PERAMBATAN CAHAYA

Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam ruang hampa, maka kecepatannya akan lebih kecil. Yang menunjukan bahwa indeks bias suatu medium adalah perbandingan antara kecepatan cahaya dalam hampa udara dengan kecepatannya dalam medium yang bersangkutan.

Cahaya dapat merambat dalam suatu medium dengan tiga cara yaitu merambat lurus, dibiaskan dan dipantulkan. Gambar perambatan cahaya dalam ruang tidak hampa adalah sebagai berikut :

Berdasarkan gambar di atas diketahui bahwa :

~ i1 <>1

~ i2 <>2

~ i3 <>3 = 900 ; i3 = sudut kritis

~ i4 = r4

~ n1 <>2

Hukum snellius menyatakan bahwa :

N1 sin i = n2 sin r

Dimana : n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

i = sudut datang

r = sudut bias / pantul

Berdasarkan hukum snellius dapat dibuktikan bahwa i1 <>1.

Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih besar ke materi dengan indeks bias lebih kecil, maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal), dengan sudut datang lebih kecil daripada sudut bias. Besar sudut dari cahaya yang direfleksikan akan tergantung dari besarnya sudut datang. Dengan mengatur besarnya sudut datang i sehingga diperoleh sudut r = 900, maka cahaya tidak akan direfraksikan melalui material kedua (n2), tetapi merambat melalui permukaan (batas n1 dan n2).

Jika cahaya merambat dengan sudut datang (q1), kemudian direfraksikan dengan sudut bias (q2) sebesar 900, maka q1 disebut sudut kritis (qc). Apabila q2 = 900 dimana sin q2 = 1 dalam hukum snell. Maka diperoleh sudut datang yang disebut critical angle (α0) dengan rumus[3] :

Dalam keadaan ini :

~ Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila q1 ³ qc

Cahaya datang direfleksikan saat sudut datang lebih besar dari 80. Kondisi ini disebut sebagai Total Internal Reflection, yang dapat terjadi hanya saat cahaya bergerak dari material dengan n lebih besar ke material dengan n lebih kecil.

Dalam fiber optik, cahaya merambat pada core dengan indeks bias n1 dan dipantulkan secara konstan oleh cladding dengan indeks bias n2 karena sudut sinar datang selalu lebih besar dari critical angle. Karena cladding tidak menyerap cahaya yang merambat pada core, maka cahaya dapat merambat untuk jarak yang sangat jauh. Akan tetapi beberapa sinyal cahaya yang berada dalam fiber akan teredam atau berkurang, umumnya dikarenakan oleh kotornya kaca pada fiber. Tingkat dari teredamnya sinyal tergantung kemurnian dari kaca tersebut dan panjang gelombang yang digunakan untuk transmisi cahaya.