Tetapi, ramai yang tidak tahu bagaimana dan mengapa cahaya terbias.
Apa itu pembiasan Pembiasan bermaksud penyimpangan arah. Maka, pembiasan cahaya bermaksud penyimpangan arah cahaya. Kita sudah fahami bagaimana kita dapat melihat, iaitu cahaya yang dipantulkan oleh objek bergerak masuk ke retina. Apabila berlakunya pembiasan, bermaksud arah tuju cahaya yang mahu masuk ke dalam mata itu disimpangkan. Sebab itu kita lihat objek yang mengalami pembiasan cahaya, kelihatan menyimpang. Penyedut minuman kelihatan bengkok, ikan kelihatan dekat dalam dasar sungai dan lain-lain lagi.
Bagaimana cahaya ini terbias
Ia melibatkan dua medium yang dilalui oleh cahaya. Macam kes penyedut minuman tadi, cahaya melalui dua medium iaitu medium udara dan medium air. Penyimpangan cahaya berlaku kerana mempunyai perbezaan dalam indeks pembiasan (refractive index). Air dan udara mempunyai indeks pembiasan yang berbeza. Indeks pembiasan udara adalah 1.00 dan indeks pembiasan air adalah 1.33.
Indeks pembiasan yang berbeza akan menghasilkan kelajuan cahaya yang berbeza. Medium cahaya atau bahan yang mempunyai indeks pembiasan yang tinggi akan makin melambatkan pergerakan cahaya. Sewaktu cahaya bergerak melalui air dari udara, cahaya mula perlahan, lalu arah pergerakannya menyimpang seperti gambar rajah di bawah. Inilah yang menyebabkan berlakunya ilusi optik seperti penyedut minuman yang bengkok.
Mengapa cahaya bergerak perlahan apabila melalui air ataupun mana-mana bahan yang mengakibatkan pembiasan
Cahaya adalah gelombang. Lebih tepat, cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Apabila gelombang cahaya ini melalui bahan, atom-atom dalam bahan tersebut diganggu oleh kehadiran cahaya ini. Apabila atom-atom ini diganggu, mereka menghasilkan gelombang elektromagnetik juga. Jadi, berlaku pertembungan antara gelombang cahaya yang masuk ke dalam bahan tadi dengan gelombang yang dihasilkan oleh atom-atom akibat gangguan.
Pada asalnya setiap gelombang-gelombang ini bergerak pada kelajuan cahaya. Maksudnya, cahaya tidak bergerak perlahan pun. Tetapi akibat gangguan dan pertembuangan ini, kelajuan cahaya berubah.
Pembentukan ataupun penjelasan berkenaan indeks pembiasan ini dibuktikan dalam Teorem Penghapusan Ewald-Oseen (Ewald-Oseen extinction theorem). Setiap bahan mempunyai kerentanan elektrik (electric susceptibility) yang berbeza. Kerentenan elektrik ini memainkan peranan dalam menentukan tahap gangguan yang dihasilkan. Sebab itulah, setiap bahan mempunyai indeks pembiasan yang berbeza kerana mempunyai kerentanan elektrik yang berbeza.
Semasa belajar fizik ketika sekolah menengah dahulu, kita selalunya difahamkan cahaya bergerak lambat kerana ketumpatan bahan. Bahan yang semakin tinggi ketumpatannya akan menyebabkan cahaya semakin bergerak lambat.
Ini tidak begitu tepat kerana tidak wujud hubungan langsung antara indeks pembiasan dan ketumpatan bahan. Malah tidak wujud pun persamaan matematik yang menunjukkan hubungan antara indeks pembiasan dan ketumpatan.
Banyak bahan yang mempunyai ketumpatan yang tinggi tetapi indeks pembiasannya rendah seperti logam ringan oksida. Terdapat juga bahan yang mempunyai ketumpatan yang rendah tetapi indeks pembiasannya tinggi seperti minyak zaitun.
