Pengertian Cahaya, Sifat, Rumus, Teori, dan Contohnya

Cahaya adalah radiasi elektromagnetik dalam bagian tertentu dari spektrum elektromagnetik. Kata ini biasanya merujuk pada cahaya tampak, yang merupakan bagian dari spektrum yang dapat dirasakan oleh mata manusia. Cahaya tampak biasanya didefinisikan memiliki panjang gelombang dalam kisaran 400-700 nanometer (nm), atau 4,00 × 10-7 hingga 7,00 × 10,7 m, antara inframerah (dengan panjang gelombang lebih panjang) dan ultraviolet (dengan panjang gelombang lebih pendek).

Panjang sifat gelombang cahaya ini berarti kisaran frekuensi sekitar 430-750 terahertz (THz). Contoh sumber cahaya yaitu Matahari. Cahaya memiliki beberapa sifat, diantaranya yaitu merambat lurus, dapat menembus benda bening, dan lain-lain. Pengetahuan kita tentang cahaya tentunya diperluas oleh banyaknya teori dan percobaan yang berkaitan dengan cahaya.

Cahaya

Cahaya adalah jenis energi. Ini adalah bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Ini adalah bagian kecil dari spektrum elektromagnetik dan radiasi yang dilepaskan oleh bintang-bintang seperti matahari.

Hewan juga bisa melihat cahaya. Studi cahaya, yang dikenal sebagai optik, adalah bidang penelitian penting dalam makna fisika modern. Ketika cahaya mengenai benda buram itu membentuk bayangan.

Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang menunjukkan sifat gelombang dan partikel. Cahaya ada dalam paket energi kecil yang disebut foton. Setiap gelombang memiliki panjang gelombang atau frekuensi. Mata manusia melihat setiap panjang gelombang sebagai warna yang berbeda.

Pelangi menunjukkan seluruh spektrum cahaya tampak. Warna-warna terpisah, bergerak dari tepi luar, biasanya terdaftar sebagai merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Warna lain hanya dapat dilihat dengan kamera atau instrumen khusus: Panjang gelombang di bawah frekuensi merah disebut inframerah, dan lebih tinggi dari ungu disebut ultraviolet.

Pengertian Cahaya

Definisi cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik terjadi pada rentang panjang gelombang yang sangat luas, dari sinar gamma dengan panjang gelombang kurang dari sekitar 1 × 10−11 meter hingga gelombang radio yang diukur dalam meter.

Dalam spektrum luas itu, panjang gelombang yang terlihat oleh manusia menempati pita yang sangat sempit, dari sekitar 700 nanometer (nm; sepersejuta meter) untuk cahaya merah hingga sekitar 400 nm untuk cahaya ungu.

Cahaya mentransmisikan informasi spasial dan temporal. Properti ini membentuk dasar bidang optik dan komunikasi optik dan segudang teknologi terkait, baik yang sudah matang maupun yang baru muncul. Aplikasi teknologi berdasarkan manipulasi cahaya termasuk laser, holografi, dan sistem telekomunikasi serat optik.

Pengertian Cahaya Menurut Para Ahli

Adapun definsi cahaya menurut para ahli, antara lain:

1. Maxwell

Cahaya ialah suatu gelombang elektromagnetik karena kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan gelombang cahaya, yaitu sebesar 3×10⁸ m/s. Gelombang elektromagnetik tersebut tercipta dari adanya perpaduan antara medan listrik dan medan magnet kuat yang saling tegak lurus. Gelombang elektromagnetik itu sendiri termasuk gelombang transversal, yang bisa ditunjukkan oleh peristiwa polarisasi.

2. Newton

Cahaya ialah partikel-partikel kecil yang dinamakan korpuskel. Jika sumber cahaya memancarkan cahaya, maka partikel-partikel tersebut akan mengenai mata dan menimbulkan kesan atau pantulan dari suatu benda.

Sifat Cahaya

Cahaya memiliki beberapa sifat, diantaranya yaitu:

1. Merambat Lurus

Sifat cahaya ini bisa kita perhatikan ketika cahaya matahari masuk kedalam suatu ruang melalui celah yang sempit pada pintu maupun jendela, cahaya yang masuk tersebut akan tampak merambat lurus. Contoh lainnya yaitu cahaya senter membentuk garis lurus, cahaya mercusuar dipinggir pantai membentuk garis lurus.

2. Dapat Dipantulkan

Pemantulan (refleksi) atau pencerminan ialah proses terpancarnya kembali cahaya dari permukaan benda yang terkena cahaya. Pemantulan cahaya bisa dibedakan menjadi 2 yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur (difus).

1. Pemantulan teratur merupakan pemantulan yang berkas cahaya pantulnya sejajar. Pemantulan teratur dapat terjadi ketika cahaya mengenai benda yang permukaannya rata dan mengkilap/licin. Benda yang bisa memantulkan cahaya paling sempurna yaitu cermin, karena cermin mempunyai permukaan yang halus dan mengkilap.

Pada benda semacam ini, cahaya dipantulkan dengan arah yang sejajar, sehingga bisa membentuk bayangan benda dengan sangat baik. Contoh peristiwa pemantulan cahaya misalnya ketika kita bercermin, bayangan pada air jernih, alat periskop.

1. Pemantulan baur (difus) merupakan pemantulan cahaya yang terjadi ketika cahaya mengenai benda yang pemukaannya tidak rata, sehingga berkas sinar (cahaya) pantulnya memiliki arah yang tidak teratur (baur). Contoh fenomena ini misalnya pemantulan cahaya matahari yang mengenai permukaan bumi.

3. Dapat Dibiaskan 

Sifatnya ini menunjukkan bahwa cahaya merambat ke segala arah. Ketika cahaya tersebut merambat melalui 2 medium yang memiliki kerapatan optic berbeda maka cahaya juga akan mengalami perubahan arah rambat(dibelokan).

Misalnya pada beberapa fenomena berikut ini: Pensil, paku, bolpoin tampak patah ketika dimasukkan dalam gelas berisi air jernih; Ikan dalam akuarium akan terlihat lebih besar dan dekat; Kolam atau sungai yang berair jernih akan terkesan dangkal; Melihat bintang dengan teleskop; Melihat benda kecil dengan menggunakan lup atau mikroskop.

4. Dapat diuraikan

Cahaya bisa mengalami penguraian atau dispersi yang terjadi secara alami. Contoh dari fenomena dispersi cahaya yaitu terbentuknya pelangi. Pelangi biasanya muncul setelah turun hujan. Pelangi terdiri atas beberapa warna yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Contoh lain terkait dengan disperse cahaya misalnya gelembung sabun yang terkena cahaya akan nampak memiliki banyak warna; cakram warna yang diputar akan membentuk warna putih.

5. Bisa Menembus Benda Bening 

Benda bening merupakan benda yang bisa ditembus oleh cahaya, misalnya yaitu mika, plastik,  kaca, bening, air jernih, dan botol bening. Kemampuan cahaya dalam menembus benda bisa dibedakan menjadi 3 yaitu :

1. Benda bening atau transparan, ialah benda-benda yang bisa ditembus atau dilewati cahaya. Benda bening akan meneruskan semua cahaya yang mengenainya. Contohnya benda ini adalah kaca yang bening dan air jernih.
2. Benda translusens, ialah benda-benda yang hanya bisa meneruskan sebagian cahaya yang diterimanya. Contohnya benda ini adalah air kotor atau air keruh, kaca dop, dan bohlam susu.
3. Opaque atau benda tidak tembus cahaya, ialah benda gelap yang tidak bisa ditembus oleh cahaya sama sekali. Opaque hanya akan memantulkan semua cahaya yang mengenainya. Contohnya benda ini adalah buku tebal, kayu, tembok, dan besi.

6. Bisa Mengalami Interferensi 

Interferensi ialah perpaduan dua gelombang atau lebih menjadi satu gelombang baru. Interferensi bisa terjadi apabila dua syarat terpenuhi yaitu:

1. Kedua gelombang cahaya harus koheren, artinya bahwa kedua gelombang cahaya harus mempunyai beda fase yang selalu tetap, oleh karena itu keduanya perlu mempunyai frekuensi yang sama.
2. Gelombang cahaya harus mempunyai amplitudo yang hampir sama.

Contoh dalam fenomena ini yaitu cahaya yang terdapat pada kaset; air kolam terlihat berwarna-warni.

7. Bisa Mengalami Difraksi (Pelenturan) 

Ketika cahaya melewati celah yang sempit, cahaya akan mengalami difraksi (pelenturan) gelombang yaitu peristiwa pembelokan arah rambat gelombang yang disebabkan karena melewati celah sempit.

8. Bisa Mengalami Polarisasi

Polarisasi cahaya merupakan peristiwa dimana terserapnya sebagian arah getar cahaya sehingga cahaya tersebut akan kehilangan sebagaian besar arah getarnya.

Rumus Cahaya

Sebelum kita memahami rumus cahaya, alangkah baiknya kita memahami terkebih dahulu dahulu rumus-rumus cermin dan hubungan antara jarak benda, jarak fokus cermin, dan jarak bayangan. Hubungannya tersebut dapat dijelaskan:

Keterangan:

• f           : jarak fokus ke cermin
• s           : jarak benda ke cermin
• s’         : jarak bayangan ke cermin

Rumus Pemantulan Cahaya Berdasarkan pemahamahan tersebut dapat meluas pada rumus pemantulan cahaya. Untuk dapat mengetahui berapa banyaknya bayangan dari dua buah cermin yang membentuk suatu sudut, maka rumusnya yaitu :

Keterangan :

• n    : banyaknya jumlah bayangan
• α    : sudut dua cermin

Rumus Pembiasan Cahaya 

Untuk mengetahui besarnya contoh pembiasan cahaya, kita harus memahami rumus indeks bias mutlak, yaitu:

Keterangan:

• c    : laju cahaya dalam ruang hampa dan besarannya sudah ditentukan yaitu ( 3 x 108 m/s)
• v    : kecepatan laju cahaya dalam medium
• n    : indeks bias mutlak medium

Teori Cahaya

Terdapat beragam teori dan percobaan yang berkaitan dengan cahaya, diantaranya yaitu:

1. Teori emisi (1642 – 1722)

Teori ini dikemukakan oleh Sir Isaac Newton, yaitu bahwa dari sumber cahaya dipancarkan partikel-partikel yang sangat kecil dan ringan ke segala arah dengan kecepatan yang sama besar, bila mengenai mata kita maka kita mendapat kesan melihat sumber cahaya tersebut.

2. Teori Gelombang (1629 – 1665)

Teori ini dikemukakan oleh Christian Huygens, yaitu bahwa cahaya pada dasarnya sama dengan bunyi, berbeda hanya dalam hal frekuensi dan panjang gelombangnya.

3. Percobaan Thomas Young (1773 – 1829) dan Agustin fresnel (1788 – 1827)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa cahaya dapat melentur dan berinterferensi, dan peristiwa ini tidak dapat diterangkan oleh teori emisi Newton.

4. Percobaan Jean Beon Foucault (1819 – 1868)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa cepat rambat cahaya dalam zat cair lebih kecil dibandingkan dengan cepat rambat cahaya di udara, hal ini juga bertentangan dengan teori emisi Newton.

5. Percobaan James Clerk Maxwell (1831- 1879)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang-gelombang elektromagnetik sama dengan cepat rambat cahaya yaitu sebesar 3 x 108 m/detik. Jadi Maxwell berkesimpulan cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

6. Percobaan Heinrick Rudolph Hertz (1857 – 1894)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik adalah gelombang tranversal, ini sesuai dengan kenyataan bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi. Ini memperkuat kesimpulan Maxwell.

7. Percobaan Pieter Zeeman (1852 – 1943)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa pengaruh medan magnet yang kuat terhadap berkas cahaya. Percobaan ini juga memperkuat pembuktian Maxwell.

8. Percobaan Johannes Stark (1874 – 1957)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa medan listrik yang sangat kuat dapat berpengaruh terhadap berkas cahaya. Ini juga memperkuat kesimpulan Maxwell.

9. Percobaan Albert Abraham Michelson (1852 – 1931) dan Edward Wiliams Morley (1838 – 1923)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa eter (medium tempat merambatnya cahaya) sebenarnya tidak ada. Hal ini mengubah pendapat orang-orang sebelumnya yang menyebutkan cahaya di udara merambat dalam zat yang disebut eter.

10. Percobaan Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947)

Percobaan tersebut menghasilkan suatu kesimpulan bahwa cahaya adalah paket – paket kecil yang disebut kuanta. Teori ini disebut teori kuantum cahaya. Kuantum energi cahaya disebut photon. (Kuantum ialah kata majemuk dari kuantan).

11. Teori Albert Einstein (1879 – 1955)

Teori ini dikemukakan oleh Albert Einstein yang menyatakan bahwa cahaya memiliki sifat sebagai partikel dan juga bersifat sebagai gelombang elektromagnetik yang disebut dengan sifat dualisme.

Contoh Cahaya

Contoh cahaya yang setiap hari kita lihat misalnya cahaya matahari. Ini merupakan contoh terbaik untuk energi cahaya, yang merupakan sumber energi cahaya alami. Cahaya matahari memanaskan bumi dan membuat makhluk hidup bertahan. Ini menyeimbangkan ekosistem dan dunia akan hancur tanpanya.

Energi cahaya dapat dikonversi menjadi energi kimia ketika tanaman menyerap energi cahaya. Tanaman mengubahnya menjadi energi kimia untuk nutrisi mereka sendiri. Energi cahaya juga dapat diubah menjadi energi panas ketika misalnya matahari memanaskan baju hitam atau dinding bata di luar.

Selain matahari, ada banyak contoh lain benda-benda yang bisa memancarkan cahaya seperti lilin yang menyala, lampu kilat, api, bola lampu listrik, lampu minyak tanah, bintang dan benda bercahaya lainnya, dan lain-lain. Masing-masing bertindak sebagai sumber cahaya.

Itulah tadi serangkain artikel yang sudah kami tuliskan kepada segenap pembaca terkait dengan pengertian cahaya menurut para ahli, sifat, rumus, teori, dan contoh penggunaannya. Semoga melalui ulasan ini bisa memberikan wawasan dan menambah pengetahuan bagi segenap pembaca sekalian.