Pembiasan Cahaya

Sebagai gelombang elektromagnetik, cahaya akan dipantulkan atau dibiaskan saat melewati bidang batas antara dua medium. Saat cahaya dari udara melewati bidang

batas antara air dan udara, maka sebagian kecil dari cahaya akan dipantulkan dan sisanya akan diteruskan. Karena terdapat perbedaan kerapatan optik antara udara dan air, maka arah berkas cahaya yang datang dari udara tidak akan sama dengan arah berkas cahaya di dalam air. Karena hal tersebut, maka cahaya akan dibelokkan. Peristiwa ini disebut pembiasan. Sedangkan, rapat optik adalah sifat dari medium tembus cahaya (zat optik) dalam melewatkan cahaya.

Kerapatan optik yang berbeda pada dua medium, menyebabkan cepat rambat cahaya pada kedua medium tersebut berbeda. Perbandingan antara cepat rambat cahaya pada medium 1 dan medium 2 disebut indeks bias. Jika medium 1 adalah ruang hampa, maka perbandingan antara cepat rambat cahaya di ruang hampa dan

di sebuah medium disebut indeks bias mutlak medium tersebut.

1. Hukum Pembiasan

Selain pemantulan, Willeboard Snellius juga melakukan eksperimen-eksperimen tentang pembiasan cahaya dan ia menemukan hubungan antara sinar datang dan sinar bias yang kemudian dikenal dengan Hukum Snellius, yaitu:

1)    Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.

2)    a) Jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.

b) Jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

3)    Perbandingan sinus sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) merupakan suatu bilangan tetap. Bilangan tetap inilah yang sebenarnya menunjukkan indeks bias.

2. Pemantulan Total

Jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal. Jika sudut sinar datang kita perbesar, maka sudut bias akan makin besar pula. Suatu saat, sudut bias akan sama dengan 90º. Hal ini berarti sinar dibiaskan sejajar dengan bidang antarmedium. Jika sudut sinar datang kita perbesar lagi, maka sinar datang tidak lagi di biaskan, akan tetapi dipantulkan. Peristiwa ini yang kita sebut dengan pemantulan total atau pemantulan sempurna.

Sinar datang dengan sudut i akan dibiaskan dengan sudut bias r. Jika sudut sinar datang diperbesar sampai I = θ, maka sinar akan dibiaskan sejajar dengan permukaan air (karena sudut datang θ menghasilkan sudut bias 90^o, maka θ disebut sudut batas). Jika sudut sinar datang lebih besar daripada sudut batas, maka sinar akan dipantulkan seluruhnya oleh permukaan air kembali ke dalam air.

Contoh terjadinya pemantulan total adalah kemilau berlian, fatamorgana, dan serat optik.