Foto Danau Matheson ini menunjukkan pemantulan spekular di air danau dengan gambar pantulan Aoraki/Gunung Cook (kiri) dan Gunung Tasman (kanan). Air danau yang sangat tenang memberikan permukaan yang sangat halus agar hal ini terjadi.
Pembagian optika klasik menjadi dua cabang utama, yaitu optika geometri (optika sinar) dan optika fisik (optika gelombang) serta pembagian optika geometri menjadi pemantulan (refleksi) dan pembiasan (refraksi) telah kita bicarakan dalam artikel Fisika untuk Hiburan 14 (Refleksi dan Refraksi): Istana Fatamorgana, sedangkan efk pemantulan berupa ilusi optik telah saya ulas antara lain dalam artikel: Fisika untuk Hiburan 61 (Cahaya): Melihat Tembus Pandang.
Sekarang, dalam artikel dengan satu lagi topik Cahaya dari Fisika untuk Hiburan, kita akan melihat lebih rinci tentang pemantulan, sudut pantul yang sama dengan sudut datang cahaya, sudut pantul, Â serta jalur pemantulan mana yang dipilih oleh cahaya.
Pemantulan terjadi ketika cahaya memantul dari suatu benda (lihat gambar di atas). Jika permukaan benda itu halus dan mengkilap, misalnya kaca, air, atau logam yang dipoles, cahaya akan dipantulkan dengan sudut yang sama dengan sudut datangnya saat mengenai permukaan. Ini disebut pemantulan spekuler.
Pemantulan difus terjadi ketika cahaya mengenai sebuah benda objek dan dipantulkan ke banyak arah yang berbeda. Ini terjadi jika permukaan benda itu kasar.
Anda melihat seekor burung karena cahaya dipantulkan oleh burung itu dan merambat ke hampir semua arah. Sebagian cahaya itu masuk ke mata Anda dan mengenai retina di bagian belakang mata Anda. Sinyal listrik diteruskan ke otak Anda, dan otak Anda pun menafsirkan sinyal itu sebagai citra burung.
Sudut pantul 2 sama dengan sudut datang 1.
Dalam sebuah medium homogen, cahaya merambat lurus dan itu adalah cara tercepat yang mungkin. Cahaya juga memilih rute tercepat saat dipantulkan dari cermin.
Mari kita telusuri lintasannya. Pada gambar di atas, A adalah sumber cahaya, sebatang lilin, MN adalah sebuah cermin, dan ABC adalah lintasan sinar dari A ke mata C. Garis lurus KB tegak lurus terhadap cermin MN.
Pemantulan cahaya memilih jalur terpendek.
Menurut hukum optik, sudut pantul 2 sama dengan sudut datang 1. Setelah kita mengetahui hal ini, kita bisa dengan mudah membuktikan bahwa dari semua kemungkinan rute dari A ke C, yang memantul dari cermin MN, rute ABC adalah yang terpendek.
Untuk membuktikan bahwa ini benar, mari kita bandingkan ABC dengan beberapa rute lain, misalnya rute ADC (lihat gambar di atas). Tarik sebuah garis lurus AE yang tegak lurus dari titik A ke garis cermin MN dan teruskan lagi sampai berpotongan dengan kelanjutan sinar BC di titik F, Â kemudian tarik sebuah garis lurus dari titik F ke titik D.
Sekarang mari kita lihat dulu apakah kedua segitiga ABE dan EBF adalah sama. Keduanya merupakan segitiga siku-siku dan keduanya memiliki sisi EB yang bersebelahan dengan sudut siku-siku. Selain itu, sudut EFB sama dengan sudut EAB karena masing-masing sama dengan sudut 2 dan sudut 1. Akibatnya, AE sama dengan EF.
Oleh karena itu, segitiga siku-siku AED dan EDF adalah sama karena sisi-sisinya yang bersebelahan dengan sudut siku-siku adalah sama. Akibatnya, AD sama dengan DF.
Dengan demikian kita bisa mengganti rute ABC dengan rute CBF yang sama, karena AB sama dengan FB, dan mengganti rute ADC dengan rute CDF. Membandingkan CBF dan CDF, kita melihat bahwa garis lurus CBF lebih pendek dari garis putus-putus CDF. Dengan demikian, rute ABC lebih pendek dari rute ADC. Quod erat demonstrandum/QED (pembuktian selesai).
Di mana pun titik D berada, rute ABC akan selalu lebih pendek dari ADC, asalkan sudut pantul sama dengan sudut datang. Seperti yang kita lihat, cahaya memang memilih rute terpendek dan tercepat dari semua rute yang mungkin di antara sumbernya, cermin, dengan mata.
Rute terpendek ini pertama kali ditunjukkan oleh Pahlawan dari Aleksandria.*
*Pahlawan dari Aleksandria (Hero of Alexandria, Yunani: Heron ho Alexandreus), juga dikenal sebagai Heron dari Aleksandria (kr. 10 M - kr. 70 M) adalah seorang matematikawan dan insinyur Yunani yang aktif di kota asalnya Alexandria, Romawi Mesir. Dia sering dianggap sebagai peneliti kuno terbesar dan karyanya mewakili tradisi ilmiah Helenistik.
Kepustakaan:
1. Perelman, Y., Physics for Entertainment, Book 1, Shkarovsky, A. (Transl.), Foreign Language Publishing House, Moscow, 1936.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 10 Agustus 2021
Johan Japardi
Follow Instagram @kompasianacom juga Tiktok @kompasiana biar nggak ketinggalan event seru komunitas dan tips dapat cuan dari Kompasiana. Baca juga cerita inspiratif langsung dari smartphone kamu dengan bergabung di WhatsApp Channel Kompasiana di SINI
