Pernahkah kamu duduk di dasar kolam renang dan merenungkan langit-langit air di atasmu? Sebagian besar permukaannya adalah selembar biru muda, dan kamu tidak bisa melihat melaluinya, meskipun airnya jernih. Tapi tepat di atasmu, ada jendela bulat transparan.
Dan yang keren adalah: Melalui cincin ini kamu mendapatkan pandangan mata ikan yang menunjukkan tidak hanya langit, tetapi juga barang di sekitar kolam renang, seperti pohon atau orang-orang menikmati mai tai di dek kolam renang. Efek keren ini disebabkan oleh sifat optik air, dan memiliki nama: Jendela Snell.
Kamu bisa melihat ini bahkan jika kamu tidak banyak menghabiskan waktu di bawah air. Mungkin, seperti saya, kamu lebih suka menonton video spearfishing di YouTube. Di sini adalah contoh indah dari Jendela Snell dari saluran YBS Youngbloods (link mengarahkan kamu langsung ke segmen 15 detik yang menarik).
Salah satu hal yang menarik untuk diperhatikan di sana: Saat penyelam (Brodie) dan kamerawan turun, jendela tampak tetap sama ukurannya. Jadi apa maksudnya? Nah, pikirkan tentang ini: Jika kamu merekam jendela di rumahmu saat kamu menjauh darinya, tampaknya akan menjadi lebih kecil.
Sebenarnya, Jendela Snell semakin besar – lihat bagaimana penyelam di permukaan semakin sedikit mengisinya? Tetapi tidak seperti jendela atau apa pun di daratan, ukuran sudutnya, seperti yang dilihat oleh mata kamu, tetap sama saat jarak meningkat.
Misteri dari kedalaman! Ada beberapa fisika yang indah di balik semua ini, jadi mari kita menyelidikinya, ya?
Pembiasan dan Hukum Snell
Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, itu tidak memerlukan medium untuk “bergelombang” (berbeda dengan suara). Itu berarti itu bisa berjalan melalui ruang kosong – seperti sinar matahari, untungnya bagi kita. Karena cahaya bergerak dengan kecepatan 3 x 108 meter per detik, perjalanan ini dari matahari ke Bumi membutuhkan sekitar delapan menit.
Tapi sesuatu terjadi ketika cahaya memasuki medium transparan seperti atmosfer kita: Ini melambat. Udara melambatkan hanya sebesar 0,029 persen, tetapi ketika cahaya memasuki air, kehilangan sekitar 25 persen kecepatannya. Ini sama seperti ketika kamu melambat saat berlari dari pantai ke laut, karena air lebih padat dari udara.
Perbedaan kecepatan ini bervariasi untuk media yang berbeda, dan dijelaskan oleh indeks pembiasan (n)-nya, yang merupakan rasio kecepatan cahaya di ruang hampa udara terhadap kecepatan dalam bahan tertentu. Semakin tinggi indeks pembiasan, semakin lambat cahaya bergerak dalam medium tersebut. Di udara, n = 1.00027. Di air, n = 1.333. Di kaca, n = 1.5.
Tapi inilah masalahnya: Mengubah kecepatan juga menyebabkan arah cahaya berubah. Itu sebenarnya yang kami maksud dengan “pembiasan.” Kamu melihatnya ketika kamu melihat sedotan dalam gelas air: Bagian sedotan di bawah air tidak cocok dengan bagian di atasnya. Mengapa? Pemantulan cahaya dari bagian bawah air menyebabkan kamu melihatnya di suatu tempat yang sebenarnya tidak.