Pembiasan Cahaya
Peristiwa pembelokan cahaya inilah yang disebut dengan pembiasan cahaya. Menurut definisinya, pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan arah rambat cahaya karena melewati dua medium dengan kerapatan optik yang berbeda.
Hukum Snellius tentang Pembiasan Cahaya
Perhatikan gambar di atas. Pada gambar tersebut, cahaya melewati dua medium dengan tingkat kerapatan yang berbeda, yaitu udara dan air. Udara memiliki susunan partikel yang lebih renggang, sehingga molekulnya dapat bergerak dengan bebas. Berbeda dengan air, ia memiliki susunan partikel yang lebih padat, sehingga molekulnya tidak mudah bergerak dengan bebas. Oleh karena itu, udara memiliki kerapatan yang lebih rendah dibandingkan dengan air.
Besar kerapatan optik suatu medium dihubungkan dengan indeks bias (n). Semakin besar indeks bias suatu medium, artinya semakin besar pula kerapatan optik medium tersebut. Akibatnya, cahaya yang melewati medium dengan indeks bias lebih besar (tingkat kerapatan yang besar) akan memiliki arah belok yang semakin besar pula. Besar kecilnya arah belok cahaya ini diukur dari bidang batas antara dua mediumnya, ya.
Lalu, bagaimana jika suatu medium memiliki kerapatan optik yang kecil, seperti udara misalnya. Nah, hal ini berarti berlaku kebalikannya. Medium dengan kerapatan optik yang kecil, berarti indeks bias medium tersebut juga kecil. Akibatnya, cahaya yang melewati medium tersebut akan memiliki arah belok yang juga semakin kecil dari bidang batas antara dua medium.
Saat cahaya dibiaskan dari udara ke air (gambar A), cahaya akan merambat dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat. Air memiliki indeks bias yang lebih besar dari udara (n2 > n1), sehingga arah belok cahaya dari bidang batas dua medium juga besar. Oleh karena itu, cahaya akan dibiaskan/dibelokkan mendekati garis normal.
Sebaliknya, saat cahaya dibiaskan dari air ke udara (gambar B), cahaya akan merambat dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat. Udara memiliki indeks bias yang lebih kecil dari air (n1 < n2), sehingga arah belok cahaya dari bidang batas dua medium juga kecil. Oleh karena itu, cahaya akan dibiaskan/dibelokkan menjauhi garis normal.
Contoh Soal :
1. Cahaya merambat dari air ke kaca. Jika indeks bias air adalah 1,33 dan indeks bias kaca adalah 1,54, maka hitunglah besar kecepatan cahaya di kaca jika diketahui kecepatan cahaya di air sebesar 2,25 x 108 m/s.
Jadi, besar kecepatan cahaya di kaca adalah 1,94 x 108 m/s.
2. Cahaya merambat dari udara ke air. Jika kecepatan cahaya di udara adalah 3 x 108 m/s dan indeks bias air adalah 4/3, maka tentukanlah besar kecepatan cahaya di air.
Jadi, besar kecepatan cahaya di air adalah 2,25 x 108 m/s.
Sifat Pembiasan Cahaya
Setelah mengetahui sifat cahaya secara umum. Berikutnya adalah tentang beberapa sifat dalam pembiasan cahaya yang bisa kalian baca selengkapnya di bawah ini.
1. Pembiasan Cahaya dari Zat Renggang ke Zat Rapat
Sifat yang pertama adalah pembiasan cahaya dari zat renggang ke zat rapat. Dimana hal tersebut bisa terjadi pada saat cahaya dibiaskan dari udara ke air. Udara merupakan medium yang lebih renggang dibandingkan dengan air, sehingga cahaya akan dibiaskan hingga mendekati garis normal.
2. Pembiasan Cahaya dari Zat Rapat ke Zat Renggang
Sifat yang berikutnya adalah pembiasan cahaya dari zat rapat ke zat renggang. Kondisi ini bisa terjadi ketika cahaya dibiaskan dari kaca ke air. Kaca memiliki medium yang lebih rapat jika dibandingkan dengan air. Oleh sebab itu cahaya akan dibiaskan hingga menjauhi garis normal.
Penerapan Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan
Dalam kehidupan sehari-hari ada beberapa peristiwa pembiasan cahaya. Apa saja penerapan pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari? Berikut ini adalah penjelasan selengkapnya akan hal tersebut.
1. Pemantulan Sempurna
Pemantulan sempurna bisa terjadi jika seberkas cahaya datang dari medium rapat atau indeks bias besar menuju ke medium kurang rapat atau indeks bias kecil. Syarat terjadinya pemantulan sempurna adalah sudut datang harus lebih besar daripada sudut kritis atau sudut datang yang bisa menghasilkan sudut bias 90 derajat.
Pemantulan sempurna ini biasanya dimanfaatkan dalam proses pembuatan serta optic. Serat optik adalah jenis kabel yang memiliki daya transmisi yang begitu tinggi.
2. Pensil atau Sedotan yang Terlihat Patah
Mungkin kalian pernah melakukan eksperimen secara pribadi menggunakan bahan pensil atau sedotan dan air. Dimana ketika pensil atau sedotan dimasukkan ke dalam air yang ada di sebuah gelas akan tampak seperti patah. Hal ini bisa terjadi karena disebabkan oleh adanya perbedaan medium yang dilalui oleh cahaya.
3. Air Laut Terlihat Dangkal
Jika kalian pernah ke pantai, mungkin kalian juga pernah melihat air laut yang begitu dangkal dan ingin berenang di dalamnya. Padahal air laut tersebut tidaklah dangkal.
Air laut yang bisa terlihat dangkal tersebut tak lain karena adanya cahaya yang melewati dua medium yang berbeda yaitu dari udara ke air. Prinsip yang digunakan hampir sama dengan eksperimen pensil yang seolah terlihat patah ketika dimasukkan ke dalam air.
4. Pembiasan Pada Lensa
Lensa memang memiliki banyak manfaat pada kehidupan ini. Misalnya adalah lensa dapat digunakan pada kacamata, teropong, lup dan juga mikroskop. Tahukah kalian jika lensa yang biasa digunakan untuk melihat benda dari luar batas kemampuan mata manusia adalah karena adanya pembiasan cahaya yang masuk ke dalamnya.
Indeks bias antar medium lensa dan udara memang telah berbeda. Karena hal tersebutlah lensa bisa membiaskan cahaya yang masuk ke dalamnya.
Contohnya adalah bagi mereka yang menderita rabun jauh atau rabun dekat. Setelah memakai kacamata, mereka akan bisa lebih mudah melihat pada jarak normal. Hal ini tak lain karena adanya banyakan yang dibentuk oleh benda tetap jatuh pada retina.
Itulah beberapa penerapan pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari. Mungkin setelah membaca beberapa contoh penerapan cahaya seperti di atas, kalian jadi lebih mudah tahu apa saja bentuk pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari.