Skip to content

IPA: Cahaya

24 February 2012

Apa sih cahaya???

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.[1] Pada bidang fisikacahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. [2][3]

Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut “dualisme gelombang-partikel”. Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitasfrekuensi ataupanjang gelombangpolarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensidifraksidispersipolarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam olehGustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantumsebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesa bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang disebut elemen energiE. Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaanefek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombangAlbert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkanpenghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner HeisenbergNiels BohrErwin SchrödingerMax BornJohn von NeumannPaul DiracWolfgang PauliDavid HilbertRoy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, dan sinarlaser pada tahun 1960.

Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

  1. Besaran cahaya
  2. Kecepatan cahaya
  3. Fourier optik
  4. Hukum Snellius
  5. Persamaan Fresnel
  6. Prinsip Fermat
  7. Prinsip Huygens

Kita bahas satu-per-satu

Apa sih sifat-sifat cahaya?

Ternyata Cahaya itu termasuk dalam kategori gelombang yang biasa disebut dengan gelombang cahaya. Gelombang cahaya mempunyai sifat-sifat yaitu sebagai berikut:

1.      Cahaya itu sudah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang dikenal dengan perambatannya yang tidak membutuhkan medium sebagai alat  merambantnya.

2.      Cahaya termasuk juga dalam jenis gelombang transversal.

3.      Cahaya dapat merambat lurus.

4.   Cepat rambat cahaya paling besar di udara, yakni sebesar 3 x 108 m/s. Dalam medium lain, cepat rambat cahaya tergantung pada indeks bias mediumnya.

5.      Cahaya itu tidak bermuatan sehingga tidak dapat dipengaruhi oleh suatu medan magnet dan suatu medan listrik.

6.      Cahaya itu dapat juga direfleksikan atau dipantulkan.

7.      Cahaya juga dapat direfraksikan atau dibiaskan.

8.      Cahaya itu juga dapat didispersikan atau diuraikan.

9.      Cahaya itu juga dapat mengalami interferensi atau penggabungan dari beberapa gelombang cahaya.

Berdasarkan kemampuannya dalam meneruskan cahaya, benda-benda dapat digolongkan dalam tiga kelompok apa saja ya ???

1.      Benda yang tidak tembus cahaya atau tidak bisa meneruskan cahaya yang mengenainya. Contohnya seperti papan, buku, dan pintu.

2.      Benda yang dapat tembus cahaya atau hanya meneruskan sebagian cahaya yang diterimanya saja. Contohnya seperti kertas tipis, kaca buram, serta  beberapa jenis plastik.

3.      Benda bening atau benda yang dapat meneruskan semua cahaya yang diterimanya. Contohnya seperti kaca bening dan plastik bening.

Pemantulan Cahaya

Benda akan mudah dapat terlihat apabila cahaya yang dipantulkan benda sampai ke arah pada mata pengamat. Pemantulan cahaya dapat dikelompokkan menjadi  dua macam, yaitu:

1.    Pemantulan teratur

Ciri-ciri dalam pemantulan teratur sebagai berikut:

a.   Pemantulan teratur akan dapat terjadi apabila permukaan bidang pantulnya  licin dan rata.

b.   Sinar-sinar yang datang akan dipantulkan dengan sejajar.

c.    Hampir semua sinar pantulan akan masuk ke dalam mata pengamat.

2.    Pemantulan baur (difus)

Ciri-ciri pemantulan baur adalah sebagai berikut.

a.   Pemantulan baur akan terjadi apabila permukaan dalam bidang pantulnya kasar atau tidak rata.

b.    Sinar-sinar yang datang akan dipantulkan secara acak.

c.   Hanya sebagian saja dari sinar pantul yang akan masuk ke dalam mata pengamat.

Hukum Pemantulan Cahaya

Dalam Hukum pemantulan cahaya mengikuti hukum Snellius yang berbunyi:

1.     sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

2. sudut sinar datang = sudut sinar pantul.

Cermin

Cermin merupakan kaca/gelas bening dengan permukaan yang licin yang punya bagian belakangnya dilapisi dengan logam sehingga nggak bakal tembus cahaya. Cermin dapat bekerja dengan prinsip pemantulan cahaya. Ada tiga macam jenis cermin, yaitu ada cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.

1. Bayangan pada cermin

Bayangan yang terjadi pada cermin dapat terbentuk, mengapa???

karena sinar-sinar dapat dipantulkan secara teratur oleh permukaan suatu benda. Berikut ini adalah jenis bayangan yang dapat dihasilkan oleh cermin.

a.     Bayangan nyata (sejati)

bayangan nyata atau sejati mempunyai sifat, yaitu sebagai berikut

  • Terbentuknya bayangan langsung di depan cermin karena jarak bayangannya bernilai positif.
  • Dapat ditangkap oleh layar.
  • Bayangannya merupakan hasil dari perpotongan dari sinar-sinar pantul.
  • Posisi bayangannya pun terbalik dari benda asalnya.
b.    Bayangan maya (semu)

Sifat-sifat bayangan maya atau semu adalah kebalikan dari sifat nyata atau sejati yaitu sebagai berikut:

  • Terbentuknya di belakang cermin karena jarak bayangan bernilai negatif.
  • Tidak dapat ditangkap oleh layar.
  • Bayangannya merupakan hasil dari perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar pantulan yang ada di belakang layar.
  • Posisi bayangannya tegak atau sejajar dengan benda asalnya.

Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah merupakan suatu peristiwa pembelokan cahaya ketika memasuki suatu wilayah perbatasan dua medium yang berbeda karena akibat adanya perbedaan indeks bias. Peristiwa pembiasan cahaya dapat terjadi dalam kehidupan sehari-hari, seperti:

1.          Jika kita pernah melihat dari atas permukaan kolam renang yang akan didapati adalah bahwa dasar kolam terlihat lebih dangkal dari kedalaman yang sebenarnya kita masuki.
2.          Apabila kita melihat ke sebuah gelas bening berisi air yang apabila di dalamnya terdapat sendok atau pensil maka penampakan sendok atau pensil itu tampak patah.

Hukum Pembiasan Snellius

Hukum Pembiasan Snellius berbunyi :

  1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias letaknya dalam satu bidang datar.
  2. Sinar datang dari medium renggang ke rapat akan dibiaskan mendekati garis normal dan sinar datang dari medium rapat ke renggang akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Pemantulan Sempurna

Pemantulan sempurna akan terjadi ketika suatu sinar datang ke dalam perbatasan dua medium dan sinar pun tidak ada yang dibiaskan, tetapi malahan dipantulkan seluruhnya. Syarat terjadinya pemantulan sempurna adalah sebagai berikut:

1.      sinar datang dari medium rapat ke renggang

2.      sudut datang > sudut kritis

Sudut kritis merupakan sudut maksimum dari sinar yang datang yang dapat menghasilkan sudut bias = 90°.

Sudut Deviasi

Sudut deviasi merupakan suatu sudut yang dapat dibentuk karena adanya perpotongan perpanjangan sinar datang dan perpanjangan sinar bias yang meninggalkan prisma bening.

Lensa

Kita sudah sering sekali mendengar kata lensa. Lensa itu merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung (cekung atau cembung) atau permukaan datar (plan). Lensa dapat digunakan pada alat-alat optik, kayak teleskop bintang, mikroskop, kacamata, dan teropong Bumi.

1.     Lensa cembung

Lensa cembung sering sekali disebut sebagai lensa positif karena memiliki titik fokus yang berada di belakang lensa. Lensa cembung ini sifatnya konvergen, yaitu mengumpulkan sinar-sinar bias. Macam-macam lensa cembung sebagai berikut.

a.       Bikonveks (cembung-cembung)

b.       Plan-konveks (datar-cembung)

c.       Konkaf-konveks (cekung-cembung)

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung ada tiga, yaitu:

a.       Sinar datang sejajar sumbu utama dapat dibiaskan ke titik fokus aktif.

b.       Sinar datang menuju titik fokus pasif dapat dibiaskan sejajar sumbu utama.

c.       Sinar datang melalui pusat lensa (0) tidak dibiaskan.

2. Lensa cekung

Lensa cekung merupakan kebalian dari lensa cembung dan lensa ini sering disebut sebagai lensa negatif karena punya titik fokus aktif yang berada di depan lensa (disebut titik fokus maya), Lensa cekung punya sifat divergen, yaitu menyebarkan sinar bias yang seolah-olah berasal dari fokus aktifAda beberapa macam lensa cekung, yaitu:

a.       bikonkaf (cekung-cekung)

b.       plan-konkaf (datar-cekung)

c.       konveks-konkaf (cembung-cekung)

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung ada tiga, yaitu:

a.      sinar akan datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari fokus aktif

b.       sinar akan datang menuju fokus pasif akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

c.       sinar datang melalui pusat lensa (O) tidak mengalami pembiasan.

Dispersi/Penguraian Cahaya

Dispersi cahaya merupakan suatu peristiwa penguraian cahaya polikromatik atau cahaya yang terdiri dari berbagai macam warna yang menjadi spektrum cahaya monokromatik atau cahaya yang terdiri atas satu warna saja karena adanya perbedaan indeks bias medium terhadap setiap warna. Peristiwa dispersi cahaya yang paling umum dapat dilihat adalah pada fenomena pelangi. Pelangi adalah peristiwa dispersi cahaya putih yang berasal dari sinar Matahari yang terurai menjadi warna-warna tunggal, kayak merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Gabungan warna-warna tunggal berderet membentuk spektrum warna.

Source: 1 | 2 | Keyword: Gelombang elektromagnetik, sinar katode, lidwig boltzmann, albert einstein, michael faraday, polarisasi, cahaya, pembiasan, pemantulan |

No comments yet

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: