Daftar isi
Melihat air di jalan saat panas terik, kolam tampak dangkal padahal dalam, ini hanyalah segelintir pembiasan cahaya yang terlihat oleh mata kita.
Kok bisa? Mau tau selengkapnya? Mari simak penjelasannya dibawah ini.
Pengertian Hukum Snellius
Hukum Snellius (juga dikenal sebagai hukum Snell-Descartes dan hukum refraksi) adalah rumus yang digunakan untuk menggambarkan hubungan antara sudut-sudut kejadian dan pembiasan.
Hubungan itu terjadi ketika mengacu pada cahaya atau gelombang lain yang melewati batas antara dua media isotropik yang berbeda, seperti seperti air, gelas, atau air.
Dalam optik, hukum snellius digunakan dalam penelusuran sinar untuk menghitung sudut insidensi atau refraksi, dan dalam optik eksperimental untuk menemukan indeks bias suatu material.
Hukum snellius juga berinteraksi dengan bahan metam, yang memungkinkan cahaya menjadi bengkok “terbelakang” pada sudut refraksi negatif dengan indeks bias negatif.
Sejarah ditemukannya Hukum Snellius
Ptolemeus, di Aleksandria, Mesir, telah menemukan hubungan mengenai sudut refraksi, tetapi tidak akurat untuk sudut yang tidak kecil.
Ptolemeus yakin dia telah menemukan hukum empiris yang akurat, sebagian sebagai hasil dari datanya agar sesuai dengan teori Alhazen, dalam Book of Optics (1021), datang lebih dekat untuk menemukan hukum pembiasan, meskipun ia tidak mengambil langkah untuk melakukan uji coba pembiasan.
Pada 1621, astronom Belanda Willebrord Snellius memperoleh bentuk yang setara secara matematis.
Siapa Penemu Hukum Snellius?
Willebrord Snellius (13 Juni 1580 – 30 Oktober 1626) adalah seorang astronom dan ahli matematika Belanda, yang dikenal di dunia sebagai Snell yang menemukan hukum snellius.
Di barat, terutama negara-negara berbahasa Inggris, namanya melekat pada hukum pembiasan cahaya.
Sekarang baru diketahui bahwa hukum ini sudah ditemukan oleh Ibn Sahl pada tahun 984.
Hukum yang sama juga diselidiki oleh Ptolemeus dan pada Abad Pertengahan oleh Witelo, akan tetapi karena kurangnya instrumen matematika yang memadai (fungsi trigonometri) hasilnya disimpan sebagai tabel, bukan fungsi.
Bunyi Hukum Snellius
“Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak dalam satu bidang datar. Perbandingan proyeksi antara sinar datang dan sinar bias yang sama panjangnya pada bidang batas antara dua zat bening selalu merupakan bilangan tetap. Perbandingan tetap ini disebut indeks bias antara kedua zat itu.” – Snellius
Penerapan Hukum Snellius dalam Kehidupan Sehari-hari
Contoh hukum Snellius dalam kehidupan sehari-hari
- Peristiwa terjadinya pelangi
Terjadinya pembiasan cahaya putih dibiaskan menjadi berbagai panjang gelombang cahaya yang terlihat oleh mata dengan warna warni.
Panjang gelombang cahaya ini membentuk garis-garis paralel, tiap warna bernuansa dengan warna di sebelahnya.
Pelangi hanya dapat dilihat saat hujan bersamaan dengan matahari bersinar, tapi dari sisi yang berlawanan dengan si pengamat.
Posisi kita harus berada diantara matahari dan tetesan air dengan matahari dibelakang kita.
Matahari, mata kita dan pusat busur pelangi harus berada dalam satu garis lurus.
Contoh lainnya adalah:
- Sinar matahari mengenai cermin siku-siku atau tepi prisma gelas.
- Di permukaan buih sabun, terlihat berbagai warna dalam cahaya.
Rumus Hukum Snellius
Persamaan Snellius didapat dari prinsip fermat yaitu sinar yang merambat antara dua titik membutuhkan selang waktu terkecil.
Akibatnya, sinar akan merambat lurus pada medium yang memiliki indeks bias tetap.
Contoh soal dan Pembahasan
Soal 1
Ucok mengamati cahaya di sepotong kaca di dalam indeks pembiaasan 1.5 yang diarahkan ke dalam air dengan memiliki indeks pembiasan 1.33. Jika sudut cahaya dengan ukuran sebesar 30 derajat, maka berapa sudut pembiasan terhadap air ?
Jawaban :
1,5 x sin 300 = 1,33 x sin r
Sin r = (1,5/1,33) sin 300
sin r = (1,1278) (1/2)
sin r = 0,56
r = arc sin 0,56 = 340
Jadi kesimpulannya berkas dari cahaya ini memiliki sudut pembiasan dengan ukuran sebesar 34 derajat.
Maka disesuaikan pada hukum Snellius maka berkas menjauh dari garis yang normal pada saat berkas yang bermula dari medium kaca menuju ke medium air.
Soal 2
Cepat rambat cahaya di medium A besarnya 2 x 108 m/s. Bila cepat rambat cahaya di ruanghampa 3 x 108 m/s, berapakah indeks bias mutlak medium itu?
Jawaban :
Indeks bias medium tersebut adalah n2 = 1,5.
Soal 3
Seorang pemancing ikan sedang berada di atas perahu, tepat berada di bawahnya dia melihat ikan yang terlihat oleh seorang pemancing berada sekitar 2 meter di bawah permukaan air. Jarak keberadaan ikan di ukur dari permukaan air sebenarnya adalah ?
Jawaban:
Peristiwa ini disebut dengan peristiwa kedalaman semu yaitu, sebagai contoh kita akan melihat dasar permukaan sebuah kolam akan terlihat lebih dangkal dengan keadaan sebenarnya.
Untuk menjawab soal ini kita bisa gunakan rumus kedalaman semu seperti tertulis di bawah ini dengan kejadian khusus seorang pengamat melihat objek secara tegak lurus terhadap permukaan medium.
h′/h = n2/n1
n1 = indeks bias tempat benda berada
h’ = kedalaman semu
h = kedalaman sebenarnya
Kita bisa hitung seperti tertulis pada persamaan di bawah ini
h = n1/n2 h′ = (4/3)/12 = 2,67 m
Jadi jarak sebenarnya ikan diukur dari permukaan air adalah h = 2,67 m.