Indeks bias

Ilustrasi muka gelombang dalam konteks hukum Snell.

Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.

Umumnya, laju cahaya berbeda jika memasuki material yang berbeda. Laju cahaya dalam es adalah 2,3 x10⁸ m/s sedangkan dalam intan adalah 1.24 x10⁸ m/s. Oleh karena itu, perlu didefinisikan suatu besaran yang menentukan laju cahaya dalam material. Besaran tersebut disebut indeks bias.

Beberapa nilai indeks bias

Material	λ(nm)	n	Ref.
Hampa udara		1 (exactly)
Udara pada STP		1.000273
Gas pada 0 °C dan 1 atm
Udara	589.29	1.000293
Helium	589.29	1.000036
Hidrogen	589.29	1.000132
Karbon dioksida	589.29	1.00045
Cairan pada 20 °C
Benzena	589.29	1.501
Air	589.29	1.3330
Ethyl alcohol (ethanol)	589.29	1.361
Karbon tetraklorida	589.29	1.461
Karbon disulfida	589.29	1.628
Benda padat pada suhu kamar
Intan	589.29	2.419
Strontium titanate	589.29	2.41
Ambar	589.29	1.55
Fused silica	589.29	1.458
Natrium klorida	589.29	1.50
Material lain
Pyrex		1.470
Sapphire		1.762–1.778
Es		1.31
Cryolite		1.338
Aseton		1.36
Ethanol		1.36
Teflon		1.35 - 1.38
Gliserol		1.4729
Kaca akrilik		1.490 - 1.492
Crown glass (optics)		1.50 - 1.54
Polikarbonat		1.584 - 1.586
PMMA		1.4893 - 1.4899
PET		1.5750
Flint glass		1.60 - 1.62
Kaca		1.485 - 1.755
Brom		1.661
Cubic zirconia		2.15 - 2.18
Silicon carbide		2.65 - 2.69
Cinnabar (Mercury sulfide)		3.02
Gallium phosphide		3.5
Gallium arsenide		3.927
Silikon		4.01

Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:

$n=\frac{c}{v_{\mathrm{p}}}$

di mana:

n = indeks bias

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (299,792,458 meter/detik)

$v_{\mathrm{p}}$ = cepat rambat cahaya pada suatu medium

Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 atau (n ≥ 1)

Pembiasan

Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan, maka berkas cahaya tersebut ada yang dibelokkan sewaktu memasuki medium baru tersebut, di mana pembelokan itu disebut dengan pembiasan. Alat yang di gunakan untuk mengukur indeks bias adalah refractometer.

Sejarah

Thomas Young menciptakan istilah indeks bias

Thomas Young mungkin adalah orang yang pertama kali menggunakan dan menemukan nama "indeks bias", pada tahun 1807. Pada saat yang sama ia mengubah nilai indeks bias ini menjadi satu bilangan, bukan rasio perbandingan dua bilangan yang sebelumnya digunakan. Rasio itu memiliki kelemahan untuk medium yang berbeda. Newton, yang menyebutnya "proporsi sinus untuk kejadian dan pembiasan", menulisnya sebagai rasio dua angka, seperti "529 banding 396" (atau "hampir 4 banding 3"; untuk air). Hauksbee, yang menyebutnya "rasio refraksi", menuliskannya sebagai rasio dengan pembilang tetap, seperti "10.000 hingga 7451,9" (untuk urin). Hutton menuliskannya sebagai rasio dengan penyebut tetap, seperti 1,3358 banding 1 (air).

Young tidak menggunakan simbol untuk indeks bias, pada tahun 1807. Pada tahun-tahun berikutnya, ilmuwan lain mulai menggunakan simbol yang berbeda: n, m, dan µ. Simbol n secara bertahap digunakan secara permanen.

Referensi

• Templat:Cite web

• Templat:Cite journal

• Templat:Cite web

Bacaan selanjutnya

• Tipler, Paul A. and Ralph A. Llewellyn, (2003), Modern Physics. 4th ed. New York; W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4345-0. 222-3 pp.
• Léon Brillouin, (1960), "Wave Propagation And Group Velocity" Academic Press Inc., New York and London ISBN 0-12-134968-3.
• Main, Iain G., (1988), Vibrations and Waves in Physics. 2nd ed. New York; Cambridge University Press. ISBN 0-521-27846-5. 214-6 pp.
• [1]