Optik - Memahami Sudut Kritis untuk Refleksi Internal Total
Optik-Kritikal-Angle-untuk-Refleksi-Internal-Total
Memahami-Refleksi-Internal-Total
Bayangkan-Anda-berada-di-tepi-kolam-renang-pada-hari-yang-cerah.-Anda-meletakkan-wajah-Anda-dekat-dengan-air-dan-mengintip-pada-suatu-sudut.-Anda-menyadari-bahwa-pada-sudut-tertentu,-Anda-hampir-tidak-bisa-melihat-apa-apa-di-luar-air;-hampir-terlihat-seperti-cermin.-Fenomena-ini,-di-mana-cahaya-benar-benar-memantul-kembali-ke-medium-sebagai-ganti-dari-pembiasan,-dikenal-sebagai-Refleksi-Internal-Total-(TIR).
Di-intinya-TIR-terletak-sebuah-konsep-menarik-yang-dikenal-sebagai-sudut-kritikal.-Sudut-kritikal-adalah-sudut-insidensi-minimum-di-mana-refleksi-internal-total-terjadi.-Sekarang,-mari-kita-menyelami-ilmu-di-baliknya.
Penjelasan-Sudut-Kritikal-dalam-Sederhana-istilah
Sudut-kritikal-dapat-dipahami-dengan-menggunakan-prinsip-prinsip-pembiasan-cahaya,-dilakukan-oleh-Hukum-Snell.-Ketika-cahaya-berjalan-dari-medium-yang-lebih-padak-(seperti-air)-ke-medium-yang-lebih-ringan-(seperti-udara),-itu-akan-melengkung-menjauh-dari-normal.-Ketika-sudut-inkidensi-meningkat,-sinar-terbias-melengkung-lebih-jauh-dari-normal.-Ketika-sudut-ini-mencapai-titik-tertentu,-sinar-terbias-menyusuri-batas-dari-kedua-medium-ini.-Sudut-spesifik-ini-disebut-sudut-kritikal.-Sudut-apapun-yang-lebih-besar-dari-sudut-kritikal-mengarah-ke-refleksi-internal-total.
Rumus-untuk-Sudut-Kritikal
Hukum-Snell-mendefinisikan-hubungan-antara-sudut-insiden-dan-pembiasan-dan-indeks-refraksi-dari-kedua-medium:
n1-*sindex(θ1)-=-n2-*sindex(θ2)
Dimana:
- n1:-Indeks-refraksi-medium-yang-lebih-padak
- θ1:-Sudut-insidensi
- n2:-Indeks-refraksi-medium-yang-lebih-ringan
- θ2:-Sudut-pembiasan
Pada-sudut-kritikal-(θc),-sudut-pembiasan-θ2-menjadi-90-derajat-karena-sinar-terbias-menelusuri-batas.-Memasukkan-ini-into-Hukum-Snell-memberikan:
n1-*sindex(θc)-=-n2-*sindex(90°)
Karena-sin(90°)-=-1,-rumus-menjadi:
sin(θc)-=-2-/1
Atau-dalam-bentuk-yang-mudah-digunakan:
θc-=-arcsindex(2/1)
Penggunaan-Parameter:
n1:-Indeks-refraksi-medium-yang-lebih-padak-(tanpa-dimensional)n2:-Indeks-refraksi-medium-yang-lebih-ringan-(tanpa-dimensional)
Contoh-Menghitung-Sudut-Kritikal
Contoh-1:-Antarmuka-Air-ke-Udara
Mari-kita-ambils-kasus-cahaya-yang-pergi-dari-air-(n1-1.33)-ke-udara-(n2-1.00).-Menggunakan-rumus:
θc-=-arcsin(1.00-/1.33)
Menghitung-ini-memberikan:
θc-≈-48.75°
Ini-berarti-bahwa-untuk-sudut-insidensi-lebih-besar-dari-48.75°,-cahaya-akan-mengalami-refleksi-internal-total-di-batas-air-udara.
Contoh-2:-Antarmuka-Kaca-ke-Udara
Pertimbangkan-cahaya-yang-pergi-dari-kaca-(n1-1.5)-ke-udara-(n2-1.00):
θc-=-arcsin(1.00-/1.5)
Menghitung-ini-memberikan:
θc-≈-41.81°
Cahaya-yang-berpergian-dari-kaca-ke-udara-pada-sudut-insidensi-lebih-besar-dari-41.81°-akan-diterima-internal-total.
Bagian-FAQ
Apa-signifikansi-sudut-kritikal?
Sudut-kritikal-signifikan-dalam-opstik-karena-itu-menentukan-kondisi-untuk-refleksi-internal-total,-penting-untuk-berbagai-aplikasi-seperti-serat-optik,-teropong,-dan-instrumen-optik-tertentu.
Dapat-kah-refleksi-internal-total-terjadi-ketika-cahaya-perjalanan-dari-medium-yang-lebih-ringan-ke-medium-yang-lebih-padat?
Tidak,-refleksi-internal-total-hanya-dapat-terjadi-ketika-cahaya-perjalanan-dari-medium-yang-lebih-padat-ke-medium-yang-lebih-ringan.
Apa-yang-terjadi-jika-sudut-insidensi-tepat-sama-dengan-sudut-kritikal?
Jika-sudut-insidensi-tepat-sama-dengan-sudut-kritikal,-sinar-terbias-akan-berjalan-di-sepanjang-batas-dari-kedua-medium.
Kesimpulan
Memahami-sudut-kritikal-adalah-penting-dalam-pembelajaran-optik.-Dengan-menggunakan-rumus-θc-=-arcsin(n2-/n1)-dan-mengetahui-indeks-refraksi-dari-kedua-medium-yang-dipertanyakan,-satu-dapat menentukan sudut di luar yang refleksi internal total akan terjadi. Fenomena ini tidak hanya menarik tetapi juga sangat praktis, mendasari teknologi dalam serat optik dan berbagai perangkat optik.