Apa akibatnya jika cahaya dibiaskan dari medium yang rapat ke medium yang kurang rapat atau sebaliknya?

Ketika kamu memasukkan sebagian pensil ke dalam air, apa yang terjadi? Seakan-akan pensilmu menjadi patah. Mengapa demikian? Kamu telah mempelajari sifat-sifat cahaya pada benda yang tidak tembus cahaya. Bagaimanakah jika cahaya tersebut mengenai benda bening yang tembus cahaya?

Berkas cahaya dari udara yang masuk ke dalam kaca akan mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan cahaya. Hal ini disebabkan medium udara dan medium kaca memiliki kerapatan optik yang berbeda. Jadi, kamu dapat menyimpulkan bahwa pembiasan cahaya terjadi akibat cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Sinar bias akan mendekati garis normal ketika sinar datang dari medium kurang rapat (udara) ke medium lebih rapat (kaca). Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika cahaya merambat dari medium lebih rapat (kaca) ke medium kurang rapat (udara). Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 Sinar datang sejajar dengan sinar yang keluar dari kaca plan pararel

(Sumber : Saeful Karim, dkk, 2008: 291)

Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan oleh seorang ahli matematika dan perbintangan Belanda pada 1621 bernama Willebrord Snell. Kesimpulan hasil percobaannya dirumuskan dan dikenal dengan Hukum Snellius. Hukum Snellius menyatakan sebagai berikut:

1. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
2. Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

Telah disebutkan bahwa pembiasan dapat terjadi pada medium yang transparan atau tembus cahaya. Dengan lensa kita dapat mempelajari peristiwa pembiasan. Pengetahuan pembiasan pada lensa cembung maupun lensa cekung merupakan pengetahuan dasar untuk mempelajari alat-alat optik seperti kacamata, kamera, teropong, dan alat optik lainnya.

Pernahkan kalian melihat pelangi sesaat setelah turun hujan? Ya .. pelangi merupakan salah satu peristiwa yang terjadi akibat pembiasan cahaya dimana sinar matahari dibiaskan oleh titik-titik air hujan. Bagaimana prosesnya,… yuk kita pelajari dari materi kali ini yaitu pembiasan cahaya.

Di udara, cahaya merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Ketika berkas cahaya melalui kaca yang partikelnya lebih rapat, kecepatan berkurang menjadi 200.000 km/s. Nah .. Pada saat cahaya melewati dua medium yang kerapatannya berbeda kecepatannya akan berkurang atau bertambah,sehingga berkas cahaya akan membelok. Pembelokan atau perubahan arah cahaya ketika memasuki kaca atau benda bening lainnya disebut pembiasan (refraksi). Pembiasan cahaya terjadi karena dalam zat antara (medium) yang berbeda, besarnya cepat rambat cahaya juga berbeda.
Jadi pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya :

a. dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

b. kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.

c. sendok yang diletakkan di dalam gelas berisi air akan terlihat membengkok.

d. terjadinya pelangi setelah turun hujan

e. Posisi ikan akan terlihat lebih diatas / dekat permukaan kolan daripada posisi sebenarnya

f. pembelokan posisi bintang sehingga bintang yang kita lihat tidak tepat pada posisi aslinya.

Pada sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Snellius melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut datang dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snellius yang berbunyi :

1. sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
2. hasil bagi sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias.

Selain kedua pernyataan Hukum Snellius di atas, masih ada hal lain yang berlaku pada peristiwa pembiasan cahaya, yaitu sebagai berikut

1) Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut bias lebih kecil daripada sudut datangnya (r < i).

Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat

2) Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jadi, sudut datang lebih kecil dari sudut bias (i < r).

Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat

3) Jika sinar datang tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan

Perbandingan perbedaan kecepatan rambat cahaya ini selanjutnya disebut sebagai indeks bias. Dalam dunia optik dikenal ada dua macam indeks bias yaitu indeks bias mutlak dan indeks bias relatif. Indeks bias mutlak adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium tersebut

n = c/v

dengan

nmedium    : indeks bias mutlak medium

c             : cepat rambat cahaya di ruang hampa

v            : cepat rambat cahaya di suatu medium

Indeks bias mutlak medium yaitu indeks bias medium saat berkas cahaya dari ruang hampa melewati medium tersebut. Indek bias mutlak suatu medium dituliskan nmedium. Indeks bias mutlak kaca dituliskan nkaca, indeks bias mutlak air dituliskan nair

Indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias dua medium yang berbeda. Indeks bias relatif medium pertama terhadap medium kedua (n12) dapat diartikan sebagai perbandingan indeks bias medium kedua terhadap medium pertama. Ini juga berlaku sebaliknya. Dapat dituliskan ;

n12 = n1/n2

CONTOH SOALEmat sedang melakukan eksperimen untuk menentukan kecepatan cahaya di dalam etil alkohol. Ia melepaskan seberkas cahaya pada permukaan cairan etil alkohol. Jika indeks bias mutlak etil alkohol (n = 1,36) dan kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s, berapakah cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol tersebut?Penyelesaian:Diketahui:n = 1,36c = 3 x 108 m/sDitanyakan: v = ?Jawab:n = c/vv = c/n

v = 3 x 108/1,36

v = 2,2 x 108 m/s

Jadi, cepat rambat cahaya di dalam etil alkohol adalah sebesar 2,2 x 108 m/s

Pemantulan sempurna

Tahukah kalian mengapa berlian tampak berkilauan sinar/cahaya mengenai permukaannya? Fenomena ini merupakan salah satu contoh gejala fisika yang berhubungan dengan pemantulan sempurna. Lalu tahukah kalian apa itu pemantulan sempurna?

Tentu kalian sudah mengetahui bahwa pada peristiwa pembiasan cahaya, jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jika sudut sinar datang ini kita perbesar, maka sudut bias akan semakin besar pula. Suatu saat, sudut bias akan sama dengan 90°. Hal ini berarti sinar dibiaskan sejajar dengan bidang batas antarmedium.Jika sudut datang kita perbesar lagi, maka sinar datang tidak lagi dibiaskan, akan tetapi dipantulkan. Peristiwa inilah yang kita sebut dengan pemantulan sempurna. Perhatikan gambar berikut ini.

Proses pemantulan sempurna

Berdasarkan proses terjadinya pemantulan sempurna seperti yang telah dijelaskan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa pemantulan sempurna atau pemantulan total hanya akan terjadi apabila memenuhi dua syarat sebagai berikut.

■ Cahaya datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat atau dengan kata lain, indeks bias medium pertama harus lebih besar dari indeks bias medium kedua (n1 > n2).

o Sudut datang lebih besar daripada sudut kritis. Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90o .

Demikian pembahasan mengenai materi Pembiasan cahaya .. semoga bermanfaat. oya .. untuk mengetahui pemahaman kalian mengenai pembiasan cahaya, kalian dapat mengerjakan tugas mandiri pada link berikut ini.

Tugas Mandiri materi pembiasan cahaya

Okee.. sampai disini dulu … keep calm and learn science …