Indeks bias

Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.^[1]

Ilustrasi muka gelombang dalam konteks hukum Snell.

Umumnya, laju cahaya berbeda jika memasuki material yang berbeda. Laju cahaya dalam es adalah 2,3 x10⁸ m/s sedangkan dalam intan adalah 1.24 x10⁸ m/s. Oleh karena itu, perlu didefinisikan suatu besaran yang menentukan laju cahaya dalam material. Besaran tersebut disebut indeks bias.^[2]

Beberapa nilai indeks bias

Material	λ[3](nm)	n	Ref.
Hampa udara		1 (exactly)
Udara pada STP		1.000273
Gas pada 0 °C dan 1 atm
Udara	589.29	1.000293	[4]
Helium	589.29	1.000036	[4]
Hidrogen	589.29	1.000132	[4]
Karbon dioksida	589.29	1.00045	[5] [6] [7]
Cairan pada 20 °C
Benzena	589.29	1.501	[4]
Air	589.29	1.3330	[4]
Ethyl alcohol (ethanol)	589.29	1.361	[4]
Karbon tetraklorida	589.29	1.461	[4]
Karbon disulfida	589.29	1.628	[4]
Benda padat pada suhu kamar
Intan	589.29	2.419	[4]
Strontium titanate	589.29	2.41
Ambar	589.29	1.55	[4]
Fused silica	589.29	1.458	[4]
Natrium klorida	589.29	1.50	[4]
Material lain
Pyrex		1.470	[8]
Sapphire		1.762–1.778
Es		1.31
Cryolite		1.338
Aseton		1.36
Ethanol		1.36
Teflon		1.35 - 1.38
Gliserol		1.4729
Kaca akrilik		1.490 - 1.492
Crown glass (optics)		1.50 - 1.54
Polikarbonat		1.584 - 1.586
PMMA		1.4893 - 1.4899
PET		1.5750
Flint glass		1.60 - 1.62
Kaca		1.485 - 1.755
Brom		1.661
Cubic zirconia		2.15 - 2.18
Silicon carbide		2.65 - 2.69
Cinnabar (Mercury sulfide)		3.02
Gallium phosphide		3.5
Gallium arsenide		3.927
Silikon		4.01	[9]

Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:

${\displaystyle n={\frac {c}{v_{\mathrm {p} }}}}$

di mana:

n = indeks bias

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (299,792,458 meter/detik)

${\displaystyle v_{\mathrm {p} }}$ = cepat rambat cahaya pada suatu medium

Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 atau (n ≥ 1)

Pembiasan

Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan, maka berkas cahaya tersebut ada yang dibelokkan sewaktu memasuki medium baru tersebut, di mana pembelokan itu disebut dengan pembiasan. Alat yang di gunakan untuk mengukur indeks bias adalah refractometer.

Sejarah

Thomas Young menciptakan istilah indeks bias

Thomas Young mungkin adalah orang yang pertama kali menggunakan dan menemukan nama "indeks bias", pada tahun 1807.^[10] Pada saat yang sama ia mengubah nilai indeks bias ini menjadi satu bilangan, bukan rasio perbandingan dua bilangan yang sebelumnya digunakan. Rasio itu memiliki kelemahan untuk medium yang berbeda. Newton, yang menyebutnya "proporsi sinus untuk kejadian dan pembiasan", menulisnya sebagai rasio dua angka, seperti "529 banding 396" (atau "hampir 4 banding 3"; untuk air).^[11] Hauksbee, yang menyebutnya "rasio refraksi", menuliskannya sebagai rasio dengan pembilang tetap, seperti "10.000 hingga 7451,9" (untuk urin).^[12] Hutton menuliskannya sebagai rasio dengan penyebut tetap, seperti 1,3358 banding 1 (air).^[13]

Young tidak menggunakan simbol untuk indeks bias, pada tahun 1807. Pada tahun-tahun berikutnya, ilmuwan lain mulai menggunakan simbol yang berbeda: n, m, dan µ.^[14] Simbol n secara bertahap digunakan secara permanen.

Referensi

1. http://www.its.bldrdoc.gov refractive index Diarsipkan 2009-03-02 di Wayback Machine.
2. Abdullah, Mikrajuddin. "Fisika Dasar II". Diakses tanggal Hal 742. Periksa nilai tanggal di: |access-date= (bantuan)^{[pranala nonaktif permanen]}
3. untuk panjang gelombang (λ) ditentukan dengan menggunakan panjang gelombang kuning = 589.29 nm
4. Optics, Fourth Edition. Pearson Higher Education. 18 March 2003. ISBN 9780321188786. Parameter |coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan); Parameter |first1= tanpa |last1= di Authors list (bantuan)
5. Introduction to Geometrical and Physical Optics. McGraw-Hill Book Company, INC. 1953. Parameter |first1= tanpa |last1= di Authors list (bantuan)
6. Handbook of Chemistry and Physics. Chemical Rubber Publishing Co. 1957. Parameter |coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan); Parameter |first1= tanpa |last1= di Authors list (bantuan)
7. Introduction to Optics, Third Edition. Pearson Prentice Hall. 2007. hlm. 221. ISBN 0-13-149933-5. Parameter |coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan); Parameter |first1= tanpa |last1= di Authors list (bantuan)
8. University of Liverpool. "Absolute Refractive Index". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-10-12. Diakses tanggal 2007-10-18.
9. "Optical Properties of Silicon". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2009-06-05. Diakses tanggal 2009-05-31.
10. Young, Thomas (1807). A course of lectures on natural philosphy and the mechanical arts. J.Johnson. p. 413.
11. Newton, Isaac (1730). Opticks: Or, A Treatise of the Refractions, Inflections and Colours of Light. William Innys at the West-End of St. Paul's. p.247.
12. Hauksbee, Francis (1710-01-01). "VI. A description of the apparatus for making experiments on the refractions of fluids: with a table of the specifick gravities, angles of observations, and ratio of refractions of several fluids". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 27 (328): 204–207. doi:10.1098/rstl.1710.0015.
13. Hutton, Charles (1795). Philosophical and mmathematical dictionary. p. 299. Archived dari original teks
14. Von Fraunhofer, Joseph (1817). "Bestimmung des Brechungs und Farbenzerstreuungs Vermogens verschiedener Glasarten". Denkschriften der Koniglichen akademie der Wissenschaften zu Munchen. 5: 208. Archived dari teks asli

^[1]

• Ammariah, Hani. "Fisika Kelas 8". Pembiasan Cahaya dan Kaitannya dengan Peristiwa Terbentuknya Pelangi. Diakses tanggal 10 May 2020.

^[2]

• Zamroni, Achmad (28 Nov 2013). "PENGUKURAN INDEKS BIAS ZAT CAIR MELALUI METODE PEMBIASAN MENGGUNAKAN PLAN PARALEL". Jurnal Fisika. 3 (2). doi:10.15294/jf.v3i2.3818. ISSN 2088-1509. Diakses tanggal 10 May 2020.

^[3]

• "Indeks bias dalam serat optik bengkok dan ruang melengkung : Fisika Portal". LIPI. Diakses tanggal 10 May 2020.

Bacaan selanjutnya

• Tipler, Paul A. and Ralph A. Llewellyn, (2003), Modern Physics. 4th ed. New York; W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4345-0. 222-3 pp.
• Léon Brillouin, (1960), "Wave Propagation And Group Velocity" Academic Press Inc., New York and London ISBN 0-12-134968-3.
• Main, Iain G., (1988), Vibrations and Waves in Physics. 2nd ed. New York; Cambridge University Press. ISBN 0-521-27846-5. 214-6 pp.

1. Ammariah.
2. Zamroni 2013.
3. LIPI.