Seperti halnya udara, cahaya menjadi bagian penting yang tak terpisahkan dari kehidupan manusia. Tanpa sadar, saat menjalani aktivitas sehari-hari, gelombang cahaya sangat Anda butuhkan.
Misalnya untuk melihat, berjalan, dan melakukan berbagai aktivitas lainnya. Lantas apa itu gelombang cahaya? Mari simak penjelasan lengkapnya di bawah ini.
Daftar ISI
Apa Itu Gelombang Cahaya?
Maxwell, seorang ahli fisika dari Skotlandia menjelaskan bahwasanya gelombang cahaya adalah hasil kombinasi medan listrik dan medan magnet yang mengalami perambatan gelombang. Hasil kombinasi dari dua medan tersebut bernama gelombang elektromagnetik.
Selain itu, Max Planck, seorang fisikawan Jerman mengemukakan bahwa energi cahaya terdiri dari beberapa paket kecil energi yang bernama foton. Foton sendiri merupakan partikel dasar atau kuantum radiasi elektromagnetik, sehingga menyebabkan cahaya dapat merambat meskipun tidak memiliki medium.
Spektrum yang berasal dari gelombang cahaya sangat luas, seperti sinar gamma yang memiliki spektrum sangat pendek dan gelombang radio yang memiliki spektrum sangat tinggi. Tidak semua gelombang dapat terlihat oleh mata manusia.
Hanya gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang sekitar 380 sampai 750 mm yang dapat terlihat oleh mata manusia. Pada rentang tersebut, manusia dapat mengenali berbagai warna dasar cahaya, seperti merah, hijau, dan biru.
Sifat Gelombang Cahaya
Sebagai gelombang elektromagnetik, cahaya memiliki sifat tertentu yang menjadi karakteristiknya. Adapun sifat-sifat tersebut antara lain:
1. Dispersi
Sifat pertama yang gelombang cahaya miliki adalah dispersi. Dispersi merupakan fenomena cahaya putih yang melewati benda pembias, sehingga terurai menjadi beberapa warna. Medan pembias yang digunakan biasanya berbentuk prisma.
Kecepatan warna yang berbeda menghasilkan cahaya yang keluar akan berbeda-beda, bergantung pada panjang gelombangnya. Prisma biasanya berguna untuk mengamati peristiwa ini.
Sedangkan secara alami, dispersi dapat terlihat ketika sebuah pelangi muncul setelah hujan reda. Pelangi tersebut merupakan hasil pembiasan cahaya akibat adanya titik-titik air hujan yang membiarkannya menjadi beberapa warna.
2. Difraksi
Difraksi merupakan sifat cahaya, di mana suatu cahaya melengkung saat melewati sebuah celah. Pada peristiwa ini, cahaya akan melebar dan mengubah arahnya setelah melewati celah, sehingga menghasilkan pola interferensi.
Fenomena difraksi cahaya dapat Anda temui ketika cahaya laser melewati permukaan DVD. Sehingga, terbentuk pola difraksi pada permukaannya dan menghasilkan pembacaan data pada cakram.
Contoh umum lainnya adalah cahaya yang melewati kisi-kisi rumah dan membentuk pola seperti bentuk kisi-kisi tersebut. Hal itu terjadi karena cahaya membelok melewati celah dan membentuk pola sesuai dengan bentuk celah yang dilewatinya.
3. Interferensi
Sifat cahaya selanjutnya adalah interferensi. Peristiwa ini terjadi ketika lebih dari satu gelombang cahaya bertemu dan saling mempengaruhi. Kedua cahaya tersebut harus memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang sama, sehingga menghasilkan sebuah pola wilayah gelap dan terang.
Interferensi cahaya dapat Anda temukan pada peristiwa ketika memercikan air atau minyak yang menghasilkan lapisan film. Peristiwa lainnya dapat terjadi ketika menggunakan filter polarisasi atau cermin interferensi.
4. Refleksi
Refleksi atau pemantulan adalah peristiwa ketika cahaya yang mengenai permukaan benda terpantul kembali, serta tidak ada cahaya yang terserap oleh benda tersebut. Hal ini dapat terjadi akibat adanya perbedaan indeks bias dari dua medium yang saling berbatasan.
Ketika sebuah cahaya melewati medium tersebut, maka cahaya akan terpantul kembali ke arah yang berbeda dari arah datangnya. Fenomena ini dapat Anda jumpai pada lensa kamera foto dan kacamata optik. Kamera memanfaatkan sifat cahaya ini untuk dapat menangkap gambar dan memantulkannya ke layar kamera.
5. Refraksi
Refraksi merupakan sifat gelombang cahaya di mana cahaya mengalami perubahan arah saat melewati medium yang berbeda indeks biasnya. Cahaya akan membias akibat kecepatan partikel yang berbeda pada dua mediumnya.
Fenomena refraksi dapat Anda lihat ketika meletakkan sebuah pensil dalam gelas berisi air. Pada bagian bawah cahaya pensil yang terendam air akan terlihat lebih besar dari aslinya. Peristiwa ini terjadi karena terdapat perbedaan antara medium air dan udara dalam menangkap cahaya.
6. Absorpsi
Absorpsi merupakan sifat cahaya yang dapat terserap. Peristiwa ini terjadi saat cahaya masuk ke dalam benda transparan, seperti kaca.
Hal itu menyebabkan energi cahaya akan mengalami penurunan dan berubah menjadi energi panas. Proses penurunan intensitas cahaya tersebut yang kita sebut sebagai absorpsi.
7. Polarisasi
Polarisasi cahaya terjadi ketika arah gelombang cahaya terbatas hanya pada satu bidang tertentu saja. Sementara cahaya yang tidak terpolarisasi akan merambat ke segala arah.
Ini juga menunjukkan bahwa cahaya bersifat tegak lurus dengan arah rambatannya. Fenomena alam dari polarisasi adalah ketika cahaya melewati awan es di atmosfer bumi atau pada filter kamera.
Manfaat Gelombang Cahaya
Adapun manfaat dari gelombang cahaya adalah sebagai berikut :
- Membantu makhluk hidup, khususnya manusia untuk melihat.
- Membantu proses fotosintesis pada tumbuhan.
- Menjadi energi terbaru yang ramah lingkungan.
- Terciptanya mikroskop polarisasi yang membantu dokter mendiagnosis sebuah penyakit.
- Memperjelas gambar pada kamera.
- Membantu industri menguji kekuatan material.
- Membantu manusia melihat objek di dalam air dengan lebih baik.
Penerapan Gelombang Cahaya di Kehidupan Sehari-hari
Contoh pengaplikasian gelombang cahaya dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui dalam bidang teknologi, yakni :
1. Sinar gamma
Sinar gamma merupakan hasil radiasi elektromagnetik. Penggunaan sinar gamma terdapat pada bidang pengobatan dan pengetahuan. Frekuensi yang ada pada sinar gamma adalah sekitar 93 Hz dengan panjang gelombangnya antara 94 cm sampai 95 cm.
2. Radar
Radar merupakan alat yang biasa dipakai untuk mendeteksi jarak, arah, serta kecepatan suatu benda. Gelombang elektromagnetik pada cahaya berguna untuk membantu mendeteksi suatu objek. Rentang frekuensinya berkisar 300 MHz hingga 30 GHz.
3. Sinar X
Sinar-X merupakan radiasi elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang 98 sampai 99 cm dan frekuensi 96 sampai 93 Hz. Penagplikasiannya banyak Anda gunakan pada bidang pengobatan. Misalnya penggunaan sinar X untuk melihat gambar dari organ dalam tubuh atau yang lebih kita kenal dengan rontgen.
Rumus Gelombang Cahaya
Rumus dari gelombang cahaya berdasarkan pada penemuan Max Planck (1900) adalah sebagai berikut :
E = (h x c)/ λ
Keterangan :
h = ketetapan konstanta Planck (6,63 x 10-34 J.s)
E = Energi foton (J)
c = laju cahaya (m/s)
λ = panjang gelombang
Contoh Soal Gelombang Cahaya
Contoh soal pada artikel ini melibatkan penggunaan konsep gelombang elektromagnetik, khususnya gelombang cahaya dalam spektrum elektromagnetik. Berikut adalah beberapa contoh soal gelombang cahaya:
1. Soal 1
Terdapat sinar dengan panjang gelombang 6600 Å, sinar tersebut memiliki kecepatan sebesar 3 x 10⁸ m/s. Apabila ketetapan Planck nya 6.6 x 10-34 Js. Seberapa besar energi yang terdapat pada sinar tersebut?
Diketahui:
λ = 6600 Å
c = 3 x 108 m/s
h = 6.6 x 10-34 Js
Jawab:
E = (h.c)/ λ
E = ( 6.6 x 10-34)(3 x 10⁸)/6600 x 10-19 = 3 x 10-19 joule
2. Soal 2
Sebuah cahaya berwarna merah memiliki panjang gelombang sebesar 650 nm dan sebuah cahaya hijau memiliki panjang gelombang sebesar 550 nm, kedua laju cahaya tersebut adalah 3 x 108 m/s. Apabila kedua cahaya menuju titik yang sama, berapa selisih energi antara kedua jenis cahaya tersebut?
Diketahui:
λmerah = 650 nm
λhijau = 550 nm
c = 3 x 108 m/s
h = 6.6 x 10-34 Js
Jawab:
E merah = (h.c)/ λ
E merah = (6.6 x 10-34)(3×108 )/650 x 10-9 = 3,04 x 10-19J
Kemudian:
E hijau = (h.c)/ λ
E hijau = (6.6 x 10-34)(3×108 )/550 x 10-9 = 3,60 x 10-19 J
Selisih antara kedua cahaya adalah:
E = E hijau – E merah
E = (3,60 x 10-19) – (3,04 x 10-19) = 5,6 x 10-21 J
3. Soal 3
Sebuah cahaya monokromatis jatuh pada dua celah sempit vertikal, keduanya terletak berdekatan dan memiliki jarak 0.01 mm. Pola interferensi tertangkap pada jarak 30 cm dari celah. Jika jarak antara kedua garis adalah 7,2 cm, berapa panjang gelombang cahayanya?
Diketahui:
d = 0,01 mm = 10-5 m
l = 20 cm = 2×10-1 m
n = 1
p = 7,2 cm = 72×10-3 m
Jawab:
nλ = dp/l
λ = dp/nl
λ = (10-5)( 72×10-3)/(1)( 2×10-1) = 3,6×10-6 m
Sudah Paham Mengenai Gelombang Cahaya Serta Penerapannya?
Nah, itulah informasi lengkap beserta penerapannya mengenai gelombang cahaya. Berdasarkan informasi tersebut, dapat kita simpulkan bahwasanya cahaya memiliki peranan penting dalam menjalani kehidupan sehari-hari.
Itu karena cahaya seperti halnya udara membantu makhluk hidup di dalamnya dapat menjalani aktivitas dengan mudah. Tidak hanya membantu melihat, keberadaan cahaya juga membantu berbagai teknologi berkembang dan berfungsi lebih baik.
