Contoh soal Hukum Snellius dan pembahasannya

HermanAnis.com. Hukum Snellius – Penerapannya untuk menentukan Kedalaman Semu Benda di dalam Air. Melalui artikel ini, teman-teman dapat menentukan kedalaman semu dan kedalaman sesungguhnya dari benda seperti ikan di dalam Aquarium dengan menggunakan hukum Snellius.

A. Hukum Snellius dan Penerapannya

Perhatikan gambar di bawah ini!

Baca juga: Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasannya

Gambar 1, menunjukkan gambar sebuah pensil yang berada di dalam gelas berisi air. Terlihat dari gambar, pensil seperti patah atau bengkok pada bisang batas antara air dan udara.

Terlihat juga ukuran pensil di udara dan di dalam air berbeda, ukuran pensil di dalam air lebih besar dari pada pensil yang berada di udara.

Baca Juga: Soal dan Pembahasan KSN Fisika dan OSN Fisika Tingkat SMA

Berdasarkan dua gambar tersebut, kita dapat simpulan bahwa, ketika benda beara di dalam zat cair, maka ukurannya akan lebih besar daripada ketika berada di udara.

Mengapa demikian?

Penjelasan tentang hal ini, dapat anda pelajari dalam materi fisika pada konsep Pembiasan Cahaya. Sebagaimana diketahui bahwa pembiasan atau Refraksi merupakan peristiwa pembelokan cahaya ketika melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Olehnya itu, pembiasan biasa juga di sebut pembelokan cahaya, dimana pembelokan ini terjadi tepat di bidang batas antara kedua medium.

Untuk membantu kita dalam memahami bagaimana perambatan cahaya dari udara ke dalam air, perhatikan gambar 2 di bawah ini.

Perhatikan gambar 2, Sinar datang dari titik P merambat lurus sampai titik O, di titik O cahaya membelok kemudian merambat lurus lagi ke titik Q.

Baca Juga: Contoh Soal Hukum Archimedes

Oleh seorang matematikawan Belanda, Willebrord Snellius kemudian memberikan persamaan atau rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada gelombang cahaya yang melalui bidang batas dua medium isotropik yang berbeda, seperti udara dan air.

Perhatikan dua gambar di bawah ini!

Pada dua keadaan ini, maka berdasarkan hukum snellius,

atau,

Sudut teta i dan teta r masing-masing merupakan sudut datang dan sudut bias. Sementara v_i merupakan laju cahaya pada medium 1 dan v_r merupakan laju cahaya pada medium 2. Kemudian n_i adalah indeks bias medium 1 dan n_r adalah indeksbias medium 2.

Baca juga: Contoh Soal Hukum Coulomb dan Pembahasannya

B. Penerapannya Hukum Snellius untuk menentukan Kedalaman Semu Benda di dalam Air

Hukum Snellius – Penerapannya untuk menentukan Kedalaman Semu Benda di dalam Air. Ketika anda melihat beda di dalam air, cahaya yang mengenai benda di dalam air akan terpantul melalui air kemudian keluar menuju mata mata kita.

Ketika cahaya melewati bidang batas antara air dan udara, maka cahaya akan di belokkan seperti pada titik P. Cahaya akan di belokkan menjauhi garis normal karena indeks bias lebih besar daripada indeks bias udara atau kerapatan air lebih besar daripada kerapatan udara.

Baca juga: Contoh Soal Hukum Kekekalan Momentum

Sehingga dari Gambar 3 tersebut, cahaya yang di tangkap mata adalah cahaya yang merupakan hasil pembiasan atau sinar bias. Bayangan yang terlihat oleh mata, adalah bayangan yang di bentuk oleh perpanjangan sinar bias ini seperti pada pada gambar 3 di tunjukkan oleh titik O.

Dari gambar akan terlihat bahwa kedalaman yang terlihat lebih kecil di bandingkan dengan kedalaman yang sebenarnya. Kedalaman yang terlihat kita namakan kedalaman semu yang di simbolkan sebagai H’, sementara kedalaman sesungguhnya atau sebenarnya di simbolkan sebagai H.

Berdasarkan hukum Snellius belaku bahwa:

atau,

dan dari gambar 4 akan diperoleh:

atau

sehingga diperoleh,

dan akhirnya kita peroleh,

C. Contoh soal Hukum Snellius

Seekor ikan Arwana sedang berada di dalam aquarium pada kedalaman 0,20 m. Jika indeks bias udara adalah 1, dan indeks bias air di dalam aquarium adalah 4/3, tentukan kedalaman yang tampak (kedalaman semua) oleh Pak Joko jika dia melihat ikan dari:

a. atas (tegak lurus terhadap posisi ikan)
b. arah 30 derajat dari garis normal

Baca Juga: Contoh Kisi Kisi Soal Uji Pengetahuan (UP) PPG IPA dan Fisika Tahun 2021

Penyelesaian:

Berdasarkan informasi dari soal di ketahui:

a. Kedalaman yang tampak (kedalaman semu) oleh Pak Joko jika dia melihat ikan dari arah atas (tegak lurus terhadap posisi ikan)

• n_r =1 dan n_i = 4/3
• Teta r = 0^o dan Teta i = 0^o
• H =0,20 m

Dari hukum Snellius,

Sehingga akan diperoleh

Dengan demikian maka kedalaman semu yang tampak oleh pak Joko adalah 15 cm.

Baca Juga: Contoh Soal Vektor Matematika dan Penyelesaiannya Kelas 10

b. Kedalaman yang tampak (kedalaman semu) oleh Pak Joko jika dia melihat ikan dari arah 30 derajat dari garis normal

• n_r =1, n_i = 4/3, Teta r = 30^o dan H =0,20 m

Sebelum menggunakan persamaan,

Kita cari dahulu costeta(i). Untuk mencari nilai ini kita cari dulu sinteta(i) dengan hukum Snellius,

dan diperoleh,

Selanjutnya untuk menentukan costeta(i), kita dapat membuat segitiga siku-siku bantuan:

Dari sini kita bisa peroleh,

sehingga, dari persamaan,

Olehnya itu, dengan angka-angka yang telah di ketahui, maka analisisnya adalah,

Sehingga akan di peroleh:

Dengan demikian, maka kedalaman semu yang tampak oleh pak Joko adalah 14,01 cm.

Untuk lebih memahami tentang hukum snellius anda dapat membaca artikel ini Snells Law.

Demikian uraian tentangHukum Snellius – Penerapannya untuk menentukan Kedalaman Semu Benda di dalam Air.
Semoga ada manfaat.