Gelombang Cahaya: Pengertian, Sifat, Rumus & Contoh Soal
Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tentunya tidak dapat dipisahkan dari cahaya. Setiap hari manusia membutuhkan cahaya untuk menunjang aktivitasnya. Cahaya atau dalam ilmu alam disebut sebagai gelombang cahaya yang dapat bergetar untuk mengirimkan energi dari satu tempat ke tempat lain.
Pengertian Gelombang Cahaya
Cahaya adalah gelombang energi yang dapat merambat tanpa memerlukan medium penghantar, sehingga dikategorikan sebagai gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, cahaya yang berasal dari matahari dapat merambat sampai ke bumi meskipun tidak ada medium penghantarnya.
Antara bumi dan matahari terdapat ruang hampa sehingga tidak ada medium di sana untuk merambat. Jika dilihat dari arah rambatnya, gelombang cahaya merupakan gelombang transversal karena arah rambatnya tegak lurus dengan arah getaran.
Cahaya terdiri dari berbagai paket cahaya atau spektrum yang kategorisasinya dirasakan secara visual menggunakan indera penglihatan manusia dan disebut sebagai warna. Spektrum cahaya tampak atau spektrum optik adalah spektrum cahaya di mana gelombang elektromagnetik terlihat sebagai cahaya.
Baca Juga:
Spektrum cahaya tampak yang dapat dilihat manusia sebagai warna berada pada kisaran panjang gelombang 400 hingga 700 nm.
Ketika gelombang cahaya mengenai medium yang berbeda, seperti air, padat dan gas, gelombang cahaya akan diteruskan.
Sifat Gelombang Cahaya
Sebagaimana diketahui bahwa gelombang cahaya terdiri dari berbagai spektrum yang dibedakan berdasarkan panjang gelombangnya. Namun, meskipun terdiri dari berbagai macam spektrum cahaya, gelombang cahaya memiliki beberapa sifat umum sebagai berikut:
- Merayap dengan Arah Lurus
Untuk membuktikan apakah cahaya merambat dalam arah lurus atau melengkung, seseorang dapat mengamati cahaya yang memasuki lubang kecil di ruangan gelap. Cahaya pasti akan keluar dari lubang kecil dalam garis lurus.
Baca Juga:
Karena sifat cahaya yang merambat lurus, maka benda yang tidak ditembus cahaya, yaitu benda padat permukaan seperti tubuh manusia, pohon, buku dan lain-lain, akan membentuk bayangan jika terkena cahaya.
- Memiliki sifat memantulkan atau memantul
Sebagai gelombang, cahaya memiliki sifat akan dipantulkan ketika mengenai suatu bidang, baik datar maupun tidak. Bulan adalah contoh benda di angkasa yang memantulkan cahaya dari matahari.
Meski begitu, banyak orang yang salah mengira bahwa bulan memiliki cahayanya sendiri. Sifat cahaya yang memantulkan memiliki manfaat dalam kehidupan sehari-hari yaitu agar manusia dapat melihat benda-benda yang ada disekitarnya.
Oleh karena itu pada malam hari tidak ada cahaya sama sekali, manusia tidak dapat melihat benda apapun disekitarnya karena tidak ada cahaya yang terpantul pada benda. Pemantulan cahaya itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu pemantulan difus dan pemantulan teratur.
Baca Juga:
- Pembiasan Cahaya (Refraksi)
Ketika cahaya merambat melalui dua medium dengan nilai indeks bias yang berbeda, cahaya akan berbelok. Pembelokan cahaya ini dikenal dengan fenomena pembiasan, yaitu perubahan arah cahaya yang datang dari medium A dengan cahaya yang dibiaskan di medium B.
Pembiasan terjadi karena cahaya yang melewati medium yang lebih rapat akan memiliki kecepatan yang lebih rendah daripada kecepatan cahaya yang melewati medium yang kurang rapat. Karena perbedaan kecepatan cahaya, hal ini menyebabkan cahaya membelok.
Perbandingan antara kecepatan cahaya dari satu medium ke medium lainnya disebut indeks bias yang dilambangkan dengan n. Sedangkan cahaya yang merambat melalui udara dapat disamakan dengan cahaya yang merambat melalui ruang hampa.
Untuk menghitung indeks bias suatu medium, Anda dapat menggunakan persamaan matematika berikut:
Baca Juga:
n = c/v
Informasi:
n = indeks bias mutlak
v = kecepatan cahaya dalam medium (m/s)
c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (m/s)
Sedangkan jika medium lain bukan udara atau ruang hampa, maka nilai indeks bias yang dihitung adalah indeks bias relatif atau perbandingan kecepatan relatif cahaya. Jika seberkas cahaya merambat dari medium A dengan kelajuan VA kemudian memasuki medium B dengan kecepatan VB.
Baca Juga:
Maka indeks bias relatif medium B terhadap medium A adalah:
Informasi:
VA = kecepatan di medium A
VB = kecepatan dalam medium B
- Dispersi Cahaya atau Penguraian Cahaya
Sifat cahaya selanjutnya adalah dapat memisahkan atau menguraikan (dispersi) cahaya polikromatik atau cahaya putih menjadi cahaya monokromatik yang memiliki panjang gelombang berbeda setelah sebelumnya melewati medan pembiasan.
Baca Juga:
Bidang pembiasan yang dapat menguraikan cahaya misalnya adalah prisma yang terbuat dari kaca bening. Contoh fenomena alam dispersi cahaya atau dekomposisi cahaya adalah fenomena terbentuknya pelangi setelah hujan.
Pelangi terbentuk karena air hujan membiaskan sinar matahari. Sinar matahari tersebut kemudian tersebar menjadi berbagai cahaya tampak yang dikenal sebagai pelangi.
Sifat polarisasi pada cahaya adalah penurunan intensitas cahaya akibat penurunan komponen gelombang cahaya. Sifat polarisasi hanya dialami pada jenis gelombang transversal. Terjadinya polarisasi pada gelombang cahaya akibat pembiasan, hamburan, pemantulan dan penyerapan.
- Penyerapan atau Penyerapan Cahaya
Sifat cahaya selanjutnya adalah cahaya dapat diserap atau diabsorbsi ketika melewati bahan atau material transparan. Oleh karena itu Anda dapat menemukan fenomena ketika cahaya melewati benda transparan, energi cahaya yang keluar dari benda tersebut akan berkurang atau menghilang.
Baca Juga:
Hal ini dikarenakan sebagian energi cahaya akan diserap oleh benda transparan menjadi energi panas. Fenomena alam serapan yang mudah ditemukan ada pada mata. Mata akan menyerap sebagian cahaya untuk melihat warna-warna di lingkungannya.
Cahaya memiliki sifat interferensi, yaitu terjadinya penjumlahan superposisi dua gelombang cahaya atau lebih yang akan menghasilkan gelombang lain. Interferensi cahaya terdiri dari interferensi film tipis dan interferensi celah ganda.
Ada dua macam gangguan, yaitu sifat konstruktif atau konstruktif dan sifat destruktif atau destruktif. Oleh karena itu, ada dua pola yang terbentuk akibat interferensi cahaya, yaitu pola terang dan pola gelap. Pola gelap terbentuk dari sifat destruktif sedangkan pola terang terbentuk dari sifat konstruktif.
Formula Gelombang Cahaya
Cahaya bertindak tidak hanya sebagai gelombang elektromagnetik tetapi juga sebagai partikel berbentuk foton yang memiliki energi berbentuk gelombang. Energi yang dimiliki oleh cahaya ini diketahui dibawa oleh foton yang ditemukan oleh Max Planck.
Baca Juga:
Untuk menghitung besarnya energi yang dimiliki foton gelombang cahaya digunakan rumus Max Planck berikut:
E = (h .c)/λ
Informasi:
E = Energi foton cahaya (J)
c = kecepatan cahaya (m/s)
h = konstanta Planck (6,63 x 10ˉ³⁴ Js)
λ = panjang gelombang
Baca Juga:
Contoh Masalah Gelombang Cahaya
Sinar dengan panjang gelombang 5000 Å, dengan kecepatan cahaya 3 x 10⁸ m/s memiliki konstanta Planck sebesar 6,6 x 10ˉ³⁴ Js. Tentukan energi balok?
Diskusi
Menjawab:
E = (h .c)/λ
Baca Juga:
E = 3,96 x 10ˉ¹⁹ Joule
Gelombang cahaya termasuk dalam jenis gelombang elektromagnetik karena dapat merambat tanpa memerlukan media apapun. Cahaya memiliki beberapa sifat yang membuatnya terlihat oleh mata telanjang, seperti memiliki sifat pemantulan (refleksi) dan pembiasan (refraksi).
mejakelas.com
Baca Juga:
Artikel Terkait
