Cermin
Cermin adalah permukaan yang licin dan dapat menciptakan pantulan bayangan benda dengan sempurna.
Cermin yang dibuat paling awal adalah kepingan batu mengkilap seperti obsidian, sebuah kaca volkanik yang terbentuk secara alami. Cermin obsidian yang ditemukan di Anatolia (kini Turki), berumur sekitar 6000 SM. Cermin batu mengkilap dari Amerika tengah dan selatan berumur sekitar 2000 SM. Cermin dari tembaga yang mengkilap telah dibuat di Mesopotamia pada 4000 SM dan di Mesir purba pada 3000 SM. Di China, cermin dari perunggu dibuat pada 2000 SM.
Cermin kaca berlapis logam diciptakan di Sidon (kini Lebanon) pada abad pertama M, dan cermin kaca dengan sandaran dari daun emas disebutkan oleh seorang pengarang dari Romawi bernama Pliny dalam buku "Natural History" miliknya, yang dikarang sekitar tahun 77 M. Orang Romawi juga mengembangkan teknik menciptakan cermin yang kasar dari kaca hembus yang dilapisi dengan timah yang dilelehkan.
Cermin parabola pantul pertama kali dideskripsikan oleh fisikawan dari Arab bernama Ibn Sahl pada abad 10. Ibn al-Haytham mendiskusikan cermin cembung dan cekung dalam geometri bola dan tabung, melakukan beberapa percobaan dengan cermin, dan menyelesaikan permasalahan menemukan titik di sebuah cermin cembung di mana sinar yang datang dari satu titik dipantulkan ke titik yang lain. pada abad 11, cermin kaca yang jernih diproduksi di Al-Andalus.
Pada awal Abad Renaisans, orang Eropa menyempurnakan metode melapisi kaca dengan amalgam timah-raksa. Baik tanggal serta lokasi penemuan itu masih belum diketahui, tetapi pada abad ke-16, Venesia, sebuah kota yang terkenal dengan keahilan membuat kaca, menjadi pusat produksi cermin dengan mempergunakan teknik ini. Cermin kaca dari periode itu dulunya merupakan barang mewah yang amat mahal.
Justus Liebig menemukan cermin kaca pantul pada tahun 1835. Prosesnya melibatkan pengendapan lapisan perak metalik ke kaca melalui reduksi kimia perak nitrat. Proses melapisi kaca dengan substansi bersifat reflektif (silvering) ini diadaptasi untuk memproduksi cermin secara massal. Saat ini, cermin sering diproduksi dengan pengendapan vakumnya aluminium (atau kadang-kadang perak) langsung ke substrat kaca.
Cermin awalnya terbuat dari kepingan atau lembaran logam mengkilap, biasanya logam perak atau tembaga apabila bayangan yang dipantullan kembali adalah untuk dilihat tetapi juga bisa dari logam lain apabila hanya digunakan untuk memfokuskan cahaya.
Kebanyakan cermin moden terdiri dari lapisan tipis aluminium disalut dengan kepingan kaca. Cermin ini disebut "sepuh belakang" ("back silvered"), di mana permukaan memantul dilihat melalui kepingan kaca. Pelapisan cermin dengan kaca membuat cermin tahan, tetapi mengurangi kualitas cermin karena tambahan biasan permukaan depan kaca. Cermin seperti ini membalikkan sekitar 80% dari cahaya yang datang. "Bagian belakang" cermin sering dicat hitam sepenuhnya untuk melindung logam dari pengikisan.
Teleskop dan peralatan optik yang lain menggunakan cermin “sepuh depan" ("front silvered"), di mana permukaan pemantul diletakan di permukaan kaca, yang memberikan kualitas bayangan lebih baik. kadang perak digunakan, tetapi kebanyakannya cermin ini menggunakan aluminum, yang memantulkan gelombang pendek lebih baik dari perak.
Cermin sepuh depan memantulkan 90% hingga 95% dari cahaya datang.
Karena logam berkarat dengan adanya oksigen dan kelembapan, cermin sepuh hadapan perlu diganti permukaannya secara berulang untuk mempertahankan kualitas. Cara lain adalah, tentunya, menggunakan tempat vakum untuk menaruh cermin ini.
Menurut bentuk permukaannya cermin dibagi menjadi tiga, yaitu:
Cermin datar adalah cermin yang memiliki permukaan datar seperti sebuah garis lurus. Bayangan benda yang dibentuk oleh cermin datar memiliki dimensi ukuran (panjang dan lebar) sama persis dengan dimensi benda. Jarak yang dibentuk antara benda dengan cermin sama dengan jarak antara cermin dengan bayangan. Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin datar adalah maya, tegak, dan sama besar. Contoh penggunaan cermin datar seperti pada cermin rias.
Cermin cekung adalah cermin yang permukaannya berbentuk lengkung teratur ke dalam menyerupai bagian dari permukaan bola. Bagian tengah cermin memiliki jarak lebih jauh ke benda daripada bagian tepi cermin. Ada sebuah titik imajiner yang menjadi pusat kelengkungan cermin yang memiliki jarak yang sama dengan setiap titik di permukaan cermin. Cermin cekung digunakan pada permukaan pemantul lampur kendaraan, lampu senter, dan lampu tipe sorot lainnya. Bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung tergantung pada letak benda terhadap cermin dengan ketentuan:
Cermin cembung adalah cermin yang permukaannya berbentuk lengkung teratur ke luar. Bagian tengah cermin memiliki jarak lebih dekat ke benda daripada bagian tepinya. Ada sebuah titik imajiner yang menjadi pusat kelengkungan cermin yang memiliki jarak yang sama dengan setiap titik di permukaan cermin. Bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung adalah maya tegak diperkecil. Cermin cembung banyak digunakan sebagai kaca spion kendaraan kaca pembantu pada persimpangan jalan untuk mencegah terjadinya kecelakaan.
Kepantulan pelapisan cermin bergantung pada panjang gelombang cahaya dan juga pada logam itu sendiri, hal ini digunakan dalam kerja optik untuk menghasilkan cermin "sejuk" dan "panas". Cermin sejuk dihasilkan dengan menggunakan substrat transparan dan bahan pelapisan yang memantulkan lebih banyak cahaya tampak dan merambatkan kurang cahaya inframerah. Cermin panas adalah kebalikannya, lebih memantulkan cahaya inframerah. Permukaan cermin kadang diberikan pelapisan tambahan ("overcoating") untuk mengurangi degradasi permukaan dan meningkatkan kepantulan pada Bagian-Bagian spektrum yang akan digunakan. Misalnya, cermin aluminum biasanya dilapisi dengan magnesium florida. Kepantulan sebagai fungsi penjang gelombang bergantung kepada ketebalan pelapisan dan bagaimana lapisan tersebut diletakkan.
Untuk pekerjaan "optical" ilmiah , "cermin dielektrik" biasanya digunakan. Cermin tersebut merupakan substrat kaca (atau kadang-kadang bahan lain) di satu atau beberapa lapisan dielektrik diendapkan, untuk membentuk sebuah lapisan optik. Dengan berhati-hati memilih tipe serta ketebalan lapisan dielektrik, jangkauan panjang gelombang dan jumlah cahaya yang terpantul dari cermin bisa diperinci. Cermin terbaik dari tipe ini mampu memantulkan 99.999% cahaya (dalam sebuah jangkauan panjang gelombang yang sempit) dan sering digunakan dalam laser.
Dalam sebuah cermin bidang, berkas sinar yang sejajar mengalami perubahan arah secara keseluruhan, tetapi masih tetap sejajar; bayangan terbentuk di sebuah cermin bidang merupakan bayangan maya, yang besarnya sama dengan objek aslinya. Ada pula cermin lengkung, di mana seberkas cahaya sejajar menjadi seberkas cahaya yang konvergen, yang sinarnya berpotongan dalam fokus (titik imagi) cermin. Yang terakhir adalah cermin cembung, di mana sebuah sinar yang sejajar menjadi tersebar (divergen), dengan sinar tersebar dari sebuah titik perpotongan "di belakang" cermin. Kekurangan dari lensa cekung yang berbentuk bola serta cermin cembung adalah tak bisa mengfokuskan sinar sejajar ke sebuah titik tunggal dalam kaitan dengan lanturan (aberasi) sferis. Reflektor parabola mengatasi masalah ini dengan membuat sinar sejajar yang datang (misalnya, cahaya dari sebuah bintang yang jauh) untuk difokuskan ke sebuah titik yang kecil; mendekati suatu titik yang ideal. Reflektor parabola tak cocok untuk mencitrakan benda terdekat karena sinar cahaya yang tidak sejajar.
Seberkas cahaya yang terpantul di cermin pada sebuah sudut pantul yang sama dengan sudut datang (jika ukuran sebuah cermin jauh lebih besar dari panjang gelombang cahaya). Jika berkas cahaya mendatangi permukaan cermin pada sudut 30° dari vertikal, lalu terpantul dari sudut datang dengan sudut 30° dari vertikal dalam arah yang berlawanan.
Hukum ini secara matematis menuruti interferensi sebuah gelombang bidang di sebuah batas datar.