CAHAYA

Pengertian cahaya adalah pancaran elektromagnetik yang terlihat oleh mata telanjang manusia. Setiap hari bumi diguyur energi yang banyak sekali dari Matahari, dalam waktu satu tahun, satu meter persegi tanah di bagian dunia yang banyak cahaya mataharinya menerima lebih dari 2.000 kilowatt-jam energi cahaya. Seandainya semua energi ini dapat dikumpulkan dan dapat diubah menjadi listrik, jumlahnya akan cukup membuat satu katel air mendidih tanpa henti selama hampir enam minggu. Di dunia alam, sebagian kecil energi cahaya dikumpulkan oleh daun-daun tumbuhan dan digunakan sebagai bahan bakar untuk pertumbuhannya. Namun kini cahaya matahari sudah banyak digunakan untuk berbagai kebutuhan kehidupan manusia.
Apabila kita berpergian sambil menikmati beberapa keindahan alam sekitar kita seperti memandang langit biru yang cerah, gunung-gunung yang tampak menjulang tinggi, sawah hijau membentang, dan bunga-bunga yang beraneka warna. Kita dapat menikmati semua keindahan alam tersebut karena ada cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh benda yang masuk kedalam mata. Cahaya mempunyai peranan penting dalam kehidupan kita.

v Sifat cahaya:

   1. Cahaya Merambat Lurus

      Salah satu bukti bahwa cahaya merambat lurus adalah cahaya yang masuk melalui celah-celah jendela, juga genting kaca. Berkas cahaya yang melewati genting kaca atau celah jendela, bila diamati dalam ruangan yang agak gelap akan terlihat seperti batang lurus.

      Percobaan seperti terlihat pada gambar di samping, juga dapat membuktikan bahwa cahaya merambat lurus. Nyala lilin dapat terlihat saat lubang pada ketiga karton berada pada satu garis lurus. Namun saat salah satu karton digeser, cahaya lilin tidak terlihat lagi.

      Sifat cahaya yang selalu merambat lurus ini dimanfaatkan manusia pada pembuatan lampu senter dan lampu kendaraan bermotor.

   2. Cahaya Menembus Benda bening

      Dapatkah kamu melihat benda yang berada di balik kaca dan plastik yang bening?

      Ya. Itu merupakan bukti bahwa cahaya dapat menembus benda bening. Berdasarkan dapat atau tidaknya di tembus cahaya, benda-benda digolongkan menjadi 3:

          * Opaque atau benda tidak tembus cahaya

            Adalah benda gelap yang tidak dapat ditembus oleh cahaya sama sekali. Opaque memantulkan semua cahaya yang mengenainya. Benda semacam ini juga Beberapanya adalah buku, kayu, tembok, dan air keruh.

          * Benda Bening

            Yakni benda-benda yang dapat ditembus cahaya. Benda bening juga sering disebut benda transparant. Benda transparant meneruskan semua cahaya yang mengenainya. Contohnya kaca yang bening dan air jernih

          * Benda Transluent

            Benda transluent adalah benda-benda yang dapat meneruskan sebagian cahaya yang datang dan menyebarkan sebagian cahaya yang lainnya.Contohnya kain gorden tipis, dan beberapa jenis plastik.

      Saat berada di tempat yang terang, di belakang tubuhmu terbentuk bayangan hitam bukan? Bagaimana bayangan tersebut terbentuk? Saat cahaya mengenai benda gelap, akan membentuk bayangan. Bayangan dibedakan menjadi dua, yakni bayangan nyata dan bayangan maya. Bayangan maya(semu) adalah bayangan yang dapat dilihat mata, tapi tidak dapat ditangkap pada layar, sedangkan bayangan nyata adalah bayangan yang dapat ditangkap layar. Bayangan pada cermin adalah contoh bayangan maya, sedangkan contoh bayangan nyata adalah bayangan yang dibentuk oleh LCD Projector pada layar.

   3.  Cahaya Dapat Dipantulkan

      Pemantulan (refleksi)  atau pencerminan adalah proses terpancarnya kembali cahaya dari permukaan benda yang terkena cahaya. Contoh peristiwa pemantulan cahaya adalah saat kita bercermin. Bayangan tubuh kita akan terlihat di cermin, karena cahaya yang dipantulkan tubuh kita, saat mengenai permukaan cermin, dipantulkan, atau dipancarkan kembali hingga masuk ke mata kita.

      Pemantulan pada cermin, termasuk pemantulan teratur. Pemantulan teratur terjadi pada benda yang permukaannya rata dan mengkilap/licin. Pada benda semacam ini, cahaya dipantulkan dengan arah yang sejajar, sehingga dapat membentuk bayangan benda dengan sangat baik.

      Pada benda yang permukaannya tidak rata, cahaya yang datang dipantulkan dengan arah yang tidak beraturan. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan baur, atau pemantulan difus.

      W. Snellius mengemukakan hukum pemantulan cahaya. Menurut Snellius, saat cahaya mengenai permukaan permukaan datar yang rata, akan berlaku aturan-aturan sebagai berikut.

      a.  Sinar datang ( sinar jatuh ), garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

      b.  Sudut sinar datang ( sinar jatuh ), selalu sama dengan sudut sinar pantul.

      @  SIMULASI  @

   4.  Cahaya dapat dibiaskan

      Cobalah untuk memasukkan sebatang pensil ke dalam gelas yang berisi air ( tinggi air setengah tinggi gelas saja), Apa yang kamu lihat pada pensil tepat pada batas antara air dan udara dalam gelas?

      Pembiasan Cahaya

      Peristiwa semacam ini terjadi akibat proses pembiasan. Pembiasan adalah pembelokan arah rambat cahaya, saat melewati dua medium yang berbeda kerapatannya.

      Pembiasan cahaya dimanfaatkan manusia dalam pembuatan berbagai alat optik.

      Snellius mengemukakan sebuah teori tentang pembiasan cahaya, yang berbunyi:

          * Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang dan berpotongan di satu titik.

          * Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.

   5. Cahaya dapat Diuraikan

      Apa warna cahaya matahari? Cahaya putih seperti cahaya matahari termasuk jenis cahaya polikromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang tersusun atas beberapa komponen warna. Cahaya putih tersusun atas spektrum-spektrum cahaya yang berwarna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Spektrum warna yang tidak dapat diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik.

      Cahaya putih dapat diuraikan. Saat melewati prisma, cahaya putih akan mengalami dispersi (penguraian).

      Contoh peristiwa dispersi cahaya yang terjadi secara alami adalah peristiwa terbentuknya pelangi. Pelangi terbentuk dari cahaya matahari yang diuraikan oleh titik-tititk air hujan di langit.

v Cahaya Merupakan Gelombang Elektromagnetik

Gelombang adalah getaran yang merambat. Gelombang dapat dipantulkan jika mengenai penghalang atau rintangan. Selain itu gelombang dapat dibiaskan jika masuk pada medium yang berbeda. Salah satu jenis gelombang itu adalah gelombang elektromagnetik dengan mempunyai cepat rambat

Ada satu perbedaan gelombang elektromagnetikdengan gelombang lainya yaitu medium atau zat antaranya. Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium dalam perambatannya. gelombang elektromagnetik dapat merambat di dalam ruang hampa. Menurut teori gelombang dari Christian Huygens (1629-1695), cahaya pada dasarnya sama dengan berbunyi. Perbedaannya hanya terletak pada frekuensi dan panjang gelombangnya. Selain itu, menurut James Clerk Maxwell (1831-1879), cahaya adalah gelombang elektromagnetik. 

v Cahaya Merambat Lurus

Kita dapat melihat sebuah benda karena ada berkas cahaya yang dipantulkan oleh benda itu masuk ke mata kita. cahaya pada benda berasal dari sumber cahaya. Ada dua sumber cahaya yaitu alami dan buatan. Contoh sumber cahaya alami adalah matahari dan bintang, adapun sumber cahaya buatan misalnya lampu, senter, dan lilin. 

Dari sumber cahaya, gelombang cahaya merambat ke semua arah. Apabila medium yang dilalui gelombang cahaya serba sama di semua bagiannya, gelombang cahaya merambat menurut garis lurus. Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat mengamati cahaya merambat lurus, Misalnya, pagi hari, cahaya matahari yang masuk ke rumah melalui celah yang kecil selalu tampak berupa batang-batang putih yang lurus. Berkas lampu pula jika kita melihat film di bioskop. Berkas cahaya dari lampu proyektor film berupa batang-batang putih yang lurus. 

v Pemantulan Cahaya

Jika cahaya mengenai suatu permukaan maka cahaya akan dipantulkan. salah satu contoh apabila di dalam ruang gelap dijatuhkan seberkas sinar ketitik S pada keping optik, sinar itu akan dipantulkan, kemudian jika cermin diputar sehingga sudut datangnya berubah maka sudut pantulnyapun berubah. 

Hukum Pemantulan Cahaya

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul selalu terletak pada sebuah bidang datar. 

2. Sudut datang selalu sama dengan sudut pantul 

Ø  Macam-macam Pemantulan Cahaya 

Ada dua jenis pemantulan cahaya, yaitu pemantulan baur dan pemantulan teratur. 

·         Pemantulan Baur

Pemantulan baur yaitu pemantulan cahaya yang acak atau tidak teratur. Hal ini disebabkan cahaya mengenai permukaan yang tidak rata, misalnya pada permukaan tembok. Dengan demikian, benda akan tampak lebih jelas.

·         Pemantulan Teratur

Pemantulan teratur yaitu pemantulan cahaya yang teratur. Hal ini disebabkan cahaya mengenai permukaan yang halus dan rata, misalnya permukaan cermin atau kaca. 

Jika kita letakan sebuah lilin yang menyala di depan cermin datar, akan terlihat bayangan lilin itu. Apabila lilin itu digeser ke kanan atau ke kiri, menjauh atau mendekat terhadap cermin tenyata kita akan memperoleh bayangan dan gerak yang sama. hal ini terjadi jika kita berada di depan cermin datar itu. 

Bayangan yang terbentuk karena sinar-sinar dipantulkan secara teratur oleh suatu permukaan. 

Ø  Pemantulan Pada Cermin 

Ada tiga jenis cermin yang dapat menghasilkan bayangan, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung. 

·         Pemantulan pada Cermin Datar 

Cermin datar adalah sebuah cermin yang permukaan pantulannya berupa bidang datar. Apabila kita amati kegiatan tentang pemantulan teratur, kita akan melihat bahwa bayangan pada cermin datar mempunyai sifat tertentu. 

Bayangan yang terbentuk akan selalu sama dengan bendanya baik kedudukannya maupun besarnya. 

Dari penjelasan di atas, kita dapat memperoleh sifat-sifat cermin datar sebagai berikut : 

1) Jarak bayangan ke cermin (s') = jarak benda kecermin (s)

2) Tinggi bayangan yang terbentuk (h') = tinggi bendanya (h)

3) Posisi-bayangan = posisi bendanya 

4) Bayangan bersifat maya karena di belakang cermin dan bentuk oleh potongan        dan perpanjangan sinar pantulnya. 

5) Jarak bayangan selalu diberi tanda negatif.

6) Bayangan saling bertukar sisi dengan bendanya.

·         Pemantulan pada Cermin Cekung

Ada tiga jenis berkas cahaya, yaitu berkas cahaya yang sejajar, mengumpul (konvergen), dan menyebar (divergen).

Cermin cekung adalah cermin lengkung yang didalamnya dapat memantulkan cahaya. disamping itu, cermin cekung bersifat konvergen atau mengumpulkan sinar. 

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung ada tiga, yaitu : 

1) Sinar sejajar sumbu utama dapat dipantulkan melalui fokus 

2) Sinar melalui titik pusat dipantulkan kembali melalui titik pusat 

3) Sinar melalui fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

ü  Cahaya dapat membentuk 2 macam bayangan :

1. Bayangan maya/ semu yaitu bayangan ang terbentuk oleh perpotongan perpanjangan sinar pantul atau sinar bias, bayangan ini dapat dilihat langsung oleh mata.

2. Bayangan nyata / sejati yaitu bayangan yang terbentuk oleh perpotongan langsung sinar pantul atau sinar bias, untuk dapat melihat banyangan ini harus dapat ditangkap oleh layar.

·         Pemantulan pada Cermin Cembung 

Cermin cembung adalah cermin lengkung yang bagian luarnya dapat memantulkan cahaya. cermin ini bersifat divergen atau menyebar sinar. 

Cermin cembung juga memiliki tiga sinar istimewa yaitu : 

1) Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah dari fokus 

2) Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali melalui titik pusat

3) Sinar Melalui fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. 

Berdasarkan sifat pembentukannya, cermin cekung dan cermin cembung dapat dibedakan kegunaannya. Cermin cekung banyak digunakan sebagai reflektor pada lampu mobil, lampu motor, lampu senter, dan lain-lain. Selain itu, digunakan pula pada alat-alat OHP (Overhead Projektor), proyektor film, dan teleskop. Adapun cermin cembung banyak digunakan untuk kaca sepion kendaraan bemotor.