Kenapa Pensil Tampak Patah Dalam Gelas Berisi Air? Ini Ia Penjelasannya Lengkap Dengan Gambar

Pernahkah kalian memasukkan batang pensil atau sedotan ke dalam gelas bening meliputi air jernih? Jika belum pernah, coba kalian lakukan sendiri dan amati apa yang terjadi. Sebuah pensil, sedotan, atau benda-benda padat berbentuk batangan menyerupai sendok, kayu, logam dan sebagainya apabila dimasukkan ke dalam gelas meliputi air maka akan terlihat seakan-akan patah atau bengkok menyerupai yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Bisakah kalian membuktikan bagaimana fenomena tersebut sanggup terjadi dengan memakai konsep fisika? Peristiwa batang pensil tampak bengkok di dalam gelas meliputi air ialah salah satu delusi optik yang sanggup dijelaskan dengan memakai prinsip pembiasan cahaya dan komponen-komponennya menyerupai Hukum Snellius dan indeks bias. Masih ingatkah kalian apa yang dimaksud dengan pembiasan cahaya, indeks bias, dan konsep Hukum Snellius? Mari kita ulas secara singkat.

Pembiasan Cahaya

Sebagai gelombang elektromagnetik, cahaya akan dipantulkan atau dibiaskan ketika melewati bidang batas antara dua medium. Ketika 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 (indeks bias) antara udara dan air, maka arah berkas cahaya yang hadir dari udara tidak akan sama dengan arah berkas cahaya di dalam air.

Karena hal tersebut, maka cahaya akan dibelokkan. Peristiwa ini disebut dengan pembiasan cahaya. melaluiataubersamaini demikian, sanggup disimpulkan bahwa:

Pembiasan atau difraksi cahaya yaitu adalah kejadian pembelokan arah cahaya ketika melewati bidang batas antara dua medium yang tidak sama kerapatan optik atau indeks biasnya. Pembiasan cahaya terjadi jawaban kecapatan cahaya tidak sama pada setiap medium.

Ada dua syarat terjadinya proses pembiasan cahaya, yaitu:

■ Cahaya merambat melalui dua medium yang mempunyai perbedaan kerapatan optik, contohnya udara dengan air, udara dengan kaca, air dengan kaca, dan sebagainya.

■ Cahaya yang hadir harus miring pada batas dua medium, alasannya jikalau tegak lurus maka tidak akan mengalami proses pembiasan.

■ Cahaya yang hadir dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat (ex. beling ke udara) harus menghasilkan sudut bias lebih kecil dari 90°. Hal ini alasannya jikalau sinar bias sama dengan 90° maka cahaya tidak akan memasuki medium kedua. Sedangkan jikalau sudut bias lebih besar dari 90° maka akan terjadi kejadian pemantulan sempurna.

Indeks Bias

Setiap medium mempunyai suatu indeks bias tertentu, yang ialah suatu ukuran seberapa besar suatu materi membiaskan cahaya. Indeks bias suatu zat yaitu perbandingan kelajuan cahaya di udara dengan kelajuan cahaya di dalam zat tersebut. Kelajuan cahaya di udara selalu lebih besar daripada di dalam zat lain. Oleh alasannya itu, indeks bias zat lain selain udara selalu lebih besar dari 1.

Semakin besar indeks bias suatu zat maka semakin besar cahaya dibelokkan oleh zat tersebut. Besarnya pembiasan juga bergantung pada panjang gelombang cahaya. Dalam spektrum cahaya tampak, panjang gelombang cahaya bervariasi dari gelombang merah yang terpanjang hingga gelombang ungu yang terpendek. Berikut ini yaitu beberapa referensi indeks bias beberapa medium yang disajikan dalam bentuk tabel.

Tabel Indeks Bias Berbagai Medium

Medium	Indeks Bias
Ruang hampa (vakum)	1,0000
Udara	1,0003
Air (20°C)	1,3300
Kaca kwartz	1,4590
Kaca plexi	1,5100
Kaca kerona	1,5200
Kaca flinta	1,6200

Hukum Snellius

Pembiasan terjadi apabila cahaya melewati batas dua medium. Seberkas cahaya (sinar) yang hadir dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti, sudut hadir (θi) lebih besar daripada sudut bias (θr). Sudut hadir adalah sudut yang dibuat oleh sinar hadir dengan garis normal permukaan. Sementara, sudut bias adalah sudut yang dibuat oleh sinar bias dengan garis normal. Perhatikan gambar diberikut.

Hubungan antara sinar hadir, sudut hadir, dengan sinar bias dan sudut bias ditemukan secara eksperimental oleh Willlebrord Snellius pada tahun 1621. Hubungan yang didiberikan dikenal sebagai Hukum Snellius pada pembiasan cahaya, atau sering disebut saja dengan Hukum Pembiasan. Bunyi Hukum Pembiasan Snellius ini yaitu sebagai diberikut.

■ Sinar hadir, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

■ Perbandingan sinus sudut hadir dengan sinus sudut bias pada dua medium yang tidak sama ialah bilangan tetap yang disebut indeks bias.

Selain kedua pernyataan Hukum Snellius di atas, masih ada hal lain yang berlaku pada kejadian pembiasan cahaya, yaitu sebagai diberikut.

1. Jika sinar hadir dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

2. Jika sinar hadir dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal.

3. Jika sinar hadir tegak lurus batas dua medium, maka sinar tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

Penjelasan Mengapa Pensil Tampak Seolah Patah

Ketika sebagian batang pensil tercelup ke dalam gelas beling meliputi air, maka sinar hadir yang berasal dari batang pensil yang tercelup tersebut akan melewati tiga medium, yaitu air, beling (gelas), dan udara hingga jadinya hingga ke mata kita sebagai pengamat. Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah gambar diberikut ini.

Sinar hadir 1 berasal dari ujung pensil yang tercelup air merambat melalui medium air. Ketika mencapai medium beling (gelas) maka sinar cahaya tersebut akan dibiaskan mendekati garis normal. Hal ini dikarenakan indeks bias beling lebih besar daripada indeks bias air sehingga kerapatan optik beling lebih besar (lebih rapat) daripada air (lebih renggang).

Kemudian dari medium kaca, sinar cahaya bergerak keluar menuju udara. Karena indeks bias udara lebih kecil daripada kaca, maka sinar dibiaskan menjauhi garis normal dan menghasilkan sinar bias 1. Sinar bias 1 ini kemudian mencapai mata kita. Hal yang sama juga berlaku untuk sinar hadir 2. Sesudah terjadi pembiasan dari air ke beling dan ke udara maka dihasilkan sinar bias 2 dan sinar bias ini juga menuju mata kita.

Kemudian, perpantidakboleh sinar bias 1 dan sinar bias 2 ini akan berpotongan di satu titik. Nah, di titik inilah kawasan terbentuknya bayangan tiruan dari batang pensil yang tercelup air. Bayangan tiruan inilah yang dilihat oleh mata kita. Karena bayangan tiruan ini letakknya tidak tepat atau sedikit bergeser dari posisi benda aslinya, maka oleh mata kita akan tampak seolah batang pensil yang tercelup air tersebut patah atau bengkok.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :