Hukum Pembiasan Cahaya Snellius

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Salah satu sifat cahaya sebagai gelombang adalah cahaya mengalami pembiasan ketika cahaya melalui dua medium yang kerapatan optiknya berbeda. Peristiwa pembiasan gelombang cahaya di gambarkan sebagai berikut :

peristiwa pembiasan gelombang cahaya

Menurut Snellius kecepatan cahaya di dalam suatu medium tidak sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Pada gambar terlihat bahwa cahaya datang dari medium 1 dengan sudut datang i menuju medium 2 akan dibiaskan dengan sudut bias sejauh r. Kecepatan cahaya pada medium 1 sebesar v1 dan kecepatan cahaya pada medium 2 menjadi v2. Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang cahaya untuk merambat dari A ke E adalah sama dengan waktu yang dibutuhkan oleh gelombang cahaya untuk merambat dari B ke D. AB sebagai muka gelombang ada medium 1 sedangkan DE sebagai muka gelombang pada medium 2. Dapat dituliskan 

BD = v1 t dan AE = v2 t

Dari gambar terlihat i=r, sehingga dapat kita tuliskan :


karena sin 1 = sin r dapat kita tuliskan :

Dimana
i = sudut datang (⁰)

r = sudut bias (⁰)

v1 = cepat rambat cahaya pada medium 1 (m/s)

v2 = cepatrambat cahaya pada medium 2 (m/s)

Snellius

juga melakukan percobaan untuk menyelidiki hubungan i dan r terhadap suatu medium. Hasil percobaan Snellius menunjukkan besarnya cenderung sama. Dapat di simpulkan besarnya bernilai tetap, yang kemudian dikenal sebagai tetapan indeks bias suatu medium. Tetapan indeks bias suatu medium berbeda-beda, bergantung kerapatan optik medium tersebut.

Menurut Snellius
Indeks bias suatu medium (n) di definisikan sebgai perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa (c) dengan cepat rambat cahaya di dalam medium (v)

n = c/v

Dari eksperimen yang dilakukannya, snellius menarik suatu kesimpula yang dikenal dengan hukum Pembiasan cahaya Snellius :

1. Sinar datang, garis normal maupun sinar bias terletak pada satu bidang daar yang sama.
2. Perbandingan antara sinus datang (i) dan sinus sudut bias (r) selalu bernilai tetap, yang disebut indeks bias.
Sehingga persamaan hukum pembiasan Snellius dapat dituliskan :

Contoh soal
1. Tentukan cepat rambat cahaya dalam suatu medium yang memiliki indeks bias 1.6 !
Diketahui :
n = 1.6
Ditanya
V . . . ?
Jawab :
n = c /v
V = c/n
V = 300000000/1.6
V = 188000000
Jadi cepat rambat cahaya dalam medium tersebut 188000000 m/s

2. Jika cahaya datang dari udara menuju air. Hitung sudut bias jika sudut datang 30⁰ dan indeks bias air 1.33 !
Diketahui :
i= 30⁰
n2 = 1.33
n1 = 1 (indeks bis udara = 1)
ditanya :
r . . . ?
jawab :

sin 30/ sin r = 1,33/1

r = 22,1⁰

jadi sudut bias sebesar 22,1 ⁰