Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata
dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah
radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang
tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua
definisi tersebut merupakan 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.
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 oleh Gustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann
mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori
kuantum sebagai 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 energi, E.
Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek 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-gelombang.
Albert 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
mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan
menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan,
termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von
Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy 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 sinar laser pada tahun 1960. Era optika modern
tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan
sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.
Sifat-sifat dari cahaya adalah :
1. Cahaya Merambat Lurus
Saat berjalan di kegelapan, kita memerlukan senter. Cahaya dari lampu
senter arah rambatannya menurut garis lurus. Atau ketika kita melihat cahaya
matahari yang menerobos masuk melalui genting. Kedua hal tersebut membuktikan
bahwa cahaya merambat lurus. Kegiatan yang dapat untuk membuktikan bahwa cahaya
merambat lurus adalah dengan menggunakan karton yang diberi lubang seperti
gambar di samping. Ketika lobang karton disusun lurus kita dapat melihat cahaya
lilin, namun ketika salah satu lobang digeser kita tidak bisa lagi melihat
cahaya tersebut. Sifat cahaya yang selalu merambat lurus ini dimanfaatkan
manusia pada pembuatan lampu senter dan lampu kendaraan bermotor.
2. Cahaya Dapat Menembus Benda Bening
Amatilah ketika kamu berjalan di bawah cahaya matahari. Ke mana pun kamu
berjalan, selalu diikuti oleh bayanganmu sendiri. Bayang-bayang tubuhmu akan
hilang ketika kamu masuk ke dalam rumah atau berlindung di balik pohon yang
besar. Bayangan terbentuk karena cahaya tidak dapat menembus suatu benda.
Ketika cahaya mengenai tubuhmu, cahaya tidak dapat menembus tubuhmu sehingga
terbentuklah bayangan. Begitu pula ketika cahaya mengenai rumahmu dan pohon
yang besar. Bayangan adalah daerah gelap yang terbentuk akibat cahaya tidak
dapat menembus suatu benda. Bayangan dibedakan menjadi dua, yakni bayangan
nyata dan bayangan maya. Bayangan maya (semu) adalah bayangan yang dapat
dilihat mata, tapi tidak dapat ditangkap pada layar, sedangkan bayangan nyata
adalah bayangan yang dapat ditangkap layar.
Berdasarkan dapat atau tidaknya di tembus cahaya, benda-benda digolongkan
menjadi 3:
Opaque atau benda tidak tembus cahaya, Adalah benda gelap yang tidak
dapat ditembus oleh cahaya sama sekali. Opaque memantulkan semua cahaya yang
mengenainya. Benda semacam ini contohnya adalah buku, kayu, tembok, dan air
keruh.
Benda Bening, yakni benda-benda yang dapat ditembus cahaya. Benda bening
juga sering disebut benda transparant. Benda transparant meneruskan semua
cahaya yang mengenainya. Contohnya kaca yang bening dan air jernih
Benda Transluent Benda transluent adalah benda-benda yang dapat
meneruskan sebagian cahaya yang datang dan menyebarkan sebagian cahaya yang
lainnya. Contohnya kain gorden tipis, dan beberapa jenis plastik.
3. Cahaya dapat dipantulkan
Pemantulan (refleksi) atau pencerminan adalah proses terpancarnya kembali
cahaya dari permukaan benda yang terkena cahaya. Contoh peristiwa pemantulan
cahaya adalah saat kita bercermin. Bayangan tubuh kita akan terlihat di cermin,
karena cahaya yang dipantulkan tubuh kita, saat mengenai permukaan cermin,
dipantulkan, atau dipancarkan kembali hingga masuk ke mata kita. Pemantulan
pada cermin, termasuk pemantulan teratur. Pemantulan teratur terjadi pada benda
yang permukaannya rata dan mengkilap/licin. Pada benda semacam ini, cahaya dipantulkan
dengan arah yang sejajar, sehingga dapat membentuk bayangan benda dengan sangat
baik. Pada benda yang permukaannya tidak rata, cahaya yang datang dipantulkan
dengan arah yang tidak beraturan. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan
baur, atau pemantulan difus.
Cermin merupakan salah satu benda yang memantulkan cahaya. Berdasarkan
bentuk permukaannya ada cermin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung ada
dua macam, yaitu cermin cembung dan cermin cekung.
a. Cermin Datar
Cermin datar yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya datar dan tidak
melengkung. Cermin datar biasa kamu gunakan untuk bercermin. Pada saat
bercermin, kamu akan melihat bayanganmu di dalam cermin. Bayangan pada cermin
datar mempunyai sifat-sifat berikut.
Ukuran (besar dan tinggi) bayangan sama dengan ukuran benda.
Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.
Kenampakan bayangan berlawanan dengan benda. Misalnya tangan kirimu akan
menjadi tangan kanan bayanganmu.
Bayangan tegak seperti bendanya.
Bayangan bersifat semu atau maya. Artinya, bayangan dapat dilihat dalam
cermin, tetapi tidak dapat ditangkap oleh layar.
b. Cermin Cembung (positif)
Cermin cembung yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya melengkung ke
arah luar. Cermin cembung biasa digunakan untuk spion pada kendaraan bermotor.
Bayangan pada cermin cembung bersifat maya, tegak, dan lebih kecil (diperkecil)
daripada benda yang sesungguhnya.
c. Cermin Cekung (negatif)
Cermin cekung yaitu cermin yang bidang pantulnya melengkung ke arah
dalam. Cermin cekung biasanya digunakan sebagai reflektor pada lampu mobil dan
lampu senter. Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung sangat
bergantung pada letak benda terhadap cermin. Jika benda dekat dengan cermin
cekung, bayangan benda bersifat tegak, lebih besar, dan semu (maya). Jika benda
jauh dari cermin cekung, bayangan benda bersifat nyata (sejati) dan terbalik.
4. Cahaya Dapat Dibiaskan
Pembiasan adalah pembelokan arah rambat cahaya, saat melewati dua medium
yang berbeda kerapatannya. Pembiasan cahaya dimanfaatkan manusia dalam
pembuatan berbagai alat optik. Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang
rapat ke zat yang lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal.
Misalnya cahaya merambat dari udara ke air. Sebaliknya, apabila cahaya merambat
dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat, cahaya akan dibiaskan
menjauhi garis normal. Misalnya cahaya merambat dari air ke udara.
Pembiasan cahaya sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya
dasar kolam terlihat lebih dangkal daripada kedalaman sebenarnya. Gejala
pembiasan juga dapat dilihat pada pensil yang dimasukkan ke dalam gelas yang
berisi air. Pensil tersebut akan tampak patah.
5. Cahaya dapat diuraikan
Cahaya putih seperti cahaya matahari termasuk jenis cahaya polikromatik.
Cahaya polikromatik adalah cahaya yang tersusun atas beberapa komponen warna.
Cahaya putih tersusun atas spektrum-spektrum cahaya yang berwarna merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Spektrum warna yang tidak dapat
diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik.
Cahaya putih dapat diuraikan. Saat melewati prisma, cahaya putih akan
mengalami dispersi (penguraian). Contoh
peristiwa dispersi cahaya yang terjadi secara alami adalah peristiwa
terbentuknya pelangi. Pelangi terbentuk dari cahaya matahari yang diuraikan
oleh titik-titik air hujan di langit. Cahaya matahari yang kita lihat berwarna
putih. Namun, sebenarnya cahaya matahari tersusun atas banyak cahaya berwarna.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar