Hukum pembiasan Snellius
Sedotan di dalam segelas air tampak patah di permukaan. Cahaya berubah arah saat berpindah dari satu bahan ke bahan lain, dan hukum Snellius menyatakan seberapa besar perubahannya. Di baliknya ada gagasan sederhana: cahaya menempuh jalur tercepat.
Siapa yang menemukannya
Cendekiawan Persia Ibnu Sahl menjelaskan hukum pembiasan di Bagdad pada 984, dalam sebuah buku tentang cermin dan lensa pembakar. Di Eropa, Thomas Harriot menemukannya pada 1602 dan Willebrord Snellius pada 1621, tetapi keduanya tidak menerbitkannya. René Descartes-lah yang menerbitkannya, pada 1637, itulah sebabnya di Prancis hukum ini dikenal sebagai hukum Snell–Descartes.
Prinsip waktu tersingkat dari Fermat
Pada 1662 Pierre de Fermat menurunkan hukum ini dari satu gagasan: cahaya bergerak dari satu titik ke titik lain melalui jalur yang memakan waktu paling sedikit. Cahaya lebih lambat di air daripada di udara, jadi jalur tercepat menempuh bagian yang lebih pendek di dalam air, dan membelok di permukaan persis seperti yang dinyatakan hukum Snellius.
Penjaga pantai
Richard Feynman menjelaskan prinsip Fermat dengan seorang penjaga pantai yang harus mencapai perenang yang dalam bahaya. Berlari lebih cepat daripada berenang, jadi tempat terbaik untuk masuk ke air bukan pada garis lurus, melainkan lebih jauh di sepanjang pantai, di titik yang memenuhi sin θ₁ / v₁ = sin θ₂ / v₂. Itu persamaan yang sama, dengan kecepatan lari dan renang sebagai pengganti kecepatan cahaya.
Indeks bias
Indeks bias n suatu bahan menyatakan berapa kali lebih lambat cahaya bergerak di dalamnya dibandingkan di ruang hampa: sekitar 1,00 untuk udara, 1,33 untuk air, sekitar 1,5 untuk kaca, dan 2,42 untuk berlian. Dengan indeks, hukum Snellius berbunyi n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂. Sebagian cahaya juga selalu dipantulkan: saat datang tegak lurus, sekitar 2% pada air dan 4% pada kaca, lalu naik mendekati 100% saat berkas menyusuri permukaan.
Pemantulan internal total
Dari bahan yang rapat ke bahan yang kurang rapat, cahaya membelok menjauhi garis normal. Setelah melewati sudut kritis, yang memenuhi sin θc = n₂ / n₁, cahaya sama sekali tidak bisa keluar dan dipantulkan seluruhnya. Hal ini menjaga cahaya tetap di dalam serat optik, dan sudut kritis berlian yang kecil, 24,4°, memerangkap cahaya di dalam batu yang diasah hingga cahaya keluar melalui bagian atasnya.
Cahaya dan brakistokron
Pada 1696 Johann Bernoulli bertanya kurva mana yang membuat sebutir manik meluncur dari satu titik ke titik yang lebih rendah dalam waktu tersingkat. Solusinya sendiri memakai cahaya: setelah jatuh setinggi y, manik bergerak dengan kecepatan √(2gy), jadi ia membayangkan cahaya dalam lapisan-lapisan yang mempercepatnya dengan cara yang sama. Hukum Snellius di semua lapisan membelokkan cahaya menjadi sikloid, yaitu brakistokron.
Coba di PictorX
Buka Hukum Snellius dan pilih adegan. Di Penjaga pantai, seret penjaga pantai, perenang, dan cincin di tepi pantai, lalu tekan Balapan. Di Berkas cahaya, pilih kedua bahan dan seret laser; Sudut menampilkan garis normal dan sudut-sudutnya, dan Puncak gelombang menampilkan puncak-puncak gelombang yang merapat di bahan yang lebih lambat. Di Brakistokron, naikkan Jumlah lapisan dan seret titik akhir untuk melihat jalur cahaya makin mendekati sikloid.
Pertanyaan yang sering diajukan
Siapa yang menemukan hukum Snellius?
Ibnu Sahl menjelaskannya pada 984. Thomas Harriot dan Willebrord Snellius menemukannya kembali pada 1602 dan 1621, dan René Descartes menerbitkannya pada 1637.
Mengapa disebut hukum Snellius?
Snellius adalah nama Latin matematikawan Belanda Willebrord Snel van Royen, yang menemukan hukum ini pada 1621 tetapi tidak pernah menerbitkannya.
Berapa indeks bias air?
Sekitar 1,33. Cahaya di air bergerak sekitar 225.000 km per detik, tiga perempat dari kecepatannya di ruang hampa.
Apakah PictorX mengunggah sesuatu?
Tidak. Semuanya digambar pada kanvas di browser Anda. Simpan mengunduh PNG, dan Sunting membuka gambar itu di editor PictorX.
Related alat
Hukum Snellius dan pembiasan cahaya
Lihat mengapa cahaya membelok. Balapkan penjaga pantai melintasi pasir dan laut, sorotkan laser dari udara ke air, kaca, atau berlian, dan saksikan cahaya yang melewati lapisan-lapisan tipis menggambar brakistokron.
Balapan brakistokron
Balapkan bola dari A ke B pada bidang miring lurus, lingkaran, parabola, dan sikloid. Sikloid selalu menang, bahkan saat turun lebih rendah dari titik finis. Gambar lintasan Anda sendiri.
Brakistokron
Apa itu brakistokron: mengapa sikloid mengalahkan garis lurus, bagaimana tantangan Bernoulli tahun 1696 dipecahkan, dan mengapa mangkuk sikloid juga merupakan tautokron.
Gelombang pendulum
Lima belas pendulum, masing-masing sedikit lebih pendek dari sebelumnya. Lepaskan bersamaan dan lihat mereka bergeser menjadi gelombang, terpecah menjadi barisan, lalu berayun serempak lagi.
Papan Galton
Jatuhkan bola melalui baris-baris pasak dan lihat kurva lonceng mengisi wadah. Ubah jumlah baris, kecondongan, dan jumlah bola, lalu bandingkan rata-rata dan sebaran dengan teori.
Ilusi optik
Bermainlah dengan 13 ilusi optik klasik di browser Anda, sebagian besar dibuat dari foto Anda sendiri: warna dari abu-abu, citra ikutan, spiral berputar, gambar tersembunyi, dinding kafe, spiral Fraser, roda bergeser, dan lainnya. Centang Ungkap triknya untuk melihat cara kerja masing-masing.
Siap ke coba itu?
Buka PictorX di browser Anda — tidak instalasi, tidak credit kartu diperlukan ke mulai.
Coba Hukum Snellius