1

Virtual Laboratory Fenomena Fatamorgana

Amati pengaruh temperatur terhadap pembiasan cahaya.

Ruang Eksperimen Optika Atmosfer Simulasi aktif
Sinar dari objek
Sinar pembentuk fatamorgana
Perpanjangan sinar
Bayangan semu
Konsep Fisika yang Diamati

1. Temperatur Atmosfer

Permukaan tanah yang sangat panas memanaskan udara di dekat permukaan. Temperatur udara dapat semakin rendah ketika ketinggian bertambah.

2. Kerapatan Udara

Udara panas cenderung memiliki kerapatan lebih kecil dibandingkan udara yang lebih dingin.

3. Indeks Bias

Indeks bias udara dipengaruhi oleh kerapatan udara. Udara panas memiliki indeks bias sedikit lebih kecil daripada udara dingin.

4. Pembiasan Gradien

Jika indeks bias berubah secara kontinu terhadap ketinggian, lintasan cahaya dapat melengkung secara bertahap.

5. Bayangan Semu

Mata menganggap cahaya merambat lurus sehingga perpanjangan sinar menghasilkan posisi objek semu yang berbeda dari posisi sebenarnya.

6. Inferior Mirage

Fatamorgana inferior dapat membuat permukaan jalan atau lapangan terlihat seperti memiliki genangan air.

Hubungkan Hasil Simulasi dengan Fenomena

Langkah 1: Naikkan temperatur udara dekat tanah.

Langkah 2: Perhatikan perubahan indeks bias dan bentuk lintasan sinar.

Langkah 3: Bandingkan dengan kondisi atmosfer normal.

Langkah 4: Gunakan pengamatan tersebut untuk menjawab soal berikut.

2. Soal Analisis Fenomena

Pilihan ganda berbasis fenomena kehidupan sehari-hari

Elemen Gelombang
Subelemen Cahaya
Kompetensi Menganalisis keterkaitan sifat cahaya dengan peristiwa dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator Menjelaskan fenomena kehidupan sehari-hari menggunakan konsep sifat-sifat cahaya.
PILIHAN GANDA

Seseorang sedang dalam perjalanan pulang melalui tanah lapang. Kondisi permukaan lapangan tersebut sangat panas. Saat itu dia melihat tanaman-tanaman pendek di seberang lapangan seperti dalam gelombang air yang tampak seperti pada gambar.

Setelah dia mendekatinya, ternyata itu hanyalah ilusi.

Sesuai prinsip sifat-sifat cahaya, bagaimana penjelasan ilmiah dari fenomena ilusi tersebut?

A Cahaya dari tanaman terlihat beriak seperti gelombang air karena tertiup angin.
B Permukaan lapangan terlihat bergelombang sehingga cahaya dari tanaman terlihat beriak.
C Permukaan lapangan yang tidak rata menyebabkan pemantulan cahaya yang tidak teratur.
D Panas permukaan lapangan menyebabkan perbedaan kerapatan udara sehingga cahaya mengalami pembiasan.
E Tanah lapang yang panas membuat tarikan gravitasi saat cahaya merambat menuju siswa menjadi berbelok.

Pembahasan Ilmiah

1

Permukaan tanah mengalami pemanasan

Ketika permukaan lapangan menerima radiasi Matahari secara intensif, permukaan tanah menjadi sangat panas. Udara yang berada tepat di atas permukaan tersebut ikut mengalami pemanasan.

2

Temperatur menyebabkan perubahan kerapatan udara

Udara panas mengalami pemuaian sehingga kerapatannya menjadi lebih rendah dibandingkan udara yang lebih dingin di atasnya.

3

Kerapatan berbeda menyebabkan indeks bias berbeda

Karena kerapatan udara berubah terhadap ketinggian, indeks bias udara juga berubah. Secara sederhana, udara yang lebih panas mempunyai indeks bias yang sedikit lebih kecil.

n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂

Persamaan tersebut merupakan hukum Snellius. Pada atmosfer yang memiliki perubahan indeks bias secara kontinu, pembelokan cahaya juga berlangsung secara bertahap.

4

Lintasan cahaya menjadi melengkung

Cahaya dari objek yang berada jauh merambat melalui lapisan udara dengan indeks bias berbeda. Akibatnya, arah rambat cahaya berubah secara bertahap sehingga lintasannya tidak lagi berupa garis lurus.

5

Mata membentuk bayangan semu

Mata manusia cenderung menafsirkan cahaya seolah merambat lurus. Ketika cahaya yang sebenarnya melengkung masuk ke mata, otak memperkirakan sumber cahaya berada pada posisi yang berbeda.

Akibatnya, permukaan tanah dapat terlihat seperti memiliki genangan air atau bayangan tanaman yang beriak.

Kesimpulan

Jawaban yang tepat adalah D. Fenomena fatamorgana bukan disebabkan oleh angin, permukaan tanah yang bergelombang, atau gravitasi. Fenomena tersebut terjadi karena permukaan tanah yang panas menghasilkan gradien temperatur dan kerapatan udara. Perubahan kerapatan menyebabkan perubahan indeks bias sehingga cahaya mengalami pembiasan bertahap dan menghasilkan bayangan semu.

Virtual Physics Learning | Fenomena Fatamorgana | Pembiasan Cahaya