Bagaimana Proses Terjadinya Fatamorgana? Ini Dia Penjelasannya Lengkap dengan Gambar
https://www.fisikabc.com/2017/12/fatamorgana.html
Daftar Materi Fisika
Advertisement
Ketika kalian sedang berkendara di jalan raya beraspal pada saat siang hari yang panas dan cerah mungkin kalian akan terkejut dengan penampakan genangan air beberapa ratus meter dari kendaraan kalian. Namun, ketika didekati maka genangan air tersebut tidak nampak sama sekali. Kenapa hal ini bisa terjadi? Bagaimana ceritanya jalan raya yang kering dan panas bisa terlihat basah oleh genangan air?
Apabila kalian pernah mengejar genangan air di jalan raya yang panas untuk sekedar melihat lebih dekat dan menyentuhnya, maka usaha kalian akan sia-sia. Kenapa penulis bilang sia-sia? Karena sebenarnya genangan air tersebut sebenarnya adalah fenomena optik dan bertindak sebagai ilusi yang membingungkan bagi siapa saja yang memandangi jalan aspal di siang hari yang sangat panas.
Mengapa kita melihat genangan air di jalan beraspal pada siang hari yang panas?
Jawaban singkat: genangan air yang kita lihat di jalan beraspal pada siang hari yang panas adalah karena fenomena optik yang disebut dengan fatamorgana. Fatamorgana ini disebabkan oleh pembiasan atau pembelokan arah rambat cahaya karena suhu udara yang berbeda di atas jalan.
Bagaimana kecepatan cahaya di dalam medium rapat?
Cahaya bergerak dalam garis lurus dengan kecepatan konstan, sebesar 3 × 108 m/s. Namun, kecepatannya dipengaruhi oleh medium yang dilaluinya. Meskipun cahaya bergerak pada kecepatan sebesar itu di dalam ruang hampa udara (vakum), cahaya akan bergerak sedikit melambat ketika melewati medium kurang rapat (udara) ke medium yang lebih rapat (kaca, air, dsb).
Dari gambar di atas, sinar cahaya dari ujung pensil di dalam air (medium lebih rapat) akan dibelokkan ketika melewati udara (medium kurang rapat) menuju ke mata pengamat. Dari perpotongan perpanjangan sinar-sinar biasnya, maka akan terbentuk sebuah bayangan dari pensil. Jadi, yang sebenarnya kita lihat adalah bayangan pensil yang membuat seolah-olah batang pensil bengkok. Fenomena ini disebut dengan pembiasan cahaya.
Perlambatan kecepatan cahaya ini terjadi ketika foton (partikel mikroskopik yang membentuk cahaya) berinteraksi dengan partikel medium yang dilaluinya. Akibatnya, partikel foton tersebut diserap dan dipancarkan berulang-ulang yang menyebabkan penurunan kecepatan rata-rata cahaya dengan fraksi kecil dalam medium tertentu.
Rasio di mana cahaya diperlambat dalam medium tertentu disebut dengan indeks bias medium yang bersangkutan. Indeks bias ini merupakan kuantitas tak berdimensi yang menyatakan kerapatan suatu medium. Semakin besar indeks bias suatu medium, maka tingkat kerapatannya juga semakin tinggi dan begitupun sebaliknya. Nilai indeks bias bisanya lebih besar dari 1 (untuk medium rapat) dan lebih kecil dari 1 (untuk medium renggang).
Apa hubungannya antara pembiasan cahaya dengan fenomena genangan air di jalan beraspal?
Indeks bias medium sebagian bergantung pada suhunya. Biasanya, semakin tinggi suhu suatu medium maka kerapatan optiknya akan semakin berkurang atau menjadi lebih renggang. Dan begitupun sebaliknya, semakin rendah suhu suatu medium, maka kerapatan optiknya akan semakin tinggi atau menjadi lebih rapat.
Pada siang hari yang cerah, sinar matahari memanasi permukaan jalan beraspal. Namun karena jalan aspal umumnya bewarna hitam, maka permukaan jalan akan menyerap banyak panas dan menjadi lebih panas daripada benda bewarna lebih terang. Karena permukaan aspal menjadi panas, maka hal ini akan meningkatkan suhu udara tepat di atas permukaan jalan aspal.
Dengan demikian, akan terbentuk lapisan udara panas tepat di atas permukaan aspal. Sementara itu, beberapa milimeter di atas udara panas tersebut, suhu udara tidak terlalu panas alias dingin. Oleh karena itu, pada kondisi ini terciptalah dua lapisan udara yang berbeda suhunya, yaitu lapisan udara panas tepat di atas permukaan aspal dan lapisan udara dingin yang berada di atas lapisan udara panas tersebut.
Lapisan udara panas memiliki kerapatan optik yang lebih rendah, akibatnya indeks biasnya menjadi lebih kecil daripada lapisan udara dingin. Sekarang sinar cahaya dari matahari bergerak melalui lapisan udara dingin (medium lebih rapat) dalam garis lurus, tetapi ketika mencapai lapisan udara panas (medium renggang/kurang rapat) tepat di atas permukaan jalan aspal, maka kecepatan cahaya sedikit meningkat sehingga arahnya akan membelok untuk mencapai mata pengamat.
Pembelokan arah rambat cahaya ini terjadi karena cahaya bergerak dari medium lebih rapat yaitu lapisan udara dingin menuju medium kurang rapat yaitu lapisan udara panas. Untuk lebih jelasnya, perhatikan diagram berikut.
Berdasarkan gambar di atas, perpanjangan sinar yang dibelokkan oleh lapisan udara panas tersebut akan membentuk suatu bayangan semu seperti genangan air. Namun sebenarnya, genangan air tersebut sebenarnya adalah bayangan dari langit yang dipantulkan secara sempurna. Fatamorgana ini biasanya dapat diamati pada siang hari yang cerah ketika panas terik dari matahari menghangatkan permukaan datar (seperti jalan raya beraspal).
Peristiwa fatamorgana tidak hanya terjadi pada jalan beraspal saja, melainkan juga dapat terjadi di padang pasir. ketika kalian berada di padang pasir yang luas, ilusi optik akan membuat suatu fenomena genangan air di pasir yang terlihat begitu sempurna sehingga kalian tidak akan dapat membedakan apakah itu genangan air nyata atau hanya sebuah ilusi optik.
Sumber:
