah termometer hambatan platina. Hambatan listrik pada seutas kawat logam akan bertambah jika dipanaskan. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada termometer hambatan.

Cara kerja termometer ini adalah dengan menyentuhkan kawat penghantar ke sasaran, misalnya lelehan besi yang panas pada pengolahan besi atau baja. Panas tersebut direspon oleh tahanan, kemudian energi listrik yang bersangkutan diubah menjadi energi gerak yang bisa menunjukkan angka tertentu pada skala suhu.