Cahaya

 

Cahaya sebagai Gelombang Elektromagnetik

"dan tidak (pula) sama yang teduh dengan yang panas,"

(QS. Fatir 35: Ayat 21)

Spektrum gelombang elektromagnetik  adalah sesuatu yang sudah dikenal olehmu dan kamu mungkin tidak pernah memikirkannya. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata, kenyataannya adalah bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik. Bagian yang dapat dilihat dari spektrum ini terdiri dari warna-warna yang dapat kita lihat dalam pita warna – dari merah dan jingga, menembus melalui biru dan ungu. Masing-masing warna ternyata berhubungan dengan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Perhatikan spektrum gelombang elektromagnetik dan spektrum cahaya tampak berikut ini.

sumber : internet, Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Spektrum cahaya tampak

Cahaya merupakan salah satu contoh gelombang elektromagnetik, yang gelombang yang tidak memerlukan medium sebagai media perambatannya. Misalnya, pada siang hari tampak terang karena cahaya matahari menerangi bumi. Walaupun matahari berada jauh dari bumi dan dipisahkan oleh ruang hampa diruang angkasa, namun cahaya matahari mampu sampai di bumi. Di sekitar kita, ada banyak sekali benda yang memancarkan cahaya. Benda yang dapat memancarkan cahaya dinamakan sumber cahaya. Ada dua macam sumber cahaya, yaitu sumber cahaya alami dan sumber cahaya buatan. Sumber cahaya alami merupakan sumber cahaya yang menghasilkan cahaya secara alamiah dan setiap saat, contohnya matahari dan bintang.

Sumber cahaya buatan merupakan sumber cahaya yang memancarkan cahaya karena dibuat oleh manusia, dan tidak tersedia setiap saat, contohnya lampu senter, lampu neon, dan lilin. Sebagaimana salah satu bentuk gelombang, cahaya memiliki sifat-sifat gelombang, diantaranya cahaya merambat lurus, cahaya dapat dipantulkan dan dapat dibiaskan.  

Pada saat kita berada di suatu ruangan, cahaya dari lampu akan menerangi ruangan tersebut dan merambat lurus dari sumbernya. Ketika ada sebuah penghalang yang menghalangi cahaya yang datang, maka akan terbentuk daerah gelap di tempat dimana cahaya terhalang. Daerah itu dinamakan daerah bayangan. Apabilla sumber cahaya cukup besar, terkadang terbentuk dua bagian bayangan daerah dimana sumber cahaya terhalang seluruhnya dinamakan umbra dan daerah dimana cahaya terhalang sebagian dinamakan penumbra. Benda-benda gelap yang menghalangi cahaya dinamakan opaque atau benda tidak tembus cahaya.

Tidak semua benda dapat menghalangi cahaya. Benda-benda bening bahkan dapat ditembus cahaya. Misalnya, kaca jendela rumah kita. Pantulan sinar matahari dapat masuk ke ruang tamu rumah kita sehingga ruang tamu tersebut menjadi terang, walaupun ketika itu lampu tidak dinyalakan. Benda-benda bening ini biasanya dinamakan benda transparans. Ada benda lain yang dapat meneruskan sebagian cahaya yang datang dan menyebarkan sebagian cahaya yang lainnya. Benda seperti ini dinamakan benda transluens atau benda tembus cahaya. Contohnya kain gorden tipis, dan beberapa jenis plastik.

 

 

Pemantulan Cahaya

            Sifat cahaya lainnya yaitu cahaya dapat dipantulkan. Ketika cahaya mengenai permukaan yang datar dan licin, cahaya akan dipantulkan secara teratur, atau dinamakan pemantulan teratur. Misalnya, ketika cahaya mengenai sebuah cermin. Seseorang dapat melihat bayangannya melalui sebuah cermin karena cahaya dipantulkan oleh cermin tersebut.

Pemantulan oleh sebuah cermin datar memiliki sifat bayangan yang berukuran sama besar dengan ukuran bendanya. Pemantulan oleh cermin cekung memiliki sifat bayangan yang ukurannya lebih besar daripada ukuran bendanya, sedangkan pemantulan oleh cermin cembung memiliki sifat bayangan yang ukurannya lebih kecil daripada ukuran bendanya.Pemantulan juga tidak selalu mengenai permukaan yang licin dan datar. Adakalanya cahaya dipantulkan oleh permukaan yang kasar, atau biasanya dinamakan pemantulan baur. Walaupun pemantulan baur tidak dikehendaki ketika kita berniat untuk melihat bayangan diri kita, akan tetapi pemantulan baur juga sangat berguna dalam kehidupan. Anda perhatikan bahwa pada sebuah ruangan, meskipun lampu pada ruangan tersebut tidak dinyalakan, tetapi ruang tersebut cukup terang pada siang hari. Ini disebabkan cahaya matahari dipantulkan oleh benda-benda di sekitar ruangan tersebut.

 

a.      Hukum Pemantulan

Cahaya yang mengenai suatu permukaan atau bidang pantul akan dipantulkan. Mekanisme pemantulan yang terjadi dapat diselidiki dengan menggunakan sebuah alat yang dinamakan cakra optik, dan berdasarkan hasil pengukuran diperoleh hukum pemantulan cahaya sebagai berikut:

1.Berkas sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berada pada bidang datar dan berpotongan di satu titik.

2. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul.

 Dimana:

• garis normal merupakan garis yang tegak lurus bidang pantul;
• sudut datang merupakan sudut antara sinar datang dan garis normal; dan
• sudut pantul merupakan sudut antara sinar pantul dan garis normal.

 

b.      Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar

Cermin datar merupakan cermin yang permukaan pantulnya berupa bidang datar. Cahaya yang jatuh atau mengenai cermin datar akan dipantulkan kembali dan memenuhi hukum pemantulan. Bila sebuah benda diletakkan di depat cermin datar, maka adanya pemantulan cahaya menyebabkan bayangan pada cermin datar, dan bayangan benda terletak pada perpotongan perpanjangan sinar-sinar pantulnya. Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah maya, tegak, dan sama besar.

 

Pada kasus khusus, bila ada dua buah cermin disusun sedemikian rupa hingga membentuk sudut tertentu, maka banyaknya bayangan yang terbentuk adalah:

n = banyaknya bayangan yang terbentuk.

θ = sudut apit diantara dua cermin.

Contoh Soal 1:

Berapakah banyaknya bayangan yang dibentuk dari suatu benda apabila dua buah cermin

membentuk sudut 45°?

Pembahasan:

Diketahui: θ = 45°

Ditanyakan: n = ?

Jawab:

Jadi, banyaknya bayangan yang terbentuk adalah 7 buah.

iklan dulu

Pemantulan pada permukaan sferis

Cermin yang permukaan pantulnya berbentuk lengkung yang sferis,bisa berupa permukaan cekung atau permukaan cembung.

Pada cermin cekung berlaku :

1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan melalui titik fokus cermin

2. Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

3. Sinar datang  melalui pusat kelengkungan akan dipantulkan melalui titik pusat juga.

Cermin Cembung (konvek)

f dan R nya bertanda negatif.

Sifat-sifat cermin cembung :

- menyebarkan sinar

- jika benda nyata (terletak di depan cermin) bayangan yang terbentuk selalu : maya (dibelakang cermin), diperkecil,tegak.

Contoh : kaca spion

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus

2. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama

3. Sinar menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat juga.

iklan lagi

Hukum Pembiasan menurut Snellius

1. Berkas sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2. Perbandingan sinus sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) merupakan konstanta.

iklan

Pengertian indeks bias :

Seberkas cahaya di udara mempunyai cepat rambat c ,masuk ke dalam medium lain,cepat rambat cahaya di dalam medium berkurang menjadi Cn .Nah indeks bias (n) ini adalah perbandingan cepat rambat cahaya di udara atau ruang hampa terhadap cepat rambat cahaya di dalam medium lain.

 

n = indeks bias

c = cepat rambat cahaya di udara

Cn = cepat rambat cahaya di medium

Sedangkan indeks bias relatif suatu medium terhadap medium lain dirumuskan : 

n_2-1 : indeks bias relatif medium (2) terhadap medium (1)

V1 : cepat rambat cahaya pada medium (1)

v2 : cepat rambat cahaya pada medium (2)

Sudut kritis dan pemantulan sempurna :

Lihat gambar atas guys...anggap saja garis2 di gambar lurus semua ya...

1. Berkas cahaya datang dari medium lebih rapat (n2)ke medium kurang rapat (n1) dibiaskan menjauhi garis normal.

2. Berkas cahaya dengan sudut datang tertentu akan dibiaskan berimpit dengan bidang batas kedua media, sudut biasnya 90*. Besar sudut datang ini namanya sudut batas atau sudut kritis.

Sudut kritis bisa kita turunkan sbb :

3. Jika sinar datang sudutnya lebih besar dari sudut batas, berkas cahaya akan dipantulkan sempurna.

Berkas sinar datang dari medium rapat ke medium kurang rapat, sudut datang lebih besar dari sudut batas, ini syarat pemantulan sempurna.

Contoh : fatamogana di gurun, air di jalan beraspal pada siang yang terik...padahal halu😆

iklan dulu ye...

  

Kenalan dengan Al-Farisi

sumber : wikipedia

    Guys, tahu ngga dengan Kamal al-Din al-Farisi ? Dia itu termasuk  seorang ahli fisika Muslim terkemuka dari Persia. Beliau  lahir  di kota Tabriz, Persia pada tahun 1267 M dan wafat  pada  1319 M.  Nama panjangnya sih.. Kamal al-Din Abu'l-Hasan Muhammad Al-Farisi , keren banget  dengan kontribusinya tentang optik serta teori angka.Ia merupakan murid seorang astronom dan ahli matematika terkenal, Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311), yang  juga murid Nasiruddin al-Tusi.  Dalam bidang optik, al-Farisi berhasil menyempurnakan teori pembiasan cahaya yang dicetuskan para ahli fisika sebelumnya. Dosennya, Shirazi menyarankan  agar al-Farisi membedah teori pembiasan cahaya yang telah ditulis ahli fisika Muslim kawakan Ibnu al-Haytham (965-1039). Dengan amat teliti, al-Farisi melakukan riset tentang pokok bahasan optik, menyempurnakan riset sebelumnya. Dia merevisi teori Ibnu Haytham, dalam buku Tanqih al-Manazir (revisi tentang optik),

Salah satu bagian yang paling penting dalam karya al-Farisi adalah konsepnya tentang teori pelangi. Ibnu Haytham sesungguhnya mengusulkan sebuah teori, tapi al-Farisi menggunakan konsep dari  dua teori yakni teori Ibnu Haytham dan teori Ibnu Sina (Avicenna) sebelum mencetuskan teori baru. Teori yang diusulkan al-Farisi  sungguh keren. Ia mampu menjelaskan fenomena alam bernama pelangi menggunakan matematika.Ia bisa menjelaskan refleksi, refraksi, dan dispersi cahaya ini dengan perhitungan yang valid,dimana proses pembiasan melalui tetesan air terjadi dua kali menurutnya.

Menurut Al-Farisi, pelangi terjadi karena  sinar cahaya matahari dibiaskan dua kali dengan air yang turun. Satu atau lebih pemantulan cahaya terjadi di antara dua pembiasan. Anda bisa melakukan eksperimennya secara sederhana dari air yang turun dari selang ketika Anda sedang menyiram bunga di halaman rumah

"Al-Farisi membuktikan teori tentang pelangi melalui eksperimen yang luas menggunakan sebuah lapisan transparan diisi dengan air dan proses pemantulan dan pembiasannya direkam dengan  sebuah kamera obscura," kata J. J O'Connor, dan E.F. Robertson dalam karyanya bertajuk "Kamal al-Din Abu'l Hasan Muhammad Al-Farisi". Mantap guys !

   

Nah, sekarang coba buat eksperimen pelangi ini dirumah sendiri, untuk mudahnya, coba Anda ambil kepingan cd (compact disk) yang masih tersisa di rumah Anda,CD adalah sebagai media penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan berbagai macam data, Bahan yang digunakan untuk membuat compact disk ini adalah plastik polikarbonat yang memiliki ketebalan mencapai 1,2 mm. Untuk berat dari CD kira-kira mencapai 15 sampai dengan 20 gram.Jadi cd ini bisa memantulkan atau membiaskan cahaya matahari. Arahkan cd Anda ke sinar matahari, lalu pantulkan ke dinding rumah, langsung deh di dinding muncul pelangi. 

   

Sumber : public walfare.com

Boleh juga sih kita gunakan selang air yang biasa kita pakai untuk menyiram tanaman atau mencuci motor/mobil Anda, caranya mudah banget...arahkan pancuran air yang keluar dari selang berlawanan dengan sinar matahari....insya Allah muncul pelangi disekitaran air pancuran tersebut. Mudah toh. Silahkan dicoba di rumah, mumpung banyak waktu di rumah, mumpung pandemi covid masih melanda.

👦👦👦👦👦👦👦👧👧👧👧👧👧👧💭💭💭💭💭💭

Seekor anak tikus yang tingginya 8 cm, berada pada jarak 60 cm di depan lensa cembung. Jika jarak fokus lensa cembung 20 cm , tentukan :

A. Jarak bayangan yang terbentuk.

B. Perbesaran bayangan

C. Tinggi Bayangan

D. Sifat Bayangan