4 Pola Bencana Pembiasan Cahaya Dalam Kehidupan Sehari-Hari Dan Penjelasannya Secara Fisika

Pembiasan cahaya atau disebut juga difraksi yakni suatu insiden pembelokan arah rambat cahaya dikala melewati batas antara dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Pembiasan cahaya terjadi tanggapan kecepatan cahaya berbeda pada setiap medium. Kerapatan optik suatu medium dinyatakan sebagai indeks bias. Semakin besar indeks bias suatu medium, maka kerapatannya semakin besar pula. Oleh alasannya yakni itu, kalau seberkas cahaya melalui suatu medium yang indeks biasnya besar, maka akan semakin besar pula cahaya tersebut dibelokkan atau dibiaskan.

Nah pada kesempatan kali ini, kita akan berguru mengenai contoh-contoh fenomena dalam kehidupan sehari-hari yang berafiliasi dengan insiden pembiasan serta klarifikasi secara fisika bagaimana proses terjadinya fenomena tersebut. Kita akan membicarakan empat fenomena fisika antara lain insiden terjadinya fatamorgana, pembentukan bayangan pada periskop, dasar bak yang tampak lebih dangkal, dan posisi benda-benda langit yang tidak pada daerah sebenarnya. Berikut ini penjelasannya.

1. Peristiwa terjadinya fatamorgana

Fatamorgana merupakan sebuah istilah kepada suatu hal yang bersifat khayal yang mustahil sanggup dapat dicapai. Karena memang insiden ini diambil dari tanda-tanda optik yang mengakibatkan suatu permukaan yang sangat panas atau mempunyai suhu panas, tampak berkilat menyerupai dikala melihat permukaan air. Fenomena fatamorgana biasanya terjadi di tanah atau bidang yang luas dan panjang menyerupai jalan aspal, padang pasir atau padang es.

Sebagai contoh, pada waktu siang hari yang panas terik dikala kita sedang berada di pinggir jalan raya beraspal, kita memandang jauh ke jalan raya ternyata terlihat menyerupai ada air di atas aspal. Kemudian sehabis kita dekati ternyata air tersebut tidak ada. Mengapa hal ini sanggup terjadi? Bagaimana penjelasannya secara fisika? Simak klarifikasi berikut.

Pada siang hari yang panas, cahaya matahari mengenai aspal sehingga permukaan aspal menjadi sangat panas. Karena aspal menjadi panas, maka lapisan udara yang bersahabat dengan permukaan aspal menjadi panas juga sehingga kerapatan optiknya menjadi lebih kecil (renggang), kita sebut saja lapisan udara dingin. Sementara itu, lapisan udara yang letaknya beberapa centimeter di atas lapisan udara panas tersebut mempunyai kerapatan optik yang lebih besar (rapat), kita sebut saja lapisan udara panas.

Pada pembiasan cahaya, kalau sinar tiba dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat (renggang) maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Perhatikan gambar di atas, sinar 1 tiba dari lapisan udara hirau taacuh menuju lapisan udara panas maka dibiaskan menjauhi garis normal. Hal ini alasannya yakni kerapatan optik lapisan udara hirau taacuh lebih besar daripada lapisan udara panas.

Kemudian sinar 2 tiba dengan sudut tiba lebih besar lagi sehingga sinar dibiaskan sejajar dengan bidang batas antara lapisan udara hirau taacuh dan udara panas. Sudut tiba sinar 2 ini merupakan sudut kritis, yaitu sudut tiba yang menghasilkan sudut bias sebesar 90°. Kemudian sinar 3 tiba dengan sudut yang tiba yang lebih besar lagi dari sudut kritis sinar 2, sehingga sinar tidak lagi dibiaskan melainkan dipantulkan. Peristiwa ini dinamakan pemantulan sempurna.

Apabila semakin banyak sinar tiba menyerupai sinar 3, maka akan semakin banyak sinar yang dipantulkan secara sempurna. Kemudian dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar pantul yang banyak tersebut akan menghasilkan suatu bayangan semu yang banyak jumlahnya dan akan terlihat menyerupai air. Jadi, sebenarnya, fatamorgana terjadi alasannya yakni insiden pemantulan cahaya bukan pembiasan cahaya. Namun, untuk sanggup menjelaskan insiden pemantulan tepat kita perlu memakai konsep pembiasan cahaya.

2. Peristiwa pembentukan bayangan pada periskop

Periskop yakni alat optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu berupa tabung yang dilengkapi dengan prisma pada ujung-ujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya yang tiba sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 45° terhadap sumbu tabung. Periskop dipakai pada tank kapal selam. Para navigator kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di atas permukaan laut.

Lalu bagaimana cara kerja periskop ini? Apakah ada keterkaitan dengan konsep pembiasan cahaya? Prinsip kerja periskop ini memakai konsep pemantulan sempurna. Proses pemantulan tepat terjadi pada prisma yang dipakai sebagai alat optik untuk menangkap dan memantulkan cahaya. Prisma ini berjumlah dua buah yang disusun membentuk sudut 45°. Perhatikan gambar berikut.

Ketika kita melihat ujung bawah periskop, sinar sejajar dari objek masuk lewat ujung atas mengenai prisma optik. Kemudian prisma tersebut akan memantulkan secara tepat sinar dari objek tersebut membentuk sudut 45° ke arah prisma optik kedua. Kemudian sinar pantul dari prisma pertama tadi akan dipantulkan kembali 45° oleh prisma kedua menuju mata kita. Dengan demikian, kita sanggup melihat objek tersebut.

Baca: Pembiasan Cahaya pada Prisma, Contoh Soal dan Pembahasan

3. Peristiwa dasar bak yang tampak dangkal

Jika kalian pernah memperhatikan bak renang yang airnya jernih, maka akan tampak bahwa dasar bak tersebut tampak dangkal. Namun kalau kita menceburkan diri ke dalam bak tersebut yang terjadi yakni dasar bak ternyata tidak sedangkal yang kita lihat dikala berada di darat. Kenapa hal ini sanggup terjadi? Bagaimana penjelasannya secara fisika?

Pembiasan merupakan insiden pembelokan arah rambat cahaya alasannya yakni melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya di mana medium tersebut haruslah benda bening. Air jernih termasuk benda bening, sehingga pada air juga sanggup terjadi insiden pembiasan. Ketika kita melihat dasar kolam, cahaya dari dasar bak menuju mata kita. Ketika melewati permukaan air, cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal alasannya yakni indeks bias air lebih besar dari indeks bias udara. Perhatikan gambar berikut.

Sinar tiba 1 dan 2 berasal dari dasar bak menuju ke permukaan air, dan oleh udara, kedua sinar tersebut dibiaskan menjauhi garis normal menuju mata kita menjadi sinar bias 1 dan 2. Kedua sinar bias tersebut tidak berpotongan, yang berpotongan yakni perpanjangan kedua sinar bias. Di titik perpotongan perpanjangan kedua sinar bias ini terbentuklah bayangan semu dari dasar bak yang letaknya di atas dasar bak sebenarnya.

Bayangan dasar bak inilah yang terlihat oleh mata kita. Oleh alasannya yakni itu, pada bak yang airnya jernih, kalau diamati dari atas permukaan air maka dasar bak akan terlihat lebih dangkal dari yang sebenarnya. Jadi, bagi kalian yang tidak arif berenang, jangan hingga terkecoh dengan delusi optik semacam ini. Untuk memilih kedalaman bak yang sebenarnya, ada rumus yang sanggup kalian gunakan. Rumus tersebut sanggup kalian jumpai dalam artikel perihal Pembiasan Cahaya oleh Air, Contoh Soal dan Pembahasan.

4. Posisi benda langit tidak berada pada daerah sebenarnya

Kalian tentunya pernah melihat jutaan bintang di angkasa dikala malam hari yang cerah bukan? Bintang merupakan benda langit yang sanggup memancarkan cahaya. Karena memancarkan cahaya inilah, bintang-bintang di luar angkasa sanggup terlihat dari bumi. Lalu kini yang menjadi pertanyaannya adalah, apakah posisi bintang yang kalian lihat dari bumi sama dengan posisi bintang yang bergotong-royong di angkasa? Jawabannya yakni tidak. Kenap tidak?

Bumi merupakan salah satu benda langit yang sanggup dihuni oleh manusia. Bumi mempunyai lapisan atmosfer yang berbagai memberi manfaat bagi kehidupan di Bumi, salah satunya yakni untuk melindungi makhluk hidup dari radiasi sinar ultraviolet yang dipancarkan oleh matahari. Lapisan udara pada atmosfer Bumi dengan lapisan hampa udara di luar bumi mempunyai indeks bias yang berbeda.

Udara pada atmosfer bumi indeks biasnya 1,0003 sedangkan ruang hampa udara (vakum) indeks biasnya yakni 1,0000. Meskipun selisihnya sangat kecil sekali, kalau cahaya melewati dua lapisan udara tersebut tetap saja akan mengalami pembiasan. Hal ini yang mengakibatkan kenapa bintang tidak berada pada posisi yang sebenarnya. Perhatikan gambar di bawah ini.

Sebuah bintang di titik A tampak oleh kita ada di A’. Hal ini terjadi alasannya yakni cahaya dari bintang dari medium hampa udara dibiaskan mendekati garis normal dikala berada di atmosfer bumi. Perpanjangan garis sinar bias ini akan menghasilkan bayangan dari bintang tersebut. Oleh alasannya yakni itu, bintang-bintang yang terlihat di bumi bergotong-royong tidak pada posisi yang sebenarnya, melainkan berada pada posisi yang lebih jauh lagi. Hal yang serupa juga berlaku untuk benda langit lainnya menyerupai bulan dan matahari. Umumnya, benda-benda angkasa yang kita lihat terangkat kira-kira 0,5° ke atas.