mengapa sebutir berlian yang terkena cahaya tampak berkilau?

karena terdapat pantulan cahaya dari sinar matahari atau cahaya lainnya

A.    Asal Usul Berlian

Berlian berasal dari bagian terdalam gunung berapi yang juga mengandung atom dan karbon. Berlian merupakan kristal transparan yang mengikat empat bagian karbon atom. Batu berlian terbawa kepermukaan bumi melalui letusan vulkanik. Menurut peneliti naiknya berlian kepermukaan bumi dikarenakan batu yang mencair. (Wiryo: 2013) menyatakan bahwa berlian dikembangkan dari bermil-mil bagian dalam permukaan bumi, pada kerendahan 150km (90 mil), pada tekanan kira-kira 5Gpa dengan temperatur sekitar 12000C. berlian bisa menjadi bentuk alami lainnya sesuai dengan tingginya tekanan, secara relatif pada saat temperatur rendah. Tetapi berlian tidak dapat terbentuk dari bawah laut.

Berlian terkenal sebagai material paling keras ketiga setelah Aggregated Diamond Nanorods, dan Ultrahard Fullerite. Berdasarkan sejarah nama berlian diambil dari bahasa Yunani kuno yang berarti tak terkalahkan. Berlian muncul kepermukaan bumi sejak 1-3,3 milyar tahun yang lalu. Berlian pertama kali ditemukan di daerah India, yang pada jamannya dianggap sebagai pembawa keberuntungan bagi siapapun yang memilikinya.

(Rahim : 2014) menyatakan bahwa berdasarkan berita terbaru 2014, Ahli geologi di University of Tennessee, Koxville, AS menemukan 30.000 berlian di pertambangan Udachnaya Rusia, setelah memalui pemindaian tomografi sinar-X ditemukan bahwa tiap-tiap mineral itu memancarkan warna berbeda. Dari pemindaian dengan tomografi sinar-X diketahui bahwa berlian terbentuk setelah mineral garnet, olivin, dan piroksen. Dimana batuan alam terindah di dunia tersebut terbentuk dari proses pengkristalan cairan yang lepas dari subduksi kerak samudra, yang kemungkinan terdiri atas batu padat dan peridot. 

 Berdasarkan penjabaran diatas dapat diketahui bahwa berlian merupakan batu mulia, yang terbentuk dari ribuan tahun lalu dibawah permukaan bumi tepatnya didalam perut bumi, yang dapat muncul kepermukaan bumi melalui letusan gunung berapi. Berlian saat ini digunakan dalam bidang industri dan juga utamanya sebagai sebuah perhiasan. 


B.     Konsep Fisika

Pertanyaan yang muncul dibenak penulis pertama kali adalah mengapa berlian dapat berkilau. Pertanyaan tersebut ternyata mampu dijawab oleh ilmu fisika, khususnya pada bidang optik geometri. Dimana berlian tersebut ketika terkena cahaya akan memantul, hal tersebut merupakan salah satu contoh dari pemantulan sempurna. Bagaimanakah pemantulan sempurna itu dapat terjadi, maka berikut penjelasannya .

Tipller (2001:448) menyatakan bahwa sebuah sumber titik didalam kaca dengan sinar yang mengenai permukaan kaca-udara pada berbagai sudut, semua sinar akan dibelokkan menjauhi garis normal. Ketika sudut datang bertambah hingga sudut kritis c dicapai di mana sudut biasnya 900. Untuk sudut-sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis tersebut, tidak akan ada sinar yang dibiaskan. Semua energi akan dipantulkan. Fenmena ini disebut sebagai pemantulan total. Pembiasan internal total hanya terjadi ketika cahaya berasal dari medium dengan indeks bias yang lebih besar. Secara matematis n1 lebih besar dari n2.






Berdasarkan pernyataan diatas, hal tersebutlah yang juga terjadi pada berlian. Berdasarkan tabel indeks bias beberapa zat disamping, menunjukkan bahwa berlian memiliki indeks bias senilai 2,42. Indeks bias disini adalah kemampuan suatu medium untuk membelokkan cahaya. Dan sesuai dengan  hukum pembiasan dari Snellius ketika cahaya datang dari medium yang memiliki indeks bias besar menuju indeks bias yang kecil maka cahaya akan di belokkan menjauhi garis normal.

Berarti ketika sudah diketahui indeks bias suatu medium maka kita dapat mencari sudut kritis dari berlian itu. Dimana cahaya merambat dari medium berlian ke medium udara, yang memiliki indeks bias bernilai 1. Maka nilai sudut kritisnya :    Sin c 

Karena n2 adalah udara = 1 , dan n1adalah berlian = 2,42 ,

maka : Sin c   

Sudut dengan sinus 0,413 adalah 24,390, maka dengan memiliki sudut kritis yang kecil sinar yang datang melebihi sudut 24,390 akan dipantulkan seluruhnya tanpa ada berkas bias lagi.

Berkat indeks biasnya yang besar, maka banyak cahaya yang tidak bisa keluar dari berlian tersebut melainkan kembali keberlian itu sendiri, sehingga timbullah seperti sebuah kilauan yang indah dari berlian tersebut. Dengan begitu pula untuk membedakan mana berlian asli dan palsu ketika berlian diletakkan di atas sebuah tulisan maka berlian asli tidak akan bisa tembus pandang, dan tulisan dikertas tidak akan terbaca.

Jika kita memperhatikan berlian dengan seksama maka akan terlihat banyak sekali warna didalamnya. Ketika cahaya masuk ke dalam berlian, maka cahaya tersebut akan sulit untuk keluar. Itu disebabkan karena berlian memantulkan cahaya tersebut berulang-ulang. Lalu, cahaya yang masuk ke dalam berlian akan terbagi menjadi 7 warna, karenanya berlian bisa berkilau dan menghasilkan warna pelangi.