Refleksi Internal Total: Sudut Kritis
1 · Memprediksi
Cahaya yang merambat dari medium yang lebih rapat (seperti kaca) menuju medium yang kurang rapat (seperti udara) dapat dipantulkan seluruhnya dan bukannya dibiaskan keluar, jika sudut datangnya cukup curam. Apakah kaca dengan indeks lebih tinggi memiliki sudut kritis lebih kecil atau lebih besar?
- Kaca dengan indeks lebih tinggi memiliki sudut kritis lebih besar.
- Sudut kritis tidak bergantung pada indeks kaca.
- Kaca dengan indeks lebih tinggi memiliki sudut kritis yang lebih kecil — refleksi internal total lebih mudah terjadi.
2 · Pengaturan
- Buka preset Anda dan tekan Reset. Cahaya merambat dari kaca ke udara (n₂ = 1.0 tetap).
- Aktifkan pembacaan sudut kritis.
- Tetapkan indeks bias kaca untuk setiap percobaan dan catat sudut kritisnya.
3 · Kumpulkan Data
| Indeks kaca n₁ | Sudut kritis θ_c (°) |
|---|---|
| 1.30 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
Plot sudut kritis θ_c (sumbu y) terhadap 1/n₁ (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung θ_c = asin(n₂/n₁) menggunakan n₂ = 1.0. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa kaca dengan indeks lebih tinggi (membengkokkan cahaya lebih kuat) memiliki sudut kritis yang LEBIH KECIL — pemantulan internal total terjadi pada rentang sudut datang yang lebih luas.
5 · Perluas
- Serat optik mengandalkan pantulan internal total untuk memerangkap cahaya di dalam inti kaca indeks tinggi, memantulkannya sepanjang serat hampir tanpa kehilangan. Jelaskan mengapa produsen kabel serat optik menggunakan inti kaca dengan indeks sangat tinggi yang dikelilingi oleh kelongsong dengan indeks lebih rendah.
- Berlian memiliki indeks bias yang sangat tinggi (sekitar 2,42), sehingga sudut kritisnya sangat kecil (sekitar 24°). Jelaskan mengapa hal ini membuat berlian yang dipotong rapi berkilau cemerlang — cahaya yang masuk dari atas cenderung dipantulkan secara internal beberapa kali sebelum keluar.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Sudut Kritis untuk Refleksi Internal Total
Cahaya yang merambat dari medium yang lebih rapat (n₁) menuju medium yang kurang rapat (n₂ < n₁) dipantulkan seluruhnya secara internal untuk sembarang sudut datang di luar sudut kritis θ_c = asin(n₂/n₁). Di luar sudut ini, tidak ada cahaya yang tembus sama sekali — pantulan 100%.