Mengapa Pensil Kelihatan Patah Bila Tercelup dalam Air?

Oleh: Sparisoma Viridi* (Fisikawan)

Saat merambat dalam suatu medium (udara, air, kaca), cahaya akan menempuh lintasan lurus. Akan tetapi, apabila terdapat batas dua medium yang berbeda, jalannya cahaya akan dibelokkan (tidak lagi menempuh lintasan lurus). Peristiwa pembelokan jalannya cahaya pada batas medium ini disebut sebagai pembiasan (refraksi).

Pensil yang dicelupkan sebagian dalam air akan terlihat patah dikarenakan jalannya cahaya dari bagian pensil yang berada di atas permukaan air dan dari bagian yang tercelup dalam air menempuh lintasan yang tidak sama. Cahaya dari bagian pensil yang berada di atas atas permukaan air menempuh lintasan lurus dari bagian pensil menuju mata, sedangkan cahaya dari bagian pensil yang tercelup dalam air menempuh lintasan yang telah dibelokkan karena terdapat dua medium berbeda yang dilaluinya (air dan udara) dari bagian pensil menuju mata.

Mata kita menerima cahaya yang masuk dan otak kemudian mengolahnya. Otak mengintepretasikan cahaya yang masuk selalu menempuh lintasan lurus, padahal untuk bagian pensil yang berada di dalam air, cahaya telah dibiaskan. Dengan demikian akan muncul gambaran dalam otak kita bahwa bagian pensil yang berada di atas permukaan air dan bagian yang tercelup tidak berada suatu garis lurus (bukan pensil yang lurus). Karena itulah pensil akan terlihat bengkok (atau bahkan patah).

Peristiwa pembiasan seperti ini akan membuat benda (dalam hal ini bagian pensil yang tercelup) terlihat lebih dangkal dari posisi sebenarnya. Untuk kasus lain, bila kita ingin menangkap ikan dengan menggunakan tombak kecil atau panah, kita akan sering meleset saat melemparkan tombak atau anak panah karena ikan terlihat lebih dangkal dari seharusnya. Beruang dan beberapa jenis burung penangkap ikan telah mengenal kesulitan ini sehingga mereka kemudian mencoba-coba sampai akhirnya dapat memperkirakan posisi ikan sebenarnya. Setelah itu, mereka dapat menangkap ikan dengan baik.

Perkiraan sebenarnya posisi benda dalam air dilihat dari atas permukaan air dapat dirumuskan dengan menggunakan hukum Snell tentang pembiasan. Dengan sedikit sketsa akan dapat ditentukan kedalaman sebenarnya sebagai fungsi dari seberapa miring kita melihat ke dalam air.

Sumber gambar: http://en.wikipedia.org/

*Sparisoma Viridi mengajar di FMIPA ITB sejak 1999 dan meraih gelar doktor dalam bidang fisika dari TU Dortmund, Jerman, pada tahun 2007. Ia mempunyai kepedulian terhadap pengajaran fisika secara umum, baik di sekolah maupun perguruan tinggi.