Refleksi cahaya: elemen, hukum, aplikasi, dan eksperimen

Refleksi cahaya adalah fenomena optik dimana sinar cahaya berubah arah dan dipantulkan ketika menyentuh permukaan pemisahan dua media, tanpa bisa melintasi permukaan itu.

Ini adalah fenomena dasar yang terjadi di alam dan mulai dipelajari di Yunani klasik. Namun, hukum yang mengatur pantulan cahaya tidak diumumkan sampai abad ketujuh belas. Adalah ilmuwan Belanda W. Snell yang mendefinisikan hukum refleksi dan pembiasan. Dengan cara ini, undang-undang ini menerima nama Hukum Snell.

Refleksi itu sendiri adalah fenomena umum yang mempengaruhi semua gelombang, meskipun kasus cahaya adalah yang paling representatif. Setiap kali cahaya menyerang tubuh, pantulan terjadi. Bergantung pada warna spektrum apa yang diserap dan dipantulkan oleh tubuh, kita melihat tubuh satu warna atau lainnya.

Refleksi juga hadir dalam kehidupan kita sehari-hari dalam hal-hal sehari-hari seperti pembentukan gambar di cermin. Gambar-gambar ini dapat dijelaskan dari hukum refleksi. Itu juga bisa dilihat pada gambar yang dipantulkan di permukaan air, meski dalam hal ini juga ada fenomena pembiasan.

Elemen

Saat mempelajari pantulan cahaya, elemen-elemen berikut harus diperhitungkan: cahaya, dua media, permukaan pemisahan media, sinar datang, sinar pantul dan normal ke permukaan pemisahan .

Dalam fisika, istilah cahaya mencakup seluruh bidang radiasi yang termasuk dalam spektrum elektromagnetik, meninggalkan ekspresi cahaya tampak pada bagian spektrum yang dirasakan oleh mata manusia.

Dalam refleksi kita harus membedakan dua media. Yang pertama adalah sarana yang digunakan oleh gelombang. Yang kedua tidak mencapai atau melaluinya, pembiasan gelombang terjadi. Antara kedua cara inilah yang disebut pemisahan media.

Normal adalah garis tegak lurus terhadap bidang pemisahan media. Sinar datang disebut sebagai sinar cahaya, yang mencapai permukaan pemisahan melalui media pertama. Di sisi lain, sinar yang dipantulkan adalah sinar yang dipantulkan setelah mengenai sinar datang dengan permukaan ini.

Hukum refleksi

Sementara Euclid adalah yang pertama menerbitkan beberapa hukum refleksi pada abad ketiga SM, dapat dipastikan bahwa itu terjadi pada 1621, dengan astronom Belanda dan ahli matematika Willebrord Snell van Royen, bahwa hukum refleksi dan refraksi saat ini dibuat. .

Selanjutnya, dua hukum refleksi terungkap.

Hukum pertama

Hukum pertama dirangkum dalam pernyataan berikut: sinar datang, normal (atau tegak lurus terhadap bidang) dan sinar pantulan berada di bidang ruang yang sama.

Hukum kedua

Hukum refleksi kedua menyatakan bahwa sudut refleksi persis sama dengan sudut insiden.

Prinsip Fermat

Baik hukum refleksi sebelumnya, maupun hukum refraksi, dapat disimpulkan dari prinsip Fermat. Prinsip ini menegaskan bahwa lintasan yang mengikuti sinar cahaya antara dua tempat ruang selalu di mana ia menggunakan waktu yang lebih kecil mungkin.

Total refleksi internal cahaya

Refleksi internal total cahaya terjadi ketika cahaya bertemu dengan media dengan indeks bias, n 2, kurang dari media di mana ia berada, n 1 . Dalam hal ini, cahaya tidak dapat melintasi permukaan pemisahan kedua media dan dipantulkan sepenuhnya.

Tentu saja, ini hanya terjadi pada sudut-sudut kejadian yang lebih tinggi daripada sudut yang disebut sudut kritis.

Refleksi internal total adalah penyebab dari kilatan yang dapat diamati pada berlian yang dipotong.

Jenis refleksi

Refleksi dapat dari beberapa jenis: specular, difus atau campuran. Bahwa jenis refleksi atau lainnya terjadi, akan tergantung terutama pada jenis permukaan yang ada di jalurnya.

Refleksi specular

Ketika cahaya menghantam permukaan yang halus dan halus, refleksi specular terjadi.

Refleksi yang menyebar

Namun, ketika cahaya menghantam permukaan yang tidak kasar, pantulan terjadi di semua arah ruang. Dikatakan, kemudian, bahwa telah ada refleksi difus.

Refleksi campuran

Seperti namanya, refleksi campuran terjadi ketika ada kombinasi dari dua sebelumnya.

Aplikasi

Refleksi cahaya memiliki aplikasi yang berbeda. Jadi, misalnya, fenomena refleksi total digunakan dalam apa yang dikenal sebagai prisma Porro, yang digunakan dalam pembuatan teropong.

Refleksi total juga digunakan untuk perambatan cahaya pada kabel serat optik. Dengan cara ini, jika di rumah Anda memiliki koneksi internet melalui serat optik, Anda harus tahu bahwa bagian dari tanggung jawab yang Anda nikmati adalah karena pantulan cahaya secara total.

Refleksi ulang

Retroreflection adalah aplikasi pantulan cahaya, yang terdiri dari pantulan cahaya kembali ke sumber atau sumber, apa pun sudut kejadiannya. Untuk mencapai hal ini, permukaan reflektif datar digunakan.

Aplikasi khusus refleksore diberikan dalam sinyal lalu lintas. Ini memungkinkan cahaya lampu depan dipantulkan langsung ke arah asalnya. Dengan demikian, sinyalnya ditingkatkan sehingga pengemudi menerima peringatan bahaya.

Eksperimen

Fenomena pantulan cahaya dapat diverifikasi dengan beberapa eksperimen sederhana buatan rumah seperti yang kami usulkan selanjutnya. Anda dapat melakukannya di rumah tanpa risiko dan memeriksa bagaimana fisika ada di ujung jari Anda.

Eksperimen refleksi internal total cahaya

Untuk melakukan percobaan ini, hanya diperlukan gelas, air, susu, dan laser pointer.

Pertama, isi gelas dengan air, lalu tambahkan beberapa tetes susu. Setelah ini selesai, arahkan pointer laser pada bejana di bawah permukaan air. Dengan cara ini, sinar cahaya dari pointer akan melintasi air dan akan dipantulkan pada permukaan pemisahan air dengan udara.

Selain itu, berkat tetesan susu yang larut dalam air, dimungkinkan untuk mengikuti jalur lengkap gelombang cahaya dan mengamati dengan sempurna baik sinar datang maupun sinar pantulan. Bagaimanapun, idealnya adalah melakukan percobaan di ruangan dengan sedikit cahaya untuk lebih menghargai gambar gelombang yang dipantulkan.

Penyebab

Seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya, fenomena ini hanya terjadi ketika cahaya berpindah dari medium dengan indeks bias lebih tinggi ke medium dengan indeks lebih rendah. Dengan cara yang sama, agar ini terjadi, cahaya harus memengaruhi pemisahan media dengan sudut yang lebih besar dari yang disebut sudut kritis.

Kesimpulan

Refleksi cahaya adalah fenomena alam yang menyertai kita setiap hari dalam kehidupan kita. Ini sedemikian rupa, sampai pada taraf tertentu, sehingga kita merasakan warna-warna berkat itu. Ada bukti studinya sudah di Yunani klasik, meskipun tidak sampai abad ketujuh belas dengan Snell bahwa mereka mulai mendefinisikan aturan yang mengaturnya.

Saat ini, aplikasinya banyak dan beragam. Beberapa, pasti Anda tidak akan membayangkannya, dan mereka campur tangan dalam proses yang tidak terduga seperti transmisi informasi melalui kabel serat optik.

Fisika tidak hanya dalam segala hal ketika mengelilingi kita, cahaya juga menyertai kita secara tak terpisahkan dalam penemuan kita akan kenyataan. Tidak sia-sia, itu berkat dia bahwa kita memahami dunia di sekitar kita.