Pengertian Pembiasan Cahaya dan Bunyi Hukum Snellius (Hukum Pembiasan Cahaya) dan Contoh Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-hari

Berikut ini adalah pembahasan tentang pembiasan cahaya yang meliputi pengertian pembiasan, pengertian pembiasan cahaya, hukum pembiasan cahaya, bunyi hukum snellius, contoh pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari.

Pengertian Pembiasan Cahaya

Dalam kehidupan sehari-hari kamu mungkin pernah melihat peristiwa pembiasan. Untuk melihat peristiwa pembiasan lakukan kegiatan berikut!

Prosedur kerja:

1. Isilah gelas dengan air jernih hingga terisi setengahnya.
2. Masukkan pensil setengahnya ke dalam gelas tersebut.
3. Buatlah sudut antara pensil dan air kurang dari 90o.
4. Apa yang terjadi? Dapatkah kamu melihat bahwa pada batas air dan udara, pensil kamu tampak membengkok?
5. Sorotkan lampu senter ke dalam gelas yang berisi air jernih. Buatlah sudut antara sinar cahaya senter dan permukaan air. Lakukan pula menyorotkan lampu senter secara tegak lurus permukaan air.
6. Amati apa yang terjadi.
7. Apakah kesimpulan dari percobaan di atas?

Ketika pensilmu dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air jernih, pensil tersebut seolah-olah membengkok pada titik batas udara dan air.

Mengapa ini terjadi? Kejadian seperti itu dinamakan pembiasan. Hal ini disebabkan adanya perbedaan kerapatan medium air dan udara.

Hal serupa terjadi ketika kamu menyorotkan lampu senter ke dalam air. Lampu senter tersebut ada yang dibiaskan dan ada yang dipantulkan.

Selain terjadi pembiasan, cahaya lampu senter pun mengalami pemantulan. Hal ini terjadi karena air mempunyai warna yang jernih. Telah dibahas sebelumnya, jika cahaya mengenai suatu permukaan jernih, cahaya tersebut akan mengalami pemantulan dan pembiasan.

Pembiasan cahaya adalah perubahan arah sinar cahaya (atau jenis gelombang lain) ketika melewati dua medium transparan yang kerapatannya berbeda, misalnya air dan udara. 

Pembiasan merupakan salah satu fenomena penting yang paling mendasar untuk menjelaskan kejadian-kejadian yang terjadi pada lensa dan prisma.

Peristiwa yang terjadi pada Kegiatan di atas, cahaya dari lampu senter akan dibelokkan di perbatasan antara dua medium yaitu air dan udara.

Dalam hal ini gelombang cahaya menjalar melalui dua medium yang mempunyai kerapatan berbeda, dari medium yang kerapatannya kecil ke medium yang kerapatannya lebih besar (dari udara ke air).

Peristiwa pada Kegiatan di atas jika dibuat diagram, maka jalannya sinar senter dari udara masuk ke air ditunjukkan seperti pada Gambar di bawah ini.

Gambar: Menggambar diagram sinar pembiasan cahaya dari udara ke air.

Cara menggambarkannya adalah sebagai berikut.

1. Gambar garis yang mewakili bidang batas, XY kemudian garis yang tegak lurus XY, yaitu AB (Gambar a).
2. Gambar dua lingkaran dengan titik pusat O dengan perbandingan jari-jari 4 : 3 sesuai indeks bias medium (di sini n = 4/3 , medium air) (Gambar b).
3. Gambar sinar datang P dengan sudut datang i, misal 30°. Teruskan sinar PO hingga memotong lingkaran kecil di titik Q. Tariklah garis dari titik Q sejajar dengan garis normal AB hingga memotong lingkaran besar di titik R. Hubungkan titik pusat O dan titik R dengan garis lurus. Garis OR menunjukkan sinar bias (Gambar c).

Tampak bahwa sinar yang datang dari medium kurang rapat (udara) menuju medium lebih rapat (air) dibelokkan mendekati normal.

Bagaimana jika sinar cahaya datang dari medium yang lebih rapat menuju medium kurang rapat? Sinar yang datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, misalnya dari kaca menuju air, akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Jika sinar datang yang mengenai suatu medium kurang rapat menghasilkan sinar bias dengan sudut 90°, berarti sinar bias bergerak sepanjang bidang batas dan tidak memasuki medium kedua. Sudut ini disebut sudut kritis. Perhatikan Gambar di bawah ini!

Gambar: Pembiasan cahaya dari medium kaca ke medium udara dengan sudut kritis.

Bunyi Hukum Snellius (Hukum Pembiasan Cahaya)

Hukum Snellius adalah rumus matematika yang meberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. 

Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang merupakan salah satu penemunya. Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan Cahaya.

Prinsip jalannya sinar dari satu medium ke medium lain pada pembiasan sama dengan pemantulan. Jadi hukum pembiasan cahaya dapat dituliskan sebagai berikut.

1. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar dan ketiganya berpotongan di satu titik.
2. Sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Sinar datang tegak lurus bidang batas diteruskan atau tidak mengalami pembiasan.

Contoh Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari antara lain peristiwa fatamorgana dan dasar kolam renang tampak dangkal jika dilihat dari samping.

Perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa udara dengan kecepatan cahaya dalam suatu medium disebut indeks bias medium. Bila dirumuskan secara matematis adalah sebagai berikut.

Keterangan:
n = indeks bias medium
C = kecepatan cahaya di ruang hampa = 3 × 108 m/s
Cn = kecepatan cahaya dalam medium

Telah disebutkan bahwa pembiasan dapat terjadi pada medium yang transparan. 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.