Fenomena Cahaya

Banyak peristiwa alam atau fenomena alam yang disebabkan oleh keberadaan cahaya. Kita melihat benda sumber cahaya dengan dua cara : (1) Benda tersebut merupakan sumber cahaya, seperti bola lampu, berkas api, atau bintang, dimana kita melihat cahaya yang langsung dipancarkan dari sumbernya,  dan (2) benda dari cahaya yang dipantulkan oleh sumber cahaya misalnya cahaya bulan.  

1. Model Berkas Cahaya

Banyak bukti yang menunjukkan cahaya berjalan menempuh garis lurus pada berbagai keadaan.Sebagai contoh, sebuah sumber cahaya titik seperti Matahari menghasilkan bayangan, dan sinar lampu senter tampak merupakan garis lurus.Model berkas telah berhasil mendeskripsikan banyak aspek cahaya seperti pantulan, pembiasan, dan pembentukan bayangan oleh cermin dan lensa. Disamping model berkas cahaya, terdapat model lain yaitu cahaya dianggap merambat sebagai gelombang (tidak dibahas bab ini). 

2. Pantulan : Pembentukan Bayangan oleh Cermin Datar

Ketika cahaya menimpa permukaan benda, sebagian cahaya dipantulkan. Sisanya diserap oleh benda (dan diubah menjadi energi panas) atau, jika benda tersebut transparan seperti kaca atau air, sebagian diteruskan. Untuk benda-benda yang sangat mengkilat seperti cermin berlapis perak, lebih dari 95 persen cahaya bisa dipantulkan.

Ketika satu berkas cahaya mengenai permukaan yang rata (Gambar 6) ternyata berkas sinar datang dan pantul berada pada bidang yang sama dengan garis normal permukaan bidang pantul, dan bahwa sudut datang sama dengan sudut pantul.

Gambar di atas menunjukkan terjadinya bayangan dibentuk oleh cermin datar dilihat dari samping, sementara berkas-berkas cahaya digambarkan dari permukaan depan.

Berkas-berkas cahaya sebenarnya tidak melewati cermin datar. Hanya tampaknya seakan-akan cahaya datang dari balik cermin. Hal ini karena otak kita menerjemahkan semua cahaya yang memasuki mata kita sebagai cahaya yang datang dengan lintasan lurus dari depan kita. Berkas-berkas cahaya sebenarnya tidak melewati bayangan, bayangan tersebut tidak akan muncul pada kertas atau film yang dielatakkan di lokasi bayangan. Untuk selanjutnya, bayangan seperti ini disebut bayangan maya

3. Pembiasan : Hukum Snell

Pembiasan cahaya melintas dari suatu medium ke medium lainnya, sebagian cahaya dipantulkan pada perbatasan dan sisanya lewat ke medium baru. Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan (bukan  tegak lurus), berkas tersebut dibelokkan pada waktu memasuki medium baru. Pembelokan ini disebut pembiasan.

Pembiasan mengakibatkan sejumlah ilusi optik yang umum. Sebagai contoh, orang yang berdiri di air yang dalamnya sepinggang tampak memiliki kaki yang lebih pendek. Ketika kita meletakkan sebuah pensil di dalam air, tampak pensil tersebut patah.

Hubungan analitis antara i (sudut datang) dan r (sudut bias) ditemukan secara eksperimental pada sekitar tahun 1621 oleh Willebrord Snell (1591-1626).dikenal sebagai Hukum Snell dan dituliskan :

n₁ sin  = i n₂ sin r