Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata atau disebut juga tidak terlihat. Selain itu, cahaya juga memiliki paket atau spektrum cahaya yang dapat ditangkap oleh mata secara visual sebagai sesuatu yang selanjutnya disebut warna.
Lalu, mengapa cahaya disebut gelombang elektromagnetik? Ini karena gelombang cahaya yang bergetar merupakan medan elektromagnetik dan dapat merambat melalui ruang tanpa memerlukan media permukaan.
Manfaat Gelombang Cahaya
Dalam kehidupan sehari-hari, gelombang cahaya sebenarnya memiliki banyak manfaat. Berikut beberapa di antaranya:
- Memudahkan manusia dan hewan untuk melihat benda-benda di sekitarnya.
- Membantu kelancaran proses fotosintesis pada tumbuhan.
- Menjadi energi terbarukan dengan memanfaatkan panel surya.
- Sedangkan sinar laser dapat digunakan untuk menyinari gambar, suara, dan sinyal dari serat optik dalam bidang telekomunikasi.
- Kemudian, terkait dengan industri medis, sinar laser juga memiliki manfaat untuk membantu dokter mendiagnosa penyakit.
- Kemudian, untuk tingkat industri, sinar laser dapat digunakan untuk memotong material atau material tertentu. Contohnya termasuk memotong atau mengelas pelat baja.
- Terakhir, dalam bidang pendidikan, cahaya dipandang sebagai acuan kajian literasi.
Dalam bidang industri, sinar laser dapat digunakan untuk memotong material atau material tertentu, misalnya pengelasan dan pemotongan pelat baja
Dalam bidang pendidikan, cahaya tampak merupakan sumber kajian literasi
Karakteristik Gelombang Cahaya
Secara garis besar, gelombang cahaya memiliki tiga ciri utama, antara lain:
- Gelombang cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dan tidak memerlukan media apa pun. Hal ini dikarenakan gelombang cahaya termasuk dalam kelompok gelombang elektromagnetik.
- Selain itu, gelombang cahaya juga termasuk dalam kategori gelombang transversal. Artinya gelombang tersebut memiliki arah rambat yang tegak lurus dengan arah getarnya.
- Gelombang cahaya juga dapat dipantulkan jika bersentuhan langsung dengan suatu bidang, baik berupa permukaan datar maupun tidak. Selain itu, gelombang cahaya juga dapat ditransmisikan dalam media cair, padat, dan gas.
Sifat Gelombang Cahaya
Selanjutnya beberapa sifat dan karakteristik gelombang cahaya antara lain :
- Lurus merayap
Secara alami, cahaya memiliki arah rambat yang lurus. Hal ini bisa dibuktikan dengan menyorotkan laser, senter, atau senter pada ponsel. Cahaya dapat berubah jika ada gangguan dari lingkungan luar, misalnya pergerakan sumber cahaya dan medium perambatan.
- Bisa dibiaskan atau dibiaskan
Pembiasan adalah perubahan arah datangnya cahaya yang merambat dari satu medium ke medium lainnya. Pembiasan umumnya terjadi karena adanya perbedaan indeks bias. Selain itu, perubahan arah yang terbentuk bergantung pada indeks bias masing-masing medium yang digunakan.
Implementasi paling sederhana adalah dengan meletakkan pensil di gelas berisi air dan perhatikan bahwa pensil itu tampak pecah. Ini karena air dan udara tidak memiliki indeks bias yang sama.
- Dapat diserap (penyerapan)
Ketika suatu bahan atau bahan transparan terkena cahaya, maka sebagian energi yang berasal dari cahaya tersebut akan berkurang dari bahan tersebut menjadi energi panas atau kalor. Hal ini terjadi secara alami pada mata untuk melihat berbagai warna di lingkungan sekitarnya.
- Menembus benda bening
Selain itu, cahaya dapat menembus benda bening, seperti lampu yang digunakan di rumah. Cahaya bisa keluar dari kaca dan membuat ruangan di dalam rumah menjadi lebih terang.
- Dapat dipantulkan (refleksi)
Tidak hanya dapat merambat lurus, gelombang cahaya juga dapat dipantulkan. Sifat ini akan terlihat cukup baik jika cahaya memang jatuh pada permukaan benda yang dapat membuat cahaya tersebut memantul. Contoh sederhananya adalah cermin.
- Dapat diajukan (terpolarisasi)
Polarisasi cahaya adalah kondisi ketika terjadi pengurangan intensitas cahaya. Hal ini disebabkan sifat cahaya yang tegak lurus dengan arah rambatnya. Kondisi ini dapat membuat cahaya hanya terbatas pada satu arah medan saja. Jika cahaya diarahkan ke medium polarisasi, intensitasnya akan berkurang karena komponen gelombang cahaya juga berkurang. Misalnya pada filter kamera.
- lentur (difraksi)
Akhirnya, cahaya dapat dibelokkan atau difraksi. Ini adalah kondisi ketika cahaya merambat kemudian menembus penghalang. Contohnya adalah cahaya yang masuk ke lubang kecil di ruangan tertutup. Walaupun sempit, cahaya tetap dapat masuk karena adanya pembiasan cahaya yang dibiaskan.
Formula Gelombang Cahaya
Sekitar tahun 1900, Max Planck, seorang ahli fisika dari Jerman berhasil menemukan bahwa foton berfungsi untuk membantu membawa energi cahaya. Jadi, jika dilihat secara matematis, rumus yang bisa digunakan adalah:
E = (hc)/ λ
Dengan deskripsi:
h = konstanta Planck (6,63 x 10-34 Js)
E = Energi foton (J)
c = kecepatan cahaya (m/s)
λ = panjang gelombang
Spektrum Elektromagnetik Gelombang Cahaya
Spektrum elektromagnetik terdiri dari gelombang radio, sinar infra merah, gelombang mikro, sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar gamma dan sinar-X. Gelombang radio adalah gelombang elektromagnetik terpanjang dengan rentang frekuensi terendah dalam spektrum elektromagnetik.
Panjang gelombang radio tersebut antara 0,3 hingga 600 meter dengan rentang frekuensi antara 5×105 Hz hingga 109 Hz. Gelombang jenis ini dipancarkan oleh muatan bergerak yang dipercepat dan osilasi muatan yang terkandung dalam rangkaian listrik (seperti rangkaian LC).
Panjang Gelombang Cahaya
Nyatanya, tidak ada batasan pasti untuk spektrum optik ini. Namun, mata manusia normal dapat merasakan atau menerima gelombang elektromagnetik dengan panjang antara 400 hingga 700 nm, atau lebih dikenal dengan cahaya tampak.
Contoh Aplikasi Gelombang Cahaya
Gelombang cahaya sendiri sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh paling nyata adalah bidang teknologi.
- Sinar gamma
Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, seperti membantu dalam diagnosis dan terapi penyakit kanker, serta mendukung terciptanya perkembangan di bidang ilmu pengetahuan khususnya astronomi dan fisika. Lampu ini memiliki frekuensi sekitar 93 Hz dengan panjang gelombang antara 94cm hingga 95cm.
- Radar
Radar adalah alat untuk membantu mendeteksi keberadaan atau posisi, kecepatan dan arah objek dari jarak tertentu. Umumnya, radar digunakan sebagai sistem navigasi sekaligus panduan. Selain itu, radar juga dapat menghasilkan radiasi frekuensi radio.
- sinar-X
Rontgen dapat membantu tenaga medis memeriksa kondisi pasien tanpa harus melalui proses pembedahan terlebih dahulu. Sinar ini memiliki frekuensi sekitar 96-93 Hz. Sedangkan panjang gelombang untuk jenis cahaya ini juga cukup kecil, yakni antara 98-99 sentimeter.
Contoh Soal Gelombang Cahaya dan Pembahasannya
Agar tidak mengalami kesulitan dalam memahami gelombang cahaya, coba perhatikan contoh soal dan pembahasan berikut ini.
- Terdapat cahaya dengan panjang gelombang 6600 Å , kecepatan cahaya 3 x 108 m/s. dengan penentuan Planck nya 6,6 x 10-34 Js. Jadi, berapa banyak energi yang terkandung dalam balok?
Dikenal
λ = 6600 Å
c = 3 x 108 m/s
h = 6,6 x 10-34 Jdt
Menjawab
E = (hc)/ λ
E = ( 6,6 x 10-34)(3×108)/6600 x 10-19
E = 3 x 10-19 joule
Demikianlah informasi lengkap tentang gelombang cahaya, sifat-sifatnya, manfaat, ciri-cirinya, penerapannya dalam kehidupan, serta contoh soal dan pembahasannya untuk membantu mempermudah pemahaman. Semoga bermanfaat.
