Contoh Soal dan Pembahasan materi Pembiasan Cahaya Bagian Pertama (nomor.1 - 5), Materi Fisika kelas 10 SMA mencakup penggunaan rumus pembiasan, menentukan perubahan-perubahan yang terjadi pada gelombang yang melintasi dua medium berbeda dan mencari kedalaman semu/kedalaman tampak.
Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut! Sinar melintasi dua buah medium yang memiliki indeks bias berbeda.
Jika sudut datang sinar adalah 53° dan sudut bias sebesar 37° tentukan nilai indeks bias medium yang kedua jika medium yang pertama adalah udara!
Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut! Sinar melintasi dua buah medium yang memiliki indeks bias berbeda.
Jika sudut datang sinar adalah 53° dan sudut bias sebesar 37° tentukan nilai indeks bias medium yang kedua jika medium yang pertama adalah udara!
Pembahasan
Soal diatas termasuk tipe mudah, penggunaan dari persamaan :
n1 sin i = n2 sin r
Dimana :
n1 = indeks bias medium 1 (tempat sinar datang)
n2 = indeks bias medium 2(tempat sinar bias)
i = besar sudut datang
r = besar sudut bias
Sehingga:
n1 sin i = n2 sin r
(1) sin 53° = n2 sin 37°
4/5 = n2 3/5
n2 = 4/3
Catatan :
Indeks bias udara adalah 1 meskipun tidak disebutkan dalam data soal (harus hafal).
Soal No. 2
Cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 3/2. Tentukan kecepatan cahaya dalam medium tersebut!
Pembahasan
Lebih dulu diingat bahwa kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah 3 x 10 8 m/s, di beberapa soal data ini tidak diberikan dengan asumsi sudah diketahui oleh siswa.
Gunakan persamaan berikut:
n1 v1 = n2 v2
dimana n1 dan n2 adalah indeks bias masing masing medium dan v1 dan v1 adalah kecepatan gelombang di masing-masing medium.
Sehingga:
n1 v1 = n2 v2
(1)(3 x 108) = (3/2) v2
v2 = 2 x 108
Soal No. 3
Suatu gelombang datang dari medium yang berindeks bias 3/2 menuju medium yang berindeks bias 3/4 √6. Jika besar sudut datang adalah 60° tentukan besar sudut bias yang terjadi!
Pembahasan
Gunakan persamaan yang sama seperti soal nomor 1.
n1 sin i = n2 sin r
(3/2) sin 60° = (3/4 √6) sin r
(3/2)(1/2 √3) = (3/4 √6) sin r
sin r = √3/√6
sin r = 1/2√2
r = arcsin 1/2√2 = 45°
Soal No. 4
Perhatikan gambar kolam beisi air berikut!
Tentukan kedalaman semu kolam jika indeks bias air adalah 4/3!
Pembahasan
Untuk mencari kedalam semu kolam gunakan persamaan berikut:
hsemu = n1/n2 x hasli
dimana dalam kasus di atas n1 adalah indeks bias udara (1) dan n2 adalah indeks bias air kolam. Sehingga:
hsemu = n1/n2 x hasli
hsemu = (1)/(4/3) x (12 meter) = 9 meter
Catatan:
Jika diturunkan dari persamaan aslinya, soal diatas akan menghasilkan jawaban − 9 meter yang mengandung arti bayangan sejauh 9 meter dan bersifat maya.
Soal No. 5
Perhatikan gambar berikut ini! Seorang anak, sebut A berada berada 12 meter diatas permukaan air sebuah kolam.
Berapa ketinggian anak A yang terlihat oleh anak B yang sedang berendam dalam air?
Pembahasan
Seperti soal nomor 5, namun perhatikan penempatan medium untuk n1 dan n2 nya.
hsemu = n1/n2 x hasli
dengan n1 adalah indeks bias dari air, dan n2 adalah indeks bias dari udara.
Sehingga:
hsemu = (4/3)/(1) x (12 meter) = 16 meter.
Silahkan dibuat kesimpulan dari soal nomor 4 dan 5.
(Rintisan Awal)
Soal diatas termasuk tipe mudah, penggunaan dari persamaan :
n1 sin i = n2 sin r
Dimana :
n1 = indeks bias medium 1 (tempat sinar datang)
n2 = indeks bias medium 2(tempat sinar bias)
i = besar sudut datang
r = besar sudut bias
Sehingga:
n1 sin i = n2 sin r
(1) sin 53° = n2 sin 37°
4/5 = n2 3/5
n2 = 4/3
Catatan :
Indeks bias udara adalah 1 meskipun tidak disebutkan dalam data soal (harus hafal).
Soal No. 2
Cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 3/2. Tentukan kecepatan cahaya dalam medium tersebut!
Pembahasan
Lebih dulu diingat bahwa kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah 3 x 10 8 m/s, di beberapa soal data ini tidak diberikan dengan asumsi sudah diketahui oleh siswa.
Gunakan persamaan berikut:
n1 v1 = n2 v2
dimana n1 dan n2 adalah indeks bias masing masing medium dan v1 dan v1 adalah kecepatan gelombang di masing-masing medium.
Sehingga:
n1 v1 = n2 v2
(1)(3 x 108) = (3/2) v2
v2 = 2 x 108
Soal No. 3
Suatu gelombang datang dari medium yang berindeks bias 3/2 menuju medium yang berindeks bias 3/4 √6. Jika besar sudut datang adalah 60° tentukan besar sudut bias yang terjadi!
Pembahasan
Gunakan persamaan yang sama seperti soal nomor 1.
n1 sin i = n2 sin r
(3/2) sin 60° = (3/4 √6) sin r
(3/2)(1/2 √3) = (3/4 √6) sin r
sin r = √3/√6
sin r = 1/2√2
r = arcsin 1/2√2 = 45°
Soal No. 4
Perhatikan gambar kolam beisi air berikut!
Tentukan kedalaman semu kolam jika indeks bias air adalah 4/3!
Pembahasan
Untuk mencari kedalam semu kolam gunakan persamaan berikut:
hsemu = n1/n2 x hasli
dimana dalam kasus di atas n1 adalah indeks bias udara (1) dan n2 adalah indeks bias air kolam. Sehingga:
hsemu = n1/n2 x hasli
hsemu = (1)/(4/3) x (12 meter) = 9 meter
Catatan:
Jika diturunkan dari persamaan aslinya, soal diatas akan menghasilkan jawaban − 9 meter yang mengandung arti bayangan sejauh 9 meter dan bersifat maya.
Soal No. 5
Perhatikan gambar berikut ini! Seorang anak, sebut A berada berada 12 meter diatas permukaan air sebuah kolam.
Berapa ketinggian anak A yang terlihat oleh anak B yang sedang berendam dalam air?
Pembahasan
Seperti soal nomor 5, namun perhatikan penempatan medium untuk n1 dan n2 nya.
hsemu = n1/n2 x hasli
dengan n1 adalah indeks bias dari air, dan n2 adalah indeks bias dari udara.
Sehingga:
hsemu = (4/3)/(1) x (12 meter) = 16 meter.
Silahkan dibuat kesimpulan dari soal nomor 4 dan 5.
(Rintisan Awal)
