A. Teori Refraksi
Pembiasan cahaya atau Refraksi cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.
Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya.
Misalkan cahaya merambat dari medium 1 dengan kecepatan v1 dan sudut datang i menuju ke medium 2. Saat di medium 2 kecepatan cahaya berubah menjadi v2 dan cahaya dibiaskan dengan sudut bias r seperti diperlihatkan pada Gambar di bawah :
Pada contoh di atas terlihat sinar datang (i) > sinar bias (r) atau dengan kata lain sinar bias mendekati garis nornal....terjadi ketika sinar menembus batas bidang dari medium yang renggang ke medium yang lebih rapat. bila sinar berasal dari sebaliknya yakni dari medium rapat ke medium yang lebih rengang maka sinar menjauhi garis normal (i < r)
Pemendekan Semu Akibat Pembiasan
Pemendekan semu ini terjadi karena pembiasan di mana cahaya merambat dari medium optik yang lebih rapat ke medium optik yang kurang rapat, misalnya dari air ke udara.
Pada gambar di atas ada dua orang pengamat yang berbeda posisi yakni pengamat A membentuk sudut tertentu terhadap benda yang diamati sedangkan pengamat B tepat tegak lurus terhadap benda yang diamati, keduanya penganmat ada di medium udara dan benda yang mereka amati ada dalam air.
Untuk pengamat A (yang membentuk sudut tertentu dengan benda) berlaku hubungan :
h' = tinggi bayangan semu yang dilihat oleh pengamat pada posisi A
h = tinggi benda sesungguhnya
n1 = indeks bias medium tempat benda berada
n2 = indeks bias medium tempat pengamat berada
i = sudut datang
r = sudut bias
sedangkan unutuk pengamat B(yang tegak lurus dengan benda yang diamati) berlaku hubungan :
Rumus di atas juga berlaku untuk peristiwa pemanjangan jarak benda yang terjadi saat pengamat berada di medium yang lebih rapat dari benda yang diamati...misal pengamat berada di dalam air sedang memperhatikan suatu benda yang berada di udara...sehingga jarak benda terlihat lebih panjang dari jarak sebenarnya.
Pemantulan Total
saat cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat dengan sudut datang tertentu, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Bila sudut datang terus diperbesar, maka suatu saat sinar bias akan sejajar dengan bidang yang berarti besar sudut biasnya 90°.Sekali lagi apabila sudut datang diperbesar, maka tidak ada lagi cahaya yang dibiaskan, sebab seluruhnya akan dipantulkan. Sudut datang pada saat sudut biasnya mencapai 90° ini disebut sudut kritis (saat sin r = sin 90 = 1).
Persamaan sudut kritis :
B. Teori Indeks Bias
Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.
Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:
n = c / Vp
dimana:
n = indeks bias
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (299,792,458 meter/detik)
vp = cepat rambat cahaya pada suatu medium
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 atau (n ≥ 1).
| Beberapa nilai indeks bias | |||
| Material | n | Ref. | |
| 1 (exactly) | |||
| 1.0002926 | |||
| Gas @ 0 °C and 1 atm | |||
| 589.29 | 1.000293 | ||
| 589.29 | 1.000036 | ||
| 589.29 | 1.000132 | ||
| 589.29 | 1.00045 | ||
| Cairan @ 20 °C | |||
| 589.29 | 1.501 | ||
| 589.29 | 1.3330 | ||
| 589.29 | 1.361 | ||
| 589.29 | 1.461 | ||
| 589.29 | 1.628 | ||
| Benda padat @ suhu kamar | |||
| 589.29 | 2.419 | ||
| 589.29 | 2.41 | ||
| 589.29 | 1.55 | ||
| 589.29 | 1.458 | ||
| 589.29 | 1.50 | ||
| Material lain | |||
| 1.470 | |||
| 1.762–1.778 | |||
| 1.31 | |||
| 1.338 | |||
| 1.36 | |||
| 1.36 | |||
| 1.35 - 1.38 | |||
| 1.4729 | |||
| 1.490 - 1.492 | |||
| 1.50 - 1.54 | |||
| 1.584 - 1.586 | |||
| 1.4893 - 1.4899 | |||
| 1.5750 | |||
| 1.60 - 1.62 | |||
| 1.485 - 1.755 | |||
| 1.661 | |||
| 2.15 - 2.18 | |||
| 2.65 - 2.69 | |||
| 3.02 | |||
| 3.5 | |||
| 3.927 | |||
| 4.01 | |||
C. Refraktometer
Kebanyakan obyek yang dapat kita lihat, tampak karena obyek itu memantulkan cahaya ke mata kita. Pada pantulan yang paling umum terjadi, cahaya memantul ke semua arah, disebut pantulan baur. Sebuah buku di atas meja yang disinari oleh hanya sebuah sumber titik cahaya dapat dilihat dari segenap penjuru ruangan. Supaya lebih tegas misalkan suatu zat adalah udara dan yang di bawah air. Tempuhan cahaya dilukiskan sebagai seberkas sinar akan terlihat jelas jika ada asap atau debu di udara, dan jika air itu mengandung sedikit bahan celup fluoresen. Sebagian dari cahaya yang dating akan dipantulkan oleh permukaan tersebut dan sebagian lagi akan terus ke dalam air atau membias. Arah sinar datang, sinar pantul dan sibar bias ini diperinci atas dasar besar sudut yang dibentuknya dengan garis yang tegak lurus pada permukaan di titik datang. Untuk keperluan ini cukuplah kita melukiskan satu sinar saja, sekalipun cahaya yang terjadi dari satu sinar saja mustahil ada atau hanya merupakan abstraksi geometrikal saja.
Sistematika dalam menganalisa secara kualitatif suatu senyawa organik meliputi beberapa langkah pengerjaan, antara lain:
Sistematika dalam menganalisa secara kualitatif suatu senyawa organik meliputi beberapa langkah pengerjaan, antara lain:
a. Melihat sifat fisisnya.
b. Analisis elementer.
c. Reaksi identifikasi gugus fungsional.
d. Analisis kromatografi.
Dengan mengumpulkan data-data mengenai sifat fisis dari suatu senyawa lebih mudah untuk melakukan analisa senyawa tersebut, karena dapat menggolongkannya ke dalam golongan senyawa tertentu yang sesuai sifat-sifatnya. Sifat fisis dapat diperiksa antara lain, warna, bau, kelarutan, kekentalan, titik leleh, titik didih, indeks bias dan berat jenis. Kecepatan merambat gelombang cahaya tidak sama dalam semua media, oleh karena itu apabila suatu berkas cahaya akan dibiaskan, sudut datang tidak sama dengan sudut bias. Besar sudut datang dengan sudut bias bergantung pada berat jenis, temperatur, dan macam media yang dilewati serta panjang gelombang cahaya datang. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias disebut indeks bias senyawa tersebut.
Nd = sinus sudut dating / sinus sudut bias
= sin I / sin p
= sin I / sin p
Alat yang digunakan untuk memeriksa indeks bias suatu senyawa disebut refraktometer.
Misalkan seberkas cahaya monokhromatik yang bergerak dalam suatu vakum (ruang hampa) membentuk sudut datang dengan garis normal pada permukaan zat a, dan misalkan a, adalah sudut-bias dalam zat tersebut. Maka konstanta dalam hokum snell disebut indeks bias zat a dan ditulis na. Indeks bias bergantung bukan hanya pada macam zat tetapi juga pada panjang gelombang cahaya. Bila panjang gelombang tidak disebutkan, biasanya indeks bias yang diambil ialah indeks bias cahaya kuning lampu natrium yang panjang gelombang gelombangnya 589 nm.
Prisma banyak macam bentuknya, dan bagaimanapun bentuknya dalam segala bentukannya yang banyak merupakan alat optik yang sangat berguna. Hanya lensa yang berada di atasnya dari segi kegunaannnya. Perihal prisma yang memantul sempurna telah dibicarakan secara singkat. Sekarang akan kita bicarakan deviasi (penyimpangan) dan dispersi (penguraian) cahaya yang disebabkannya.
Misalkan seberkas cahaya monokhromatik yang bergerak dalam suatu vakum (ruang hampa) membentuk sudut datang dengan garis normal pada permukaan zat a, dan misalkan a, adalah sudut-bias dalam zat tersebut. Maka konstanta dalam hokum snell disebut indeks bias zat a dan ditulis na. Indeks bias bergantung bukan hanya pada macam zat tetapi juga pada panjang gelombang cahaya. Bila panjang gelombang tidak disebutkan, biasanya indeks bias yang diambil ialah indeks bias cahaya kuning lampu natrium yang panjang gelombang gelombangnya 589 nm.
Prisma banyak macam bentuknya, dan bagaimanapun bentuknya dalam segala bentukannya yang banyak merupakan alat optik yang sangat berguna. Hanya lensa yang berada di atasnya dari segi kegunaannnya. Perihal prisma yang memantul sempurna telah dibicarakan secara singkat. Sekarang akan kita bicarakan deviasi (penyimpangan) dan dispersi (penguraian) cahaya yang disebabkannya.
Standar ini berisi antara lain prosedur penuntun indeks bias (n) relatif mineral transparan dalam bentuk butiran atau pecahan mineral transparan berukuran (+/-) 0,6 mm atau berat kira-kira 0,01 g dalam medium rendam yang diketahui indeks biasnya dengan menggunakan mikroskop dan iluminasi miring. Prosedur pengujian menggunakan mikroskop stereoskop dan mikroskop polarisasi sinar tembus atau berdasarkan posisi relative bayangan gelap pada butiran mineral dan cairan. Kecepatan cahaya dalam sebuah vakum adalah 299.792.458 meter per detik (m/s) atau 1.079.252.848,8 kilometer per jam (km/h) atau l86.282,4 mil per detik (mil/s) atau 670.616.629,38 mil per jam (mil/h). Kecepatan cahay ditandai dengan huruf c, yang berasal dari bahasa Latin celeritas yang berarti “kecepatan”, dan juga dikenal sebagai konstanta Einstein.
Beberapa materi kristal menunjukkan efek refraksi ganda, jika kristal tersebut mampu menguraikan berkas cahaya yang lewat padanya, menjadi dua bagian dengan tenaga yang setara serta sudut uraian yang kecil. Kedua bagian sinar hasil uraian ini Nampak sebagai cahaya terpolarisasi bidang yang saling tegak lurus satu sama lainnya. Indeks refraksi dan juga absorpsivitas suatu medium untuk komponen putar kiri dan putar kanannya dapat mempunyai nilai yang berbeda.
Beberapa materi kristal menunjukkan efek refraksi ganda, jika kristal tersebut mampu menguraikan berkas cahaya yang lewat padanya, menjadi dua bagian dengan tenaga yang setara serta sudut uraian yang kecil. Kedua bagian sinar hasil uraian ini Nampak sebagai cahaya terpolarisasi bidang yang saling tegak lurus satu sama lainnya. Indeks refraksi dan juga absorpsivitas suatu medium untuk komponen putar kiri dan putar kanannya dapat mempunyai nilai yang berbeda.
D. Aplikasi Refraksi, Indeks Bias dan Refraktometer Dalam Bidang Kesehatan
1. Penyakit-penyakit mata terutama untuk kelainan refraksi.
2. Gejala-gejala yang timbul dari kelainan refraksi.
3. Observasi dan inspeksi keadaan bolamata.
4. Kegiatan refraksi klinik.
5. Penanganan dan pencegahan kelainan refraksi.
6. Pembuatan alat rehabilitasi kelainan refraksi.
7. Penggunaan alat-alat ukur lensa sebagai pendukung kegiatan refraksi klinik, Laboratorium ophtalmik optik, maupun optikal.
8. Laboratorium optik.
9. Dapat digunakan untuk mengukur bermacam-macam indeks bias suatu larutan
10. Dapat juga digunakan untuk mengukur kadar tetapi kita harus membuat kurva standar. Suatu zat/ larutan kadarnya berbeda maka dapat memberika indeks bias berbeda. Contoh: menentukan kadar aseton
