Pembiasan Cahaya: Pengertian, Penyebab dan Contohnya

Pengertian Pembiasan Cahaya

Pernahkah kalian memperhatikan sedotan atau sendok yang dimasukkan ke dalam gelas berisi air, terlihat seolah-olah sendok atau sedotan tersebut patah. Tidak perlu heran, ternyata peristiwa tersebut merupakan suatu kejadian bernama pembiasan cahaya.

Pembiasan cahaya atau refraksi merupakan peristiwa opika geometris yang diartikan sebagai perubahan arah rambat partikel cahaya akibat adanya percepatan.

Pengertian lain dari pembiasan cahaya yakni peristiwa perubahan arah rambat cahaya saat berpindah dari satu medium ke medium lain dengan kerapatan optik yang berbeda.

Pembiasan cahaya pada optika era optik geometris dijabarkan di dalam Hukum Snellius yaitu hukum yang menjelaskan jika proses terjadinya bayangan secara bersamaan dengan refleksi gelombang pada cahaya. Hukum Snellius dapat dijelaskan dengan menggunakan rumus:

Keterangan:
ni : indeks bias medium tempat sinar datang
nr : indeks bias medium yang dituju sinar
θi : sudut sinar datang
θr : sudut sinar bias

Adapun bunyi dari Hukum Snellius yakni:

1. Sinar datang, garis normal dan sinar bias berada pada satu bidang datar.
2. Pembagian antara sinus sudut datang dan sudut bias menghasilkan suatu nilai disebut indeks bias.

Macam-Macam Pembiasan Cahaya

Refraksi Ganda (Birefringence)

Pembiasan cahaya ini merupakan dekomposisi sinar cahaya menjadi dua sinar cahaya yang dapat disebut sebagai ordinary ray dan extraordinary ray. Pembiasan ini terjadi ketika gelombang cahaya melalui medium material anisotropik seperti kristal kalsit atau boron nitrat.

Apabila material tersebut memiliki sumbu optis atau sumbu anisotropik tunggal, maka pembiasan yang terjadi dapat disebut sebagai uniaxial birefringencee dengan 2 buah indeks bias material anisotropik masing-masing untuk 2 buah arah polarisasi berintensitas menurut persamaan:

ne dan no merupakan indeks bias untuk polarisasi tegak lurus ordinary ray dan polarisasi paralel extraordinary ray terhadap sumbu anisotropik. Pembiasan ganda juga dapat terjadi pada sumbu anisotropik ganda yang disebut biaxial birefringence atau trirefringence, sama halnya yang terjadi pada pembiasan sinar cahaya di material anisotropik pada berlian atau kristal.

Refraksi Gradien

Pembiasan gradien atau refraksi gradien adalah pembiasan yang terjadi pada medium dengan indeks bias gradien. Umumnya indeks bias gradien terjadi akibat adanya peningkatan kepadatan medium yang menyebabkan peningkatan indeks bias secara tidak linear, seperti pada kaca. Akibatnya cahaya yang merambat melalui kaca dapat memiliki jarak tempuh melingkar dan terfokus.

Selain itu, indeks bias gradien juga dapat terjadi apabila cahaya yang merambat melalui medium dengan indeks konstan memiliki intensitas yang amat tinggi akibat kuatnya medan listik, misal terjadi pada sinar laser dapat menyebabkan indeks bias medium bervariasi sepanjang jarak tempuh sinar tersebut.

Refraksi Negatif

Refraksi negatif adalah pembiasan yang terjadi seolah-olah sinar insiden dipantulkan oleh sumbu normal antarmuka dua medium pada sudut refraksi secara umum mengikuti hukum Snellius akan tetapi bernilai negatif.

Pembiasan negatif ini terjadi pada pembiasan antaramuka antara medium dengan indeks bias positif dan medium material meta yang memiliki indeks bias negatif oleh desain koefisien permitivitas medan listrik dan permeabilitas medan magnet.

Penyebab Terjadinya Pembiasan Cahaya

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, pembiasan cahaya merupakan suatu peristiwa perubahan arah rambat cahaya saat berpindah dari satu medium ke medium lain dengan kerapatan optik yang berbeda.

Penyebab terjadinya pembiasan cahaya terbagi menjadi 2 hal, antara lain:

• Saat sinar datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat, maka sinar datang akan dibiaskan menjauhi garis normal. Misal ketika sinar datang melalui medium air menuju ke arah udara.
• Saat sianr datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat, maka sinar datang akan dibiaskan mendekati garis normal. Misal saat sinar datang melalui medium udara ke arah air.

Contoh Dari Pembiasan Cahaya

Berikut ini contoh pembiasan cahaya:

• Sedotan atau sendok yang terlihat bengkok saat berada di dalam gelas berisi air.

Sebagian sedotan atau sendok yang masuk ke dalam gelas berisi air akan tampak bengkok apabila dilihat dari luar. Hal ini disebabkan akibat cahaya yang datang dari udara (medium kurang rapat), merambat ke arah air (medium lebih rambat), akan mengalami pembiasan menjauhi garis normal.

Proses pembiasan terjadi di dalam gelas sehingga membuat seolah-olah sedotan atau sendok akan terlihat bengkok karena tidak berada pada titik sebenarnya atau garis normal.

• Dasar kolam yang terlihat dangkal

Saat berada di dekat kolam, akan terlihat jika dasar kolam seolah-olah dangkal. Namun pada kenyataannya kolam tersebut memiliki dasar yang cukup dalam.

Penampakan dasar kolam yang terlihat dangkal ini disebabkan karena adanya pembiasan cahaya yang datang dari udara (medium kurang rapat) menuju air (medium kurang rapat) sehingga mengalami pembiasan yang menjauhi garis normal.