Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap

Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap - Salam fisika, pada kesempatan ini kita akan berdiskusi mengenai pokok bahasan cahaya. Orang-orang memikirkan dan membahas mengenai cahaya sudah dimulai sejak zaman dulu. Pada zaman sebelum masehi, Aristoteles yang merupakan seorang filosofer mengartikan cahaya sebagai gangguan yang dinamakan dengan Aether. Dalam book of Optik, Newton (1706) menjelaskan bahwa cahaya/ sinar merupakan aliran pertikel energi setiap menit. Dalam tahun-tahun setelahnya dan sampai sekarang gagasan yang digunakan untuk menjelaskan cahaya adalah karakteristiknya sebagai cahaya dan sebagai gelombang. Sifat ini biasa disebut dualisme cahaya. Para saintis yang berjasa beberapa diantaranya adalah Huygens, Planck, DeBrouglie, Einstein, Compton, Bohr, dll. Pembahasan lebih lanjut bisa dibaca pada sejarah mengenai cahaya.

Kompetensi Dasar

Pada pembelajaran di dunia pendidikan formal (sekolah) dalam hal ini adalah tingkat SMP (Sekolah Menengah Pertama), materi pembelajaran tentang cahaya dibelajarkan kepada peserta didik saat tingkat 4 atau kelas 8. Pada KTSP, materi cahaya berada dalam kompetensi dasar 

“menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan berbagai bentuk cermin dan lensa” 

sedangkan pada K13, materi cahaya berada dalam KD 3.11. yaitu

“mendeskripsikan sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan, serta aplikasinya untuk menjelaskan penglihatan manusia, dan prinsip kerja alat optik”.

Oleh karena itu, cakupan materi yang dibelajarkan kepada peserta didik cukup banyak, meliputi: 

1. Sifat-sifat cahaya 
2. Pembentukan bayangan 
3. Penglihatan manusia 
4. Prinsip kerja alat optik 

Ruang lingkup materi pemebelajaran sebenarnya sama, hanya saja KD pada KTSP dijabarkan menjadi lebih rinci dalam KD kurikulum 2013. Pada artikel akan dibahas mengenai sifat-sifat cahaya, sedangkan untuk pembahasan lebih lanjut dapat dibuka pada link yang terkait. Berikut adalah pebahasan mengenai sifat-sifat cahaya.

Sifat-sifat Cahaya

Cahaya merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik. Dalam bahasa Inggris istilah cahaya yang dimaksud biasa dikenal dengan visible light. Oleh Karenanya cahaya memiliki sifat-sifat umum dari gelombang, antara lain:

1) Cahaya merambat dalam lintasan lurus 

Cahaya biasa disebut sebagai sinar berkenaan dengan salah satu sifatnya yaitu merambat lurus. Dalam bahasa Inggris biasa disebut dengan ray (bacaan lanjut corpuscular theory). Konsep ini akan berlangsung jika cahaya merambat pada medium yang sejenis (homogen). Sebagai contoh: Cahaya merambat di udara, cahaya merambat di air, cahaya merambat di kaca. Sifat cahaya berkaitan dengan perambatannya dalam dua medium yang berbeda akan dijelaskan lebih lanjut pada pembahasan di bawah.

2) Ketika cahaya melalui dua medium maka akan terdapat daerah batas antara dua medium (misalnya udara dan air). 

Pada bidang batas antara dua medium tersebut, cahaya dapat mengalami peristiwa pemantulan atau pembiasan. Peristiwa pemantulan dan pembiasan dabapat dibaca pada keterangan dibawah.

3) Refleksi (a)

Refleksi atau persitiwa yang lebih dikenal dengan pemantulan. Pemantulan adalah peristiwa yang terjadi ketika berkas sinar cahaya dikembalikan ke medium semula. Hukum yang sering digunakan adalah rumusan hukum oleh Snelllius (1580). Snellius menyatakan bahwa sudut datang memiliki nilai yang samadengan sudut pantul. Sudut adatang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal sedangka sudut pantul adalah sudut yang dibentuk antara sudut pantul dengan garis normal.

4) Refraksi (b)

Refraksi atau yang sering disebut juga dengan pembiasan. Pembiasan merupakan peristiwa dibelokkannya cahaya karena melewati medium yang berbeda kerapatannya. Sebagai contoh, pernahkah anda pergi ke kolam renang atau memasukkan pernsil dalam gelas? Ketika anda meliahnya dari arah atas, maka pernsil yang semula lurus akan terlihat patah. Hal yang sama juga terjadi saat anda melihat dasar kolam renang dari atas permukaan air. KOlam akan terlihat dangkal padahal sebenarnya tidak. Snellius juga memberikan peran dalam menjelaskan peristiwa pembiasan. Hukum snellius mengenai pembiasan adalah:

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. 
2. a) Jika sinar datang yang berasal dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat, maka akan dibiaskan menjauhi garis normal. b)Jika sinar datang berasal dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. 
3. Perbandingan sinus antara sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) adalah suatu bilangan tetap. Bilangan tetap inilah yang sebenarnya menunjukkan indeks bias. 

Berdasarkan studi lebih dalam mengenai sejarah ilmu pengetahuan, diketahui bahwa saintis Islam dari Baghdad (920-1000) juga menemukan hal yang sama, ilmuan tersebut bernama Ibnu Sahl.

5) Jika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturan (Difraksi-c)

Salah satu sifat gelombang adalah dapat terjadi difraksi. Difraksi merupakan suatu peristiwaketika gelombang melewati celah yang sempit maka dari celah tersebut akan muncul sumber gelombang baru. Difraksi pada cahaya akan memunculkan pola gelap dan terang. Banyaknya pola gelap terang bergantung dengan panjang gelombang dari cahaya yang digunakan dan lebar celah.

6) Interferensi (d)

Jika terdapat dua sinar dalam satu lintasan maka sinar tersebut akan interferensi. Interferensi dibagi menjadi 2 jenis yaitu interferensi konstrukif (sinar menjadi lebih jelas, terjadi daerah terang) dan destruktif (sinar menjadi hilang, terjadi daerah gelap).

7) Polarisasi (e)

Saat melewati medium tertentu cahaya dapat dikutubkan, yang harusnya menyebar menjadi satu komponen saja, misal mendatar saja, vertikal saja, atau 1 diagonal saja. Konsep polarisasi ini dapat dimanfaatkan dalam pembuatan teknologi 3D. Polarisasi dapat terjadi karena beberapa hal. Penyebab tersebut diantaranya adalah:

1. Polarisasi yang terjadi karena refleksi (pemantulan). Peristiwa yang dapat menghasilkan berkas sinar yang terpolarisasi jika berkas sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut 90 derajat. 
2. Polarisasi karena absorbsi selektif (selective absorbtion). Polarisasi juga dapat terjadi karena absorbsi selektif. Absorbsi selektif memiliki arti bahwa cahaya yang sebagian diserap oleh medium dan sebagian yang lain diteruskan. Polarisasi jenis ini terjadi dengan menggunakan kristal polaroid. Bahan polaroid dapat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dalam arah getar yang lainnya. Arah cahaya yang diteruskan memiliki arah yang sejajar dengan sumbu polarisasi dari kristal polaroid. 
3. Polarisasi karena pembiasan ganda (double refraction). Polarisasi juga dapat dilakukan dengan menggunakan proses pembiasan ganda. Pembiasan ganda dapat terjadi ketika berkas sinar melewati medium dengan indeks bias ganda. Saat cahaya melewati kaca (kaca hanya memiliki indeks bias homogen=sama) maka cahaya akan dibiaskan (diteruskan) dengan arah yang sama seperti berkas sinar sebelum memasuki medium. Namun, ketika cahaya melewati beberapa bahan dengan indeks bias yang birefringence (meterial dengan indeks bias ganda) seperti kalsit dan kuarsa maka cahaya akan dibiaskan menjadi dua sinar dengan arah yang berbeda. Peristiwa pembiasan ganda salah satu sinar dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum Snellius mengenai pembiasan dan salah satu sinar yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (sinar ini disebut dengan berkas sinar istimewa). 

Demikianlah pembahasan mengenai Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap sifat sifat cahaya, semoga dapat membantu dalam pembelajaran dan memahami materi tentang cahaya.

Baca juga :