Cabang ilmu pengetahuan tentang cahaya yang mempelajari sifat-sifat perambatan cahaya, seperti pemantulan, pembiasan, serta prinsip jalannya sinar-sinar disebut optika geometri. Dalam optika geometri, cahaya dapat digambarkan dengan sinar berupa garis yan tegak lurus dengan muka gelombang dan tidak sepenuhnya memeperhitungkan sinar sifat gelombang dari cahaya tersebut. Penggambaran cahaya sebagai sinar berupa garis lurus tidak dapat diterapkan dalam optika fisis. Pada optika fisis, cahaya harus sepenuhnya dipandang sebagai gelombang karena efek-efek interferensi dan difraksinya sangat dominan.
Pemantulan Baur dan Pemantulan Teratur
Pada umumnya, setiap permukaan benda dapat memantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan tersebut. Permukaan benda dapat berupa permukaan kasar atau halus. Seberkas cahaya yang jatuh pada benda dengan permukaan kasar akan dipantulkan dengan arah sinar pantul yang tak teratur. Pemantulan ini disebut dengan pemantulan baur, seperti gambar di bawah ini.
Contoh dalam kehidupan sehari-hari penerapan konsep pemantulan baur adalah peristiwa pemantulan cahaya matahari yang mengenai permukaan bumi, di mana permukaan bumi memiliki permukaan yang kasar (tidak teratur). Pematulan baur inilah yang menyebabkan sinar matahari atau cahaya matahari bisa sampai ke dalam ruangan rumah-rumah, walaupun rumah tersebut berisi atap yang menghalangi cahaya matahari masuk ke dalam ruangan.
Berbeda dengan pemantulan baur yang disebabkan karena cahaya mengenai benda yang permukaan kasar, adapun seberkas cahaya yang jatuh pada permukaan halus, akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Pemantulan dengan arah yang teratur disebut dengan pemantulan teratur, seperti gambar di bawah ini. Pemantulan cahaya pada permukaan banda tidak sembarang, melainkan memiliki keteraturan sesuai dengan hukum-hukum pemantulan. Contoh pemantulan jenis ini adalah pemantulan pada cermin.
Pada umumnya, setiap permukaan benda dapat memantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan tersebut. Permukaan benda dapat berupa permukaan kasar atau halus. Seberkas cahaya yang jatuh pada benda dengan permukaan kasar akan dipantulkan dengan arah sinar pantul yang tak teratur. Pemantulan ini disebut dengan pemantulan baur, seperti gambar di bawah ini.
Berbeda dengan pemantulan baur yang disebabkan karena cahaya mengenai benda yang permukaan kasar, adapun seberkas cahaya yang jatuh pada permukaan halus, akan dipantulkan dengan arah yang teratur. Pemantulan dengan arah yang teratur disebut dengan pemantulan teratur, seperti gambar di bawah ini. Pemantulan cahaya pada permukaan banda tidak sembarang, melainkan memiliki keteraturan sesuai dengan hukum-hukum pemantulan. Contoh pemantulan jenis ini adalah pemantulan pada cermin.
Hukum Pemantulan Cahaya
Bagaimana pemantulan terjadi? Ketika kamu menyalakan lampu senter yang telah ditutupi dengan kertas karton yang diberi lubang, kamu dapat melihat cahaya merambat dalam bentuk garis lurus. Bayangan cahaya ini pun terlihat pada cermin. Jika sudut datang dan sudut pantul diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul (θr) dan sudut datang (θi) adalah sama.
Percobaan lain yang dapat membuktikan hukum pemantulan adalah dengan menggunakan pointer inframerah. Pointer inframerah tersebut ditembakan pada sebuah cermin yang dialasi dengan karton. Jika sudut datang (θi) dan sudut pantul (θr) diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul dan sudut datang adalah sama, seperti gambar di bawah ini.
Jika kamu membuat sebuah garis lurus yang tegak lurus dengan cermin, kamu akan mendapatkan sebuah garis yang dinamakan garis normal. Ternyata, sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama. Untuk percobaan dengan sudut-sudut yang lain pun, ternyata sifat-sifatnya pun sama. Kegiatan yang telah kamu lakukan adalah untuk membuktikan hukum yang disebut hukum pemantulan. Secara lengkap hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut.
Dalam hukum pemantulan anda akan mengenal istilah garis normal, sudut datang dan sudut pantul. Garis normal merupakan garis hayal yang dibentuk oleh sinar datang dengan bidang pantul yang tegak lurus dengan bidang pantul tersebut. Sudut datang (θi) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal, sedangkan sudut pantul (θr) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dengan garis normal. Untuk lebih jelas tentang garis normal, sinar datang dan sinar pantul, silahkan perhatikan gambar di bawah ini.
Bagaimana pemantulan terjadi? Ketika kamu menyalakan lampu senter yang telah ditutupi dengan kertas karton yang diberi lubang, kamu dapat melihat cahaya merambat dalam bentuk garis lurus. Bayangan cahaya ini pun terlihat pada cermin. Jika sudut datang dan sudut pantul diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul (θr) dan sudut datang (θi) adalah sama.
Percobaan lain yang dapat membuktikan hukum pemantulan adalah dengan menggunakan pointer inframerah. Pointer inframerah tersebut ditembakan pada sebuah cermin yang dialasi dengan karton. Jika sudut datang (θi) dan sudut pantul (θr) diukur, akan diperoleh besarnya sudut pantul dan sudut datang adalah sama, seperti gambar di bawah ini.
- Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada atu bidang datar.
- Sudut datang (θi) sama dengan sudut pantul (θr).
Dalam hukum pemantulan anda akan mengenal istilah garis normal, sudut datang dan sudut pantul. Garis normal merupakan garis hayal yang dibentuk oleh sinar datang dengan bidang pantul yang tegak lurus dengan bidang pantul tersebut. Sudut datang (θi) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal, sedangkan sudut pantul (θr) merupakan sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dengan garis normal. Untuk lebih jelas tentang garis normal, sinar datang dan sinar pantul, silahkan perhatikan gambar di bawah ini.
Contoh Soal Tentang Hukum Pemantulan
Dua buah cermin disusun seperti gambar berikut. Jika sinar datang pada cermin A memiliki sudut datang 40°, tentukan daerah sinar pantul (sudut pantul) oleh cermin B!
Dua buah cermin disusun seperti gambar berikut. Jika sinar datang pada cermin A memiliki sudut datang 40°, tentukan daerah sinar pantul (sudut pantul) oleh cermin B!
Penyelesain:
Di titik A, i merupakan sudut datang = 40°. Berdasarkan hukum pemantulan, i = r maka r = 40°.
∠P = ∠BAO = ∠NAO – (r)
∠BAO = 90° – 40°
∠BAO = 50°
besar sudut r’ dapat dicari dari
∠r’ + ∠P + ∠BAO = 180°
∠r’ + 50° + 90° = 180°
∠r’ = 50°
besar sudut i1 dapat dicari dari
∠r’ + ∠ i1 = 90°
40° + ∠ i1 = 90°
∠i1 = 50°
∠i1 merupakan sudut datang terhadap cermin B, maka berdasarkan hukum pemantulan cahaya, di titik B akan berlaku
∠i1 = ∠ r1
∠r1 = 50°
Jadi, arah sinar pantul oleh cermin B membentuk sudut 50° terhadap garis normal.