Selamat datang di Pakdosen.co.id, web digital berbagi ilmu pengetahuan. Kali ini PakDosen akan membahas tentang Gelombang Cahaya? Mungkin anda pernah mendengar kata Gelombang Cahaya? Disini PakDosen membahas secara rinci tentang pengertian, ciri, sifat, penerapan, aplikasi dan manfaat. Simak Penjelasan berikut secara seksama, jangan sampai ketinggalan.
Pengertian Gelombang Cahaya
Gelombang cahaya adalah gelombang yang terdiri dari medan listrik dan medan magnetik yang berosilasi dengan sangat cepat, yaitu pada orde 1014 Hertz. Medan listrik dan medan magnetik tersebut akan merambat seperti gelombang dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Ciri-ciri Gelombang Cahaya
Berikut ini adalah beberapa ciri-ciri gelombang cahaya yaitu:
- Gelombang cahaya merupakan gelombang lektromagnetik sehingga tidak membutuhkan medium untuk merambat.
- Gelombang cahaya tegak lurus arah rambatannya dengan arah getarannya karena merupakan gelombang transversal
Sifat-sifat Gelombang Cahaya
Gelombang dan sifat-sifatnya sebagian sudah dikenal pada waktu membahas getaran dan gelombang. Pada bagian ini, kita akan membahas gelombang cahaya. Cahaya merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi mata manusia. Cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifat-sifat gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat melalui ruang hampa.
1. Dispersi
Dispersi adalah peristiwa terurainya sinar putih (polokromatk) menjadi beberapa warna spektarl (monokromatik ) apabila melalui batas antara dua medium bening yang berbeda indeks biasnya. Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Disperi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya.
Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:
Φ = δu – δm = (nu – nm) β …………………………………’
Keterangan:
Φ = sudut dispersi
nu = indeks bias sinar ungu
nm = indeks bias sinar merah
δu = deviasi sinar ungu
δm=deviasi sinar merah
Penerapan Dispersi:
Contoh peristiwa dispersi pada kehidupan sehari-hari adalah pelangi. Pelangi hanya dapat kita lihat apbila kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita. Jika seberkas cahaya matahari mengenai titik-titik air yang besar, maka sinar itu dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Pada saat sinar memasuki titik air, sebagian sinar akan dipantulkan oleh bagian belakang permukaan air, kemudian mengenai permukaan depan, dan akhirnya dibiaskan oleh permukaan depan. Karena dibiaskan, maka sinar ini pun diuraikan menjadi pektrum matahari.Peristiwa inilah yang kita lihat di langit dan disebut pelangi.
2. Interferensi Cahaya
Syarat terjadinya interfensi cahaya. interfensi cahaya dapat terjadi jika:
- Ada dua atau lebih sumber cahaya yang koheren yakni gelombang-gelombangnya memiliki fase, amplitudo, dan frekuensi yang sama.
- Jarak antara sumber-sumber cahaya yang satu dengan yang lainya cukup kecil.
Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau pabjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan prakasial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu : interfensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris. Interferensi adalah paduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Jika kedua gelombang yang terpadu sefase, maka terjadi interferensi konstruktif (saling menguatkan). Gelombang resultan memiliki amplitudo maksimum. Jika kedua gelombang yang terpadu berlawanan fase, maka terjadi interferensi destruktif (saling melemahkan).
Gelombang resultan memiliki amplitudo nol. Setiap orang dengan menggunakan sebuah baskom air dapat melihat bagaimana interferensi antara dua gelombang permukaan air dapat menghasilkan pola-pola bervariasi yang dapat dilihat dengan jelas. Dua orang yang bersenandung dengan nada-nada dasar yang frekuensinya berbeda sedikit akan mendengar layangan (penguatan dan pelemahan bunyi) sebagai hasi interferensi Warna-warni pelangi menunjukkan bahwa sinar matahari adalah gabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Di lain fihak, warna pada gelombang sabun, lapisan minyak, warna bulu burung merah, dan burung kalibri bukan disebabkan oleh pembiasan. Hal ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua atau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar, maka interferensinya sulit diamati. Interferensi cahaya sulit diamati karena dua alasan:
- Panjang gelombang cahaya sangat pendek, kira-kira 1% dari lebar rambut.
- Setiap sumber alamiah cahaya memancarkan gelombang cahaya yang fasenya sembarang (random) sehingga interferensi yang terjadi hanya dalam waktu sangat singkat.
Jadi, interferensi cahaya tidaklah senyata seperti interferensi pada gelombang air atau gelombang bunyi. Interferensi terjadi jika terpenuhi dua syarat berikut ini:
- Kedua gelombang cahaya harus koheren, dalam arti bahwa kedua gelombang cahaya harus memiliki beda fase yang selalu tetap, oleh sebab itu keduanya harus memiliki frekuensi yang sama.
- Kedua gelombang cahaya harus memiliki amplitude yang hampir sama. Terjadi dan tidak terjadinya interferensi
3. Difraksi cahaya
Peristiwa yang sama terjadi jika cahaya dilewatkan pada sebuah celah yang sempit sehingga gelombang cahaya itu akan mengalami difraksi. Selain disebabkan oleh celah sempit, peristiwa difraksi juga dapat disebabkan oleh kisi. Kisi adalah sebuah penghalang yang terdiri atas banyak celah sempit. Jumlah celah dalam kisi dapat mencapai ribuan pada daerah selebar 1 cm. Kisi difraksi adfalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Kita dapat melihat gejala difraksi ini dengan mudah pada cahaya yang melewati sela jari-jari yang kita rapatkan kemudian kita arahkan pada sumber cahaya yang jauh, misalnya lampu neon. Atau dengan melihat melalui kisi tenun kain yang terkena sinar lampu yang cukup jauh.
Difraksi celah tunggal
Pola difraksi yang disebabkan oleh celah tunggal dijelaskan oleh Christian Huygens. Menurut Huygens, tiap bagian celah berfungsi sebagai sumber gelombang sehingga cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah lainnya.
Interferensi minimum yang menghasilkan garis gelap pada layar akan terjadi,
jika gelombang 1 dan 3 atau 2 dan 4 berbeda fase ½, atau lintasannya sebesar setengah panjang gelombang.
Gambar 2.9. interferensi celah tunggal
Berdasarkan Gambar 2.9 tersebut, diperoleh beda lintasan kedua gelombang (d sin θ)/2.
ΔS = (d sin θ)/2 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = λ
Jika celah tunggal itu dibagi menjadi empat bagian, pola interferensi minimumnya menjadi
ΔS = (d sin θ)/4 dan ΔS = ½ λ, jadi d sin θ = 2 λ.
Berdasarkan penurunan persamaan interferensi minimum tersebut, diperoleh persamaan sebagai berikut.
d sin θ = mλ
dengan: d = lebar celah
m = 1, 2, 3, . . .
Untuk mendapatkan pola difraksi maksimum, maka setiap cahaya yang melewati celah harus sefase. Beda lintasan dari interferensi minimum tadi harus dikurangi dengan sehingga beda fase keduanya mejadi 360°. Persamaan interferensi maksimum dari pola difraksinya akan menjadi :
Dengan (2m – 1) adalah bilangan ganjil, m = 1, 2, 3, …
Difraksi pada kisi
Jika semakin banyak celah pada kisi yang memiliki lebar sama, maka semakin tajam pola difraksi dihasilkan pada layar. Misalkan, pada sebuah kisi, untuk setiap daerah selebar 1 cm terdapat N = 5.000 celah. Artinya, kisi tersebut terdiri atas 5.000 celah per cm. dengan demikian, jarak antar celah sama dengan tetapan kisi, yaitu
Penerapan Cahaya dalam Kehidupan
Cahaya sangat penting bagi kita. Karena itulah para ilmuwan semakin giat untuk mempelajari segala hal yang berkaitan dengan cahaya. Sampai saat ini komunitas ilmuwan telah berhasil menghasilkan banyak penemuan baru yang menakjubkan, misalnya serat optik, laser dan hologram. Pembahasan kita pada kesempatan ini untuk menampilkan beberapa penemuan-penemuan tersebut
-
Serat Optik
Penerapan cahaya juga sering ditemukan dalam bidang telekomunikasi. Dalam bidang telekomunikasi, cahaya dipakai untuk mengirim sinyal telepon dan internet melalui suatu kabel khusus yang disebut dengan serat optik. Kabel serat optik adalah suatu serat transparan yang dipakai untuk menghantarkan cahaya, misalnya laser. Dengan cara menggunakan kabel serat optik, data yang sedang dikirim akan sampai lebih cepat. Karena kecepatan data tersebut sama dengan kecepatan cahaya, yaitu 300 ribu km/jam.
-
Hologram
Perkembangan penggunaan laser juga ditemukan dalam bidang fotografi. Penerapan laser dalam fotografi dikenal sebagai holografi. Teknik Holografi adalah teknik pembuatan gambar-gambar tiga dimensi dengan menggunakan laser. Hasil yang diperoleh pada proses holografi disebut hologram. Cara kerja holografi adalah sebagai berikut. Objek yang akan dibuat hologram, terlebih dahulu disinari dengan laser. Objek tersebut kemudian akan memantulkan sinar dari laser. Paduan antara laser dengan sinar yang dipantulkan objek akan menyebabkan terjadinya terjadinya efek interferensi. Efek interferensi inilah yang menampilkan bayangan objek tiga dimensi.
-
Laser
Laser adalah singkatan dari Light Amplification by stimulated emission of radiation Laser adalah salah satu sumber cahaya yang memancarkan berkas cahaya yang koheren. Laser masuk dalam kelompok cahaya monokromatik Selain itu, laser juga mempunyai intensitas dan tingkat ketelitian yang sangat tinggi, sehingga laser sering digunakan dalam berbagai peralatan. Laser mulai dikembangkan pertama kali pada tahun 1960. Dalam kehidupan sehari-hari, laser diterapkan antara lain untuk alat pemutar CD atau DVD, pemindai barcode di supermarket, laser printer, dan dioda laser. Dalam bidang kedokteran, laser dimanfaatkan untuk pisau bedah dan untuk menyembuhkan gangguan akomodasi mata.
Aplikasi Gelombang Cahaya dalam Bidang Teknologi
Berikut ini adalah aplikasi gelombang cahaya dalam bidang teknologi yaitu:
1. Mesin Scanner
Mesin scanner adalah alat yang membantu komputer mengubah gambar atau objek grafis ke dalam kode digital yang dapat ditampilkan dan digunakan pada komputer. Mesin scanner memiliki kemampuan untuk menerjemahkan sinyal-sinyal listrik analog ke dalam kode-kode digital. Analog disini seperti jam tangan yang mempunyai jarum penunjuk menit dan jam yang berputar mengelilingi jam tersebut. Tetapi jam digital menampilkan waktu dari satu frame ke frame waktu selanjutnya. Komputer tidak dapat memproses data analog sehingga harus diubah dulu ke dalam kode digital. Mesin scanner dapat dipadukan dengan suatu software komputer untuk mengenali karakter yang discan namanya Optical Character Recognition (OCR). Software ini dapat mengenali tulisan seperti yang tercetak atau tertulis. Informasi tersebut dapat dimanipulasi dengan komputer.
2. Kompor Tenaga Surya
Prinsipnya adalah mengumpulkan panas dari cahaya matahari pada satu titik. Digunakanlah cermin cekung agar cahaya dapat dipantulakan terpusat. Ketika cahaya terpusat, otomatis energi panas juga menjadi terpusat.
3. Mesin Photo Copy
Mesin photo copy adalah peralatan kantor yang membuat salinan ke atas kertas dari dokumen, buku, maupun sumber lain. Mesin photo copy zaman sekarang menggunakan xerografi, proses kering yang bekerja dengan bantuan listrik maupun panas. Mesin photo copy lainnya dapat menggunakan tinta.
4. Pemantul Cahaya Sepeda ( Mata Kucing )
Biasanya sepeda atau kendaraan selalu disertai alat pemantul cahaya, yaitu alat yang terdiri dari banyak pengumpul cahaya. Dalam bahasa inggris ini disebut Warning Reflector. Jika ada sedikit saja cahaya diterima pada malam hari, Pemantul akan sangat terlihat sehingga dapat membantu pengendara lain dibelakang atau didepan kendaraan. Contohnya pada Sepeda, Sepeda Motor, Segitiga Truk, dll.
Manfaat Gelombang Cahaya
Berikut ini adalah beberapa manfaat gelombang cahaya yaitu:
- Dalam bidang kedokteran , penggunaan sinar X digunakan untuk merekam gambar letak tulang didalam badan saat terjadi keretakan atau patah tulang.
- Baik untuk tanaman, sinar ultraviolet yang sangat dibutuhkkan tanaman untuk proses asimilasi dalam tanaman tersebut sehingga kuman yang ada pada tanaman tersebut akan mati.
- Kamera foto, gelombang cahaya juga berguna untuk kamera foto. Cahaya merupakan partikel yang disebut dengan foton. Paket cahaya yang disebut dengan spektrum lalu dipersepsikan secara visual indra penglihatan sebagai warna dan bidang studi ini dikenal dengan sebutan optika
Demikian Penjelasan Materi Tentang Gelombang Cahaya: Pengertian, Ciri, Sifat, Penerapan, Aplikasi dan Manfaat Semoga Materinya Bermanfaat Bagi Siswa-Siswi.
