Hukum Snellius Pada Pemantulan Cahaya

Tahukah kalian bagaimana prosesnya mata kita bisa melihat benda-benda yang berada disekeliling kita? Proses mata melihat benda ini sudah mulai dijelaskan oleh beberapa ilmuwan pada zaman dahulu kala. Mulai pada abad ke-4 sebelum masehi, Plato dan Euclides berpendapat bahwa benda dapat terlihat karena dari mata kita keluar sinar-sinar penglihat yang berbentuk seperti kumis-kumis peraba. Teori ini dikenal dengan teori Sinar-Sinar Penglihat.

Akan tetapi, seorang ilmuwan muslim bernama Al-Haitham berpendapat bahwa benda dapat dilihat karena ada cahaya dari benda tersebut yang sampai kepada mata dan membentuk bayangan pada retina. Jika benda yang kita lihat merupakan sumber cahaya, seperti api, lampu pijar atau matahari, maka cahaya tersebut berasal dari benda yang bersangkutan.
 
Namun, jika benda yang kita lihat bukan sumber cahaya seperti meja, kursi, tembok dan lain-lain, maka cahaya yang sampai ke mata kita merupakan cahaya pantul. Jadi menurut Al-Haytham, kita dapat melihat suatu benda dikarenakan mata kita menangkap cahaya dari benda tersebut, baik cahaya dari dirinya sendiri maupun cahaya pantulan.

Tentunya kalian telah mengetahui bahwa salah satu sifat cahaya adalah bergerak lurus. Fenomena cahaya bergerak lurus ini dapat kalian amati pada sinar laser, lampu mobil dan lampu senter yang dinyalakan. Cahaya yang bergerak menurut garis lurus ini disebut dengan berkas cahaya, selanjutnya disebut sinar.

Apabila seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, maka ada beberapa kemungkinan yang akan terjadi. Pertama, berkas cahaya akan dipantulkan ke segala arah. Kedua, cahaya akan diteruskan atau dibiaskan. Ketiga, cahaya akan dipantulkan dan dibiaskan. Nah, pada kesempatan kali ini, kita akan belajar mengenai Hukum Pemantulan Cahaya yang dicetuskan oleh Snellius yang meliputi bunyi, rumus, gambar serta contoh soal dan pembahasannya. Jadi, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini.

Percobaan Snellius Tentang Pemantulan Cahaya

Uraian sebelumnya, menyebutkan bahwa apabila seberkas cahaya mengenai permukaan suatu benda, salah satu kemungkinan yang akan terjadi adalah cahaya akan dipantulkan. Dalam membahas pemantulan cahaya, kita perlu mendefinisikan beberapa konsep, antara lain garis normal, sinar datang, sinar pantul, sudut datang dan sudut pantul.

■ Garis normal (N) adalah garis yang tegak lurus dengan permukaan benda. Garis normal merupakan garis khayal yang berfungsi mempermudah penggambaran sinar datang dan sinar pantul.

■ Sinar datang (i) adalah sinar yang menuju permukaan benda.

■ Sinar pantul (r) adalah sinar yang dipantulkan (berasal dari benda).

■ Sudut datang (θ_i) adalah sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya datang (sinar datang) dengan garis normal.

■ Sudut pantuk (θ_r) adalah sudut yang dibentuk oleh berkas cahaya pantul (sinar pantul) dengan garis normal.

Peristiwa pemantulan cahaya pertama kali diselidiki oleh seorang Profesor Matematika Universitas Leiden Belanda yang bernama Willebrord Snellius(1581 – 1626). Snellius menggunakan sumber cahaya (sinar laser) serta alat cakra optik yang terdiri dari busur lingkaran yang berskala sudut dan cermin datar yang dapat diputar pada poros busur lingkaran tersebut. Skema eksperimen Snellius diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Snellius memutar-mutar cermin yang berada pada poros busur lingkaran sehingga besarnya sudut datang berubah-ubah. Ketika sudut datang berubah ternyata besarnya perubahan tersebut sebanding dengan perubahan besar sudut pantulnya. Misalnya seperti ini, ketika sudut datang sebesar 30° menghasilkan sudut pantul sebesar 30° begitupun pada saat sudut datang mencapai 45° ternyata menghasilkan sudut pantul sebesar 45°.

Namun ketika sinar datang diarahkan tegak lurus cermin, ternyata sinar datang tersebut dipantulkan kembali searah sumber sinar. Dari percobaan ini, menghasilkan suatu hukum yang dikenal dengan Hukum Pemantulan Snellius.

Hukum Pemantulan Snellius

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukannya, Snellius merumuskan Hukum Pemantulan Cahya yang berbunyi sebagai berikut.

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

2) Sudut datang sama dengan sudut pantul. Secara matematis, persamaan sudut datang dan sudut pantul dituliskan dalam bentuk rumus berikut.

θi = θr

3) Sinar datang tegak lurus cermin akan dipantulkan kembali.

Contoh Soal dan Pembahasan

Dua buah cermin disusun seperti pada gambar di bawah ini. Apabila sinar datang pada cermin A memiliki sudut datang 40°, tentukanlah arah sinar pantul (sudut pantul) oleh cermin B.

Jawab

Di titik A, i adalah sudut datang = 40°.

Berdasarkan Hukum Pemantulan, i = r maka r = 40°.

∠P = ∠BAO = ∠NAO − ∠r = 90° − 40° = 50°

Besar sudut r’ dapat dicari dari

⇔ ∠r’ + ∠P + ∠AOB = 180°

⇔ ∠r’ + 50° + 90° = 180°

⇔ ∠r’ + 140° = 180°

⇔ ∠r’ = 180° − 140°

⇔ ∠r’ = 40°

Besarnya sudut i₁ dapat dicari dari

⇔ ∠r’ + ∠i₁ = 90°

⇔ 40° + ∠i₁ = 90°

⇔ ∠i₁ = 90° − 40°

⇔ ∠i₁ = 50°

∠i₁ merupakan sudut datang terhadap cermin B.

Berdasarkan Hukum Pemantulan, di titik B berlaku:

∠i₁ = ∠r₁

∠r₁ = 50°

Jadi, arah sinar pantul oleh cermin B membentuk sudut 50° terhadap garis normal.