Pemantulan Cahaya: Pengertian, Macam, Hukum, Rumus, Soal

Cahaya memiliki dua sifat yakni cahaya sebagai partikel dan juga cahaya sebagai gelombang. Cahaya sebagai gelombang elektromagnetik akan mengalami pembiasan dan pemantulan ketika mengenai benda tertentu. Pemantulan cahaya membuat benda yang ada di sekitar dapat terlihat. 

Pengertian Pemantulan Cahaya

Pemantulan cahaya adalah proses pemancaran kembali cahaya yang sebelumnya mengenai permukaan benda mengilap. Setiap benda yang ada di muka bumi dan alam semesta ini bersifat memantulkan cahaya.

Kejadian pemantulan cahaya inilah yang menyebabkan benda yang ada di sekitar dapat terlihat. Setiap permukaan benda akan memantulkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Perbedaan panjang gelombang cahaya yang dipantulkan oleh benda tersebut membuat setiap benda memiliki warna yang berbeda-beda. Meskipun setiap benda itu dapat memantulkan cahaya, namun hanya beberapa benda saja yang bisa memantulkan cahaya secara sempurna.

Hukum Pemantulan Cahaya

Saat melakukan uji coba pemantulan cahaya di sebuah bidang yang datar, maka akan didapai bahwa pada bidang yang sama tersebut terdapat garis normal, sinar pantul dan sinar datang. Bahkan apabila dilakukan percobaan pada sudut yang berbeda, maka sifat yang diperoleh pun akan tetap sama.

Berdasarkan percobaan tersebut didapatkan dua hukum pemantulan cahaya sebagai berikut:

• Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak di satu bidang datar yang sama
• Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul

Ketika sudut datang cahaya berbeda, maka sudut sinar pantul yang terbentuk pun akan berubah mengikuti sudut sinar datang.

Macam-Macam Pemantulan Cahaya

Secara umum, karakteristik pemantulan cahaya dibagi menjadi dua macam yakni pemantulan teratur dan pemantulan baur. Karakteristik permukaan benda berpengaruh terhadap jenis pemantulan cahaya yang terbentuk.

1. Pemantulan Teratur

Pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi ketika berkas cahaya mengenai suatu bidang hingga membuat sinar datang sejajar dengan sinar pantul.

Pemantulan teratur terjadi ketika cahaya mengenai permukaan yang rata dan bening sehingga permukaan tersebut langsung memantulkan cahaya dengan arah yang sejajar dengan arah datang. Pemantulan teratur memungkinkan bayangan pada benda pemantul tersebut terlihat jelas.

Contoh benda yang dapat memberikan efek pemantulan teratur adalah cermin karena sifatnya yang rata dan bening.

2. Pemantulan Baur

Pemantulan baur adalah pemantulan berkas cahaya dengan arah sinar pantul yang tidak sejajar dengan arah sinar pantul. Arah sinar pantul yang terbentuk oleh sinar datang ini tidak terarah sehingga disebut pemantulan baur.

Pemantulan baur terjadi ketika suatu berkas cahaya mengenai bidang pemantulan yang tidak datar. Karena bidang pemantulannya kasar atau tidak datar, maka cahaya akan terpantul kemana-mana. Meskipun hasil pemantulannya tidak teratur, namun konsep pemantulan pada pemantulan baur tetap berlaku.

Rumus Pemantulan Cahaya

1. Rumus Jumlah Bayangan

Cermin memiliki karakteristik memantulkan cahaya secara teratur karena permukaannya yang bening dan rata. Sinar datang yang mengenai cermin datar akan dipantulkan kembali.

Ketika dua buah cermin datar diletakkan berdekatan dan membentuk sudut tertentu bernilai α maka cermin tersebut akan membentuk bayangan dengan jumlah tertentu.

n = (360⁰/α) – 1

Keterangan:

n = banyaknya bayangan yang dibentuk
α = sudut antara dua cermin

2. Rumus Pemantulan Cahaya

Untuk menghitung besar sudut datang atau sudut pantul dari pemantulan cahaya bisa dilakukan dengan menggunakan rumus di bawah ini:

Ɵi = Ɵr

Ii sin Ɵi = Ir sin Ɵr

Keterangan:

Ii = Sinar datang
Ir = Sinar pantul
Ɵi = sudut datang (Derajat)
Ɵr = sudut pantul (Derajat)

Mengenal Indeks Bias

Cahaya yang merupakan gelombang elektromagnetik tidak hanya mengalami fenomena pemantulan cahaya saja namun juga mengalami peristiwa pembiasan cahaya. Pembiasan cahaya merupakan fenomena peristiwa pembelokan arah rambat cahaya saat memasuki medium satu ke medium yang lain.

Pembelokan arah rambat cahaya ini disebabkan oleh perbedaan kerapatan optik medium antara satu medium dengan medium yang lain. Besar pergeseran atau pembelokan arah rambat cahaya (refraksi) dipengaruhi oleh kerapatan optik medium tersebut.

Kerapatan optik sendiri adalah karakteristik dari medium tembus cahaya atau zat optik dalam melewatkan cahaya. Ketika cahaya masuk dari zat optik yang kurang rapat ke zat optik yang lebih rapat misal udara ke air maka cahaya dibiaskan mendekati garis normal.

Sementara apabila cahaya masuk dari medium dengan kerapatan optik rapat ke kerapatan optik kurang rapat seperti kaca ke udara, maka cahaya dibiaskan menjauhi garis normal. Garis normal sendiri merupakan garis yang tegak lurus di bidang batas medium.

Untuk menentukan seberapa besar bahan dapat membiaskan cahaya, dapat dilihat dari indeks biasnya. Indeks bias sendiri adalah perbandingan kelajuan cahaya di udara dengan kelajuan cahaya di dalam bahan tersebut. Kelajuan cahaya di udara sendiri jauh lebih besar dibandingkan kelajuan cahaya di benda lain.

1. Rumus Indek Bias Mutlak

Sehingga indeks bias cahaya di benda selain udara lebih besar dari 1. Ketika indeks bias semakin besar, maka besar cahaya yang dibelokkan semakin besar. Untuk menghitung indeks bias mutlak suatu medium bisa menggunakan persamaan berikut:

n = c/v

Keterangan:

c = cepat rambat cahaya yang ada di ruang hampa udara (3 x 10⁸ m/s)
v = cepat rambat cahaya yang melewati medium
n = indeks bias mutlak melalui medium zat tertentu

2. Rumus Indek Bias

Indeks bias adalah perbandingan sinus sudut bias dengan sinus sudut datang pada dua medium yang berbeda bernilai tetap. Untuk menghitung indeks bias dan hubungannya dengan sudut datang sinar atau sudut bias sinar sebagai berikut:

n1 sin Ɵi = n2 sin Ɵr

Keterangan:

n1 = indeks bias medium kesatu
n2 = indeks bias medium kedua
Ɵi = sudut datang sinar
Ɵr = sudut bias sinar

Contoh Soal Pemantulan Cahaya

• Contoh 1

Seberkas sinar datang menuju cermin kemudian dipantulkan kembali oleh cermin. Apabila sudut antara sinar datang dan juga cermin membentuk sudut sebesar 30⁰. Tentukan berapa sudut datangnya.

• Contoh 2

Dua buah cermin diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut sebesar 30⁰. Tentukan jumlah bayangan yang dapat dibentuk apabila di antara dua cermin tersebut kemudian diletakkan sebuah benda.

Karakteristik pemantulan cahaya dipengaruhi oleh permukaan benda yang memantulkan cahaya tersebut. Proses pemantulan cahaya terjadi dengan sudut pantul cahaya sama dengan sudut datang cahaya diukur dari garis normalnya.