Pengertian Cahaya

Pengertian Cahaya dalam Fisika

Pengertian CahayaCahaya adalah gelombang elektromagnetik transversal yang dapat dilihat oleh manusia pada umumnya. Sifat gelombang cahaya pertama kali diilustrasikan melalui eksperimen pada difraksi dan interferensi. Seperti semua gelombang elektromagnetik, cahaya dapat melakukan perjalanan melalui ruang hampa. Sifat cahaya yang melintang dapat ditunjukkan melalui polarisasi.

  • Pada 1678, Christiaan Huygens (1629–1695) menerbitkan Traité de la Lumiere, di mana ia membantah sifat gelombang sebagai cahaya. Huygens menyatakan bahwa bola cahaya yang berkembang berperilaku seolah-olah setiap titik di bagian depan gelombang adalah sumber radiasi baru dengan frekuensi dan fase yang sama.
  • Thomas Young (1773–1829) dan Augustin-Jean Fresnel (1788–1827) membantah teori corpuscular Newton.
Pengertian Cahaya
Matahari sebagai salah satu sumber cahaya

Sumber Cahaya

Cahaya dihasilkan oleh salah satu dari dua metode …

  • Pijar adalah emisi cahaya dari materi “panas” (T ≳ 800 Kelvin). 
  • Luminescence adalah emisi cahaya ketika elektron tereksitasi jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah

Kecepatan Cahaya

Kecepatan cahaya dalam ruang hampa diwakili oleh huruf c yang berasal dari bahasa Latin celeritas

Ole Rømer (1644-1710)  Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Roemer de l’Académie des SciencesJurnal des Scavans . 7 Desember 1676.

Gagasan Rømer adalah menggunakan transit bulan Jupiter, Io untuk menentukan waktu. Bukan waktu lokal, yang sudah mungkin, tetapi waktu “universal” yang akan sama untuk semua pengamat di Bumi, Mengetahui waktu standar akan memungkinkan seseorang untuk menentukan garis bujur seseorang di Bumi.

Sayangnya, Io ternyata bukan jam yang bagus. Rømer mengamati bahwa waktu antar gerhana semakin pendek ketika bumi mendekati Jupiter, dan lebih lama ketika bumi bergerak semakin jauh. Dia berhipotesis bahwa variasi ini adalah karena waktu yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh jarak yang lebih kecil atau lebih besar, dan memperkirakan bahwa waktu bagi cahaya untuk melakukan perjalanan diameter orbit Bumi, jarak dua unit astronomi, adalah 22 menit.

  • Kecepatan cahaya dalam ruang hampa ditetapkan pada 299.792.458 m/s.
  • Kecepatan cahaya dalam suatu media selalu lebih lambat dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
  • Kecepatan cahaya tergantung pada media yang dilaluinya. 

Karakteristik lain

Amplitudo gelombang cahaya terkait dengan intensitasnya.

  • Intensitas adalah ukuran absolut dari kepadatan daya gelombang cahaya.
  • Kecerahan adalah intensitas relatif yang dirasakan oleh rata-rata mata manusia.

Frekuensi gelombang cahaya terkait dengan warnanya.

  • Cahaya monokromatik hanya dijelaskan oleh satu frekuensi.
    • Sinar laser secara efektif monokromatik.
    • Ada enam warna sederhana yang dinamai dalam bahasa Inggris (dan banyak bahasa lainnya) yang masing-masing terkait dengan pita cahaya monokromatik. Dalam urutan peningkatan frekuensi yaitu merah, oranye, kuning, hijau, biru, dan ungu .
    • Cahaya kadang-kadang juga dikenal sebagai cahaya tampak untuk membedakannya dari “cahaya ultraviolet” dan “cahaya inframerah”
    • Bentuk lain dari radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat oleh manusia kadang-kadang juga dikenal secara informal sebagai “cahaya”
  • Cahaya polikromatik dijelaskan oleh banyak frekuensi yang berbeda.
    • Hampir setiap sumber cahaya bersifat polikromatik.
    • Cahaya putih bersifat polikromatik.

Grafik intensitas relatif vs frekuensi disebut spektrum
Meskipun sering dikaitkan dengan cahaya, istilah ini dapat diterapkan pada fenomena gelombang apa pun.

Panjang gelombang dari gelombang cahaya berbanding terbalik dengan frekuensinya.

  • Cahaya sering digambarkan oleh panjang gelombangnya di ruang hampa udara .
  • Rentang cahaya dalam panjang gelombang dari 400 nm pada ujung ungu ke 700 nm pada ujung merah dari spektrum yang terlihat.

Perbedaan fase antara gelombang cahaya dapat menghasilkan efek interferensi yang terlihat.

Cahaya Sebagai Suatu Bentuk Energi

Cahaya adalah bentuk energi yang dihasilkan oleh materi. Untuk memahami bagaimana cahaya diciptakan, pertama-tama kita harus melihat pada atom, sebagai bahan pembangun materi.

[irp posts=”281″ name=”Pengertian Atom dan Sejarah Penemuannya”]

Sebuah atom agak menyerupai sarang lebah dengan segerombolan lebah berdengung di sekitarnya. Sarang lebah mewakili inti atom dan kawanan lebah mewakili awan elektron yang mengelilingi inti.

Inti dan elektron atom memiliki sifat berbeda yaitu bermuatan listrik, tetapi dengan muatan yang berlawanan: inti memiliki muatan “positif” sedangkan elektron memiliki muatan “negatif”. Dalam dunia partikel atom nukleus dan elektron saling tertarik satu sama lain dalam atom.

Ada perbedaan penting antara lebah dan elektron: lebah dapat terbang ke mana pun mereka inginkan di sekitar sarang lebah tetapi elektron tidak dapat berkeliaran dengan bebas di sekitar inti atom. Faktanya, terlepas dari daya tarik listriknya terhadap nukleus, elektron dibatasi untuk orbit tertentu (para ilmuwan menyebutnya “orbital”) yang terletak pada jarak tetap dari pusat atom.

Pengertian Cahaya dalam Fisika 1

Meskipun sebuah elektron tidak dapat secara acak menempati posisi di dalam atom, ia dapat mengubah jarak dari nukleus dengan mengubah tingkat energinya. Untuk melakukan ini, kandungan energinya harus dimodifikasi agar sesuai dengan tingkat energi orbit baru yang akan dimasukinya.

Misalnya, untuk bergerak dari orbit jauh ke orbit yang lebih dekat, elektron harus menghilangkan sebagian energinya. Energi yang dilepaskan sebagian bersifat listrik dan seperti halnya semua benda bermuatan negatif sebagian bersifat magnetis. Energi berlebih ini dilepaskan oleh elektron dalam bentuk paket energi yang dikenal sebagai “foton”.

Gambar garis biru bergelombang dengan tiga garis krem ​​mengikuti titik merah pada pita hitam horizontal
Gambar garis biru bergelombang dengan tiga garis krem ​​mengikuti titik merah pada pita hitam horizontal

Foton adalah partikel energi yang tidak memiliki massa dan bergerak dengan kecepatan tinggi. Ketika foton bergerak berinteraksi dengan materi, ia melakukannya sebagai gelombang, seperti gelombang yang bergerak melintasi permukaan air. Gelombang ini dikenal sebagai “gelombang elektromagnetik” karena foton menampilkan komponen listrik dan magnetik.

Foton dan gelombang elektromagnetik adalah sinonim, dan dalam istilah sehari-hari mereka hanya disebut sebagai “cahaya”. Faktanya, foton dapat dianggap sebagai “partikel cahaya” dan gelombang elektromagnetik sebagai “gelombang cahaya”.