Hukum Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar, Cembung, dan Cekung

tirto.id - Hukum pemantulan cahaya pada cermin datar, cembung, dan cekung berbeda-beda bunyinya begitu pula dengan rumus serta pengertiannya.

Cahaya adalah hal yang penting bagi kehidupan di Bumi. Hampir semua aktivitas di Bumi membutuhkan cahaya. Bila berada dalam kegelapan, makhluk Bumi termasuk manusia tak bisa melakukan berbagai pekerjaan dan aktivitas yang seharusnya dikerjakan.

Dikutip dari BSD IPA, cahaya adalah energi yang dipancarkan benda berpijar. Selain matahari, contoh lain dari cahaya ialah lampu dan kayu yang berpijar karena terbakar. Semua benda yang mengeluarkan cahaya dinamakan sumber cahaya.

Dalam ilmu fisika, menurut Gregory Hallock Smith dalam Camera Lenses: From Box Camera to Digital (2006), cahaya merupakan radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasatmata ataupun yang tidak.

Cahaya merupakan energi berbentuk gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.

Cahaya tidak butuh medium untuk merambat sehingga dapat melalui ruang hampa, tetapi ternyata gelombang cahaya juga bisa dipantulkan.

Misalnya saja cahaya matahari, yang mampu sampai ke bumi melewati ruang hampa udara di luar angkasa dalam waktu 300 juta m/s.

Karena Matahari mampu memancarkan gelombang cahaya, maka matahari disebut sumber cahaya. Contoh lain dari sumber cahaya adalah lampu, api, obor, dan lainnya.

Pada ilmu Fisika, cahaya digolongkan sebagai suatu bentuk radiasi. Menurut laman Sumber Belajar Kemdikbud, radiasi adalah sesuatu yang memancar keluar dari suatu sumber cahaya tetapi bukan merupakan zat.

Hukum Pemantulan Cahaya

Dikutip dari situs Kemdikbud sama seperti benda padat, gelombang cahaya juga akan memantul jika menumbuk suatu permukaan benda. Sinar matahari yang menjadi sumber cahaya terbesar di galaksi ini, juga mengalami pemantulan saat masuk melewati atmosfer bumi hingga sampai ke mata kita.

Pemantulan adalah kembalinya arah cahaya ke arah asalnya setelah menumbuk suatu penghalang. Dalam fisika, hukum pemantulan cahaya dirumuskan dengan:

sudut datang = sudut pantul

i = r

Bentuk permukaan benda yang memantulkan cahaya sangat menentukan karakteristik pemantulannya. Apabila permukaan datar maka cahaya akan dipantulkan secara sempurna. Sebaliknya jika permukaan tidak rata maka cahaya akan dipantulkan ke berbagai arah, sehingga menjadi tidak teratur (pemantulan baur).

Pembiasan Cahaya

Cahaya mampu menembus medium yang bening dan medium baur. Jika cahaya menembus medium yang kerapatannya berbeda, kecepatan cahaya akan berubah. Perubahan kecepatan ini menyebabkan gelombang cahaya terlihat membelok.

Misalnya segelas air yang diberi sebatang pensil di dalamnya, pensil akan terlihat bengkok atau patah. Hal ini terjadi karena kecepatan cahaya yang melewati udara, berbeda dengan kecepatan cahaya yang melewati air sehingga cahaya dibelokkan (Pembiasan refraksi).

Pada peristiwa pembiasan cahaya, terdapat Hukum pembiasan Snellius, yang berbunyi:

• Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
• Jika sinar datang dari medium lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.
• Jika sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.
• Perbandingan sinus sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) merupakan suatu bilangan tetap. Bilangan tetap inilah yang menunjukkan indeks bias.

Rumusnya:

Sin i / Sin r = konstan = n

Arti n adalah indeks bias cahaya di dalam suatu medium.

Hukum Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar

Contoh saat kita sedang berkaca di sebuah cermin rias, yang terjadi adalah pemantulan dengan besar bayangan sama dengan asli dan tegak lurus.

Hukum pemantulan cahaya di cermin datar adalah:

Sinar datang akan dipantulkan dengan besar sudut pantul sama dengan sudut datang.

Sinar yang datang tegak lurus cermin akan dipantulkan tegak lurus cermin.

Bayangan yang terbentuk pada cermin datar sifatnya yaitu sama besar, tegak, arah bayangan berkebalikan, maya, dan jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin. Perbesaran bayangannya dirumuskan seperti ini:

M = h'/h = s'/s = 1

Keterangan:

• M = perbesaran bayangan
• h' = tinggi bayangan
• h = tinggi benda
• s = jarak benda ke cermin
• s’ = jarak bayangan ke cermin

Hukum Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung

Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya (divergen). Dalam cermin cembung, berlaku tiga sinar istimewa yang membantu menentukan sifat bayangan:

• Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
• Sinar yang datang seolah-olah menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama
• Sinar yang datang menuju pusat kelengkungan cermin, akan dipantulkan seolah-olah berasal dari pusat kelengkungan yang sama.

Ketiga sinar istimewa ini diperoleh dari penerapan hukum pemantulan cahaya “Hukum Snellius”.

Persamaan bayangan pada cermin cekung, juga berlaku pada cermin cembung. Namun karena fokus cermin cembung letaknya di belakang cermin, maka jarak fokusnya bernilai negatif. Rumus hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan dengan jarak fokus atau jari-jari kelengkungan cermin:

1/f = 1/s + 1/s'

2/R = 1/s + 1/s'

Keterangan:

• s = jarak benda
• s’ = jarak bayangan
• f = jarak fokus
• R = jari-jari cermin

Hukum Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung

Dari sumber belajar Kemdikbud, cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya (konvergen). Pada cermin cekung terdapat tiga sinar istimewa, yaitu:

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.
• Sinar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
• Sinar datang melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan cermin.

Ketiga sinar-sinar istimewa diperoleh dari penerapan hukum pemantulan.

Perbesaran bayangan (M) untuk cermin cekung rumusnya adalah:

M = h'/h = s'/s

Keterangan:

• M = perbesaran bayangan
• h' = tinggi bayangan
• h = tinggi benda
• s’ = jarak bayangan
• s = jarak benda