Pembiasan adalah pembelokan gelombang ketika merambat dari satu medium ke medium lainnya, karena perubahan kecepatan. Fenomena ini paling sering dikaitkan dengan cahaya, tetapi juga dapat berlaku untuk gelombang suara, atau bahkan air. Itu terjadi ketika serangkaian gelombang merambat ke arah medium baru dengan membentuk sudut, sehingga satu sisi mengalami perubahan kecepatan sebelum yang lain, menyebabkannya berbelok ke sisi yang lebih lambat dengan cara yang sama seperti kendaraan yang bergerak akan cenderung berbelok jika satu sisi melambat lebih dari yang lain. Pembiasan dapat menyebabkan objek tampak berpindah tempat, dan dapat memperkuat suara yang jauh. Ini memiliki banyak kegunaan dalam konteks cahaya, seperti lensa dan prisma.
Indeks bias
Setiap medium yang dilalui gelombang memiliki indeks bias yang menunjukkan seberapa cepat gelombang akan merambat. Dalam kasus cahaya, ini ditemukan dengan membagi kecepatannya dalam ruang hampa dengan kecepatannya dalam medium tertentu. Ini adalah rasio antara kecepatan medium, sehingga tidak diukur dalam satuan apa pun. Indeks bias umumnya meningkat dengan kepadatan medium: itu adalah satu untuk ruang hampa dan lebih besar dari satu untuk semua bahan alami yang diketahui.
Udara biasanya memiliki indeks bias sekitar 1.00029, tetapi ini bervariasi dengan suhu dan tekanan. Untuk air nilainya sekitar 1.33, dan untuk kaca sekitar 1.50 – 1.75, tergantung jenisnya. Berlian memiliki indeks bias yang sangat tinggi yaitu 2.417, yang menghasilkan efek berkilau yang terkenal.
Contoh Sehari-hari
Contoh paling umum yang digunakan ketika membahas pembiasan adalah sedotan dalam air. Ketika sedotan dimasukkan ke dalam segelas air dan dilihat dari samping, sedotan itu akan terlihat patah atau bengkok. Hal ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias udara dan air. Karena air lebih padat daripada udara, sedotan tampak menekuk saat cahaya yang dipantulkannya diperlambat oleh kerapatan air. Fenomena ini juga membuat objek terendam, seperti ikan, terlihat lebih dekat ke permukaan daripada yang sebenarnya.
Karena indeks bias udara bervariasi dengan suhu dan tekanan, objek dapat tampak berpindah tempat atau terdistorsi dalam kondisi tertentu. Ilusi umum tentang air yang tergeletak di jalan pada hari yang panas adalah salah satu contohnya: itu adalah bayangan langit yang dibiaskan yang disebabkan oleh pemanasan udara di dekat permukaan jalan. Terkadang lapisan udara pada suhu dan tekanan yang berbeda dapat membuat objek yang berada di atas cakrawala terlihat — ini dikenal sebagai fatamorgana. Lapisan udara yang berbeda dapat menghasilkan fenomena serupa dengan suara. Dalam kondisi yang tepat, suara yang jauh dapat terlihat dekat karena beberapa gelombang suara, yang awalnya mengarah ke atas pendengar, mungkin ditekuk ke bawah, sehingga meningkatkan volume.
Contoh yang lebih umum adalah pelangi, di mana sinar matahari dibiaskan oleh tetesan air hujan. Sinar matahari terdiri dari campuran panjang gelombang yang berbeda, atau warna, cahaya, dengan biru, misalnya, memiliki panjang gelombang lebih pendek dari merah. Ketika cahaya ini melewati tetesan hujan, panjang gelombang yang lebih pendek dibelokkan lebih dari yang lebih panjang, membelah cahaya menjadi warna yang berbeda.
penggunaan
Kegunaan pembiasan yang paling umum adalah pada lensa dan prisma. Lensa dirancang sedemikian rupa sehingga cahaya yang masuk difokuskan oleh pembiasan menuju suatu titik, menghasilkan gambar objek yang diperbesar. Lensa dapat digunakan dalam teropong dan teleskop untuk mendapatkan gambar detail dari objek yang jauh, atau dalam kaca pembesar dan mikroskop untuk melihat objek yang sangat kecil, seperti mikroorganisme yang tidak terlihat dengan mata telanjang. Prisma dapat digunakan untuk membagi cahaya menjadi warna yang berbeda dengan cara yang hampir sama seperti tetesan air menciptakan pelangi, tetapi memberikan gambar yang lebih akurat yang dapat digunakan untuk menganalisis sumber cahaya secara mendetail.
Hukum Snell
Fenomena pembiasan telah dikenal setidaknya sejak zaman Yunani kuno, dan sejumlah orang sepanjang sejarah telah merumuskan hukum untuk menggambarkannya, termasuk Ibn Sahl dari Bagdad, yang pada tahun 984 datang dengan deskripsi yang sangat akurat, yang ia digunakan untuk membuat lensa. Astronom Belanda Willebrord van Roijen Snell menghasilkan hukum matematika pada tahun 1621, yang kemudian dimodifikasi menjadi rumus yang disebut “Hukum Snell” oleh René Descartes pada tahun 1637. Hukum ini dapat digunakan untuk menghitung sudut bias cahaya yang melewati dua media yang berbeda.