Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya – Materi Fisika Kelas 11

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya

Hai, Sobat Zenius! Ketika lagi bercermin, elo pasti melihat pantulan wajah di cermin kan? Menurut elo, kenapa sih bayangan bisa muncul di cermin? 

Nah, bayangan yang muncul di cermin ini dapat terjadi karena cermin dapat memantulkan cahaya yang mengenainya nih, guys. Peristiwa ini bisa disebut juga sebagai pemantulan cahaya. 

Namun, kenapa ya, cahaya bisa dipantulkan? Yuk, cari tahu!

Pemantulan Cahaya

Apa itu pemantulan cahaya? Untuk memahami sifat pemantulan cahaya pertama-tama kita lihat ilustrasi di bawah ini dulu, yuk!

ilustrasi dan rumus pemantulan cahaya
Ilustrasi Pemantulan Cahaya. (Arsip Zenius)

Kalau elo perhatikan gambar di atas, ketika berkas sinar datang maka sinar akan membentuk sudut terhadap garis normal. Sudut tersebut bisa kita simbolkan sebagai (i) sedangkan sudut sinar pantul terhadap garis normal disimbolkan (p). 

Nah, ketika pemantulan terjadi maka sudut antara sinar datang terhadap garis normal akan sama dengan sudut antara sinar pantul dengan garis normal. Sehingga rumus pemantulan cahaya adalah:

i = p

Pembiasan Cahaya

Selain dipantulkan, cahaya juga dapat dibiaskan, lho! 

Seperti yang elo lihat di gambar sebelumnya, yang namanya pemantulan cahaya hanya berada di satu medium yang sama.

Namun berbeda dengan pembiasan cahaya nih, guys. Kalau pembiasan cahaya itu berada pada medium yang berbeda. Jadi, sinar datang akan diteruskan menuju air. 

Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini, yuk!

Ilustrasi dan rumus pembiasan cahaya
Ilustrasi pembiasan cahaya. (Arsip Zenius)

Perlu diingat kalau hubungan antara sudut datang dan sudut bias disebut dengan indeks bias. Nah, indeks bias ini dapat dikatakan sebagai kerapatan suatu medium. Kenapa? Sebab, semakin besar nilai indeks bias maka semakin rapat mediumnya. 

Berdasarkan Hukum Snell, rumus pembiasan cahaya yakni:

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 81

Keterangan:

n1 = indeks bias medium di sekitar prisma

n2 = indeks bias prisma

i = sudut datang

r = sudut bias

Sudut Kritis dan Pemantulan Total

Nah, di dalam pemantulan dan pembiasan cahaya ada yang namanya sudut kritis dan pemantulan total. Apa itu sudut kritis dan pemantulan total? Tenang gue akan jelasin satu-persatu!

Sekarang, elo perhatikan dulu gambar di bawah ini!

sudut kritis adalah
Ilustrasi sudut kritis. (Arsip Zenius)

Dari gambar di atas, terlihat kalau indeks bias air lebih besar dari indeks bias udara (na > nu). Sehingga, kalau ada cahaya datang dari air (i) maka cahaya akan dipantulkan dan dibiaskan. Nah, cahaya yang dibiasakan (r) akan menjauhi garis normal sedangkan sebagian lagi cahayanya dipantulkan (p).

Lalu, apa yang terjadi jika sudut datang cahaya (i) diperbesar? Nah, jika begitu maka sudut biasnya (r) menjadi 90 derajat. Sudut datang yang menghasilkan r= 90 derajat disebut sudut kritis (ik).

Untuk menghitung sudut kritis (ik), elo bisa menghitungnya dengan hukum pemantulan cahaya atau Hukum Snellius, yaitu:

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 82 Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 83 Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 84

Namun, bagaimana kalau sinar datang melebihi sudut kritis? Maka, tidak akan ada lagi sinar yang dibiaskan, artinya semua sinar dipantulkan. Kejadian inilah yang disebut pemantulan total atau pemantulan sempurna.

pemantulan sempurna adalah
Ilustrasi pemantulan total. (Arsip Zenius)

Nah, pemantulan sempurna ini biasanya ditemukan pada berlian nih, guys. Jadi, jangan heran kalau berlian terlihat berkilau. Selain itu pemantulan sempurna juga dimanfaatkan dalam pembuatan fiber optik, lho. 

Sudut Deviasi

Deviasi merupakan pembelokan cahaya akibat cahaya melalui medium yang berbeda. Contohnya deviasi pada prisma di bawah ini.

sudut deviasi adalah
Ilustrasi sudut deviasi. (Arsip Zenius)

Rumus sudut deviasi (D) bisa dihitung dengan cara: 

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 85 Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 86

Keterangan:

D = sudut deviasi

i1 = sudut datang pada prisma

r2 = sudut bias sinar meninggalkan prisma

β = sudut pembias prisma

Sudut deviasi minimum bisa terjadi apabila i1 = 12 maka rumus deviasi minimumnya:

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 87

atau

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 88

Keterangan:

n1 = indeks bias medium di sekitar prisma

n2 = indeks bias prisma

β = sudut pembias prisma

Dm = sudut deviasi minimum prisma

Baca Juga: Mengenal Mesin Kalor dan Mesin Pendingin

Dispersi Cahaya

Dispersi cahaya merupakan perbedaan indeks bias cahaya akibat perbedaan frekuensi. Dalam cahaya sendiri ada yang namanya cahaya monokromatis dan cahaya polikromatik. Cahaya monokromatis merupakan cahaya yang terdiri hanya satu warna. Sedangkan cahaya polikromatik (putih) terdiri dari banyak warna (me, ji, ku, hi, bi, ni, u). 

Jadi, kalau misalnya ada sinar polikromatik diarahkan pada prisma, maka akan terjadi peristiwa penguraian warna. Sekarang, coba elo perhatikan gambar prisma di bawah ini! 

dispersi cahaya adalah
Ilustrasi dispersi cahaya. (Arsip Zenius)

Maka, rumus sudut dispersi: 

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 89

Sedangkan, untuk rumus deviasi minimumnya adalah:

Hukum Pemantulan Cahaya Beserta Rumus dan Sifatnya - Materi Fisika Kelas 11 90

Baca Juga: Konsep Dasar Hukum Termodinamika

Contoh Soal Pemantulan Cahaya

1. (1) cepat rambat sinar bias sama dengan cepat rambat sinar datang

(2) terjadi pembelokan arah rambat cahaya

(3) terjadi jika cahaya merambat melalui dua medium yang berbeda

(4) sudut bias selalu sama dengan sudut datang

Pernyataan di atas yang benar mengenai pembiasan adalah ….

A. 1, 2, dan 3

B. 1 dan 3

C. 2 dan 4

D. 4 saja

E. Tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Pernyataan yang benar adalah 1, 2, dan 3. Maka, jawaban yang tepat adalah A. 

2. (1) cahaya merambat pada satu medium renggang

(2) cahaya merambat melalui medium rapat menuju medium lebih renggang

(3) sudut datang sama dengan sudut bias

(4) sudut datang cahaya lebih besar dari pada sudut kritis

Dari penyataan di atas, manakah yang termasuk syarat terjadinya pemantulan?

A. 1, 2, dan 3

B. 1 dan 3

C. 2 dan 4

D. 4 saja

E. Tidak ada yang benar

Jawaban dan Pembahasan:

Pernyataan yang benar adalah 2 dan 4. Maka, jawaban yang tepat adalah C.

3. Salah satu pemanfaatan pemantulan sempurna adalah ….

A. fiber optik

B. terjadinya pelangi

C. penguraian cahaya pada prisma

D. mikroskop

E. lup

Jawaban dan Pembahasan:

Pemantulan sempurna umumnya dimanfaatkan untuk fiber optik. Maka, jawaban yang tepat adalah A.

Baca Juga: Kapasitas Kalor Gas: Rumus dan Contoh Soal

So, itu dia guys pembahasan tentang pembiasan dan pemantulan cahaya. Untuk penjelasan lebih lengkapnya, elo bisa tonton videonya di aplikasi Zenius, ya Selain nonton videonya, di Zenius elo juga bisa latihan soal lebih banyak lagi, lho. Nah, cara download-nya tinggal klik aja banner di bawah ini!

Pelajari materi Fisika di video materi belajar Zenius
Bagikan Artikel Ini!