Materi Cahaya

Oleh Diposting pada

Cahaya merupakan suatu bentuk energi yang sangat penting yang dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup yang ada di bumi. Tanpa adanya cahaya kehidupan di bumi pun dipastikan tidak dapat berjalan sempurna. Semua makhluk hidup menggantungkan hidupnya baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap keberadaan cahaya.

cahaya

Tumbuhan membutuhkan cahaya sebagai bahan fotosintesis, jika tumbuhan tidak mendapatkan cahaya maka tumbuhan tidak akan melakukan proses fotosintesis sehinga tidak dapat mengeluarkan oksigen.

Tanpa dipungkiri, manusia juga sangat bergantung terhadap keberadaan cahaya. Tanpa cahaya kita tidak akan bisa apa-apa, sebagai contohnya proses melihat meskipun mata kita normal tapi jika tidak ada cahaya maka kita tidak akan bisa melihat. Begitu pentingnya peranan cahaya bagi makhluk hidup, oleh karena itu dalam makalah ini akan dibahas cahaya secara fisika.

Pengertian Cahaya

Baca Cepat tampilkan

Cahaya merupakan bentuk energi gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang 380-750 nm sekitar. Dalam bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang baik terlihat atau tidak. Selain itu, cahaya adalah partikel yang disebut foton paket.

Kedua definisi ini adalah sifat cahaya ditampilkan secara bersamaan disebut “dualisme gelombang-partikel”. Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian visual dirasakan oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya, yang dikenal sebagai optik, merupakan area penelitian yang penting dalam fisika modern.

Pengertian Cahaya Menurut Para Ahli

Penelitian ini dimulai dengan munculnya era optik klasik cahaya yang mempelajari jumlah optik seperti :

  • intensitas,
  • frekuensi atau panjang gelombang,
  • polarisasi dan fase cahaya.
  • Sifat-sifat cahaya dan interaksinya dengan sekitarnya dilakukan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan sifat optik dari pendekatan fisiknya, yaitu:
  • gangguan,
  • difraksi,
  • dispersi,
  • polarisasi.

Setiap optik klasik studi disebut optik geometris en: optik geometris dan optik fisik en: optik fisik.

Pada puncak optik klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan ide-ide, karena 1838 oleh Michael Faraday pada penemuan sinar katoda, pada tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat diskrit, teori kuantum sebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada 1899 dengan hipotesis bahwa radiasi dan diserap energi dapat dibagi menjadi jumlah elemen diskrit disebut energi, E .

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat efek fotolistrik percobaan, cahaya yang menerangi atom untuk membangkitkan elektron melompat keluar dari orbitnya. Pada 1924 pengadilan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron memiliki sifat dualitas partikel-gelombang, untuk merintis teori dualitas partikel-gelombang.

Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya terdiri dari kuanta yang disebut foton yang memiliki sifat dualitas yang sama.

Karya Albert Einstein dan Max Planck dianugerahi Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optik modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang elektromagnetik transversal dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan penemuan maser balok dan sinar laser pada tahun 1960. Era optik modern tidak selalu mengakhiri era optik klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat lain, yaitu difusi cahaya dan hamburan.

SIFAT-SIFAT CAHAYA

Cahaya mempunyai sifat-sifat tertentu. Sifat-sifat cahaya banyak manfaatnya bagi kehidupan yaitu sebagai berikut:

  1. Cahaya Merambat Lurus

Saat berjalan di kegelapan, kamu memerlukan senter. Ketika senter kamu nyalakan, bagaimana arah rambatan cahaya yang keluar dari senter tersebut? Cahaya dari lampu senter arah rambatannya menurut garis lurus. Benarkah cahaya merambat lurus? Kamu dapat membuktikan sifat cahaya ini dengan melakukan kegiatan berikut. Berdasarkan dapat tidaknya memancarkan cahaya, benda dikelompokkan menjadi benda sumber cahaya dan benda gelap. Benda sumber cahaya dapat memancarkan cahaya. Contoh benda sumber cahaya yaitu Matahari, lampu, dan nyala api. Sementara itu, benda gelap tidak dapat memancarkan cahaya. Contoh benda gelap yaitu batu, kayu, dan kertas.

Berdasarkan dapat tidaknya meneruskan cahaya, benda dibedakan menjadi benda tidak tembus cahaya dan benda tembus cahaya. Benda tidak tembus cahaya tidak dapat meneruskan cahaya yang mengenainya. Apabila dikenai cahaya, benda ini akan membentuk bayangan. Contoh benda tidak tembus cahaya yaitu kertas, karton, tripleks, kayu, dan tembok. Sementara itu, benda tembus cahaya dapat meneruskan cahaya yang mengenainya. Contoh benda tembus cahaya yaitu kaca.

  1. Cahaya Dapat Dipantulkan

Pemantulan cahaya ada dua jenis yaitu pemantulan baur (pemantulan difus) dan pemantulan teratur. Pemantulan baur terjadi apabila cahaya mengenai permukaan yang kasar atau tidak rata. Pada pemantulan ini, sinar pantul arahnya tidak beraturan. Sementara itu, pemantulan teratur terjadi jika cahaya mengenai permukaan yang rata, licin, dan mengilap. Permukaan yang mempunyai sifat seperti ini misalnya cermin. Pada pemantulan ini sinar pantul memiliki arah yang teratur.

Cermin merupakan salah satu benda yang memantulkan cahaya. Berdasarkan bentuk permukaannya ada cermin datar dan cermin lengkung.

  1. Cahaya Dapat Dibiaskan

Apabila cahaya merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda, cahaya tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokan arah rambatan cahaya setelah melewati medium rambatan yang berbeda disebut pembiasan.

Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal. Misalnya cahaya merambat dari udara ke air. Sebaliknya, apabila cahaya merambat dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Misalnya cahaya merambat dari air ke udara.

Pembiasan cahaya sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya dasar kolam terlihat lebih dangkal daripada kedalaman sebenarnya. Gejala pembiasan juga dapat dilihat pada pensil yang dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air. Pensil tersebut akan tampak patah.

  1. Cahaya Dapat Diuraikan

Pelangi terjadi karena peristiwa penguraian cahaya (dispersi). Dispersi merupakan penguraian cahaya putih menjadi berbagai cahaya berwarna. Cahaya matahari yang kita lihat berwarna putih. Namun, sebenarnya cahaya matahari tersusun atas banyak cahaya berwarna. Cahaya matahari diuraikan oleh titik-titik air di awan sehingga terbentuk warna-warna pelangi.

Perambatan Cahaya

Cahaya merambat melalui gas, sebagian besar zat cair dan beberapa bahan yang padat. Cahaya dapat juga merambat melalui hampa udara. Gejala ini kita ketahui karena benda langit seperti bintang dapat terlihat cahayanya dari bumi.

Bila gelombang cahaya mengenai suatu benda dan tembus, maka bahan itu disebut transparan atau bahan transparan.

Bila gelombang cahaya mengenai suatu bahan dan tembus namun cahaya dipecar, maka bahan itu disebut bahan tembus cahaya. Tetapi kita tidak dapat dengan jelas melihat melalui bahan ini. Bila gelombang cahaya mengenai suatu bahan dan tidak tembus melainkan dipantulkan, maka benda itu disebut tidak tembus cahaya atau kusam.

Bila cahaya mengenai suatu benda maka sebagian cahaya itu akan dipantulkan. Pemantulan pada permukaan rata dan licin terjadi secara teratur.

Coba anda bercermin. Tampak bahwa cahaya dari wajah anda dipantulkan cermin dalam bentuk teratur seperti wajah anda.

Pemantulan cahaya teratur ini dapat juga dilihat di pinggir danau yang permukaannya tenang. Banyaknya pohon-pohon sekeliling danau dengan jelas terlihat di pantulkan oleh air.

Sumber Cahaya

  • Radiasi panas (radiasi benda hitam).
  • Bola lampu.
  • Partikel padat bercahaya dalam suhu tinggi(lihat api).
  • Emisi spektral atomik.
  • Laser dan maser.
  • Light emitting diode.
  • Lampu gas(lampu neon, lampu air raksa lamps dsb).
  • Api dari gas.
  • Percepatan dari partikal bebas bermuatan(biasanya sebuah elektron).
  • Radiasi siklotron.
  • Radiasi Bremsstrahlung.
  • Radiasi Cherenkov.
  • kemoluminesens.
  • floresens.
  • fosforescence.
  • tabung sinar katode.
  • bioluminesens.
  • Sonoluminesens.
  • Triboluminesens.
  • Peluruhan radioaktif.
  • Anihilasi partikel-antipartikel.
  • Matahari.
  • Bintang.
  • Api.
  • Lampu listrik.
  • Lampu senter yang menyala.
  • Lilin yang dinyalakan.
  • Lampu motor
  • Lampu mobil.
  • Kilat.

Pemanfaatan Cahaya

Ada beberapa cara pemanfaatan energi cahaya yaitu:

  1. Pemanasan Ruangan

Ada beberapa teknik penggunan energi panas matahari untuk pemanasan ruangan, yaitu:

  • Jendela

Ini merupakan teknik pemanasan dengan menggunakan energi panas matahari yang paling sederhana. Hanya diperlukan sebuah lubang pada dinding untuk meneruskan panas matahari dari luar masuk ke dalam bangunan. Ada jendela yang langsung tanpa ada kacanya dan ada yang menggunakan kaca. Untuk mendapatkan panas yang optimal maka pada jendela dipasang kaca ganda. Biasanya di daerah-daerah empat musim dinding/tembok bangunan diganti dengan kaca agar matahari bebas menyinari dan menghangatkan ruangan pada saat musim dingin.

  • Dinding Trombe (Trombe Wall)

Dinding trombe adalah dinding yang diluarnya terdapat ruangan sempit berisi udara. Dinding bagian luar dari ruangan sempit tersebut biasanya berupa kaca. Dinding ini dinamai berdasarkan nama penemunya yaitu Felix Trombe, orang berkebangsaan Perancis.

Prinsip kerjanya adalah permukaan luar ruangan ini akan dipanasi oleh sinar matahari, kemudian panas tersebut perlahan-lahan dipindahkan kedalam ruangan sempit. Selanjutnya panas di dalam ruangan sempit tersebut akan dikonveksikan ke dalam bangunan melalui saluran udara pada dinding trombe.

  1. Kompor Matahari

Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan panas dari kompor minyak atau kayu bakar.

  1. Pengeringan Hasil Pertanian

Hal ini biasanya dilakukan petani di desa-desa daerah tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini sangat menguntungkan bagi para petani karena mereka tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara empat musim yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan listrik.

  1. Pemanasan Air

Penyediaan air panas sangat diperlukan oleh masyarakat, baik untuk mandi maupun untuk alat antiseptik pada rumah sakit dan klinik kesehatan. Penyediaan air panas ini memerlukan biaya yang besar karena harus tersedia sewaktu-waktu dan biasanya untuk memanaskan digunakan energi fosil ataupun energi listrik. Namun Dengan menggunakan pemanas air tenaga surya maka hal ini bukan merupakan masalah karena pemanasan air dilakukan dengan menyerap panas matahari dengan menggunakan kolektor sehingga tidak memerlukan biaya bahan bakar.

  1. Pembangkitan listrik

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana, yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.

Hukum Pemantulan Cahaya

Hukum Pemantulan Cahya (Snellius) yang berbunyi sebagai berikut.

  • Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
  • Sudut datang sama dengan sudut pantul.
  • Sinar datang tegak lurus cermin akan dipantulkan kembali.

Hukum-Pemantulan-Cahaya

Ditinjau dari segi arah sinar pantul atau bentuk permukaan benda yang memantulkan cahaya, terdapat dua jenis pemantauan yaitu:

  1. Pemantulan Teratur (Specular Reflection)

Pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi karena bekas sinar datang jatuh pada permukaan halus atau rata. Pada permantulan teratur, cahaya akan dipantulkan ke satu arah.

  1. Pemantulan Difus atau Pemantulan Baur (Diffuse Reflection)

Pemantulan difus atau pemantaua baur adalah pemantulan cahaya ke segala arah yang terjadi karena bekas sinar datang jatuh pada permukaan kasar atau tidak rata.

Pemantulan-teratur-dan-Baur

  1. Pemantulan Pada Cermin datar

Sifat bayangan pada cermin datar yaitu :

  1. Maya
  2. Sama besar (perbesaran = 1)
  3. Tegak namun terbalik kiri kanan
  4. Jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan ke cermin (s=s’)
  1. Pemantulan Pada Cermin Cekung

Untuk menggambarkan bayangan yang terbentuk oleh sebuah cermin cekung, kita membutuhkan bantuan berupa sinar-sinar istimewa pada cermin cekung. Terdapat tiga buah sinar istimewa pada cermin cekung, yaitu:

  • Sinar datang sejajar sumbu utama, kemudian dipantulkan melalui titik fokus cermin.
  • Sinar datang melalui titik fokus cermin, kemudian dipantulkan sejajar sumbu utama.
  • Sinar datang melalui titik kelengkungan cermin, kemudian dipantulkan melalui titik kelengkungan cermin berimpit dengan sinar datang

Laju Kecepatan Cahaya

Kecepatan cahaya kecepatan cahaya dalam ruang hampa ; kecepatan cahaya adalah konstan fisik yang dilambangkan dengan huruf c, singkatan celeritas dirujuk dari bahasa Latin yang berarti “kecepatan”. Ini adalah konstanta yang sangat penting dalam fisika dan bernilai 299.792.458 meter per detik. Nilai ini adalah nilai yang tepat karena meter panjang didefinisikan oleh kecepatan konstan cahaya.

Kecepatan ini adalah kecepatan maksimum yang dapat dilajui oleh semua bentuk energi, bahan, dan informasi di alam semesta. Kecepatan ini adalah kecepatan semua partikel tak bermassa dan bidang fisika, termasuk radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa. Kecepatan ini juga sesuai dengan teori modern kecepatan gravitasi kecepatan gelombang gravitasi.

Partikel atau gelombang bergerak dengan kecepatan c, terlepas dari sumber gerak dan kerangka acuan inersial pengamat. Dalam teori relativitas, c terjalin dengan ruang dan waktu. Konstanta ini muncul juga dalam persamaan fisika massa-energi kesetaraan E = mc2.

Kecepatan cahaya yang menyebar melalui bahan transparan seperti kaca atau udara lebih lambat dari c. Rasio antara kecepatan vc kecepatan cahaya di bahan disebut indeks bias bahan n (n = c/v).

Sebagai contoh, indeks bias dari kaca umumnya berkisar dari sekitar 1,5, yang berarti bahwa cahaya dalam kaca bergerak dengan kecepatan c/1,5 ≈ 200.000 km/s; indeks bias udara untuk cahaya tampak sekitar 1,0003, sehingga kecepatan cahaya di udara adalah sekitar 90 km/s lebih lambat dari c.

Meskipun bergerak dengan kecepatan tinggi, tidak berarti bahwa cahaya tidak dapat dihentikan. Para ilmuwan telah berhasil menghentikan kecepatan cahaya selama satu menit menggunakan prinsip-prinsip fisika kuantum. Sebelumnya pada tahun 1999 mereka mampu memperlambat cahaya higga 17 meter per detik. Hal ini mampu memberikan kemajuan dalam mengembangkan komunikasi kuantum.

Dalam banyak hal, cahaya dapat dianggap bergerak secara langsung dan seketika, tetapi untuk jarak yang sangat jauh, batas kecepatan cahaya akan berdampak pengamatan diamati. Dalam berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa, dapat mengambil dari beberapa menit sampai beberapa jam sehingga pesan yang dikirim oleh pesawat ruang angkasa yang diterima oleh Bumi.

Cahaya bintang yang kita lihat di langit berasal dari cahaya yang dipancarkan tahun lalu. Hal ini memungkinkan kita untuk belajar dan belajar sejarah alam semesta dengan melihat objek yang sangat jauh. Kecepatan cahaya adalah terbatas juga membatasi kecepatan maksimum komputer, oleh karena itu informasi harus dikirim dari satu chip ke chip lain di komputer.

Follow Link Berikut Untuk Info Lebih Lanjut :

Demikian Ulasan Tentang Cahaya: Pengertian Menurut Para Ahli, Sifat, Perambatan, Sumber, Pemanfaatan, Hukum dan Laju Semoga Dapat Bermanfaat Bagi Sahabat Setia DosenPendidikan.Com Amin … 😀