Cahaya

 

Mengenal Macam-macam Sifat Cahaya

Sama seperti manusia, cahaya juga memiliki sifat-sifat tertentu, lho. Wah, apa aja tuh? Yuk bahas macam-macam sifat cahaya berikut ini.

—

Cahaya merupakan energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik. Energi tersebut merupakan energi kasat mata yang memiliki panjang gelombang 380–750 nm. Nah, gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium dalam perambatannya. Jadi, cahaya juga tidak memerlukan medium untuk merambat. 

Benda dikatakan sebagai sumber cahaya ketika benda-benda tersebut mampu memancarkan gelombang cahaya. Contohnya ialah matahari, api, lampu, dan lain-lain.

Selain benda yang memancarkan cahaya, ada juga benda gelap. Benda gelap merupakan benda tidak berpijar atau tidak memancarkan gelombang cahaya. Benda gelap dibagi menjadi 3 macam, yaitu benda tak tembus cahaya yang tidak dapat meneruskan cahaya, seperti dinding dan batu; benda bening yang dapat meneruskan cahaya, seperti kaca; dan benda tembus cahaya yang dapat meneruskan sebagian cahaya, seperti kertas buram dan air keruh.

Berkas cahaya digolongkan menjadi 3 macam:

1. Berkas cahaya yang menyebar (divergen) merupakan berkas cahaya yang berasal dari satu titik kemudian menyebar ke segala arah.
2. Berkas cahaya sejajar merupakan berkas cahaya yang sejajar satu sama lain.
3. Berkas cahaya mengumpul merupakan berkas cahaya yang menuju satu titik tertentu (konvergen).

Sifat-Sifat Cahaya

Cahaya memiliki beberapa sifat yang harus diketahui, yaitu:

1. Cahaya dapat merambat lurus
2. Cahaya dapat dipantulkan
3. Cahaya dapat menembus benda bening
4. Cahaya dapat dibiaskan
5. Cahaya dapat diuraikan

Sifat cahaya yang pertama ialah dapat merambat lurus. Hal ini memberikan keuntungan pada manusia sehingga manusia memanfaatkan sifat cahaya dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya ialah lampu senter dan lampu sorot kendaraan bermotor.

Sifat cahaya yang kedua ialah cahaya dapat dipantulkan. Ketika benda terkena cahaya, cahaya yang mengenai benda akan dipantulkan. Jenis pemantulan terbagi menjadi dua, yaitu pemantulan baur (pemantulan difus) dan pemantulan teratur.

Ketika cahaya mengenai permukaan rata, licin, dan mengilap, hasil pemantulannya akan teratur. Sedangkan, ketika cahaya mengenai permukaan yang tidak rata, kasar, dan bergelombang, hasil pemantulannya akan baur/difus. Pemantulan cahaya dapat memberi manfaat pada manusia. Contohnya ialah manusia dapat melihat pantulan bayangannya di cermin.

Kaca yang bening dapat ditembus oleh cahaya. Ketika kaca yang bening tersebut dihalangi oleh benda lain yang tidak bening, cahaya tidak dapat menembusnya.

 Cahaya menembus benda bening. (Sumber: idschool.net)

Cahaya akan dibelokkan jika merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda. Contohnya seperti udara dengan air. Peristiwa pembelokkan cahaya setelah melalui suatu medium rambat disebut dengan pembiasan cahaya.

Penguraian cahaya putih menjadi berbagai cahaya berwarna disebut penguraian cahaya atau dispersi. Cahaya matahari sebenarnya tersusun atas berbagai cahaya berwarna, lho. Namun, mata kita melihat cahaya matahari berwarna putih. Contoh lain dari dispersi ialah pelangi.

nterferensi cahaya adalah keadaan saat dua gelombang cahaya atau lebih berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Syarat terjadinya interferensi cahaya ini adalah gelombang-gelombang cahayanya berasal dari sumber yang koheren, sehingga, amplitudo, panjang gelombang, dan frekuensi yang sama, serta beda fase yang selalu tetap.

 

Di sini kita akan ngebahas interferensi celah ganda yang ditemukan oleh Young dan interferensi pada lapisan tipis ya! Kita bahas satu persatu, yukk!

 

Pertama-tama, cahaya melewati satu celah. Selanjutnya, cahaya melewati dua celah sempit. Saat cahaya melewati dua celah sempit, gelombang cahaya akan saling berpadu dan membentuk gelombang cahaya gabungan. Hal ini disebabkan karena gelombang-gelombangnya menempuh panjang lintasan yang berbeda. Nah, perbedaan panjang lintasan ini mengakibatkan gelombang-gelombang mengalami perbedaan fase dan menciptakan pola interferensi.

Perbedaan fase ini ada yang saling menguatkan, sehingga menghasilkan interferensi konstruktif, dan ada yang saling melemahkan, sehingga menghasilkan interferensi destruktif.

Oke, supaya lebih jelas, lihat gambar ini dulu, deh.

 

Nah, interferensi konstruktif dan destruktif ini ternyata akan menghasilkan dua pola yang berbeda, yaitu terang dan gelap.

 

Interferensi cahaya juga punya rumus, lohh.

 

Jadi, kalau kamu lihat pada gambar di atas, S1 (sinar 1) dan S2 (sinar 2) dipisahkan oleh jarak (d). Untuk mencapai titik P (paling atas di layar), S2 harus menempuh lintasan yang lebih panjang daripada S1. Di sini terbentuk suatu sudut antara sinar ke layar. Nah, ingat beda lintasan berpengaruh terhadap fase dan juga interferensi cahaya. Karena perbedaan fase antargelombang akan menghasilkan kelipatan genap atau ganjil yang akan menentukan jenis interferensi itu sendiri. Jadi, bisa disimpulkan rumus beda lintasannya, yaitu d sin θ.

Kalau hasil beda lintasannya adalah nol atau kelipatan bulat lainnya dari panjang gelombang, berarti terjadi interferensi konstruktif, sehingga kondisi yang terlihat pada layar adalah terang. Tetapi, jika hasil beda lintasannya adalah kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang (λ/2, 3λ/2, 5λ/2, … ), berarti terjadi interferensi destruktif, sehingga kondisi layar akan menjadi gelap.

 

Contoh soal:

1. Seberkas cahaya melewati dua celah sempit dengan jarak 0,5 mm. Dua celah tersebut diletakkan 2 m dari sebuah layar. Jika panjang gelombang 650 nm, maka jarak dua garis terang yang berdekatan adalah … (1 nm = 10-9 m).

Pembahasan:

Diketahui:

d = 0,5 mm = 5 x 10-4 m

L = 2 m

λ = 650 nm = 650 x 10-9 m

 

Ditanya:

p = ….

Jawab:

p = λL / d

p = (650 x 10-9 m x 2 m) / 5 x 10-4 m

p = 130 x 10-9 m x 2 / 10-4

p = 2,6 x 10-3 m

2. Pada suatu eksperimen interferensi celah ganda young, jika jarak antara dua celahnya 0,6 mm, jarak antara garis gelap ketiga ke terang pusat menghasilkan jarak 4 mm. Berapakah panjang gelombang tersebut jika jarak layar dengan celah 1,5 m ….

Pembahasan:

Diketahui:

d = 0,6 mm = 6 x 10-4 m

p = 4 mm = 4 x 10-3 m

m = 3

L = 1,5 m

Ditanya:

Panjang gelombang λ …

Jawab:

d p / L = (m – ½) λ

(6 x 10-4 m) x (4 x 10-3 m) / 1,5 m = ( 3 – ½) λ

34 x 10-7 / 1,5 = ( 3 – ½) λ

16 x 10-7 m = 5/2 λ

λ = 16 x 10-7 x 2 / 5 m

λ = 6,4 x 10-7 m

 

 

Nah, kamu masih ingat kan dengan kasus warna pelangi pada gelembung sabun di awal tadi? Hal tersebut, terjadi karena adanya interferensi cahaya, yaitu pada lapisan yang tipis.

 

Cahaya yang dipantulkan dari dalam gelembung harus bergerak lebih jauh daripada cahaya yang dipantulkan dari luar atau permukaan gelembung. Nah, di kondisi seperti ini, mereka saling mengganggu dan memperkuat cahaya putih, sehingga terbentuk deh warna-warna indah seperti pelangi yang berputar-putar.

Sebenarnya, munculnya warna pelangi ini juga terjadi karena adanya difraksi yang menyebabkan cahaya polikromatik. Cahaya polikromatik itu masuk ke medium yang berbeda panjang gelombangnya dan mengalami indeks refraksi atau pembiasan yang berbeda-beda juga. Alhasil, sudut pembelokannya juga berbeda sehingga muncul deh warna pelangi. Tapi, disisi lain warna-warna ini menampilkan pola terang dan gelap karena adanya beda panjang lintasan dari berkas gelombang cahaya.

Kita bisa lihat dari gambar di atas sinar jatuh di selaput tipis dengan tebal d, di lapisan atas cahaya dipantulkan dan sebagian dibiaskan, kemudian dipantulkan lagi oleh lapisan bawah. Sinar di lintasan atas dan bawah saling berinterferensi tergantung selisih jarak lintasan.

Kita juga bisa mengenal lebih dalam fakta menarik tentang interferensi di lapisan tipis ini. Jadi, gelombang yang merambat dari indeks bias (n) n1 ke n2 mengalami perubahan fase 180ᵒ saat n2 > n1 dan tidak ada perubahan fase jika n2 < n1.

Karena perubahan fase, interferensi konstruktif terjadi jika kedua sinar S1 dan S2 menghasilkan beda lintasan (2nd cos r) yang sama dengan kelipatan bulat dari setengah panjang gelombang (λ). Sementara itu, interferensi bersifat destruktif terjadi jika hasil lintasan kedua sinar sama dengan kelipatan bulat dari panjang gelombang (λ).

 

Contoh soal:

1. Lapisan tipis gelembung sabun memiliki indeks bias 4/3 disinari cahaya dengan arah tegak lurus pada lapisannya. Jika panjang gelombang 6000 Å, tebal minimum lapisan gelembung sabun itu agar terjadi interferensi konstruktif pertama (agar m = 0) adalah ….

Pembahasan:

Diketahui:

n = 4/3

λ = 6000 Å 

Ditanya:

d = …

Jawab:

2nd cos r = (m + ½) λ

2nd cos 0o = ( 0 + ½ ) λ

2 x 4/3 x d x 1 = ½ λ

8/3 d = ½ x 6000

d = 9000/8

d = 1125 Å

2. Sinar monokromatik dengan tebal 2,5 x 10-4 mm , arah sinar vertikal di selaput minyak dengan indeks biasnya 1,2. panjang gelombang dalam Å di lapisan minyak agar terjadi pelemahan sinar pertama (agar m = 0) adalah….

Pembahasan:

Diketahui:

d = 2,5 x 10-4 mm = 2,5 x 10-7

n = 1,2

r = 0

Ditanya:

λ = ….

Jawab:

λ = 2 n d cos r / m

λ = 2 x 1,2 ( 2,5 x 10-7) /1

λ = 6 x 10-7 m atau 6000 Å

Contoh Pembiasan Cahaya dalam Kehidupan Sehari-hari

Terjadinya fenomena alam yang mengakibatkan siang dan Malam yaitu karena diakibatkan adanya cahaya (Sinar Matahari). Namun tahukah kamu bahwa ternyata fenomena alam bukan hanya terjadi pada siang dan malam saja, namun terjadi juga berbagi fenomena lain yang diakibatkan dari pembiasan cahaya.

Adapun contoh kejadian pembiasan pada cahaya dikehidupan sehari – hari diantaranya:

1. Pelangi

Muncul nya pelangi. Peristiwa terjadinya pelangi setelah hujan juga merupakan salah satu contoh dari pembiasan cahaya. Meski memang tidak terjadi setiap hari, namun memang sering terjadi apabila disaat musim penghujan.

Dan fenomena ini terjadi setelah turun hujan lalu kemudian panas. Peristiwa tersebut merupakan pembiasan karena cahaya dari matahari dibiaskan oleh tetesan air hujan. Dari cahaya matahari tersebut yang membias itu membuat sebuah cahaya dengan tujuan warna yang indah.

2. Fatamorgana

Contoh pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari hari selanjutnya yaitu fenomena fatamorgana. Fenomena ini sering terjadi ketika kamu berada di jalan raya dengan kondisi cuaca yang sangat panas. Dalam peristiwa tersebut kita seolah ditipu oleh cahaya, karena jalan yang kering tampak basah.

Fenomena ini bisa terjadi dibeberapa tempat seperti di wilayah lapangan, Jalan raya, dan padang pasir. Peristiwa itu juga merupakan salah satu contoh dari pembiasan cahaya.

3. Tampak berkilau Saat Melihat Berlian

Contoh selanjutnya yaitu tampak berkilau saat melihat benda berharga yaitu jenis Berlian. Dari kilau cahaya yang di akibatkan oleh berlian merupakan kejadian pembiasan cahaya juga. Berkilau nya berlian disebabkan karena cahaya yang datang dari udara masuk kedalam media yang lebih rapat yaitu berlian.

4. Senter Yang Cahayanya tampak Patah

Selanjutnya terjadi pembiasan cahaya untuk contoh dalam kehidupan sehari – hari yaitu cahaya senter yang tampak patah. Hal ini bisa terjadi pada saat kamu menyenter sebuah kolam atau sungai yang jernih. Dan tentunya cahaya senter tersebut akan terlihat patah.

bersumber dari 

https://www.ruangguru.com/blog/mengenal-macam-macam-sifat-cahaya

https://mustakim.org/contoh-pembiasan-cahaya-dalam-kehidupan-sehari-hari/