Pernahkah kalian memerhatikan ketika sebuah sedotan dimasukkan ke air yang ada di dalam gelas kaca bening? Sedotan memiliki bentuk yang lurus, namun dalam kondisi dimasukkan ke dalam gelas kaca yang berisi air saat dilihat dari samping sedotan akan terlihat seolah-olah patah. Hal ini terjadi dengan sebab adanya manfaat pembiasan cahaya.
Lalu, apakah pembiasan cahaya itu? Jawabannya ada pada artikel ini, sekaligus peristiwa pembiasan cahaya yang sering terjadi didalam kehidupan sehari-hari.
Pembiasan Cahaya
Cahaya merupakan sifat gelombang cahaya elektromagnetik, materi mengenai cahaya umumnya kita temukan pada pelajaran fisika. Lalu, pembiasan cahaya itu adalah peristiwa dimana cahaya mengalami pembelokan arah ketika melewati bidang batasan antara dua medium berbeda jenis kerapatan optiknya. Biasanya pembiasan cahaya terjadi akibat adanya kecepatan cahaya yang berbeda pada setiap medium.
Pembiasan cahaya bisa juga disebut sebagai difraksi atau refraksi cahaya contohnya terjadi ketika cahaya yang berada di udara melewati batas antara air dan udara. Dari peristiwa tersebut, sebagian kecil cahaya akan dipantulkan ke arah lain, sementara sisanya akan kembali diteruskan.
Faktanya terdapat perbedaan kerapatan alat optik antara udara dan juga air. Oleh karena itu arah berkas cahaya yang berasal dari udara tidak akan sama dengan arah berkas cahaya yang ada di dalam air. Akibat dari peristiwa tersebut yaitu cahaya dibelokkan.
Syarat Terjadi Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya terjadi bukan tanpa sebab, tetapi terdapat beberapa syarat yang mengakibatkan pembiasan cahaya terjadi. Antara lain yaitu sebagai berikut :
- Cahaya merambat melewati dua medium dengan perbedaan kerapatan optik. Contohnya yaitu antara udara dengan air, air dengan kaca, udara dengan kaca, dan lain sebagainya.
- Cahaya yang datang harus miring ketika melewati batas dari dua medium yang berbeda. Jika cahaya datang dengan arah tegak, maka tidak akan terjadi pembiasan.
- Cahaya datang dari medium yang sangat rapat ke medium yang kurang rapat, sehingga menghasilkan sudut bias yang nilainya lebih kecil dari 90°. Apabila dinar bias jumlahnya sama dengan 90 derajat, maka cahaya tidak dapat memasuki medium kedua. Kondisi lain yaitu apabila sudut bias lebih dari 90 derajat, maka peristiwa yang terjadi bukanlah pembiasan melainkan pemantulan sempurna.
Contoh Pembiasan Cahaya
Adapun untuk berbagai contoh pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari. Antara lain sebagai berikut;
Dasar kolam yang dipenuhi air akan terlihat lebih dangkal dari yang sebenarnya ketika dilihat dari daratan. Sebab di lingkungan tersebut terjadi pembiasan cahaya, yaitu ketika cahaya yang datang dari udara sebagai medium kurang rapat, menuju air sebagai medium yang lebih rapat. Pembiasan terjadi karena cahaya dibelokkan menjauhi garis normal.
Peristiwa pembiasan cahaya terjadi atau berlangsung didalam kolam. Akhirnya menyebabkan orang yang berada didaratan melihat bayangan dasar kolamnya saja, sementara dasar kolam masih berada jauh di bawahnya.
Berlian dan intan menjadi perhiasan yang sangat disukai oleh banyak orang. Sebab penampakannya yang indah, dan bernilai mahal membuat perhiasan ini laku dipasaran. Berlian dan juga intan dapat terlihat berkilau karena mengalami beberapa kali proses pembiasan didalamnya. Berbeda dengan pembiasan yang terjadi pada kolam yang hanya terjadi sekali saja.
Bintang akan muncul pada malam hari ketika cuaca cerah dan tidak berawan. Biasanya bintang muncul dalam jumlah banyak, beberapa diantaranya terlihat lebih dekat dari posisi pengamat yang berada di permukaan Bumi. Namun sebenarnya jarak antara bintang dan pengamat sangatlah jauh.
Peristiwa ini dapat terjadi karena terjadi pembiasan cahaya, yaitu ketika cahaya datang berasal dari ruang hampa udara sebagai medium kurang rapat menuju atmosfer Bumi sebagai medium yang lebih rapat. Cahaya dibiaskan tepat ketika mendekati garis normal, proses pembiasannya terjadi di dalam atmosfer Bumi. Sehingga bintang yang jaraknya sangat jauh terlihat lebih dekat.
Pelangi biasanya turun setelah hujan yang disertai dengan panas. Peristiwa pelangi disebabkan oleh dispersi dari cahaya matahari yang memiliki sifat polikromatik dan diubah menjadi cahaya monokromatik. Hal ini terjadi karena cahaya tersebut dibiaskan oleh tetesan air hujan. Cahaya matahari yang telah dibiaskan akan menghasilkan warna-warna cahaya matahari menjadi terpisah.
Seperti yang kita tahu pelangi terdiri dari tujuh warna. Masing-masing warnanya dibiaskan dengan sudut yang berbeda-beda, hasilnya yaitu masing-masing warna akan terpisah.
Sedotan atau pensil yang dicelupkan pada gelas bening berisi air akan terlihat bengkok, jika dilakukan pengamatan dari luar gelas bagian samping.
Peristiwa ini diakibatkan karena cahaya datang dari medium kurang rapat yaitu udara, menuju medium yang lebih rapat yaitu air. Cahaya kemudian dibiaskan menjauhi garis normal, proses tersebut terjadi di dalam gelas yang berisi air.
Pembiasan yang terjadi pada gelas mengakibatkan sedotan atau pensil yang dicelupkan sebagian terlihat bengkok. Sebab batang sedotan atau pensil tidak berada pada garis normal (titik sebenarnya).
Urutan cahaya yang dibiaskan berdasarkan pada frekuensi yang paling rendah hingga paling tinggi. Namun frekuensi ini berbanding terbalik dengan gelombang cahayanya. Warna pertama yaitu cahaya merah menjadi cahaya yang pertama kali dibiaskan karena frekuensi paling rendah, namun panjang gelombangnya paling tingi.
Sementara itu, warna terakhir yaitu nila atau ungu merupakan cahaya yang terakhir dibiaskan. Sebab cahaya ungu memiliki frekuensi cahaya paling tinggi namun panjang gelombangnya adalah yang terpendek.
Peristiwa pelangi umumnya terjadi pada pagi atau sore hari, sebab sudut antara Bumi dan matahari masih rendah. Pelangi hanya akan terlihat oleh pengamat apabila berada di belakang hujan, dan posisi matahari di belakang pengamat.
Fatamorgana adalah istilah untuk sesuatu yang bersifat khayalan. Peristiwa ini juga sangat dikneal dalam ilmu pengetahuan, sebab berkaitan dengan gejala optik. Fatamorgana menyebabkan suatu permukaan dengan temperatur yang sangat panas nampak berkilat seperti permukaan air.
Peristiwa fatamorgana biasanya berjadi pada tanah atau bidang jalan yang luas, selain itu juga dapat terjadi di padang pasir dan padang es. Misalnya pada waktu siang hari kita melewati jalan tol, saat memangdang jauh seperti ada air pada aspal. Namun semakin mobil bergerak mendekat, air tersebut tidak ada.
Peristiwa unik ini terjadi karena adanya pembiasan cahaya. Pada siang hari ketika aspal menjadi panas, lapisan udara yang ada di dekat aspal menjadi panas juga dan mengakibatkan kerapatan optiknya mengecil (disebut juga lapisan udara dingin). Sementara lapisan udara panas memiliki kerapatan optik yang lebih besar.
Holografi disebut juga sebagai teknik perekaman cahaya yang menyebar dan dibentuk kembali menjadi seolah-olah benda yang berada pada posisi yang relatif sama dengan media yang merekam. Salah satu produk holografi adalah hologram.
Hologram yaitu perpaduan dari dua sinar cahaya koheren yang bentuknya mikroskopik. Hologram berguna menjadi gudang informasi optik yang akan membentuk gambar, pemandangan, atau adegan tertentu. Prinsip kerja dari hologram tidak sesederhana lensa fotografi. Hologram menggunakan prinsip gabungan dari difraksi dan interferensi.
Periskop adalah salah satu alat optik yang digunakan untuk mengamati benda dalam jarak jauh. Periskop menggunakan prisma untuk memantulkan cahaya. Periskop biasa dimanfaatkan oleh para navigator kapal selam untuk mengamati pergerakan yang ada di atas permukaan laut.
Kacamata menjadi alat bantu bagi penderita rabun, salah satunya rabun jauh (miopia). Kacamata merupakan alat optik yang memanfaatkan pembiasan cahaya agar bayangan benda jatuh tepat di depan retina. Sehingga dengan menggunakan kacamata, penderita tetap dapat melihat dengan jelas.
Kacamata plus adalah kacamata yang biasa digunakan untuk orang yang sudah berusia tua. Pengelihatan yang sudah tidak lagi optimal biasanya menyebabkan rabun dekat (hipermetropi).
Untuk dapat melihat benda dengan jelas, maka penderita harus menggunakan lensa positif. Sehingga bayangan benda yang tadinya jatuh di belakang retina menjadi tepat jatuh di depan retina. Dengan demikian objek yang dekat dapat terlihat jelas menggunakan kacamata. Lensa positif juga memanfaatkan pembiasan cahaya seperti alat optik lainnya.
Nah, demikianlah tadi artikel yang bisa kami uraikan pada semua pembaca berkenaan dengan contoh pembiasan cahaya yang mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Semoga saja memberikan uraian atas penjelasan yang kami berikan ini.
Belajar Optik. “Difraksi Cahaya”. Belajaroptik95, //belajaroptik95.blogspot.com/2016/01/difraksi-cahaya.html
Hai Quipperian, bagaimana kabarnya? Semoga tetap sehat dan selalu semangat belajar, ya!
Pernahkah kamu melihat pensil atau sedotan yang seolah-olah patah saat dicelupkan sebagian batangnya ke dalam air?
Saat kamu angkat dari dalam air, ternyata pensil atau sedotan tidak patah. Kira-kira, mengapa hal itu bisa terjadi? Tidak mungkin, kan, tiba-tiba sedotan patah di dalam air?
Peristiwa tersebut bisa terjadi karena ada fenomena fisika yang disebut pembiasan cahaya. Ingin tahu selengkapnya? Check this out!
Pengertian Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya atau refraksi adalah peristiwa membeloknya arah rambat cahaya karena ada perbedaan medium. Pada contoh sedotan patah tadi, seberkas cahaya datang dari medium udara ke medium air.
Mungkin hal yang akan menjadi pertanyaan kamu selanjutnya adalah apa hubungan antara perbedaan medium dan proses pembelokan cahaya atau pembiasan?
Sebelumnya, simak dahulu hukum yang berkaitan dengan pembiasan cahaya berikut ini.
Hukum Pembiasan Cahaya
Hukum pembiasan cahaya dicetuskan oleh matematikawan asal Belanda, Willebrord Snellius. Itulah sebabnya, hukum pembiasan cahaya biasa disebut hukum Snellius. adapun pernyataan hukum Snellius adalah sebagai berikut.
- Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak satu bidang datar.
- Pembagian antara sinus sudut datang sudut bias menghasilkan suatu nilai yang disebut indeks bias.
Setelah belajar hukum pembiasan, yuk pelajari proses terjadinya pembiasan.
Proses Terjadinya Pembiasan Cahaya
Di pembahasan sebelumnya, dijelaskan bahwa arah rambat cahaya bisa mengalami pembelokan karena melalui dua medium yang berbeda. Ingat, setiap medium memiliki indeks bias yang berbeda-beda dan bersifat spesifik.
Indeks bias merupakan besaran yang menunjukkan perbandingan kecepatan cahaya di ruang vakum dan di dalam medium. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
n = indeks bias medium;
c = kecepatan cahaya di ruang vakum = 3 x 108 m/s;
cm = kecepatan cahaya di dalam suatu medium.
Jelas bahwa pembelokan cahaya disebabkan oleh adanya kecepatan cahaya dari medium udara ke medium yang berbeda, misalnya air. Untuk prosesnya, ditunjukkan oleh gambar berikut.
Salah satu sifat cahaya adalah mampu merambat lurus. Namun, jika cahaya melewati dua buah medium yang berbeda indeks biasanya, cahaya akan dibelokkan seperti pada gambar di atas. Adapun ketentuan yang harus kamu perhatikan adalah sebagai berikut.
1. Jika cahaya datang dari medium kurang rapat (indeks bias kecil)—contohnya udara—ke arah medium rapat (indeks bias besar)—contohnya air—, maka arah rambat cahaya akan belok mendekati garis normal, sehingga sudut datang (r) < sudut bias (i). Berikut contohnya.
Gambar di atas menunjukkan bahwa pada kondisi normal cahaya akan merambat lurus, yaitu dari A – B – C. Oleh karena indeks bias udara lebih kecil daripada air, maka arah rambatnya akan dibelokkan menjadi A – B – D.
2. Jika cahaya datang dari medium rapat (indeks bias besar) ke medium kurang rapat (indeks bias kecil), maka arah rambat cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal, sehingga sudut datang (r) > sudut bias (i). Berikut ini contohnya.
Gambar di atas menunjukkan bahwa pada kondisi normal, cahaya akan merambat lurus dari A – B – C. Oleh karena indeks bias air lebih besar daripada udara, maka arah rambat cahaya akan dibelokkan menjadi A – B – D.
Setelah kamu mempelajari tentang bagaimana seberkas cahaya bisa mengalami pembiasan, kini saatnya kamu harus tahu penerapan pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari.
Penerapan Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan
Fenomena pembiasan cahaya ini bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, yaitu sebagai berikut.
1. Pemantulan Sempurna
Pemantulan sempurna terjadi jika seberkas cahaya datang medium rapat (indeks bias besar) menuju medium kurang rapat (indeks bias kecil). Syarat terjadinya pemantulan sempurna adalah sudut datang harus lebih besar dari sudut sudut kritis (sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90o).
Pemantulan sempurna ini dimanfaatkan untuk membuat serat optik. Serat optik merupakan sejenis kabel yang memiliki daya transmisi cukup tinggi.
2. Pensil atau Sedotan Terlihat Patah
Seperti pembahasan di awal materi ini, pensil atau sedotan yang sebagian batangnya dicelupkan ke dalam air akan terlihat patah. Hal itu disebabkan oleh adanya perbedaan medium yang dilalui cahaya.
3. Air Laut Terlihat Dangkal
Jika kamu pernah ke pantai, mungkin kamu merasa ingin berenang di dalam lautan karena lautan terlihat cukup dangkal. Sebenarnya, lautan tersebut tidaklah dangkal.
Hal ini bisa terjadi karena cahaya melewati dua medium yang berbeda, dari udara ke air. Prinsipnya hampir sama dengan pensil yang seolah patah di dalam air.
4. Pembiasan Pada Lensa
Lensa memiliki banyak manfaat di dalam kehidupan. Misalnya saja untuk kacamata, teropong, lup, dan mikroskop. Tahukah kamu, lensa bisa digunakan untuk membantu melihat benda-benda di luar batas kemampuan mata kita karena lensa bisa membiaskan cahaya yang masuk ke dalamnya?
Indeks bias antara medium lensa dan udara jelas berbeda. Itulah mengapa lensa mampu membiaskan cahaya yang masuk ke dalamnya.
Contohnya saja bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat. Setelah memakai kacamata, para penderita bisa melihat kembali pada jarak normal karena bayangan yang dibentuk oleh benda tepat jatuh di retina.
Itulah sekilas pembahasan tentang pembiasan cahaya. Semoga bermanfaat bagi kamu semua, ya. Jika Quipperian memiliki sejumlah pertanyaan tentang materi ini, silakan buka Quipper Video-nya. Tonton videonya, download buku panduannya, dan kerjakan soal-soalnya.
Jika Quipperian ingin yang gratis, silakan buka Quipper School. Quipper School menyediakan banyak soal-soal yang bisa kamu akses secara cuma-cuma. Salam Quipper!
Penulis: Eka Viandari