Hukum Pemantulan Cahaya: Bunyi, Pencetus, Rumus, dan Contoh Soal

Hukum pemantulan cahaya adalah salah satu fenomena yang dapat kita saksikan sehari-hari. Ketika cahaya mengenai permukaan suatu benda, cahaya tersebut dapat memantul kembali ke arah yang berlawanan. Fenomena ini merupakan dasar dari konsep fisika, terutama optika geometri. Yuk, simak informasi lengkapnya di sini!

Pengertian Hukum Pemantulan Cahaya

Pemantulan cahaya adalah fenomena di mana cahaya yang mengenai suatu permukaan akan dipantulkan kembali ke arah asalnya, tanpa menembus atau meresap ke dalam permukaan tersebut. Artinya, cahaya memantul dari berbagai jenis permukaan, seperti cermin, air, kaca, atau benda lain dengan sifat pantul. 

Nah, cahaya sendiri mengikuti beberapa prinsip yang umumnya disebut sebagai hukum pemantulan cahaya. Hukum ini menjelaskan bagaimana cahaya berinteraksi dengan permukaan dan bagaimana arahnya berubah saat memantul.

Pemantulan cahaya juga memiliki beberapa aplikasi praktis, seperti dalam cermin dan lensa optik, perangkat penerangan, serta dalam pembuatan gambar di mata manusia melalui retina. Pemahaman tentang pemantulan cahaya juga sangat penting dalam fotografi, ilmu fisika, dan banyak bidang ilmu pengetahuan lainnya.

Bunyi Hukum Pemantulan Cahaya

Setelah mengetahui pengertiannya secara luas, secara sederhana bunyi hukum pemantulan cahaya adalah sebagai berikut:

1. Bunyi 1

Bunyi pertama adalah sinar datang, garis normal, dan sinar yang terpantul berada dalam satu bidang rata.

Ini berarti, ketika cahaya mengenai suatu permukaan, garis yang sejajar dengan permukaan dan tegak lurus terhadapnya, serta cahaya yang memantul, semua berada pada satu bidang datar yang sama.

2. Bunyi 2

Lalu, sudut sinar datang sama dengan sudut yang dipantulkan. Artinya saat cahaya datang mengenai suatu permukaan dan memantul darinya. Sudut antara jalur datang cahaya dan garis tegak lurus pada permukaan akan sama dengan sudut antara jalur pantul cahaya dan garis tegak lurus tersebut.

Pencetus Hukum Pemantulan Cahaya 

Willebrord Snellius (1591-1626) adalah seorang ilmuwan, matematikawan, dan ahli astronomi Belanda yang dikenal atas kontribusinya dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan. Salah satu kontribusi paling terkenalnya adalah penemuan hukum pemantulan cahaya yang sekarang kita kenal juga sebagai Hukum Snellius.

Hukum Snellius atau Snell’s Law adalah prinsip yang menjelaskan bagaimana cahaya memantul saat mengenai permukaan. Snellius pertama kali menemukan dan menguraikan hukum ini pada tahun 1621. 

Hukum ini menjelaskan bahwa ketika cahaya datang mengenai permukaan dan mengalami pemantulan teratur, ada hubungan yang terjalin antara sudut datang cahaya dengan sudut pantulnya. 

Dalam penerapannya, penemuan Snellius memiliki dampak besar dalam bidang optika geometri dan ilmu pengetahuan secara keseluruhan. 

Hukum pemantulan cahaya membantu mengetahui bagaimana cahaya bergerak dan memantul dari permukaan. Serta membentuk dasar bagi konsep pembentukan bayangan dalam cermin datar dan mengarah pada perkembangan teori pematahan cahaya saat berpindah medium. Misalnya, saat cahaya masuk ke air atau kaca.

Dengan penemuannya ini, Willebrord Snellius telah memberikan sumbangan berharga terhadap pemahaman manusia tentang cahaya dan optika. Bahkan, penemuan ini tetap menjadi landasan dalam studi optik modern hingga saat ini.

Jenis Hukum Pemantulan Cahaya

Pemantulan cahaya terbagi menjadi dua macam berdasarkan sifat permukaan yang memantulkan cahaya. Pertama pemantulan teratur (atau refleksi specular) dan kedua adalah pemantulan tidak teratur atau baur (atau refleksi diffuse). Berikut adalah penjelasan kedua refleksi tersebut:

1. Hukum Pemantulan Teratur

Refleksi diffuse atau hukum pemantulan teratur berlaku ketika cahaya mengenai permukaan yang rata dan halus, seperti cermin datar. Prinsip ini menjelaskan hubungan antara sinar datang, sinar pantul, dan garis normal pada permukaan tempat pemantulan terjadi. 

Ini berarti, ketiganya membentuk bidang datar yang sama dan juga melalui titik di mana cahaya dipantulkan (titik pantul). Dalam situasi ini, pemantulan cahaya terjadi secara teratur.

Sehingga, dalam hukum pemantulan cahaya teratur, sudut antara arah datang cahaya dan garis normal pada permukaan sama dengan sudut antara arah pantul cahaya dan garis normal tersebut.

2. Hukum Pemantulan Tidak Teratur

Sementara itu, hukum pemantulan tidak teratur berlaku ketika cahaya mengenai permukaan yang kasar atau tidak rata. Pada jenis pemantulan ini, sinar cahaya dipantulkan dalam berbagai arah tanpa mengikuti pola teratur atau acak. Seperti permukaan dinding atau kertas. 

Oleh karena itu, hukum pemantulan tidak teratur ini lebih sulit dijelaskan dalam rumusan matematis yang sederhana. Biasanya, pemantulan tidak teratur terjadi pada permukaan yang tidak rata atau struktur mikroskopis yang dapat memantulkan cahaya ke berbagai arah.

Rumus Hukum Pemantulan Cahaya

Dalam pemantulan cahaya, sudut di mana cahaya jatuh ke permukaan (sudut datang) akan sama dengan sudut di mana cahaya dipantulkan dari permukaan (sudut pantul). Nah, secara matematis, rumus ini bisa kita nyatakan sebagai:

1. Rumus Pemantulan Cahaya

θi = θr

Di mana:

θi adalah sudut datang cahaya, yaitu sudut antara arah datang cahaya dan garis normal permukaan pemantulan.

θr adalah sudut pantul cahaya, yaitu sudut antara arah cahaya yang dipantulkan dan garis normal permukaan pemantulan.

Rumus hukum pemantulan cahaya ini menyatakan bahwa sudut datang cahaya sama dengan sudut pantul cahaya pada pemantulan teratur. Misalnya, jika sudut datang adalah 45 derajat, maka sudut pantul juga akan menjadi 45 derajat.

2. Rumus Jumlah Bayangan

n = (360⁰/α)-1

Rumus ini berkaitan dengan pemantulan cahaya pada susunan cermin. Ini menghitung jumlah total bayangan yang terbentuk ketika ada dua cermin yang membentuk sudut tertentu.

Di mana:

n adalah jumlah total bayangan yang terbentuk.

α adalah sudut antara dua cermin, diukur dalam derajat.

3. Rumus Indeks Bias

n1 sin θi = n2 sin θr

Rumus hukum pemantulan cahaya ini menggambarkan bagaimana cahaya melengkung ketika melewati batas antara dua medium yang berbeda. Serta dengan indeks bias yang berbeda.

Di mana:

n1 dan n2 adalah indeks bias media pertama dan kedua.

θi adalah sudut datang, yaitu sudut antara arah cahaya masuk dan garis normal permukaan batas.

θr adalah sudut pantul, yaitu sudut antara arah cahaya dipantulkan dan garis normal permukaan batas.

Contoh Soal Hukum Pemantulan Cahaya dan Pembahasan

Untuk memperdalam pemahaman Anda tentang hukum pemantulan cahaya, berikut ini adalah contoh soal yang bisa Anda pelajari:

Dua cermin datar diletakkan membentuk sudut 60⁰ satu sama lain. Berapa banyak jumlah bayangan yang dapat terbentuk dalam susunan cermin ini?

Pembahasan:

Diketahui sudut antara dua cermin (α=60⁰), dan kita ingin mencari jumlah total bayangan (n). Maka, kita dapat menggunakan rumus: n = (360⁰/α)-1

Sehingga,  n = (360⁰/60⁰)-1 = 6-1 = 5

Jadi, dalam susunan cermin ini dapat terbentuk 5 jumlah bayangan.

Penerapan Pemantulan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-hari

Pemantulan cahaya adalah fenomena yang terjadi di sekitar kita sehari-hari dan memiliki banyak aplikasi praktis. Berikut ini adalah beberapa contoh pemantulan cahaya dalam kehidupan sehari-hari:

1. Cermin

Saat Anda bercermin, Anda bisa melihat pantulan diri dengan sama persis. Sebab ketika cahaya jatuh pada permukaan cermin, maka cahaya tersebut akan memantul secara teratur. 

Sesuai dengan hukum pemantulan cahaya, garis normal yang tegak lurus terhadap permukaan cermin membagi sudut datang cahaya menjadi dua bagian yang sama. Meliputi sudut datang dan sudut pantul cahaya (sudut antara arah cahaya yang dipantulkan dan garis normal).

2. Kacamata

Kacamata korektif memanfaatkan prinsip pemantulan cahaya untuk membantu mata fokus pada objek. Lensa kacamata mengarahkan cahaya yang masuk ke mata agar berfokus pada retina dengan benar. 

Jika seseorang mengalami masalah penglihatan, seperti rabun jauh atau dekat, lensa kacamata akan membantu mengubah arah cahaya. Sehingga akan menciptakan fokus yang lebih baik pada retina, memungkinkan objek terlihat dengan jelas.

3. Penggunaan Lampu Kilat

Contoh penerapan hukum pemantulan cahaya juga bisa Anda lihat pada lampu kilat. Lampu kilat pada kamera atau ponsel pintar digunakan untuk memberikan cahaya tambahan dalam kondisi pencahayaan yang rendah. Ketika Anda memotret di tempat gelap atau kurang cahaya, cahaya kilat akan menyala sejenak. 

Cahaya ini memantul dari objek yang difoto dan kembali ke lensa kamera. Memungkinkan kamera untuk menangkap gambar dengan cahaya yang cukup untuk menghasilkan foto yang terang dan jelas.

Sudah Tahu Hukum Pemantulan Cahaya dan Rumusnya?

Kesimpulannya, hukum pemantulan cahaya menjelaskan bagaimana cahaya berinteraksi dengan permukaan dan mengapa cahaya memantul dari permukaan tersebut. Dalam praktiknya, konsep pemantulan cahaya dapat membantu dalam pemahaman tentang fenomena optik yang lebih kompleks. 

Konsep ini juga memiliki penerapan luas dalam pembuatan cermin, lensa, alat optik lain, serta dalam teknologi modern sehari-hari. Lewat pemantulan cahaya kita bisa menerangi ruangan, memperjelas penglihatan, dan lain sebagainya. Semoga bermanfaat!