Apa itu pemantulan internal total?

Pernahkan kalian melihat efek cermin ketika sedang menyelam dalam air. Pemukaan air seolah menjadi cermin, padahal kita tahu kalau air itu transparan. Atau pernah lihat kaca dalam akuarium menjadi cermin? Padahal kan itu juga kaca yang tembus cahaya. Itulah beberapa contoh fenomena pemantulan sempurna atau pemantulan internal total. Istilah dalam bahasa Inggrisnya adalah total internal reflection.

Dua gambar di atas adalah contoh foto fenomena pemantulan internal total. Ini terjadi ketika cahaya datang di permukaan batas dua medium memiliki sudut lebih besar dari sudut kritis. Pada kondisi ini, 100 % cahaya dipantulkan balik oleh permukaan. Perhatikan terdapat pantulan di sisi kanan dan kiri akuarium dan di permukaan air di foto kura-kura.

Bagaimana merumuskan pemantulan sempurna?

Hukum pembiasan atau yang lebih dikenal dengan hukum Snell menjelaskan bagaimana cahaya dibiaskan di perbatasan dua medium dengan indeks bias berbeda. Setiap material memiliki indeks bias yang menjelaskan bagaimana cahaya merambat di dalamnya. Hukum Snellius dinyatakan dalam bentuk: , dimana ni dan nt adalah indeks bias dua medium dan θi adalah sudut datang dan θt adalah sudut bias. Lebih jelasnya lihat gambar berikut.

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika merambat dari medium dengan indeks bias rendah ke medium dengan indeks bias tinggi (). Sebaliknya, cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika merambat dari medium dengan indeks bias tinggi ke medium dengan indeks bias rendah ().

Ketika terjadi pembiasan, tidak semua cahaya diteruskan, tetapi sebagian dipantulkan. Perbandingan antara energi yang diteruskan (transmittance) dan yang dipantulkan (reflectance) bisa dihitung dengan persamaan Fresnel.

Sekarang coba perhatikan kondisi kedua, di mana . Semakin besar sudut datang, semakin jauh juga sinar bias dari garis normal, sampai ketika sinar bias dibiaskan sejajar permukaan. Kondisi ini sering disebut sebagai kondisi kritis untuk pemantulan internal total dan sudutnya di sebut sudut kritis.

Pada kondisi sudut datang lebih dari atau sama dengan sudut kritis, , tidak ada cahaya yang diteruskan ke medium sebelahnya, tetapi semua cahaya dipantulkan balik 100%. Makanya ini disebut pemantulan internal total atau pemantulan sempurna.

Contoh Aplikasi

Prinsip ini dimanfaatkan di dalam teknologi serat optik, di mana isinya adalah medium dengan indeks bias yang bervariasi. Model serat optik paling sederhana adalah medium dengan indeks bias rendah diapit oleh medium dengan indeks bias tinggi. Cahaya merambat dengan sudut di atas sudut kritis, sehingga cahaya dipantulkan bolak-balik di sepanjang serat optik, sampai ke ujung serat optik. Efisiensi pemantulan akan berkurang jika serat optik melengkung. Berikut ilustrasinya

Contoh sederhana menggunakan kaca akrilik dan laser:


Contoh lainnya adalah pada berlian. Potongan berlian yang bagus memberikan efek mengkilau akibat efek pemantulan internal total. Digabungkan dengan efek dispersi cahaya, atau sederhananya penguraian warna dengan pembiasan (seperti pada prisma), maka berlian akan terlihat berkilau sekaligus berwarna-warni. Berikut ilustrasinya.

Prinsip yang sama juga digunakan pada prisma di dalam binokularalias teropong untuk mengarahkan cahaya dari lensa objektif ke lensa okuler. Ilustrasinya:


Terima kasih udah mampir gan. Ane ga menolak .

Sumber: tulisan TS sendiri dan gambar2 hasil googling.