Pembahasan Soal Pembiasan

Solusi Soal Pembiasan
1. Soal
Panjang gelombang cahaya di air lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya di berlian.
SEBAB
Indeks bias air lebih kecil daripada indeks bias berlian. (SIMAK UI 2013)
Pembahasan
Diketahui

${\lambda }_{air}>{\lambda }_{berlian}$
Pernyataan salah
karena

$n_{air}<n_{berlian}$
${\displaystyle \frac{n_{berlian}}{n_{air}}=\frac{{\lambda }_{air}}{{\lambda }_{berlian}}}$
Alasan benar
Jawaban D
2. Soal
Sudut kritis tidak akan terjadi jika cahaya datang dari udara ke air
SEBAB
Sudut kritis merupakan sudut sinar datang ketika sudut sinar bias ${90}^{\circ }$ (SIMAK UI 2013)
Pembahasan
Diketahui
Pernyataan Salah
Sudut kritis terjadi dari medium rapat ke renggang
Alasan Benar
Sudut kritis merupakan sinar datang ketika sudut bias pada medium kurang rapat (renggang) adalah ${90}^{\circ }$ 
Jawaban D
3. Soal

Serberkas cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias 1,5. Jika kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah $3\times {10}^{8}m/s$, kecepatan cahaya dalam medium tersebut adalah (UTBK 2019)

A. $1,0\times {10}^{8}m/s$

B. $1,5\times {10}^{8}m/s$

C. $2,0\times {10}^{8}m/s$

D. $2,5\times {10}^{8}m/s$

E. $3,0\times {10}^{8}m/s$

Pembahasan

Pembiasan

Sinar datang dari udara menuju medium
$n_{udara}=1$
$n_{medium}=1,5$

$v_{udara}=3\times {10}^{8}m/s$
$v_{medium}= . . . . ?

$$\begin{array}{rl}\frac{n_{medium}}{n_{udara}}& =\frac{v_u}{v_m}\\ \frac{1,5}{1}& =\frac{3\times {10}^8}{v_m}\\ v_m& =2\times {10}^{8}m/s\end{array}$$
Jawaban C
4. Soal

Seberkas cahaya datang sejajar sumbu utama sebuah lensa cembung sehingga dibiaskan mengumpul di titik apinya. Jika di depan lensa cembung itu diletakkan lensa cekung maka kemungkinan yang terjadi adalah? (UTUL UGM 2019)

A. berkas dibiaskan dan mengumpul di titik yang lebih jauh

B. berkas dibiaskan dan mengumpul di titik yang lebih dekat

C. berkas dibiaskan dan mengumpul di titik api lensa cembung

D. berkas dibiaskan menyebar seoalah berasal dari titik api lensa cembung

E. berkas dibiaskan menyebar seolah berasal dari titik api lensa cekung

Pembahasan
Diketahui
Jika di depan lensa cembung diletakkan lensa cekung, maka berkas sinar akan mengenai lensa cekung dan dibiaskan menyebar seolah berasal dari fokus lensa cekung.
Jawaban E
5. Soal

Panjang lintasan optik bagi seberkas cahaya adalah perkalian antara panjang lintasan dalam mediu dan indeks bias medium itu. Dalam suatu medium yang seragam, lintasan optik paling panjang berarti . . . . (UTUL UGM 2019)

A. juga lintasan yang paling panjang dalam medium

B. justru merupakan lintasan yang paling pendek dalam medium

C. lintasan yang melengkung

D. lintasan lurus

E. lintasan yang patah - patah

Pembahasan
Diketahui
Pembiasan
Sinar datang dari udara ke medium

$n_1=n_u=1$
$n_2=n_m$
maka :

$$\begin{array}{rl}\frac{n_2}{n_1}& =\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}\\ {\lambda }_1& =\frac{n_2}{n_1}{\lambda }_2\\ {\lambda }_1& =\frac{n_m}{1}{\lambda }_2\\ {\lambda }_1& =n_m{\lambda }_2\\ {\lambda }_{panjang}& \sim {\lambda }_{mediumpanjang}\end{array}$$
Jawaban A

6. Soal

Adi melakukan sebuah percobaan dengan memasukan sebatang pensil ke dalam gelas berisi air. Hasil pegamatan menunjukkan pensil terlihat bengkok. Peristiwa di atas adalah contoh fenomena . . . (UTBK 2019)

A. dispersi
B. perbesaran bayangan
C. pembiasan cahaya
D. pemantulan cahaya
E. interferensi cahaya
Pembahasan

Pembiasan adalah pembelokkan arah rambat cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatannya. contoh : pensil tampak bengkok ketika dimasukan ke dalam gelas berisi air

Jawaban C
7. Soal

Serberkas cahaya datang dari udara menuju medium yang berindeks bias $\sqrt{3}$. Jika kecepatan gelombang cahaya di udara (atau di vakum) adalah $3\times {10}^{8}m/s$, kecepatan cahaya dalam medium tersebut adalah 

A. $\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s$

B. $2\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s$

C. $3\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s$

D. $4\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s$

E. $6\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s$

Pembahasan

Pembiasan

Sinar datang dari udara menuju medium
$n_{udara}=1$
$n_{medium}=\sqrt{3}$

$v_{udara}=3\times {10}^{8}m/s$
$v_{medium}= . . . . ?

$$\begin{array}{rl}\frac{n_{medium}}{n_{udara}}& =\frac{v_u}{v_m}\\ \frac{\sqrt{3}}{1}& =\frac{3\times {10}^8}{v_m}\\ v_m& =\frac{3}{\sqrt{3}}\times {10}^8\\ v_m& =\sqrt{3}\times {10}^{8}m/s\end{array}$$
Jawaban A

8. Soal
Indeks bias kaca kurang dari indeks bias air
SEBAB
Cepat rambat cahaya di dalam kaca kurang dari cepat rambat di dalam air
Pembahasan
Pernyataan Salah
Kaca lebih rapat daripada air maka indeks bias kaca lebih besar daripada indeks bias air
Alasan Benar
Cepat rambat cahaya di kaca kurang dari cepat rambat cahaya di air
Jawaban D
9. Soal

Panjang lintasan optik bagi seberkas cahaya adalah perkalian antara panjang lintasan dalam medium dan indeks bias medium. Lintasan dalam beberapa medium yang ditempuh dengan waktu paling singkat berarti? (UM UGM 2019)

A. sebuah garis lurus

B. lintasan optik paling pendek

C. lintasan paling pendek dalam medium

D. tunduk pada hukum Lambert

E. membelok sesuai dengan frekuensi

Pembahasan

Diketahui
Pembiasan
Sinar datang dari udara ke medium

$n_1=n_u=1$
$n_2=n_m$
maka :

$$\begin{array}{rl}\frac{n_2}{n_1}& =\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_2}\\ {\lambda }_1& =\frac{n_2}{n_1}{\lambda }_2\\ {\lambda }_1& =\frac{n_m}{1}{\lambda }_2\\ {\lambda }_1& =n_m{\lambda }_2\\ {\lambda }_{panjang}& \sim {\lambda }_{mediumpanjang}\\ \lambda & \sim v\times T\end{array}$$

Jawaban B
10. Soal

Suatu sistem optik terdiri dari dua permukaan sferis yang membentuk sebuah bola berjari - jari R= 5 cm. Indeks bias bahan bola tersebut n=4/3. Sebuah benda B terletak 3 cm di depan A1 (lihat gambar). Maka bayangan B terletak pada ? (UMPTN 1991)
Pembahasan
Benda  terhadap permukaan A1(R positif karena cembung)
Bayangan B yang dibentuk oleh permukaan $A_1$
$$\begin{array}{rl}\frac{n}{s_1}+\frac{n^{\prime }}{s_1^{\prime }}& =\frac{n^{\prime }-n}{R}\\ \frac{1}{3}+\frac{4/3}{s^{\prime }1}& =\frac{4/3-1}{5}\\ \frac{s_1^{\prime }+4}{3s_1^{\prime }}& =\frac{1}{5}\\ s_1^{\prime }& =-5cm\end{array}$$
karena hasilnya negatif (-) maka bayangan di depan lensa permukaan $A_1$
Jika ditinjau terhadap permukaan $A_2$ (R negatif karena cekung)
jarak bayangan terhadap permukaan $A_1$ menjadi benda terhadap permukaan $A_2$
$s_2=s_1^{\prime }+2R=5+(2\times 5)=15cm$
$$\begin{array}{rl}\frac{n^{\prime }}{s_2}+\frac{n"}{s_2^{\prime }}& =\frac{n"-n^{\prime }}{R}\\ \frac{4/3}{15}+\frac{1}{s_2^{\prime }}& =\frac{1-4\text{3}}{-5}\\ \frac{4/3s_2^{\prime }+15}{15s_2^{\prime }}& =\frac{1}{25}\\ s_2^{\prime }& =-45cm\end{array}$$
Bayangan bernilai negatif berarti bayangan 45 cm didepan (dikiri) permukaan $A_2$