Home / Fisika / sifat cahaya

Sifat-Sifat Cahaya

  • 10 min read
Loading...

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Cahaya dihasilkan dari suatu benda yang berpijar. Terdiri dari berbagai jenis yang bergantung pada panjang gelombang dan frekuensi yang dihasilkan. Cahaya tampak memiliki sifat dapat merambat lurus, menembus benda bening, dipantulkan, dan dibiaskan/dibelokkan. Cahaya merambat tanpa memerlukan medium perambatan.

Cahaya memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, baik itu untuk menjemur pakaian, melihat suatu objek, maupun penerangan alami. Apakah kalian tahu cahaya itu apa? Bagaimana sih sifat-sifatnya? Dan mengapa cahaya itu ada? Kalian akan mengetahui jawabannya setelah membaca artikel ini.

Pengertian

Cahaya/sinar merupakan suatu bentuk perambatan energi (radiasi) elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu benda yang berpijar (ke segala arah) dan tidak memerlukan medium perambatan. Penyusun sumber cahaya/sinar (berupa partikelnya) mempengaruhi jenis cahaya/sinar yang dihasilkan, terdiri dari cahaya/sinar gamma, cahaya/sinar X, cahaya/sinar ultraviolet (UV), cahaya/sinar tampak, cahaya/sinar merah (infrared), cahaya/sinar mikro, cahaya/sinar radar, dan cahaya/sinar radio.

Sedangkan menurut KBBI, cahaya merupakan bentuk gelombang elektromagnetik dalam kurun frekuensi

Loading...
getar tertentu yang dapat ditangkap dengan mata manusia. Pengertian tersebut lebih condong/tepat untuk cahaya tampak. Pada artikel ini akan digunakan istilah cahaya daripada sinar karena pengertiannya sama saja dan membahas tentang cahaya tampak.

Cahaya tampak merupakan suatu bentuk perambatan energi (gelombang elektromagnetik) yang dapat ditangkap oleh mata kita dengan rentang panjang gelombang sekitar 380 – 700 nm dan frekuensi sekitar 430 – 770 THz. Cahaya termasuk kedalam jenis gelombang transversal.

Perlu diketahui bahwa frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang dimana semakin kecil frekuensi maka panjang gelombangnya semakin besar dan sebaliknya. Lalu, gelombang elektromagnetik itu apa? Gelombang tersebut merupakan salah satu bentuk perambatan gelombang yang tidak memerlukan medium perambatan serta dalam perambatannya membawa energi listrik dan magnet dimana medan listrik tegak lurus terhadap medan magnetiknya.

Gelombang elektromagnetik juga disebut sebagai radiasi elektromagnetik. Elemen terkecil atau paket-paket terkecil dari cahaya disebut sebagai foton. Cahaya memiliki kecepatan sekitar 3×108 m/s.

Cahaya tampak dapat dilihat oleh manusia karena mata kita memiliki spektrum yang sebanding dengan cahaya tampak (begitu pun dengan frekuensinya). Cahaya memiliki sifat sebagai partikel dan gelombang (disebut sebagai dualisme partikel-gelombang).

Foton atau cahaya itu sendiri dipresepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya dengan lingkungan dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris (seperti rekleksi dan refraksi) dan pendekatan sifat optik (interferensi, dispersi, polarisasi, dan difraksi).

Cahaya memiliki intensitas yang beranekaragam dan bergantung pada sumbernya dimana intensitas cahaya merupakan tingkat kekuatan cahaya yang diterima oleh suatu benda dengan satuan candela. Besar 1 candela setara dengan frekuensi sumber cahaya monokrom sebesar 540×1012 Hz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 Watt per steradian.

Baca juga:

Contoh Sifat-sifat cahaya

Cahaya memiliki sifat dalam perambatannya, yaitu cahaya dapat merambat lurus, menembus benda bening, dan dapat dipantulkan, serta cahaya dapat dibelokkan atau dibiaskan. Berikut penjelasan mengenai sifat-sifat cahaya tersebut:

Cahaya dapat merambat lurus

Coba kalian perhatikan gambar 1. Pada gambar tersebut arah sinar datang sama dengan sinar pantul dan tidak membentuk sudut karena sinar datang tegak lurus terhadap permukaan objek tersebut (hasilnya akan diteruskan atau merambat lurus). Arah garis lurus yang dihasilkan tersebut (karena garis lurusnya dapat miring dari pengamat) bergantung pada sudut dari sumber cahayanya.

Contoh lain, ketika kamu memegang sebuah senter dan menyalakannya maka kamu akan melihat bahwa arah rambatan cahayanya tersebut berupa garis lurus.

Cahaya dapat menembus benda bening

Hal tersebut dapat dibuktikan dengan mampu atau tidaknya cahaya menembus suatu benda dihadapannya. Jika tidak dapat menembus objek maka akan membentuk bayangan hitam pekat (bentuk sesuai dengan bendanya), sehingga energi cahayanya menjadi tertahan di objek tersebut dan menyebabkan terjadinya peningkatan suhu pada objek tersebut.

Tetapi jika dapat menembus, maka bayangannya tidak berwarna hitam pekat melainkan ada warna selain hitam pada bayangannya (agak putih) dimana hal ini membuktikan bahwa cahaya dapat menembus objek tersebut. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut!

Cahaya dapat menembus benda bening

Cahaya dapat dipantulkan

Hal ini menjadi suatu hal yang paling mudah dipahami dari hukum Snellius karena besar sudut sinar datang dengan sudut sinar pantul sama dengan jika terjadi pada permukaan halus (permukaan tidak kasar/kekasarannya diabaikan).

Tetapi, jika pada permukaan kasar maka besar sudut sinar datang tidak sama dengan sudut sinar pantul dimana bergantung dari kekasaran permukaannya (semakin kasar, maka semakin besar perbedaan sudutnya dan sebaliknya). Perhatikan gambar 2!

semakin kasar, maka semakin besar perbedaan sudutnya dan sebaliknya

Cahaya dapat dibelokkan atau dibiaskan

Bukti hal ini sebagaimana dengan hukum Snellius bahwa sinar bias akan mendekati garis normal jika indeks bias medium satu (terdapatnya sinar datang) lebih kecil dibanding medium 2 (terdapatnya sinar bias) dan sebaliknya. Contohnya, jika kamu mencelupkan sebuah batang besi ke dalam gelas yang berisi air maka akan terlihat bahwa ukurannya lebih panjang dari aslinya dan membengkok. Perhatikan gambar 3!

ilustrasi batang logam yang dicelupkan dalam gelas berisi air

Merambatnya cahaya memenuhi hukum Snellius, dengan penjelasan sbb:

  1. Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
  2. Perbandingan sudut sinar datang dengan sudut sinar refraksi (pembiasan) adalah konstan atau dapat dikatakan perbandingan proyeksi kedua sinar tersebut adalah tetap. Kedua zat optik/medium tersebut memiliki indeks bias yang berbeda.

Indeks bias merupakan perbandingan kecepatan cahaya pada ruang hampa dengan kecepatan cahaya pada suatu medium/zat optik.

Loading...

Berikut ilustrasi dari hukum Snellius:

ilustrasi hukum snellius

Perlu juga diketahui fenomena berikut, bahwa:

  • Besar sudut datang sifat-cahaya-1 , ditambah dengan sudut pantul sifat-cahaya-1 , sama dengan sifat cahaya 3.
  • Jika n1 memiliki indeks bias lebih besar daripada n2 dan arah sinar datang dari n1 ken n2, maka sinar bias yang dihasilkan akan menjauhi garis normal.
  • Jika n1 memiliki indeks bias lebih kecil daripada n2 dan arah sinar datang dari n1 ke n2, maka sinar bias yang dihasilkan akan mendekati garis normal.

Garis normal yang dimaksud berupa garis khayal yang menjadi penentu besar sudut sinar datang yang menembus medium lain yang berbeda maupun menjadi penentu besar sudut sinar bias. Perbedaan arah (mendekati atau menjauhi) garis normal disebabkan oleh pengaruhnya kerapatan partikel dalam setiap medium yang memberikan pegaruh terhadap kecepatan cahaya dalam melintasi setiap susunan partikel pada medium tersebut.

Semakin rapat susunan partikelnya atau semakin besar massa jenis maka indeks biasnya pun akan semakin besar dan sebaliknya. Indeks bias membuktikan bahwa cahaya yang melintasi suatu medium memiliki kecepatan yang bergantung pada kerapatan medium tersebut, meskipun cahaya dapat melintas pada ruang hampa (tanpa medium).

Hukum snellius dapat dirumuskan menjadi:

rumus Hukum snellius

Dengan demikian, cahaya yang merambat lurus di ruang hampa udara dimana bergantung pada sudut sumber cahaya dan cahaya memiliki energi yang berbeda-beda bergantung pada jenis panjang gelombang dan frekuensi yang dihasilkan dari sumber cahaya. Manusia dapat melihat objek yang berada di depannya karena objek tersebut memantulkan cahaya yang diterima ke mata kita sehingga kita dapat mengetahui bentuk dan warna objek tersebut.

Contoh soal Latihan

  1. Jelaskan secara singkat definisi dari cahaya!

Jawab:

Cahaya/sinar merupakan suatu bentuk perambatan energi gelombang elektromagnetik/radiasi elektromagnetik yang dipancarkan ke segala arah tanpa memerlukan medium perambatan dimana dapat dibedakan berdasarkan panjang gelombang dan frekuensi yang dihasilkan. Cahaya tersusun dari foton dan memiliki sifat dualisme partikel-gelombang serta cahaya memiliki/membawa sejumlah energi.

2. Jelaskan secara singkat sifat-sifat dari cahaya!

Jawab:

  • Cahaya dapat merambat lurus, maksudnya adalah antara sinar datang dengan sinar pantul tidak membentuk sudut dan sinar datang tegak lurus terhadap permukaan objeknya sehingga cahaya diteruskan saja (merambat lurus).
  • Cahaya dapat menembus benda bening, maksudnya adalah cahaya dapat menembus benda yang berada dihadapannya dan membentuk bayangan dimana kegelapan dari bayangannya ditentukan oleh kegelepan dari objek tersebut. Jika warna objeknya agak cerah, maka warna warna bayangannya tidak terlalu gelap dan sebaliknya.
  • Cahaya dapat dipantulkan, maksudnya adalah besar sudut sinar datang ditambah dengan sudut sinar pantul sama dengan sifat cahaya 3 jika terjadi pada permukaan halus. Namun, jika terjadi pada permukaan kasar, maka besar sudut sinar datang tidak akan sama dengan besar sudut sinar pantul.
  • Cahaya dapat dibelokkan atau dibiaskan, contohnya adalah bahwa benda yang dicelupkan ke wadah berisi air akan berbengkok dan lebih panjang dari aslinya karena perbedaan indeks bias.

3. Perhatikan gambar berikut!

sudut sinar pantul

Berapa besar sudut sinar pantul terhadap permukaan halus? (indeks bias udara sebesar 1)

Jawab:

A picture containing table  Description automatically generated
A picture containing drawing  Description automatically generated

Penyelesaian:

Dikarenakan sebagai acuan dalam perhitungan menurut hukum Snellius adalah garis normal (garis khayal yang tegak lurus terhadap permukaan), maka dilakukan perhitungan dengan sifat cahaya 4 sebagai sudut datang dan sifat cahaya 6 sebagai sudut pantul:

A close up of a logo  Description automatically generated

Sehingga besar sudut pantulya terhadap permukaan tanah dengan berdasarkan pers. (1), maka:

A picture containing table  Description automatically generated

Sebagaimana pers. (2), maka:

sifat cahaya 2

Ada yang menjadi suatu prinsip dari soal tersebut, bahwa besar sudut datang ditambah dengan sudut pantul sama dengan sifat cahaya 3 jika terjadi pada permukaan halus (kekasaran permukaan diabaikan).

Pertanyaan Umum

Apa saja penerapan sifat cahaya?

Sifat cahaya dapat diterapkan dengan contoh berikut ini
– Cahaya dapat menembus benda bening : Cahaya dapat menembus kaca mobil, air di gelas, thermometer dll
– Cahaya dapat merambat lurus : Cahaya dapat terlihat lurus saat menggunakan lampu senter, cahaya penerangan dimotor.

Apa saja contoh sifat cahaya

Ada beberapa contoh dari sifat cahaya:
– Cahaya dapat merambat lurus.
– Cahaya dapat dibiaskan.
– Cahaya dapat diuraikan.
– Cahaya dapat dipantulkan.
– Cahaya menembus benda bening.

Daftar Pustaka

  • Apriyahanda, Onny. 2016. Pengertian Foton. Dilihat dari https://artikel-teknologi.com/pengertian-foton/ (diakses pada 10 April 2020).
  • Berpendidikan. 2015. Bunyi Hukum Pemantulan dan Pembiasan Cahaya (Hukum Snellius) dan Rumus Indeks Bias Cahaya. Dilihat (diakses pada 10 April 2020).
  • By Ju’s. 2020. Snells Law Formula. Dilihat dari https://byjus.com/snells-law-formula/ (diakses pada 10 April 2020).
  • Ibadurrahman. Gelombang Elektromagnetik. Dilihat dari https://www.studiobelajar.com/gelombang-elektromagnetik/ (diakses pada 10 April 2020).
  • Kelas Pintar. 2019. Cahaya, Apa Sih dan Bagaimana Sifat-Sifatnya? Dilihat dari https://www.kelaspintar.id/blog/tips-pintar/cahaya-apa-sih-dan-bagaimana-sifat-sifatnya-2068/ (diakses pada 10 April 2020).
  • Kompas.com. 2020. Sifat-Sifat Cahaya. Dilihat dari https://www.kompas.com/skola/read/2020/01/18/190000269/sifat-sifat-cahaya?page=all (diakses pada 10 April 2020).
  • Lampu Edison. 2017. Asal Usul Unit Dalam Pengukuran 5 : Bagaimana 1 Candela Didefinisikan? Dilihat dari https://kumparan.com/lampu-edison/asal-usul-unit-dalam-pengukuran-5-bagaimana-1-candela-didefinisikan (diakses pada 10 April 2020).
  • Setiawan, Ebta. Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI). 2019. Cahaya. Dilihat dari https://kbbi.web.id/cahaya (diakses pada 20 April 2020).
  • Setiawan, Parta. 2020. Pengertian dan Sifat Cahaya. Dilihat dari https://www.gurupendidikan.co.id/pengertian-cahaya/ (diakses pada 10 April 2020).
  • Tim Konten. 2020. Intensitas Cahaya. Dilihat dari https://lektur.id/arti-intensitas-cahaya/ (diakses pada 10 April 2020).

Baca juga:

Loading...
Loading...