Pengertian Cahaya, Sifat-Sifat Cahaya Serta Contoh dan Pemanfaatannya

Pengertian Cahaya, Sifat-Sifat Cahaya Serta Contoh dan Pemanfaatannya - Cahaya merupakan sumber kehidupan di dunia ini, dengan adanya cahaya maka adapula kehidupan di dunia. Coba bayangkan jika tidak ada cahaya, semuanya akan gelap, tak ada yang bisa dilihat dan sulit untuk bisa dimengerti. Cahaya juga bisa dikatakan sebagai salah satu sumber kehidupan sama halnya seperti air.

Pengertian Cahaya, Sifat-Sifat Cahaya Serta Contoh dan Pemanfaatannya

Cahaya

Begitu juga dengan makhluk hidup, ketika melihat adanya sumber cahaya pasti menandan disitu ada kehidupan. Selain itu dengan adanya cahaya maka manusia akan jauh lebih bersemangat untuk melakukan kegiatan dibandingkan dalam kondisi yang gelap. Contoh saja dalam kehidupan kita sehari-hari, banyak yang beraktivitas di pagi hari, siang hari, hingga sore hari.

Studi yang mempelajari tentang cahaya dimulai sejak munculnya era optika klasik yang mempelajari tentang besaran optik seperti: intensitas, frekuensi, polarisasi, serta fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan juga interaksinya terhadap sekitar dilakukan secara pendekatan paraksial geometris seperti refleksi serta refraksi. Sedangkan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu : dispersi, polarisasi, interferensi, difraksi. Masing-masing studi optika klasik itu disebut dengan optika geometris dan optika fisis. Bidang studi yang mempelajari cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan suatu area riset yang sangat penting pada fisika modern.

Pada puncak optika klasik, pengertian cahaya dapat didefinisikan sebagai sebuah gelombang elektromagnetik serta dapat memicu serangkaian penemuan, dan pemikiran. Pada tahun 1838 oleh Michael Faraday menemukan sinar katode. Pada tahun 1859 Gustav Kirchhoff menemukan teori radiasi massa hitam.

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat suatu percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang mnyinari atom mengeksitasi elektron untk melejit keluar dari orbitnya. Pada tahun 1924 sebuah percobaan dilakukan oleh Louis de Broglie yang menunjukkan bahwa elektron memiliki sifat dualitas partikel-gelombang, sehingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang tersebut.

Pada tahun 1926, Albert Einstein kemudian membuat postulat yang berdasarkan efek fotolistrik, cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton serta memiliki sifat dualitas yang sama. Karya dari Albert Einstein dan Max Planck tersebut kemudian mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 serta 1918 dan juga menjadi sebuah dasar teori kuantum mekanik yang kemudian dikembangkan oleh banyak ilmuwan, antara lain : Werner Heisenberg, David Hilbert, Max Born, John von Neumann, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, Roy J. Glauber, Paul Dirac dan lain-lain.

Era tersebut kemudian disebut sebagai era optika modern. Pengembangan yang lebih lanjut terjadi tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, serta sinar laser yang ditemukan pada tahun 1960. Era optika modern tidak mengakhiri era optika klasik, namun era tersebut memperkenalkan adanya sifat cahaya yang lain, difusi dan hamburan.

Jadi dapat disimpulkan cahaya merupakan sebuah energi yang memiliki bentuk berupa gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang tersebut sekitar 380–750 nm. Pada bidang ilmu fisika, cahaya merupakan radiasi elektromagnetik, baik itu dengan panjang gelombang yang kasat mata maupun tidak. Selain itu, cahaya ialah suatu paket partikel yang disebut foton. Kedua pengertian tersebut adalah sifat yang ditunjukkan dari cahaya secara bersamaan sehingga dapat disebut "dualisme gelombang-partikel". Suatu paket cahaya disebut spektrum yang kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan (mata) sebagai sebuah warna.

Studi mengenai cahaya ini sendiri dimulai saat muncul era optika klasik yang mempelajari mengenai besaran optik, seperti :

  • Intensitas
  • Frekuensi atau panjang gelombang
  • Polarisasi
  • Fase cahaya

Sifat-Sifat Cahaya

Cahaya mempunyai beberapa sifat yakni menembus benda yang bening, bisa dipantulkan, merambat lurus, bisa dibiaskan dan bisa diuraikan. Untuk mengetahui secara lebih jelas, Anda bisa menyimak pembahasan sifat cahaya yang berikut ini.

a. Cahaya Bisa Menembus Benda Bening

Benda bening merupakan benda yang bisa ditembus dengan mudah oleh adanya cahaya. Contoh benda bening yang ada di sekitar kita antara lain, kaca, mika, plastik bening, botol bening dan air jernih.

Berdasar dari kemampuan cahaya dalam menembus benda, bisa dibedakan sebanyak 3 contoh, yakni:

  • Benda bening atau transparan, yakni benda-benda yang bisa ditembus dan dilewati oleh cahaya. Benda bening akan meneruskan semua cahaya yang datang dan mengenainya. Contoh benda bening seperti kaca yang bening dan air jernih.
  • Benda translusens, yakni benda-benda yang hanya bisa meneruskan sebagian cahaya saja yang telah diterima. Contoh benda ini seperti air yang keruh, bohlam susu dan kaca dop.
  • Opaque atau benda yang tak bisa ditembus oleh cahaya, yakni benda gelap yang sama sekali tak bisa ditembus oleh adanya cahaya yang datang. Opaque ini sendiri hanya akan memantulkan semua cahaya yang akan mengenai benda tersebut. Contoh bendanya seperti buku yang tebal, tembok, kayu, hingga besi.

Sifat cahaya yang bisa menembus pada benda bening, memungkinkan cahaya matahari yang bisa menembus permukaan air yang jernih, sehingga tanaman yang hidup di dasar air bisa tetap tumbuh dengan baik dan tanpa adanya gangguan. Sifat cahaya yang bisa menembus benda bening ini juga bisa dimanfaatkan oleh manusia untuk membuat berbagai macam peralatan penting dalam kehidupan sehari-hari, seperti kacamata, kaca mobil, akuarium, hingga termometer.

b. Cahaya Bisa Dipantulkan

Pemantulan atau refleksi atau pencerminan merupakan proses kembali terpancarnya cahaya dari permukaan benda yang memang terkena oleh cahaya. Pemantulan cahaya bisa dibedakan menjadi 2, yakni pemantulan teratur dan pemantulan baur (difus) atau tak teratur.

  1. Pemantulan teratur, merupakan pemantulan yang berkas cahaya pantulnya itu sejajar. Pemantulan teratur bisa terjadi jika cahaya mengenai benda yang permukaannya itu rata dan mengkilap alias licin. Salah satu contoh benda yang bisa memantulkan cahaya yakni cermin. Cermin itu merupakan benda yang bisa memantulkan cahaya dengan paling sempurna. Hal ini dikarenakan, pada cermin mempunyai permukaan yang sangat halus dan mengkilap. Dalam benda seperti ini, cahaya bisa dipantulkan dengan arah yang sejajar, sehingga bisa membentuk bayangan benda dengan sangat baik. Contoh peristiwa pemantulan cahaya ini sendiri terjadi saat kita sedang bercermin. Bayangan tubuh kita akan terlihat di cermin, karena cahaya yang dipantulkan oleh tubuh kita, saat mengenai permukaan cermin, dipantulkan alias dipancarkan kembali sehingga bisa masuk ke mata kita.
  2. Pemantulan difus/baur/tidak teratur, pemantulan ini terjadi pada tanah yang rata atau pada air yang bergelombang. Adanya pemantulan baur ini sendiri, tempat-tempat yang sebelumnya tak terkena oleh cahaya secara langsung, akan menjadi ikut terang. Inilah keuntungan jika adanya pemantulan baur.

Berdasarkan dari sifat cahaya yang satu ini, Snellius telah mengemukakan mengenai hukum pemantulan cahaya yang bisa diuraikan, sebagai berikut :

  • Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak dalam 1 bidang datar
  • Sudut datang sama dengan sudut pantul

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, cermin menjadi salah satu benda yang memang bisa memantulkan datangnya dari cahaya. Berdasar dari bentuk permukaan itu sendiri, cermin bisa dibedakan menjadi 3, yakni cermin datar, cermin cembung dan cermin cekung.

1. Cermin datar

Cermin datar yaitu cermin yang memiliki permukaan bidang pantul yang datar dan tak melengkung. Cermin datar merupakan cermin yang biasa digunakan untuk berkaca oleh manusia pada umumnya.

Sifat bayangan yang berhasil dibentuk oleh cermin datar ini seperti :

  • Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
  • Bayangan yang terbentuk, mirip dengan asli. Akan tetapi, memiliki kebalikan pada posisi kanan dan kiri. Misal, tangan kiri akan menjadi tangan kanan, dan tangan kanan akan menjadi kiri dalam bayangan kita
  • Bayangan tegak seperti bendanya
  • Bayangan yang memiliki sifat maya alias semu. Yang berarti, bayangan tersebut bisa dilihat oleh cermin, namun tak bisa ditangkap oleh layar.

2. Cermin cembung (positif)

Cermin cembung merupakan cermin yang memiliki permukaan bidang pantul yang melengkung ke arah luar atau konveks. Cermin cembung memiliki sifat menyebarkan cahaya atau divergen.

Cermin cembung itu sendiri juga bisa dengan mudah kita temui pada kaca spion kendaraan bermotor dan bagian belakang sendok logam yang sehari-hari kita gunakan untuk makan. Bayangan yang terbentuk dalam cermin cembung memiliki sifat maya, tegak dan diperkecil dari benda yang sebenarnya.

3. Cermin cekung (negatif)

Cermin cekung adalah cermin yang pada bidang pantulnya tersebut melengkung ke arah dalam atau konkaf. Cermin cekung ini sendiri memiliki sifat dalam mengumpulkan cahaya alias konvergen. Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung ini sendiri begitu bergantung terhadap letak benda terhadap cermin. Jika memang benda tersebut memiliki posisi yang dekat dengan cermin cekung, maka bayangan yang akan dibentuk menjadi maya, tegak dan diperbesar.

Sementara itu, jika posisi benda tersebut jauh dari cermin cekung, maka bayangan benda yang terbentuk nyata (sejati) dan terbalik. Biasanya, penggunaan dari cermin cekung ini biasa digunakan sebagai reflektor yang ada dalam lampu mobil dan lampu senter.

c. Cahaya Bisa Diuraikan

Istilah lain dari penguraian cahaya itu dinamakan dengan dispersi cahaya. Contoh terjadinya peristiwa dispersi cahaya yang secara alami benar-benar terjadi merupakan peristiwa dari terbentuknya pelangi. Biasanya, pelangi ini akan muncul setelah hujan turun. Pelangi itu terdiri atas beberapa warna, mulai dari merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Jika Anda tahu, sebenarnya, warna-warna tersebut berasal dari 1 warna saja, yakni warna putih yang dihasilkan dari cahaya matahari.

Akan tetapi, karena cahaya matahari yang datang tersebut dibiaskan oleh adanya titik air hujan, maka hal tersebut berakibat jika cahaya putih akan diuraikan menjadi beberapa macam warna yang menarik, sehingga terjadilah warna-warna yang indah di dalam pelangi tersebut.

Peristiwa penguraian cahaya putih menjadi berbagai warna biasa disebut dengan nama dispersi cahaya. Cahaya putih bisa diuraikan menjadi berbagai macam warna yang bagus, sehingga warna putih tersebut bisa disebut dengan nama sinar polikromatik. Cahaya putih seperti pada cahaya matahari itu termasuk ke dalam cahaya polikromatik.

Cahaya polikromatik merupakan cahaya yang tersusun dari beberapa macam komponen warna yang ada. Cahaya putih juga tersusun atas spektrum cahaya yang memiliki warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu.

Sementara itu, peristiwa perpaduan berbagai macam warna cahaya menjadi warna putih, bisa disebut dengan nama spektrum cahaya. Spektrum warna yang tak bisa diuraikan kembali biasa disebut dengan nama cahaya monokromatik.

Contoh lain dari adanya peristiwa penguraian cahaya yakni terjadinya halo yang mana bisa mengelilingi bulan atau matahari serta gelembung air sabun yang akan terkena cahaya matahari tampak akan mempunyai berbagai macam warna yang indah.

d. Cahaya Bisa Dibiaskan

Pembiasan cahaya merupakan pembelokan arah rambat cahaya pada saat melewati sebanyak 2 medium yang memiliki kerapatan berbeda. Pembiasan cahaya ini sendiri biasanya digunakan oleh manusia dalam berbagai pembuatan alat optik.

Pembiasan cahaya bisa menyebabkan terjadinya berbagai macam peristiwa yang ada pada kehidupan sehari-hari, yang bisa diuraikan sebagai berikut :

  • Dasar air yang jernih akan terlihat lebih dangkal dari yang sebenarnya
  • Pensil atau benda lurus yang lain apabila diletakkan di dalam gelas yang berisikan air, maka akan terlihat patah atau bengkok benda tersebut
  • Peristiwa fatamorgana yang akan terjadi karena adanya berkas cahaya yang berjalan dari udara dingin ke udara yang panas terbiaskan ke arah atau sisi horizontal, sehingga pada suatu benda tersebut tampak muncul di atas posisi yang sesungguhnya
  • Uang logam jika diletakkan di dalam air yang jernih akan terlihat lebih dekat dengan permukaan
  • Ikan yang berada di dalam akuarium juga akan terlihat jauh lebih besar

Seperti yang ada pada pemantulan cahaya, di dalam pembiasan cahaya juga berlaku dalam hukum pembiasan cahaya yang bisa diuraikan sebagai berikut :

  • Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang memiliki kerapatan lebih, cahaya akan dibiaskan mendekati garis yang normal. Semisal, cahaya akan merambat dari udara ke air.
  • Apabila cahaya merambat dari zat yang jauh lebih rapat ke zat yang memiliki kerapatan kurang, maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Semisal, cahaya merambat dari air ke udara.

e. Cahaya Merambat Lurus

Cahaya akan merambat dengan lurus jika memang dia akan melewati 1 medium perantara saja. Peristiwa ini juga bisa dibuktikan dengan baik, nyalanya lampu senter yang berjalan atau merambat dengan lurus. Cahaya yang merambat dengan lurus juga bisa kita lihat dari berkas cahaya matahari yang menerobos masuk melalui celah-celah genting ataupun ventilasi yang akan tampak berupa seperti garis yang lurus. Kedua hal inilah yang bisa membuktikan jika cahaya memang merambat lurus.

Kegaitan yang bisa membuktikan jika cahaya merambat lurus ialah dengan menggunakan karton yang diberikan lubang. Saat lubang karton disusun lurus, kita bisa melihat cahaya lilin. Akan tetapi, saat salah satu lubang digeser, maka kita tak akan bisa lagi melihat cahaya itu.

Sifat cahaya yang selalu merambat dengan lurus ini biasa dimanfaatkan oleh manusia dalam membuat lampu senter hingga lampu pada kendaraan bermotor.

Pemanfaatan Sifat-Sifat Cahaya

Sifat-sifat cahaya diatas dapat dimanfaatkan dalam berbagai macam alat, seperti periskop, teleskop, lup serta kaleidoskop.

1. Periskop

Awak kapal selam yang sedang berada pada kedalaman laut dapat untuk melihat atau mengamati permukaan laut dengan menggunakan suatu alat, yaitu periskop. Alat periskop menerapkan sifat cahaya yaitu berupa pemantulan. Cahaya yang ada di atas permukaan laut kemudian ditangkap oleh suatu cermin, lalu dipantulkan menuju kepada mata pengamat.

2. Teleskop

Teleskop mempunyai prinsip kerja yang hampir sama dengan alat diatas, yaitu periskop. Teleskop mempunyai 2 buah lensa yang dapat membiaskan cahaya. Adanya pembiasan tersebut dapat membuat objek yang letaknya jauh dapat terlihat sangat dekat. Teleskop pertama kali dibuat pada tahun 1608 oleh Hans Lippershey seorang warga negara Belanda. Setahun kemudian, Galileo Galilei dapat menyempurnakan teleskop yang dibuat oleh Hans Lippershey. Setelah teleskop tersebut disempurnakan, teleskop dapat digunakan untuk mengamati bintang di langit.

3. Kaleidoskop

Kaleidoskop merupakan sebuah mainan yang dibuat dengan menggunakan cermin. Dengan menggunakan kaleidoskop, Anda dapat membuat berbagai macam pola yang bervariasi. Pola-pola tersebut diperoleh karena adanya bayangan benda-benda dalam kaleidoskop akan mengalami pemantulan secara berkali-kali. Dengan demikian, jumlah benda yang terlihat akan lebih banyak daripada benda asli.

4. Lup

Lup adalah sebuah alat optik yang sangat sederhana. Lup berupa lensa cembung serta berfungsi untuk membantu mata guna melihat berbagai benda-benda yang berukuran kecil supaya tampak lebih besar dan jelas.

Demikianlah penjelasan mengenai pengertian cahaya, sifat-sifat cahaya serta contoh dan pemanfaatannya. Semoga artikel ini dapat berguna dan bermanfaat untuk Anda semua, baik dalam hal pendidikan maupun dalam kehidupan sehari-hari.