Bank Soal Fisika SMA Pembiasan Cahaya

Diketahui:

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

Ketebalan kaca plan paralel $d$ = 6 cm

Indeks bias kaca plan paralel $n_{\text{kaca}}$ = 3

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

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

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

Ditanya:

Pergeseran sinar $d=$?

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.

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

Dengan $t$ adalah pergeseran sinar, $d$ adalah tebal kaca, $\theta_{\text{udara}}$ adalah sudut datang dari udara, dan $\theta_{\text{kaca}}$ 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.

$\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}=\frac{n_2}{n_1}$

$\frac{\sin\theta_{\text{udara}}}{\sin\theta_{\text{kaca}}}=\frac{n_{\text{kaca}}}{n_{\text{udara}}}$

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

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

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

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

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

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

Menghitung pergeseran sinar.

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

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

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

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

$t=2,63$ cm

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