Memahami Definisi Cahaya dan Sifatnya - IPA MTs

DEFINISI CAHAYA DAN SIFATNYA

Cahaya Matahari Bergerak Lurus

Kehidupan sehari-hari kita tidak lepas dari cahaya. Kita akan selalu membutuhkan cahaya. Cahaya membuat kita dapat melihat sesuatu dengan jelas dan berwarna warni seperti melihat langit yang berwarna biru. Ketiga pagi dan senja, warna langit berubah warna menjadi kekuningan. Bahkan cahaya dapat mempengaruhi psikis atau mood kita, juga mempengaruhi teknologi yang digunakan sehari-hari.

Cahaya di bumi kita, berasal dari matahari. Cahaya sampai ke bumi dengan cara merambat tetapi tidak melalui media. Oleh karena itu, cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Cahaya bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi sekitar 300 km per detik. Cahaya yang kalian lihat itu sebenarnya terdiri dari beberapa warna dan tiap warna memiliki frekuensi, panjang gelombang dan energi yang berbeda-beda..  

Materi cahaya merupakan salah satu materi pelajaran IPA SMP/MTs di kelas 8. Materi ini membahas tentang cahaya dan sifat-sifatnya, cermin, lensa serta alat-alat optik yang menggunakan cahaya dalam kehidupan sehari-hari. Pembahasan kali ini akan mengupas tentang cahaya dan sifat-sifatnya.

Cakupan pembahasan dari artikel ini mengenai definisi, komponen, klasifikasi, sifat-sifat, dan pemanfaatan serta hikmah dari cahaya. Adapun tujuan pembahasannya supaya pembaca mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang cahaya dan menumbuhkan rasa syukur kepada Allah.

Definisi dan Komponen Cahaya

A. Definisi Cahaya

Setiap hari, kita melihat cahaya, pagi, siang, sore dan malam hari. Tetapi pernahkah kita memikirkan “apa cahaya itu?”. Kita tahu bahwa cahaya adalah sinar. Tetapi apa ya sebenarnya cahaya. Berikut beberapa definisi cahaya:

Menurut situs Wikipedia. Cahaya adalah energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Cahaya disebut juga radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak.

Menurut KBBI, cahaya adalah sinar atau terang (dari sesuatu yang bersinar seperti matahari, bulan, lampu) yang memungkinkan mata menangkap bayangan benda-benda di sekitarnya; atau bentuk gelombang elektromagnetik dalam kurun frekuensi getar tertentu yang dapat ditangkap dengan mata manusia.

Maxwell (1831 - 1874) mengemukakan bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dengan kecepatan rambat yang amat tinggi.

Nah lo, bingung kan? Hahahahaha, makanya materi cahaya ini memiliki kompleksitas tinggi, dan kalau kita ingin mendalami pengetahuan, hal pertama yang dialami adalah kebingungan, jadi santai aja membacanya, kalau capek, istirahat dulu, minum, makan lalu baca lagi. Insya Allah nanti juga paham…

D. Komponen Cahaya

Cahaya terdiri dari partikel-partikel yang disebut foton. Jadi ketika kalian mendengar kata fotocopy, fotoselfi atau kata lainnya yang menggunakan foto, maka alat tersebut memanfaatkan cahaya (foton) atau disebut alat optik.

Cahaya merupakan gelombang. Ingat ga, gelombang itu apa?.. Gelombang merupakan getaran yang merambat. Adapun getaran adalah gerak bolak-balik dari suatu benda melalui titik setimbang benda.

Benda yang bergetar akan memiliki frekuensi, periode, amplitude. Bila getaran tersebut merambat maka akan memiliki kecepatan rambatan. Jadi, cahaya memiliki frekuensi, periode, amplitude dan cepat rambat, juga panjang gelombang.

Nah sekarang, saya akan bahas komponen-komponen cahaya sebagai gelombang. Komponen-komponennya antara lain:

1. Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya getaran/gelombang yang terjadi tiap detik atau satuan waktu. Model matematikanya yaitu :

• f = n/t
• n = f.t
• t = n/f

Keterangan :

• f = frekuensi satuannya hertz (Hz)
• n= banyaknya getaran/gelombang
• t = waktu bergetar/terjadinya gelombang satuannya detik (sekon)

Frekuensi cahaya itu beragam tergantung dari warnanya. Cahaya yang kita lihat memiliki frekuensi antara 400 – 789 THz, di bawah atau di atas itu kita membutuhkan alat agar bisa melihatnya.

2. Periode

Periode merupakan lamanya waktu dari suatu benda untuk membentuk satu getaran/gelombang. Rumus dari periode adalah

• T = t/n
• t = T.n
• n = t/T

Keterangan :

• T = periode, satuannya detik atau sekon (s)
• t = lama getaran/gelombang satuannya detik atau sekon (s)
• n = banyak getaran yang terjadi selama waktu tersebut

3. Amplitudo

Amplitudo adalah jarak simpangan terjauh dari benda yang bergetar dari titik seimbangnya. Amplitudo menentukan kuat lemahnya gelombang.

4. Panjang gelombang

Panjang dari banyaknya gelombang yang terbentuk. Adapun panjang satu gelombang disebut lambda dengan ikon λ dengan satuan meter (m). Model matematika dari panjang gelombang yaitu :

• λ = s / n

Keterangan :

• λ = panjang satu gelombang satuannya meter (m)
• s = panjang seluruh gelombang yang terjadi, satuannya meter (m)
• n = jumlah atau banyak gelombang yang terjadi

Menentukan panjang satu gelombang tergantung kepada jenis gelombangnya. Pada gelombang transversal, maka panjang satu gelombangnya dihitung dari jarak antara satu lembah dengan satu bukit atau satu bukit satu lembah, sedangkan gelombang longitudinal ditentukan dari jarak antara satu rapatan-renggangan-rapatan atau renggangan-rapatan-renggangan.

Pembahasan tentang gelombang transversal dan longitudinal akan dibahas di lain berikutnya. Jadi subscribe atau follow lewat email dengan email aktif kalian agar pembahasan terbaru dari guru ipa matsanda dapat kalian peroleh melalui email kalian, pasang ya juga notifikasi email kalian di hp nya. hehehe

5. Cepat rambat gelombang

Ingat, gelombang adalah getaran yang merambat. Jadi gelombang memiliki kecepatan dalam merambat. Kecepatan yaitu jarak yang ditempuh tiap detik. Model matematika dari kecepatan gelombang antara lain :

• v = s / t
• v = λ x f
• v = λ / T

Keterangan

• v adalah cepat rambat gelombang, satuannya m/s
• s adalah panjang gelombang selama waktu terbentuknya gelombang, satuan meter
• t adalah lama waktu terbentuknya gelombang, satuannya sekon (s)
• λ adalah panjang satu gelombang dengan satuan meter (m)
• f adalah frekuensi gelombang dengan satuan hertz (Hz)
• T adalah periode gelombang dengan satuan sekon (s)

Cahaya merambat dengan kecepatan 299.792.458 m/detik atau dibulatkan 300.000.000 m/detik atau 300 ribu km/detik, artinya cahaya mampu menempuh jarak 300.000 km setiap detiknya.

Jika ada pesawat yang mampu terbang dengan kecepatan cahaya, maka jika kita menaiki pesawat tersebut untuk bolak balik dari barat ke timur Indonesia, kita akan bolak balik kurang lebih sebanyak 60 kali selama 1 detik.. wiihh keren..

Cahaya kurang lebih membutuhkan waktu 8 menit 20 detik untuk sampai ke bumi dari matahari. Sedangkan jarak matahari sekitar 150 juta km. Subhanallah, cepet banget.

Klasifikasi Cahaya

Cahaya yang kita lihat berwarna putih padahal sebenarnya terdiri dari beberapa warna. Cahaya dengan warna putih dinamakan cahaya polikromatik sedangkan cahaya penyusunnya disebut monokromatik.

Cahaya digolongkan menjadi dua yaitu cahaya tampak dan cahaya tak tampak.

A. Cahaya Tampak

Cahaya tampak merupakan spektrum-spektrum warna yang masih dapat dilihat oleh mata manusia. Spektrum warna ada 7 macam yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu (me-ji-ku-hi-bi-ni-u).

Spektrum warna memiliki frekuensi dan panjang gelombang berbeda. Berikut tabel mengenai range frekuensi dan panjang gelombang dari spektrum warna.

Tabel frekuensi dan panjang gelombang pada cahaya tampak

Keterangan :

• 1 THz = 10¹² Hz
• 1 nm = 10⁻⁹ m

Perhatikan tabel, makin besar frekuensinya makin kecil panjang gelombangnya. Makin pendek panjang gelombangnya makin besar energi yang hasilkan dari warna tersebut. Jadi tiap warna cahaya memiliki besar energi yang berbeda.

Baca juga : Pengertian Energi dan Bentuk Energi

B. Cahaya Tidak Tampak

Cahaya tidak tampak merupakan cahaya yang tidak dapat dilihat oleh mata, karena cahaya tersebut memiliki frekuensi di bawah 400 THz dan di atas 789 THz, juga memiliki panjang gelombang di bawah 380 nm dan di atas 750 nm.

Berikut adalah Tabel frekuensi dan panjang gelombang dari cahaya tak nampak.

Tabel frekuensi dan panjang gelombang pada cahaya tak tampak

Pusing ya lihat datanya, hehehe.. intinya inframerah memiliki frekuensi paling kecil atau di bawah cahaya tampak dengan panjang gelombang terbesar. Adapun ultraviolet, sinar x dan sinar gamma, memiliki frekuensi di atas cahaya tampak dengan panjang gelombang di bawah cahaya tampak (pendek).

Cahaya tidak tampak sudah digunakan untuk kepentingan manusia seperti remote tv, rontgen dan lain-lain.

Sifat-Sifat Cahaya

1. Termasuk Gelombang Transversal

Cahaya bergerak tegak lurus dengan arah rambatannya sehingga cahaya dimasukkan ke dalam gelombang transversal. Satu panjang gelombang terdiri dari satu lembah dan satu gunung. Kalian bisa melihat gelombang transversal pada gerak ombak air laut atau kalian menggerakkan tali.

2. Berdasarkan media rambatannya termasuk gelombang elektromagnetik. 

Gelombang elektromagnetik itu merambat tidak melalui media, so cahaya merambat tidak melalui media seperti gelombang bunyi. Coba saja perhatikan matahari, bagaimana cahaya matahari bisa sampai ke bumi padahal melalui ruang hampa. 

3. Cahaya bergerak lurus

Cahaya merambat seperti garis lurus, tidak seperti gelombang bunyi yang menyebar ke segala arah. Ketika cahaya bertemu penghalang, maka kemungkingannya adalah akan diserap, dipantulkan, dibelokkan atau diuraikan.

Garis lurus pada cahaya bisa kalian lihat pada cahaya saat pagi hari ketika melewati pepohonan seperti gambar di bawah judul artikel ini, atau ketika melihat cahaya yang masuk ke dalam rumah saat berdebu. Perhatikan itu, karena ilmu berawal dari memperhatikan. 

4. Cahaya dapat dipantulkan (refleksi)

Pemantulan cahaya dapat kalian temui ketika kalian melihat diri kalian di air yang jernih. Alat yang dapat memantulkan cahaya adalah cermin. Pemantulan cahaya dapat dilihat pada gambar di bawah.

Sifat cahaya dapat dipantulkan

Pembahasan tentang cermin bisa dibaca pada pembahasan berikutnya. So tetep upadate pemberitahuan blog ini melalui email kalian dengan cara  klik subscribe ya..lalu isi dengan email aktif lalu klik accept.

5. Cahaya dapat dibiaskan/dibelokkan (refraksi)

Sifat cahaya dapat dibiaskan di dalam sebuah gelas berair

Perhatikan gambar di atas. Sendok yang dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air, maka terlihat seperti patah. Hal tersebut terjadi karena cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatannya yaitu udara dan air. Saat cahaya datang dari udara dan menuju air, maka cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal.

Contoh pembiasan cahaya juga dapat kalian lihat saat kalian berada di kolam renang. Ketika kalian melihat dasar kolam renang, maka terlihat seperti dangkal, padahal dalam kolam renang tersebut adalam 5 meter. itulah akibat dari pembiasan cahaya atau disebut juga pembelokkan cahaya yang dalam bahasa fisikanya adalah refraksi.

6. Cahaya dapat disebarkan (difraksi)

Penyebaran cahaya (difraksi)

Berdasarkan gambar di atas, dapat dilihat bahwa cahaya terlihat menyebar. Kenapa bisa seperti itu?, karena cahaya tersebut melewati celah sempit dan sifat cahaya yang bergerak lurus. Peristiwa penyebaran cahaya ketika melewati celah sempit dinamakan difraksi.

7. Cahaya dapat diuraikan (dispersi)

Dispersi cahaya terjadi karena cahaya melewati prisma atau butir-butir hujan. Prisma dan butiran-butiran hujan tersebut menyebabkan cahaya terurai menjadi beberapa warna, yakni merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Kalian bisa lihat dispersi cahaya pada pelangi. Pelangi juga dapat terbentuk di sekitar air terjun.

Pemanfaatan Cahaya

Zaman sekarang, cahaya sudah dimanfaatkan baik oleh tumubuhan, hewan dan manusia. Manusia sudah memanfaatkannya dalam kehidupan sehari-hari yang bisa dilihat pada alat-alat elektronik, kesehatan, seni dan lain-lain. Pada bagian ini, saya akan bahas pemanfaatan cahaya dalam kehidupan sehari-hari yang sering dijumpai.

1. Bagi Tumbuhan

Tumbuhan sangat membutuhkan cahaya matahari, karena untuk menghasilkan makanan melalui fotosintesis. Fotosintesis menggunakan energi panas dari cahaya matahari agar bisa berlangsung.

Bagian tumbuhan yang berperan dalam fotosintesis adalah klorofil (zat hijau daun). Klorofil terdiri dari klorofil a dan b. Klorofil a menyerap cahaya biru-violet dan merah, dan klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye serta memantulkan cahaya kuning dan hijau sehingga menyebabkan daun tumbuhan berwarna hijau.

Klorofil a memiliki peran langsung dalam rekasi terang di fotosintesis. Melalui fotosintesis, tumbuhan menghasilkan makanan untuk dirinya sendiri dan ditranslokasikan ke buah, batang maupun akar. Hasil trasnlokasi itulah yang menjadi sumber makanan bagi hewan dan manusia. Selain makanan, fotosintesis tumbuhan juga menghasilkan oksigen yang amat penting untuk keberlangsungan hewan dan manusia. 

Baca juga : Pengertian, bahan, proses, hasil dan manfaat fotosintesis pada tumbuhan

2. Bagi Teknologi

Sinar inframerah juga biasa dipakai untuk mendeteksi panas tubuh, karena energi dari sinar infra merah rendah. Ingat, makin panjang gelombangnya maka frekuensinya makin rendah dan energi yang dihasilkan juga rendah.

Jika kalian memasang sinar infra merah di kamera HP kalian, maka hp kalian dapat melihat benda-benda sekitar kalian walaupun kondisi gelap gulita karena sinar infra merah akan mendeteksi panas benda-benda sekitar. Contoh lainnya yaitu remote televisi, HP, DVD player, mikroskop dan lain-lain.

Pemanfaatan sinar inframerah pada remote televisi

3. Bagi Kesehatan

Penggunaan cahaya di bidang kesehatan dapat kalian ketahui ketika ada tulang patah atau mengecek kondisi tubuh. Cahaya yang digunakan adalah sinar X atau dikenal dengan istilah rontgen (ronsen). Sinar X juga digunakan sebagai pengobatan radioterapi untuk membunuh sel kanker.

Jadi cahaya yang berasal dari matahari memiliki manfaat yang besar bagi kehidupan manusia. Energi panas dari cahaya juga dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif untuk membangkitkan listrik.

Penutup

Sekian pembahasan mengenai cahaya dan sifat-sifatnya beserta contoh penggunaanya dalam kehidupan sehari-hari. Mudah-mudahan bermanfaat menambah pengetahuan kalian tentang cahaya. Kalian dapat membagikan artikel ini melalui ikon berbagi yang berwarna merah di bawah artikel ini.

Bagikan artikel :