Lihat sumber bagi Indeks biasan

Dalam bidang [[optik]], '''indeks biasan''' ''n'' satu bahan ([[medium optik]]) ialah satu angka [[kuantiti tanpa dimensi|tanpa dimensi]] yang menerangkan bagaimana [[cahaya]] atau sebarang jenis [[radiasi]] yang lain, tersebar melalui medium tersebut. Ia ditakrifkan sebagai

:<math>n=\frac{c}{v}</math>

di mana ''c'' ialah [[kelajuan cahaya]] dalam [[vakum]] dan ''v'' ialah kelajuan cahaya dalam bahan tersebut. Sebagai contoh, indeks biasan cahaya bagi [[air]] ialah 1.33, bermaksud cahaya bergerak 1.33 kali lebih perlahan dalam air berbanding dalam vakum.

Indeks biasan pertama kali disebut dalam [[hukum Snell]] bagi [[pembiasan]], ''n''<sub>1</sub>sin''θ''<sub>1</sub>&nbsp;=&nbsp;''n''<sub>2</sub>sin''θ''<sub>2</sub>, di mana θ<sub>1</sub> dan θ<sub>2</sub> adalah sudut sinaran yang mendatang yang melalui antara muka di antara dua bahan dengan indeks biasan ''n''<sub>1</sub> dan ''n''<sub>2</sub>.

[[Fail:RefractionReflextion.svg|thumb|650px|center|Pembiasan, sudut kritikal dan pantulan cahaya di antara muka antara dua bahan.]]

[[Sudut Brewster]], sudut kritikal bagi [[biasan dalaman penuh]], dan [[kebolehpantulan]] satu bahan juga bergantung pada indeks biasan seperti yang diterangkan oleh [[persamaan-persamaan Fresnel]].<ref name="Hecht">{{cite book
  | author = Hecht, Eugene 
  | title = Optics
  | publisher = Addison-Wesley
  | year = 2002
  | isbn = 0-321-18878-0}}</ref>

Indeks biasan boleh dilihat sebagai faktor sebanyak mana [[halaju]] dan [[panjang gelombang]] radiasi dikurangkan mengikut nilai vakumnya: [[kelajuan cahaya]] dalam satu medium ialah <math>v=c/n</math> dan serupa juga panjang gelombang dalam medium tersebut ialah <math>\lambda = \lambda_0/n</math>, di mana <math>\lambda_0</math> ialah panjang gelombang cahaya itu dalam vakum. Ini menunjukkan bahawa vakum mempunyai indeks biasan 1. Dalam sejarah bahan rujukan lain (seperti [[udara]] pada [[tekanan]] dan [[suhu]] piawai) kebiasaannya telah digunakan.

Indeks biasan bahan-bahan berbeza mengikut [[panjang gelombang]]. Ini dinamakan [[serakan (optik)|serakan]]; ia menyebabkan pemisahan cahaya putih dalam [[prisma]] dan [[pelangi]], dan [[aberasi kromatik]] dalam lensa. Dalam bahan [[kelegapan (optik)|legap]], indeks biasan ialah satu [[nombor kompleks]]: [[nombor nyata|bahagian nyata]]nya menerangkan pembiasan dan [[nombor bayangan|bahagian bayangan]]nya menyatakan [[penyerapan (radiasi elektromagnet)|penyerapan]].

Konsep indeks biasan digunakan secara meluas dalam keseluruhan [[spektrum elektromagnet]], daripada [[sinar x]] ke [[gelombang radio]]. Ia juga boleh digunakan dengan fenomena [[gelombang]] selain cahaya (seperti [[bunyi]]). Dalam keadaan ini, kelajuan bunyi yang digunakan dan medium rujukan selain vakum perlu dipilih.<ref name=Kinsler>{{cite book
  | author = Kinsler, Lawrence E. 
  | title = Fundamentals of Acoustics
  | publisher = John  Wiley & Sons, Inc.
  | year = 2000
  | isbn = 0-471-84789-5
  | page = 136}}</ref>

==Sejarah==
[[Thomas Young (saintis)|Thomas Young]] mungkin adalah orang pertama yang menggunakan, dan menerbitkan, istilah "indeks biasan", pada tahun 1807.<ref>{{cite book|last=Young|first=Thomas|title=A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts|year=1807|page=413|url=http://books.google.com/books?id=YPRZAAAAYAAJ&pg=PA413}}</ref> Pada masa yang sama beliau mengubah nilai kuasa pembiasan ini kepada nombor tunggal dan bukannya nilai nisbah dua angka yang digunakan sebelum itu. Nisbah ini mempunyai kelemahan dari segi rupanya. [[Isaac Newton]] memanggil nisbah ini "nisbah sinus-sinus tuju dan terbias" dan menulisnya dalam bentuk nisbah dua angka seperti "529 kepada 396" (atau "hampir 4 kepada 3"; bagi air).<ref name=Newton>{{cite book|last=Newton|first=Isaac|title=Opticks: Or, A Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light|year=1730|page=247|url=http://books.google.com/books?id=GnAFAAAAQAAJ&printsec=frontcover}}</ref> [[Francis Hauksbee]] memanggilnya "nisbah pembiasan" dan menulisnya dalam bentuk nisbah dengan pengangka yang tetap seperti "10000 kepada 7451.9" (bagi air kencing).<ref name=Hauksbee>{{cite journal|doi=10.1098/rstl.1710.0015|last=Hauksbee|first=Francis|title=A Description of the Apparatus for Making Experiments on the Refractions of Fluids|year=1710|page=207|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|volume=27|issue=325–336}}</ref> [[Charles Hutton]] menulisnya dalam bentuk nisbah dengan penyebut yang tetap, seperti 1.3358 kepada 1 (air).<ref name=Hutton>{{cite book|last=Hutton|first=Charles|title=Philosophical and mathematical dictionary|year=1795|page=299|url=http://books.google.com/books?id=lsdJAAAAMAAJ&pg=PA299}}</ref>

Young tidak menggunakan simbol untuk indeks biasan pada 1807. Pada tahun-tahun berikutnya, mereka yang lain telah gunakan simbol-simbol berbeza: n, m, dan µ.<ref name=Fraunhofer>{{cite journal|last=[[Joseph von Fraunhofer|von Fraunhofer]]|first=Joseph|title=Bestimmung des Brechungs und Farbenzerstreuungs Vermogens verschiedener Glasarten|journal=Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München|year=1817|volume=5|page=208|url=http://books.google.com/books?id=lMRSAAAAcAAJ&pg=PA208}} Exponent des Brechungsverhältnisses is index of refraction</ref><ref name=Brewster>{{cite journal|last=[[David Brewster|Brewster]]|first=David|title=On the structure of doubly refracting crystals|journal=Philosophical Magazine|year=1815|volume=45|page=126|url=http://books.google.com/books?id=GhpRAAAAYAAJ&pg=PA124}}</ref><ref name=Herschel>{{cite book|last=[[John Herschel|Herschel]]|first=John F.W.|title=On the Theory of Light|year=1828|page=368|url=http://books.google.com/books?id=Lo4_AAAAcAAJ&printsec=frontcover}}</ref> Perlahan-lahan, simbol ''n'' terus kekal digunakan.

==Nilai-nilai biasa==
{{Lihat juga|Senarai indeks biasan}}
{| class=wikitable align=right
|+Indeks-indeks biasan terpilih pada λ=589&nbsp;nm. Bagi rujukan, lihat rencana [[Senarai indeks biasan]].
! Bahan-bahan !! ''n''
|-
| colspan=2 | [[Gas|Gas-gas]] pada [[suhu dan tekanan piawai|0&nbsp;&deg;C dan 1 atm]]
|-
| [[Udara]] || 1.000&nbsp;293
|-
| [[Helium]] || 1.000&nbsp;036
|-
| [[Hidrogen]] || 1.000&nbsp;132
|-
| [[Karbon dioksida]] || 1.000&nbsp;45
|-
| colspan=2 | [[Cecair|Cecair-cecair]] pada 20&nbsp;&deg;C
|-
| [[Air]] || 1.333
|-
| [[Etanol]] || 1.36
|-
| [[Benzena]] || 1.501
|-
| colspan=2 | [[Pepejal|Pepejal-pepejal]]
|-
| [[Ais]] || 1.309
|-
| [[Silika terlakur]] || 1.46
|-
| [[Poli(metil metakrilat)|PMMA]] (Plexiglas) || 1.49
|-
| [[Kaca mahkota (optik)|Kaca mahkota]] (biasa) || 1.52
|-
| [[Kaca batu api]] (biasa) || 1.62
|-
| [[Berlian]] || 2.42
|}
Bagi [[cahaya tampak]] kebanyakan bahan [[lutsinar]] memiliki indeks biasan di antara 1 dan 2. Beberapa contoh diberikan dalam jadual di sebelah kanan. Nilai-nilai ini diukur pada [[garis D]] [[natrium]] kuning berpasang dengan panjang gelombang 589 [[nanometer]], seperti yang biasanya dilakukan. Gas-gas pada tekanan atmosfera mempunyai indeks biasan hampir dengan 1 disebabkan ketumpatannya yang rendah. Hampir semua pepejal dan cecair memiliki indeks biasan lebih daripada 1.3, dengan pengecualian [[aerogel]]. Aerogel ialah pepejal berketumpatan sangat rendah yang boleh dihasilkan dengan indeks biasan di antara 1.002 hingga 1.265.<ref>{{cite paper
 | author=Tabata, M. ''et al.''
 | title=Development of Silica Aerogel with Any Density
 | journal=2005 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record
 | year=2005
 | url=http://www.ppl.phys.chiba-u.jp/~makoto/publication/N14-191.pdf
 }} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130518075319/http://www.ppl.phys.chiba-u.jp/~makoto/publication/N14-191.pdf |date=2013-05-18 }}</ref> Berlian pula terletak pada hujung yang lain julat dengan indeks biasan 2.42. Kebanyakan plastik memiliki indeks biasan antara 1.3 hingga 1.7, tetapi sesetengah [[polimer berindeks biasan tinggi]] boleh mencapai nilai setinggi 1.76.<ref>Naoki Sadayori and Yuji Hotta "Polycarbodiimide having high index of refraction and production method thereof" [http://www.google.com/patents?vid=va2WAAAAEBAJ US patent 2004/0158021 A1] (2004)</ref>

Bagi cahaya [[inframerah]] indeks biasan boleh jadi lebih tinggi. [[Germanium]] dikira sebagai lutsinar dalam julat ini dan mempunyai indeks biasan lebih kurang 4, menjadikannya bahan yang penting dalam optik inframerah.

===Indeks biasan kurang daripada 1===
Salah anggap yang meluas berkenaan indeks biasan ialah ia tidak boleh kurang daripada 1 kerana menurut [[teori relativiti]], tiada apa-apa yang boleh bergerak lebih laju daripada cahaya dalam vakum. Ini salah kerana indeks biasan mengukur [[halaju fasa]] cahaya, dan ia tidak membawa [[informasi]]. Halaju fasa ialah kelajuan pergerakan puncak-puncak gelombang dan boleh jadi lebih laju daripada kelajuan cahaya dalam vakum, oleh itu memberikannya indeks biasan kurang daripada 1. Ini boleh berlaku hampir dengan [[frekuensi resonans]], bagi bahan penyerap, dalam [[plasma]] dan bagi [[sinar x]]. Bagi sinar x, indeks biasan adalah kurang daripada tetapi sangat hampir dengan 1 (kecuali jika hampir dengan frekuensi resonans).<ref name=CXRO>{{cite web
 |url = http://henke.lbl.gov/optical_constants/
 |title = X-Ray Interactions With Matter
 |publisher = The Center for X-Ray Optics
 |accessdate = 2011-08-30}}</ref> Misalnya, air mempunyai indeks biasan 1&nbsp;-&nbsp;2.6&nbsp;&times;&nbsp;10<sup>-7</sup> bagi sinar x dengan tenaga foton 30&nbsp;[[elektronvolt|keV]] (panjang gelombang 0.04 nanometer).<ref name=CXRO/>

===Indeks biasan negatif===
{{Utama|Metabahan indeks negatif}}
Kajian baru-baru ini juga telah menunjukkan kewujudan bahan dengan indeks biasan negatif, yang boleh berlaku sekiranya [[kebertelusan]] dan [[kebolehtelapan magnetik|kebolehtelapan]] mempunyai nilai negatif serentak. Ini boleh dicapai dengan [[metabahan]] yang dihasilkan secara berkala. [[Pembiasan negatif]] yang terhasil (dengan kata lain, penerbalikan hukum Snell) menawarkan kemungkinan [[lensa lampau]] (''superlens'') dan fenomena-fenomena eksotik lain.

==Lihat juga==
{{colbegin|3}}
* [[Pengiraan ciri-ciri kaca]]
* [[Hubungan Clausius-Mossotti]]
* [[Elipsometri]]
* [[Polimer berindeks biasan tinggi]]
* [[Bahan berpadanan indeks]]
* [[Elipsoid indeks]]
* [[Ciri-ciri optik air dan ais]]
* [[Senarai indeks biasan]]
{{colend}}

==Rujukan==
{{reflist}}

==Pautan luar==
* [http://emtoolbox.nist.gov/Wavelength/Documentation.asp Kalkulator NIST untuk menentukan indeks biasan udara]
* [http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/index.html Bahan-bahan dielektrik]
* [http://scienceworld.wolfram.com/physics/IndexofRefraction.html Science World - Wolfram]
* [http://www.filmetrics.com/refractive-index-database Pangkalan data atas talian Filmetrics] Pangkalan data percuma indeks biasan dan maklumat pekali serapan
* [http://refractiveindex.info/ RefractiveIndex.INFO] Pangkalan data indeks biasan dengan pemplotan atas talian dan pemparameteran data
* [http://www.sopra-sa.com/ sopra-sa.com] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090228155502/http://www.sopra-sa.com/ |date=2009-02-28 }} Pangkalan data indeks biasan dalam bentuk fail-fail teks (pendaftaran diperlukan)
* [http://luxpop.com/ LUXPOP] Indeks biasan filem nipis dan pukan serta pengiraan fotonik

{{tunas-fizik}}

[[Kategori:Optik]]
[[Kategori:Konsep dalam fizik]]
[[Kategori:Mineralogi optikal]]
[[Kategori:Fizik kaca]]
[[Kategori:Nombor tanpa dimensi]]
[[Kategori:Kuantiti fizikal]]