Kalkulator Hukum Snell: Pembiasan Cahaya
Hukum Snell (Hukum Pembiasan) menyatakan bahawa apabila cahaya melalui sempadan antara dua medium, nisbah sinus sudut datang kepada sinus sudut biasan adalah bersamaan dengan nisbah songsang indeks biasan. Formula: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂.
Apakah Hukum Snell?
Hukum Snell, atau Hukum Pembiasan, ialah prinsip asas optik yang menerangkan bagaimana cahaya berubah arah apabila melintas dari satu medium ke medium lain. Dirumuskan oleh Willebrord Snellius pada abad ke-17, hukum ini menjadi asas kepada reka bentuk kanta, gentian optik, dan banyak teknologi optik moden.
Apabila cahaya berpindah antara dua medium yang berbeza ketumpatannya, laju cahaya berubah, dan ini menyebabkan cahaya “membengkok” pada sempadan kedua-dua medium tersebut.
Formula Hukum Snell
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
Di mana:
- n₁ = Indeks biasan medium pertama (udara = 1.0, air = 1.33)
- θ₁ = Sudut datang (sudut antara cahaya dengan garisan normal)
- n₂ = Indeks biasan medium kedua (kaca = 1.5, berlian = 2.4)
- θ₂ = Sudut biasan (yang ingin dicari)
Untuk mencari θ₂: θ₂ = arcsin(n₁ × sin θ₁ ÷ n₂)
Contoh Pengiraan
Soalan: Cahaya dari udara (n₁ = 1.0) menghantam permukaan air (n₂ = 1.33) pada sudut 45°. Berapakah sudut biasannya?
Penyelesaian: sin θ₂ = n₁ × sin θ₁ ÷ n₂ sin θ₂ = 1.0 × sin 45° ÷ 1.33 sin θ₂ = 0.7071 ÷ 1.33 = 0.5317 θ₂ = arcsin(0.5317) = 32.1°
Cahaya “membengkok mendekati normal” apabila memasuki medium yang lebih padat.
Aplikasi Hukum Snell dalam Teknologi
- Gentian optik: Data dihantar melalui kabel serat optik menggunakan pembiasan total dalaman, membolehkan internet berkelajuan tinggi
- Kanta mata: Optometris mengira kanta yang tepat menggunakan prinsip pembiasan untuk membetulkan penglihatan
- Kamera dan teleskop: Reka bentuk kanta berganda mengambil kira pembiasan setiap lapisan kaca
- Berlian: Indeks biasan tinggi berlian (2.4) menghasilkan kilatan yang khas melalui pembiasan total dalaman berulang
| n₁ | θ₁ (°) | n₂ | θ₂ (°) |
|---|---|---|---|
| 1.0 | 30 | 1.5 | 19.47 |
| 1.0 | 45 | 1.5 | 28.13 |
| 1.0 | 60 | 1.5 | 35.26 |
| 1.0 | 30 | 1.33 | 22.08 |
| 1.5 | 30 | 1.0 | 48.59 |
| 1.0 | 45 | 2.4 | 17.10 |
| 1.33 | 45 | 1.5 | 39.28 |
Soalan Lazim
A Hukum Snell (Hukum Pembiasan) menyatakan bahawa apabila cahaya melalui sempadan antara dua medium, nisbah sinus sudut datang kepada sinus sudut biasan adalah bersamaan dengan nisbah songsang indeks biasan. Formula: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂.
A Indeks biasan (n) adalah nilai tanpa unit yang menunjukkan berapa kali cahaya lebih perlahan berbanding dalam vakum. Udara n≈1.0, air n≈1.33, kaca n≈1.5, berlian n≈2.4. Semakin tinggi nilai n, semakin perlahan cahaya bergerak dalam medium tersebut.
A Pembiasan total dalaman berlaku apabila cahaya bergerak dari medium lebih padat (n tinggi) ke medium kurang padat (n rendah) pada sudut melebihi sudut kritikal. Cahaya tidak melepasi sempadan dan dipantulkan sepenuhnya, prinsip yang digunakan dalam gentian optik.
A Hujan mewujudkan pelangi melalui pembiasan cahaya matahari dalam titisan air. Cahaya putih memasuki titisan air dan dibiaskan mengikut Hukum Snell. Kerana indeks biasan air berbeza untuk setiap warna, warna dipisahkan, merah, jingga, kuning, hijau, biru, ungu.