Konsep Cahaya

Konsep fisika dasar mengenai cahaya
Konsep fisika dasar mengenai cahaya.

Cahaya

Apa sih sebenarnya yang menarik dari cahaya? Buat yang sudah belajar tentang gelombang, kalian tahu kalau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, yakni gelombang yang tidak memerlukan medium atau perantara dalam perambataannya.

Memang deskripsi tersebut cukup menarik, bagaimana suatu gelombang tidak memerlukan perambatan. Namun kali ini kita gak berfokus kesana, yang menjadi daya tarik kita saat ini yaitu, karakteristik cahaya, maksudnya karakteristik seperti apa?

Sekarang gini, coba kalian bayangkan atau ingat kembali ketika di malam hari dan rumah kalian sedang mati lampu, apa yang terjadi? Tentu kita sulit sekali atau bahkan tidak bisa melihat apa-apa, lantas apa yang kita cari pertama kali? Kalau gak senter pasti lilin.

Tujuannya adalah untuk mendapatkan cahaya, pertanyaanya apakah ada hubungan antara cahaya dengan mata kita? Justru apa yang kita lihat selama ini merupakan pantulan cahaya suatu benda, kursi, meja, pintu yang kita lihat merupakan pantulan cahaya oleh objek tersebut.

Secara gak langsung tadi disebutkan bahwa ada pantulan cahaya, nah pantulan ini merupakan salah satu sifat cahaya, yakni dapat dipantulkan, apakah ada sifat lainnya?

Sifat-Sifat Cahaya

Selaras dengan pemaparan sebelumnya, sifat pertama cahaya yakni dapat dipantulkan atau refleksi. Jadi, jika suatu cahaya dipantulkan terhadap suatu permukaan yang datar, maka sudut yang dibentuk antara garis normal (garis tegak lurus terhadap permukaan) dengan cahaya saat datang besarnya sama seperti setelah dipantulkan.

Pemantulan atau refleksi cahaya

Jika sudut cahaya datang adalah sebesar \alpha dan sudut pantulnya adalah \beta, maka

\alpha = \beta.

Apabila cahaya mencapai permukaan yang tidak rata, maka yang terjadi tidak hanya pemantulan, melainkan ada juga pembauran yang terjadi.

Yang kedua, pernah gak kalian ngelihat suatu benda yang sebagiannya tercelup dan sebagiannya lagi di atas permukaan air? Ada fenomena di mana benda tersebuh seolah-olah terlihat patah. Hal ini terjadi karena sifat cahaya yang dinamakan sebagai refraksi atau pembiasan.

Pembiasan atau refraksi cahaya

Pembiasan sendiri terjadi karena adanya perubahan cepat rambat gelombang cahaya pada dua medium yang berbeda. Suatu medium mempunyai nilai yang mengukur seberapa besar pengaruh medium tersebut terhadap kelajuan cahaya di ruang hampa, dan ukuran tersebut merupakan indeks bias.

Jika kelajuan cahaya pada ruang hampa adalah c, kemudian apabila pada suatu medium cepat rambatnya adalah v, maka indeks bias pada medium tersebut adalah n. di mana

n = \frac{c}{v}.

, perhatikan bahwa indeks bias tidak mempunyai satuan.

Hubungan antara indeks bias, kelajuan cahaya, dengan panjang gelombang cahaya pada dua medium diatur oleh hukum yang bernama hukum Snellius. Sebut saja medium 1 dan medium 2, hukum tersebut yakni seperti berikut

\frac{v_2}{v_1}=\frac{n_1}{n_2}=\frac{\lambda_2}{\lambda_1}

, di mana v_i merupakan kelajuan cahaya pada medium i, \lambda_i panjang gelombang pada medium i, dan n_i indeks bias pada medium i.

Untuk yang ketiga, ada yang menarik nih, kalian pernah kan melihat warna-warni pada pelangi? Atau bisa juga pada sebuah gelembung busa dan piringan CD? Fenomena tersebut merupakan hasil dari sifat cahaya yang bernama dispersi atau penguraian.

Makna penguraian sendiri seolah-olah seperti ada beberapa bagian pada cahaya, jadi sejatinya cahaya putih yang kita lihat selama ini yang berasal dari matahari, terdiri dari banyak cahaya-cahaya dengan warna tunggal. Cahaya yang warnanya bukanlah susunan dari warna lainnya, disebut sebagai cahaya monokromatik, sedangkan sebaliknya disebut cahaya polikromatik, contohnya cahaya putih.

Kapan penguraian ini terjadi? Dispersi ini mirip seperti refraksi, yakni terjadi ketika ada perbedaan medium dalam perambatannya, yang membedekan yaitu pada pembiasan yang terjadi hubungannya yakni dengan kelajuan, sedangkan dispersi hubungannya dengan frekuensi dari cahaya.

Selanjutnya ada sifat yang dinamakan sebagai difraksi, yakni fenomena di mana ketika suatu cahaya melewati suatu halangan, di mana pada halangan tersebut terdapat sebuah celah atau kisi. Yang terjadi yaitu munculnya pola gelap terang.

Difraksi cahaya

Pola gelap terang tersebut tidak lepas dari sifat gelombang yakni sifat superposisi, pola gelap terjadi ketika cahaya saling meniadakan, sedangkan pola terang terjadi ketika cahaya saling menguatkan.

Pembentukan Bayangan

Buat kalian yang ingin mempelajari bagaimana membuat hasil proyeksi cahaya atau bayangan terhadap cermin dan lensa, kalian bisa bacanya di materi fisika SMA tentang alat optik. Di sini Tim ISENG mencoba menggaris bawahi hal apa saja yang penting dalam materi tersebut.

Jenis-jenis cermin dan lensa

Yang pertama, sebelum kalian belajar bagaimana menggambarnya kalia perlu mengetahui sifat-sifat dari cermin dan lensa itu sendiri. Setiap jenis cermin dan lensa mempunyai karakteristiknya masing-masing, dan hal tersebut menjadi bekal kalian untuk menggambarnya.

Misal saja pada cermin datar, cahaya yang datang akan dipantulkan akan simetris terhadap garis normal terhadap permukaan cermin tersebut, kemudian untuk cermin cekung cahaya datang yang sejajar terhadap sumbu utama dari cermin tersebut, akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokusnya.

Ngomong-ngomong, kalian udah tahu belum perbedaan antara cermin dengan lensa? Jadi perbedaanya berada di pemanfaatan sifat yang telah kita pelajari sebelumnya. Pada cermin sifat pemantulan atau refleksi cahaya yang dimanfaatkan sedangkan pada lensa, sifat seperti pembiasan atau pembelokan yang dimanfaatkan.

Secara garis besar, lensa berupaya untuk memanipulasi citra yang akan diterima (misal oleh mata kita). Bagaimana cara kerja lensa? Kita lanjutkan di bagian berikutnya mengenai alat optik.

Alat Optik

Seorang yang mempunyai kelainan mata, seperti rabun atau ketidakmampuan mata kita untuk melihat objek dengan jelas, tentu memerlukan alat bantu sehingga penglihatan kita menjadi jelas. Prinsip kerja dari alat itu sendiri yakni memanfaatkan sifat-sifat cahaya.

Secara rinci orang yang rabun tidak bisa melihat objek dengan jelas karena, bayang yang jatuh tidak tepat berada di retina orang tersebut. Pada rabun jauh atau miopia bayang jatuh di depan retina, sedangkan rabun dekat atau hipermetropi bayang jatuh di belakang retina.

Nah, jadi alat-alat optik seperti kacamata memanipulasi cahaya sehingga bayangan suatu objek jatuh tepat di retina seseorang. Untuk rabun jauh jenis lensa cekung diperlukan untuk membelokkan cahaya sehingga bayangan sedikit "menyebar".

Sedangkan pada orang yang rabun dekat, diperlukan lensa cembung sehingga bayangan tidak terlalu "menyebar". Pertanyaan terakhir, apakah lensa mempunyai suatu ukuran? Baik lensa maupun cermin, ukurannya ditentukan berdasarkan jarak titik fokusnya.

Label
< Materi SebelumnyaTata Surya
Search icon