Cahaya

    1. Pemantulan Cahaya

A. Pengertian Cahaya

Cahaya menurut Newton (1642 - 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuransangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatanyang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens ( 1629 - 1695), cahaya adalahgelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensidan panjang gelombangnya saja.

Dua pendapat di atas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahayabersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau kedua-duanya salah, yang pasti masing-masing pendapat di atas memiliki kelebihan dan kekurangan.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwagelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antarabintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehinggamenimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahariyang sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti dikatakan Huygens.Inilah kritik orang terhadap pendapat Hygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens. Inilahkritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens denganmemperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembuspandang dan memenuhi seluruh alam semesta. eter membuat cahaya yang berasaldari bintang-bintang sampai ke bumi.

Dalam dunia ilmu pengetahuan kebenaran suatu pendapat akan sangat ditentukanolehuji eksperimen. Pendapat yang tidak tahan uji eksperimen akan ditolak olehpara ilmuwan sebagai suatu teori yang benar. Sebaiknya pendapat yang didukungoleh hasil-hasil eksperimen dan meramalkan gejala-gejala alam.

Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di dekade awal Abad 20, berbagaieksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773 - 1829)dan Agustin Fresnell (1788 - 1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasargelombang bukan partikel.

Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foucault(1819 - 1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebaikannya. Selanjutnya Maxwell (1831 - 1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang berbeda dibandingkan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnya pun amat tinggi bila dibandingkan gelombang bunyi.

Gelombang elektromagnetik marambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell ini tak terbantahkan ketika Hertz (1857 - 1894) berhasil membuktikannya secara eksperimental yang disusul dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elektromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetikumum diterima kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morleydi tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti disangkakankeberadaannya oleh Huygens dan juga Maxwell.

Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya sebagai partikel tiba-tiba menjadi populer kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel Max Planck (1858 - 1947) dan Albert Einstein mengemukakan teori mereka tentang foton.

Berdasarkan hasil penelitiannya tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori barudalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaranelektron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya.

Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut dualisme cahaya.

Cahaya adalah nama yang diberikan untuk radiasi yang dapat dilihat okeh mata manusia. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, yang getarannya (berupa medan listrik dan medan magnetik) tegak lurus terhadap arah rambatannya. Karena itu, gelombang elektromagnetik (termasuk cahaya) tergolonh sebagai gelombang transversal. Gelombang elektromagnetik dapat merambat walau tanpa medium (vakum).

B. Arah Perambatan Cahaya

Cahaya merambat menurut garis lurus. Hal ini dapat dibuktikan ketika di tempat gelap yang disorotkan senter, cahaya senter merambat lurus (tidak berbelok) ke segala arah.

C. Pembentukan Bayangan

Ketika cahaya yang merambat lurus dihalangi oleh benda tak tembus cahaya maka akan terbentuk bayangan dari benda pada layar yang diletakkan dibelakang benda. Misalnya, ketika kupu-kupu yang diawetkan kamu sorot dengan cahaya sentermu, terbentuk byangan kupu-kupu yang ukurannya lebih besar dari pada kupu-kupu aslinya. Bentuk bayangan yang sebangun dengan bentuk bendanya memperkuat pernyataan bahwa cahaya merambat lurus.  

2. Hukum Pemantulan Cahaya 1 
   Pernahkah Anda bertanya, mengapa kita dapat melihat benda-benda? Ya, jawabnya karena ada cahaya dari benda ke mata kita, entah cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Jadi, gejala melihat erat kaitannya dengan keberadaan cahaya atau sinar.

Hukum pemantulan cahaya dikemukakan oleh W. Snellius, menurutnya apabila seberkas cahaya mengenai permukaan bidang datar yang rata, maka akan berlaku aturan-aturan sebagai berikut :

(1) Sinar datang (sinar jatuh), sinat pantul, dan garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.

      (2) Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).

Pemantulan cahaya terbagi menjadi 2 yaitu : pemantulan teratur atau specular reflection dan pemantulan baur atau pemantulan difus atau diffuse reflection.

1. Pemantulan Teratur ( specular reflection )

Pemantulan cahaya oleh permukaan-permukaan halus seperti cermin datar disebut pemantulan teratur ( specular reflection ). Pada pemantulan teratur berkas-berkas sinar sejajar yang mengenai permukaan-permukaan halus dipantulkan juga sebagai berkas-berkas sinar sejajar.

2. Pemantulan Difus ( Diffuse Reflection )

Pemantulan cahaya oleh permukaan-permukaan kasar seperti kertas HVS disebut pemantulan baur atau pemantulan difus (diffuse reflection). Pada pemantulan baur, berkas-berkas sinar sejajar yang mengenai permukaan-permukaan kasar dipantulkan ke segala arah (berkas-berkas tidak sejajar satu sama lain). Suatu permukaan berkelakuan sebagai permukaan halus selama variasi-variasi permukaannya adalah kecil dibandingkan dengan panjang gelombang sinar datang.

                                    Cermin Datar

1. Sifat-Sifat Bayangan Pada Cermin Datar

            Ada lima sifat bayangan pada cermin datar, yaitu :

(1) Maya,

(2) Sama besar dengan bendanya,

(3) Tegak,

(4) Menghadap terbalik dengan bendanya, dan

           (5) Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin 

                (jarak bayangan = jarak benda).