HOTS 4.) Perhatikan gambar berikut! Arah cahaya na = 1,4 Benda A InB = 1,7 Benda B Illustrator: Arif Nursahid Cahaya merambat dari udara menuju medium A, lalu menuju medium B. Jika cepat rambat cahaya di udara 3 x 108 m/s, cepat rambat cahaya pada medium A dan B adalah .... CA ce 1,22 x 108 m/s 1,76 x 108 m/s b. 1.76 x 10 m/s 2,14 x 108 m/s 2,14 x 108 m/s 1,76 x 108 m/s d. 2,24 x 108 m/s 1,22 x 108 m/s 


Salah satu sifat cahaya adalah dapat dibiaskan. Pembiasan cahaya biasanya ketika cahaya melewati medium berbeda, seperti benda padat ke benda cair air (dari kaca ke air). Menurut e-book "Mengenal Alam Sekitar" peristiwa pembiasan cahaya terjadi karena adanya perubahan kecepatan cahaya ketika memasuki medium yang berbeda. 
 <img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-663/LessonId-1596/ModuleId-2/QuestionCode-21HPQDX3Z2H/4i.png" />
Sinar/cahaya di udara katakanlah memiliki cepat rambat \({v_2}\), ketika masuk medium air maka kecepatan tersebut akan berkurang, sebagai contoh: Sinar di bagian sisi A setelah masuk ke medium air kecepatan sinar kita tuliskan sebagai \({v_1}\) sedangkan di sisi yang bersebrangan, sisi B, kecepatan sinar kita tuliskan sebagai \({v_2}\).  Karena air lebih rapat dari pada udara/ indeks bias air lebih besar dari pada indeks bias udara, hal ini mengakibatkan kecepatan sinar di dalam air lebih kecil dari pada kecepatan sinar di udara, \({v_1}\) < \({v_2}\) . hal inilah yang mengakibatkan sinar menjadi membelok. Tingkat kerapatan suatu medium dinyatakan dalam besaran indeks bias. Lebih detail berkenaan indeks bias dan kaitannya dengan cepat rambat dalam medium silahkan lanjut pada pembahasan.

Identifikasi Konsep



Setiap medium mempunyai suatu indeks bias tertentu, yang merupakan suatu ukuran seberapa besar suatu bahan membiaskan cahaya. Indeks bias suatu zat adalah perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat rambat cahaya di dalam zat tersebut. Cepat rambat cahaya di ruang hampa selalu lebih besar daripada di dalam zat lain. Oleh karena itu, indeks bias zat lain selain ruang hampa selalu lebih besar dari 1. Berikut persamaannya.
\({\rm{n}} = \dfrac{{\rm{c}}}{{\rm{v}}}\)
Dimana:
n adalah indeks bias medium, c adalah cepat rambat cahaya diruang hampa, dan v adalah cepat rambat cahaya dalam suatu zat/medium.

Dalam berbagai penyelesaian soal kita menggunakan indeks bias udara bernilai 1 (hasil pembulatan dari 1,00029) yang artinya cepat rambat cahaya di udara sama dengan cepat rambat cahaya di ruang hampa, yaitu \({\rm{3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{ m/s}}\).

Disoal diketahui:
\(\begin{array}{l}{{\rm{n}}_{\rm{A}}}{\rm{ = 1}}{\rm{,4}}\\{{\rm{n}}_{\rm{B}}}{\rm{ = 1}}{\rm{,7}}\\{{\rm{v}}_{{\rm{udara}}}}{\rm{ = 3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{ m/s}}\end{array}\)

Saat sinar menjalar dari udara ke medium A, untuk menentukan cepat rambat cahaya di medium A kita gunakan perbandingan indeks bisa medium udara terhadap indeks bias medium A,
\[\begin{array}{l}\dfrac{{{{\rm{n}}_{\rm{u}}}}}{{{{\rm{n}}_{\rm{A}}}}}{\rm{ = }}\dfrac{{\dfrac{{\rm{c}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{u}}}}}}}{{\dfrac{{\rm{c}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{A}}}}}}}\\\dfrac{{{{\rm{n}}_{\rm{u}}}}}{{{{\rm{n}}_{\rm{A}}}}}{\rm{ = }}\dfrac{{{{\rm{v}}_{\rm{A}}}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{u}}}}}\\\dfrac{1}{{1,4}}{\rm{ = }}\dfrac{{{{\rm{v}}_{\rm{A}}}}}{{{\rm{3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}}}\\{\rm{1}}{\rm{,4}}{\rm{.}}{{\rm{v}}_{\rm{A}}}{\rm{ = 1}}{\rm{.3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}\\{{\rm{v}}_{\rm{A}}}{\rm{ = }}\dfrac{{{\rm{3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}}}{{1,4}}\\{\rm{ }}{{\rm{v}}_{\rm{A}}}{\rm{ = 2}}{\rm{,14}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{m/s}}\end{array}\]

Saat sinar menjalar dari medium A ke mdium B, untuk menentukan cepat rambat cahaya di medium B kita gunakan perbandingan indeks bisa medium A terhadap indeks bias medium B,
\[\begin{array}{l}\dfrac{{{{\rm{n}}_{\rm{A}}}}}{{{{\rm{n}}_{\rm{B}}}}}{\rm{ = }}\dfrac{{\dfrac{{\rm{c}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{A}}}}}}}{{\dfrac{{\rm{c}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{B}}}}}}}\\\dfrac{{{{\rm{n}}_{\rm{A}}}}}{{{{\rm{n}}_{\rm{B}}}}}{\rm{ = }}\dfrac{{{{\rm{v}}_{\rm{B}}}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{A}}}}}\\\dfrac{{1,4}}{{1,7}}{\rm{ = }}\dfrac{{{{\rm{v}}_{\rm{B}}}}}{{{\rm{2}}{\rm{,14}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}}}\\{\rm{1}}{\rm{,7}}{\rm{.}}{{\rm{v}}_{\rm{B}}}{\rm{ = 1}}{\rm{,4}}{\rm{.2}}{\rm{,14}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}\\{{\rm{v}}_{\rm{B}}}{\rm{ = }}\dfrac{{{\rm{3}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}}}{{1,7}}\\{\rm{ }}{{\rm{v}}_{\rm{B}}}{\rm{ = 1}}{\rm{,76}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{m/s}}\end{array}\]


Pembahasan Identifikasi masalah dan solusi


Jadi cepat rambat cahaya di medium A sebesar \({\rm{2}}{\rm{,14}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{ m/s}}\) dan cepat rambat cahaya di medium B sebesar \({\rm{1}}{\rm{,76}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{\rm{8}}}{\rm{ m/s}}\). Jawaban “c”.
