2.4.1 Refraksi pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan
cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu[8] : a. Mendekati garis normal
Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya
merambat dari udara ke dalam air. b. Menjauhi garis normal
Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya
merambat dari dalam air ke udara. Syarat-syarat terjadinya pembiasan adalah sebagai berikut :
1 cahaya harus melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya; 2 cahaya datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas sudut datang lebih kecil
dari 90
o
Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan
dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens 1629-1695 : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya
dalam suatu zat dinamakan indeks bias.” Secara matematis dapat dirumuskan[1] :
n = c v ……….……………………………………………………… 2.3
dimana :
Universitas Sumatera Utara
n = indeks bias c = laju cahaya dalam ruang hampa 3 x 10
8
ms v = laju cahaya dalam zat
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 dan nilainya untuk beberapa zat ditampilkan pada Tabel 2.2[9].
Tabel 2.2 Indeks Bias Beberapa Medium yang berbeda
Medium n = c v
Udara Hampa 1,0000
Udara pada STP 1,0003
Air 1,333
Es 1,31
Alkohol Etil 1,36
Gliserol 1,48
Benzena 1,50
Kaca Kuarsa Lebur 1.46
Kaca Korona 1,52
Api cahayakaca flinta 1,58
Lucite atau plexiglass 1,51
Garam dapur Natrium Klorida 1,53
Berlian 2,42
Sebuah benda yang berada dalam air terlihat dari udara sepertinya berada pada kedalaman yang lebih dangkal dari kedalaman benda yang sebenarnya.
Radiasi sinar tampak, atau cahaya, dari matahari sangat penting terhadap sistem kehidupan di lautan. Cahaya ini menyediakan energi yang dibutuhkan oleh arus
laut dan angin untuk bersirkulasi. Konversi energi cahaya tersebut menjadi energi panas membantu pembentukan lapisan tipis air hangat di dekat permukaan laut
Universitas Sumatera Utara
global, yang mendukung sebagian besar kehidupan laut. Lebih signifikan lagi, transmisi cahaya di air laut sangatlah penting untuk produktivitas di lautan[8].
Sejumlah cahaya yang masuk ke atmosfer, akan direfleksikan ketika menyentuh permukaan laut. Hal ini tergantung dari kondisi air itu sendiri. Jika air
laut tenang dan tidak banyak gelombang atau riak, maka akan lebih sedikit cahaya yang direfleksikan. Jika kondisi air bergolak dengan banyak gelombang, maka
akan lebih banyak cahaya yang direfleksikan[8]. Cahaya yang berpenetrasi di permukaan akan direfraksikan karena
perbedaan kecepatan akibat perbedaan kerapatan media antara udara dengan air. Cahaya merambat lebih cepat di media air dibandingkan dengan media udara.
Refraksi ini dijelaskan oleh Hukum Snellius yang menyebutkan bahwa hubungan antara sudut datang θ
1
dan θ
2
dijelaskan oleh persamaan 2.4[8].
………………………………2.4
Dimana v
1
dan v
2
adalah kecepatan gelombang pada media tertentu, sedangkan n1 dan n2 merupakan indeks refraksi.
Refraksi muncul ketika gelombang cahaya melewati media yang memberikan indeks refraksi yang berbeda-beda. Pada batas di antara media, fase
kecepatan gelombang cahaya berubah, sehingga menyebabkan perubahan arah. Panjang gelombangnya dapat meningkat maupun berkurang, tetapi frekuensinya
cenderung tetap. Sebagai contoh, sebuah berkas cahaya akan direfraksi ketika memasuki dan meninggalkan gelas, dan ini merupakan indikator adanya
perubahan dalam indeks refraksi. Indeks refraksi udara adalah 1,003, sedangkan indeks refraksi air adalah 1,33[8].
Universitas Sumatera Utara
Ketika sebuah objek diletakkan dalam gelas dengan posisi setengah terendam, maka objek tersebut akan terlihat membengkok di permukaan air. Ini
disebabkan oleh pembengkokan cahaya ketika berkas cahaya tersebut meninggalkan air ke udara dan ditangkap oleh mata kita sebagai garis pandang
yang lurus. Garis pandang mata yang posisinya lebih tinggi memperlihatkan posisi objek yang lebih tinggi daripada posisi yang sebenarnya. Ini
memperlihatkan objek berada pada kedalaman yang lebih dangkal dibandingkan yang sebenarnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6[8].
Gambar 2.6 Refraksi Cahaya Secara skematik, refraksi cahaya biasanya diwakili oleh gambar arah cahaya
yang mendekati ataupun menjauhi normal. Cahaya akan dibelokkan mendekati normal ketika cahaya memasuki medium yang lebih rapat dibandingkan medium
datangnya Gambar 2.7.a. Sementara cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal, ketika cahaya tersebut memasuki medium yang lebih renggang
dibandingkan medium datangnya Gambar 2.7.b[8] .
a b
Gambar 2.7.a Refraksi Mendekati Garis Normal, b Refraksi Menjauhi Garis Normal
Universitas Sumatera Utara
2.4.2 Difraksi Cahaya
Kategori