Simulator Pembiasan dan Pemantulan Internal Total
Persamaan dalam simulasi ini
| n₁ | Bahan tempat cahaya berawal (n₁) | indeks bias: berapa kali lebih lambat cahaya merambat di sana dibanding di ruang hampa | |
|---|---|---|---|
| n₂ | Bahan yang dimasuki (n₂) | pada panjang gelombang yang dipilih, jadi sedikit berubah dengan warna | |
| θ₁ | Sudut datang θ₁ (°) | diukur dari garis normal, garis putus-putus yang tegak lurus permukaan, bukan dari permukaan | |
| θ₂ | sudut bias | lebih kecil dari θ₁ saat masuk ke bahan yang lebih rapat (sinar membelok mendekati normal), lebih besar saat keluar darinya |
Dengan nilai saat ini:
| v | kecepatan cahaya di bahan kedua | c = 299.792 km/s; titik-titik yang bergerak melambat dengan faktor ini, dan perubahan kecepatan inilah yang membelokkan sinar |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| θ_c | sudut kritis | hanya ada saat berpindah dari bahan yang lebih rapat ke yang kurang rapat (n₁ lebih besar dari n₂); melewatinya tidak ada cahaya yang tembus dan semuanya dipantulkan |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| θ_B | sudut Brewster | cahaya yang terpolarisasi pada bidang datang sama sekali tidak dipantulkan di sini, jadi pantulannya terpolarisasi penuh; kacamata hitam polarisasi memanfaatkan ini |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| R | bagian cahaya yang dipantulkan | persamaan Fresnel, untuk cahaya tak terpolarisasi; sisanya, T = 1 − R, diteruskan. Grafik menampilkannya terhadap sudut |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| λ | Panjang gelombang λ (nm) | rumus Cauchy: cahaya ungu mengalami indeks yang lebih besar daripada merah, jadi lebih dibelokkan, sebab itulah prisma membentuk spektrum |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| A | Sudut puncak prisma A (°) | sudut di puncak prisma | |
|---|---|---|---|
| δ | deviasi | seberapa jauh berkas diputar dari arah semula; paling kecil, δ_min, saat sinar melintasi prisma secara simetris |
Dengan nilai saat ini:
| θ_max | sudut penerimaan serat | cahaya yang masuk ke ujung serat dengan sudut lebih besar dari ini terhadap sumbunya mengenai dinding di bawah sudut kritis dan bocor keluar |
|---|
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator pembiasan
- Pilih bahan tempat cahaya berawal dan bahan yang dimasukinya, lalu atur sudut datang. Berkas membelok di batas menurut hukum Snellius, berkas pantul yang redup kembali, dan titik-titik putih memperlihatkan cahaya melambat di bahan yang lebih rapat. Garis putus-putus adalah garis normal, tempat semua sudut diukur.
- Mulailah di air, kaca, atau intan, masuk ke udara, lalu perbesar sudutnya. Berkas bias makin rebah ke permukaan dan makin redup, dan setelah sudut kritis lenyap: semua cahaya dipantulkan. Centang Ayunkan sudut bolak-balik untuk melihatnya, dan ikuti bagian yang dipantulkan di grafik, yang juga menandai sudut Brewster, tempat cahaya yang terpolarisasi pada bidang datang sama sekali tidak dipantulkan.
- Beralihlah ke prisma dan centang Cahaya putih untuk menguraikan berkas menjadi warna-warnanya, atau ke serat optik untuk melihat cahaya terperangkap oleh pemantulan internal total dan bocor ketika masuk terlalu miring. Untuk lensa dan cermin, Simulator Lensa dan Cermin menggambar diagram sinar.
Pertanyaan umum
Apa itu hukum Snellius?
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂: indeks bias dikali sinus sudut terhadap garis normal sama di kedua sisi batas. Indeks n menyatakan berapa kali lebih lambat cahaya merambat dalam bahan dibanding di ruang hampa, 1,33 untuk air dan sekitar 1,5 untuk kaca, jadi cahaya yang masuk ke kaca dari udara membelok mendekati normal.
Apa itu sudut kritis?
Sudut datang yang membuat cahaya tidak bisa lagi keluar dari bahan yang lebih rapat: sin θ_c = n₂ ÷ n₁. Nilainya 48,6° dari air ke udara, sekitar 41° dari kaca, dan 24,4° dari intan, yang sudut kritisnya kecil sehingga cahaya terperangkap di dalam batu yang diasah dan membuatnya berkilau. Melewatinya, semua cahaya dipantulkan: pemantulan internal total.
Mengapa prisma menguraikan cahaya putih?
Indeks bias kaca sedikit lebih tinggi untuk cahaya ungu daripada merah (dispersi), sehingga ungu lebih banyak dibelokkan di setiap permukaan. Pada kaca kron indeksnya sekitar 1,531 pada 400 nm sampai 1,513 pada 700 nm, cukup untuk menyebarkan keluaran prisma 60° sekitar 2°. Simulasi memakai rumus Cauchy n = A + B ÷ λ² untuk setiap bahan.
Bagaimana serat optik menghantarkan cahaya?
Dengan pemantulan internal total: cahaya merambat di inti kaca yang dikelilingi bahan berindeks lebih rendah dan selalu mengenai dinding melewati sudut kritis, sehingga tidak ada yang lolos. Cahaya harus masuk dalam sudut penerimaan, yang ditentukan oleh apertur numerik NA = √(n_inti² − n_selubung²). Serat sungguhan memiliki selubung dengan indeks hanya sekitar 1% lebih rendah dari inti, sehingga sudut penerimaannya sekitar 12°.
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.