VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 50 Penjelasan dari proses terjadinya pelangi dari 2 ilustrasi di atas : 1. Pembiasan Sinar Matahari. Pelangi terbentuk karena adanya pembiasan sinar matahari (cahaya) yang dibelokkan berpindah tempat ke arah lain dari perjalanan satu medium ke medium lainnya oleh tetesan air yang ada di atmosfer. 2. Sinar matahari melewati tetasan air. Ketika cahaya matahari melewati tetesan air maka cahaya tersebut akan dibengkokkan sehingga akan membuat warnawarna tersebut berpisah dengan warna lainnya. 3. Pembelokkan cahaya. Setiap warna-warna pelangi akan dibelokkan pada sudut yang berbeda sehingga akan memberikan warna yang indah pada pelangi. 4. Terbentuklah warna pelangi. Warna yang akan pertama di belokkan adalah warna ungu, sedangkan warna terakhir yang akan di belokkan adalah warna merah serta akan menyusul warna pelangi lainnya yaitu jingga, kuning, hijau, biru, dan nila maka kita akan melihat warna pelangi secara utuh yang disebabkan oleh geometri optik dalam proses penguraian warna. Berikut adalah penjabarannya atau penjelasan yang lebih spesifik. Suatu tetes hujan memiliki bentuk dan konsistensi yang berbeda dari prisma kaca, tapi itu mempengaruhi cahaya dengan cara yang sama. Ketika sinar matahari putih menerobos kumpulan rintik hujan pada sudut yang cukup rendah, Anda dapat melihat warna komponen merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu – sebuah pelangi. Untuk mudahnya, kita hanya akan melihat warna merah dan ungu, warna cahaya di ujung spektrum cahaya tampak. Gambar di bawah menunjukkan apa yang terjadi ketika sinar matahari menerobos satu tetes air hujan. Gambar Proses Terjadinya Pelangi: Ketika sinar matahari menerobos satu tetes air hujan. Ketika cahaya putih melewati dari udara ke dalam setetes air, warna komponen cahaya melambat ke kecepatan yang berbeda tergantung pada frekuensi mereka. Sinar ungu berbelok pada sudut yang relatif tajam ketika memasuki tetes air hujan itu. Pada sisi kanan dari tetesan, beberapa cahaya menembus kembali ke udara, dan sisanya dipantulkan ke belakang. Beberapa cahaya yang dipantulkan lewat dari sisi kiri tetesan, berbelok saat ia bergerak ke udara lagi. Dengan cara ini, setiap tetes hujan mendispersikan sinar matahari putih menjadi
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 51 warna komponennya. Jadi mengapa saat kita melihat pita warna yang lebar, seolah-olah setiap area hujan yang berbeda mendispersikan hanya satu warna saja? Karena kita hanya melihat satu warna dari setiap tetes hujan. Anda dapat melihat bagaimana proses terjadinya dalam pada gambar dibawah ini. Gambar Proses Terjadinya Pelangi: Kita hanya melihat satu warna dari setiap tetes hujan. Ketika tetesan air hujan A mendispersikan cahaya, hanya cahaya merah di sudut yang tepat yang memantul persis ke arah mata kita. Cahaya warna lainnya keluar atau memantul dari sudut yang lebih rendah, sehingga arah pantulan tidak tepat ke arah mata kita. Sinar matahari akan menerabas semua tetesan air hujan disekitarnya dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan di atas, sehingga mereka semua akan memantulkan cahaya merah ke pengamat. Tetesan air hujan B jauh lebih rendah di langit, sehingga tidak memantulkan cahaya merah ke mata kita. Pada akhirnya, cahaya ungu keluar pada sudut yang benar untuk memantul ke arah mata kita. Semua tetes air hujan disekitar tetes air hujan B memantulkan cahaya dengan cara yang sama. Tetesan air hujan antara A dan B semua memantulkan warna cahaya yang berbeda ke arah mata pengamat, sehingga pengamat melihat spektrum penuh warna. Jika Anda naik di atas hujan, Anda akan melihat pelangi sebagai lingkaran penuh, karena cahaya akan memantul kembali dari segala penjuru dimana kamu berada. Di darat, kita melihat busur pelangi yang terlihat di atas cakrawala. Kadang-kadang Anda bisa melihat pelangi ganda — satu pelangi dengan warna tajam dan satu pelangi redup di atasnya. Pelangi redup diproduksi dengan cara yang sama seperti pelangi dengan warna tajam, tapi cahaya tersebut bukan dipantulkan sekali di dalam tetes hujan, melainkan dipantulkan dua kali. Sebagai hasil dari refleksi ganda ini, cahaya keluar dari tetes air hujan pada sudut yang berbeda, jadi kita melihat pelangi tersebut lebih tinggi. Jika Anda perhatikan dengan teliti, Anda akan melihat bahwa warna di dalam pelangi kedua akan berada dalam urutan terbalik dari pelangi utama. Proses terjadinya pelangi secara fisika Pelangi adalah salah satu fenomena optik yang terjadi secara alamiah dalam atmosfir bumi. Dalam fisika, warna-warna lazim diidentifikasikan dari panjang gelombang. Misalnya, warna merah memiliki panjang gelombang sekitar 625 – 740 nm, dan biru sekitar 435 – 500 nm. Kumpulan warna-warna yang dinyatakan dalam panjang gelombang (biasa disimbolkan dengan λ) ini disebut spektrum warna. Warna-warna ini adalah komponen dari cahaya putih yang disebut cahaya tampak (visible light) atau
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 52 gelombang tampak. Komponen lainnya adalah cahaya yang tidak tampak (invisible light), seperti inframerah (di sebelah kanan warna merah) dan ultraviolet (di sebelah kiri jingga). Sinar putih yang biasa kita lihat (disebut juga cahaya tampak atau visible light) terdiri dari semua komponen warna dalam spektrum di atas– tentu saja ada komponen lain yang tidak terlihat, disebut invisible light. Pelangi terbentuk karena pembiasan sinar matahari oleh tetesan air yang ada di atmosfir. Ketika sinar matahari melalui tetesan air, cahaya tersebut dibengkokkan sedemikian rupa sehingga membuat warna-warna yang ada pada cahaya tersebut terpisah. Tiap warna dibelokkan pada sudut yang berbeda, dan warna merah adalah warna yang paling terakhir dibengkokkan, sedangkan ungu adalah yang paling pertama. Berawal dari cahaya matahari, cahaya matahari adalah cahaya yang terdiri dari beberapa warna atau sering disebut polikromatik. Cahaya yang bisa ditangkap oleh mata manusia dengan tanpa alat bantu hanya 7 warna yaitu warna merah, jingga, kuning, nila, dan ungu. Warna-warna tersebut disebut juga dengan cahaya tampak. Cahaya tampak termasuk gelombang elektromagnetik yang terjadi akibat adanya medan magnet dan medan listrik. Panjang gelombang cahaya tampak berbeda-beda mulai dari 4.000 Å sampai 7.000 Å dan juga memiliki frekuensi 4,3 x 1014 Hz sampai 7,5 x 1014 Hz. Dalam cahaya merah dan ungu mengapa selalu ada diatas dan dibawah pada pelangi? Ini disebabkan karena cahaya merah adalah bagian dari Spektrum cahaya tampak yang memiliki frekuensi paling rendah atau panjang gelombang paling panjang bila dibandingkan dengan cahaya tampak lainnya. Dan cahaya ungu memiliki frekuensi paling tinggi dan panjang gelombang paling pendek. Sehingga antara warna merah dan ungu tidak saling bertemu, warna merah berada di paling ujung pada pelangi dan warna ungu berada di paling bawah pada pelangi. Maka dari hal ini yang menyebabkan warna merah dan ungu tidak akan saling bertemu. Warna merah berada paling ujung pelangi dan warna ungu berada di paling bawah pelangi dan diantara warna merah dan ungu dikelilingi dengan warna, jingga, kuning, hijau, biru, nila sehingga warna pelangi akan menjadi sempurna. Pelangi terjadi apabila cahaya mengalami pembiasan ketika cahaya matahari terkena air hujan. Pelangi hanya dapat dilihat pada saat ada hujan disertai dengan cahaya matahari. Posisi pengamat juga menentukan, yaitu diantara hujan dan sinar matahari, dan sinar matahari berada di belakang si pengamat. Sehingga terjadi garis lurus antara matahari, pengamat, dan busur pelangi. Akibatnya terbentuklah pelangi dari hasil pembiasan dan posisi pengamat tadi. b) Polarisasi Cahaya Aplikasi pada polarisasi cahaya dalam kehidupan sehari-hari, meliputi Warna Biru langit akibat fenomena polarisasi karena hamburan, penggunaan kacamata ryben (Tujuannya supaya sinar yang keluar dari kaca ryben sudah terpolarisasi dan intensitas cahaya mengecil tidak menyebabkan silau), LCD (Liquid Crystal Display), dan sebagainya.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 53 Dan berikut adalah penjelasan dari beberapa aplikasi di atas. LCD (Liquid Crystal Display) Salah satu penerapan penting dari proses polarisasi adalah Liquid Crystal Dsiplay (LCD). LCD digunakan dalam berbagai tampilan, dari mulai jam digital, layar kalkulator, hingga layar televise. LCD dapat diartikan alat peraga kristal cair, berisi dua filter polarisasi yang saling menyilang dan didukung oelh sebuah cermin. Biasanya polarisator yang saling menyilang menghalangi semua cahaya yang melewatinya. Namun, diantar kedua filter itu terdapat lapisan kristal cair. Selain energi listrik alat ini dipadamkan, kristalnya memutar sinar-sinar yang kuat dengan membentuk sudut 900. Sinar-sinar yang berputar itu kemudian dapat menembus filter (penyaring) bagian belakang. Kemudian sinar-sinar itu dipantulkan oleh cermin sehingga peraga (layar) tampak putih. Angka atau huruf pada peraga dengan menyatakan daerah-daerah kristal cair. Ini mengubah posisi kristal cair tersebut sehingga kristal-kristal tidak lagi memutar cahaya. Langit Berwarna Biru Sebelum sampai ke bumi, cahaya matahari telah melalui partikel – partikel udara di atmosfer sehingga mengalami hamburan oleh partikel – partikel di atmosfer itu. Oleh karena cahaya biru memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada cahaya merah, maka cahaya birulah yang lebih banyak dihamburkan dan warna itulah yang sampai ke mata kita. Fenomena ini terjadi karena kuantitas cahaya yang dihamburkan bergantung pada panjang gelombang cahaya tersebut. Semakin besar panjang gelombang cahaya maka semakin sedikit cahaya yang dihamburkan oleh molekul udara. Cahaya merah dan jingga memiliki panjang gelombang lebih besar daripada cahaya biru dan ungu sehingga cahaya merah dan jingga dihamburkan lebih sedikit daripada cahaya biru dan ungu. Itulah sebabnya mengapa langit tampak berwarna biru. Matahari memberikan sinar putih yang dihamburkan oleh molekul udara ketika memasuki atmosfer bumi. Sinar biru dihamburkan lebih banyak daripada warna lain, sehingga langit tampak berwarna biru. Ketika Matahari terbenam, berada di kerendahan langit, cahaya dari akhir spektrum biru dihamburkan. Matahari terlihat berwarna kemerahan karena warna dari akhir spektrum lewat ke mata kita, tetapi warna biru lolos. Proses penghamburan yang terjadi menjelaskan polarisasi cahaya langit.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 54 Mengapa langit berwarna biru sedangkan sore menjadi kuning? Matahari memiliki cahaya putih, tapi membawa spektrum warna merah, kuning, hijau, biru dan ungu. Cahaya matahari semua berjalan memasuki bumi, mengapa hanya warna biru yang terlihat di siang hari. Spektrum gelombang warna merah memiliki rentang paling panjang. Spektrum cahaya biru memiliki gelombang paling pendek. Susunan warna dari cahaya matahari aslinya berwarna putih, dan berisi beberapa warna seperti gambar bawah. Permukaan bumi dengan posisi menghadap matahari langsung mendapatkan cahaya tegak lurus ke sumbar cahaya matahari. Tapi di permukaan atmosfer bumi terdapat gas seperti molekul air, oksigen dan nitrogen. Spektrum warna biru akan membias di siang hari, artinya warna biru akan lebih tampak. Cahaya spektrum biru dengan gelombang warna lebih pendek akan membias dan menyebar di langit. Membuat warna lebih biru akan lebih dominan pada waktu siang.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 55 Bagaimana dengan cahaya lain seperti kuning, hijau, dan merah? Karena panjang gelombang ke 3 warna ini relatif lebih panjang, ke 3 warna tersebut relatif tidak terhalang dan tetap menerobos masuk ke bumi dan menjadi satu warna yaitu kuning. Sehingga matahari akan terlihat langsung dengan warna kuning. Mengapa langit berwarna kuning atau merah ketika matahari terbit atau terbenam? Penjelasannya sederhana, posisi ketika matahari mulai terbenam atau terbit membuat jarak cahaya terlihat berbeda dibanding siang hari. Ketika matahari terbenam maka jarak lintasan cahaya matahari harus melalui atmosfer lebih jauh dimana posisi kita melihat. Lintasan sinar harus melalui atmosfer lebih panjang lagi dibanding waktu siang, maka kuning, ungu dan merah juga membias. Lalu kemana warna biru, pastinya sudah terhalang dan tidak terlihat lagi oleh mata dibagian dekat kita. Perubahan langi dapat dilihat pada video dibawah ini akan lebih jelas terlihat. Bentuk transisi perubahan cahaya dari biru ke kuning dapat dilihat pada video terjadi pada waktu menjelang sore. Penghamburan cahaya oleh atmosfer bumi bergantung pada panjang gelombang ( λ ). Untuk partikel- artikel dengan panjang gelombang yang jauh dari panjang gelombang cahaya, misalnya molekul udara, hal itu tidak menjadi rintangan yang terlalu besar bagi λ yang panjang dibandingkan dengan λ yang pendek. Penghamburan yang terjadi berkurang menurut. c) Interferensi Cahaya Dalam kehidupan sehari-hari, kita melihat gelembung air sabun akan terlihat berwarna warni. Begitu juga genangan minyak tanah diatas permukaan air, akan terlihat sama berwarna warni. Warna-warni pelangi menunjukkan pada kita bahwa sinar matahari adalah gabungan gabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Akan tetapi warna pada gelombang sabun, lapisan minyak, warna bulu burung merah dan burung kalibri bukan disebabkan oleh pembiasan.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 56 Tetapi karena terjadi interferensi konstruktif dan distruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Warna-warni terbentuk karena adanya interferensi gelombang cahaya yang memasuki lapisan tipis sabun. Karena cahaya putih seperti sinar matahari memiliki banyak panjang gelombang maka sinar yang masuk kedalam lapisan sabun dan yang dipantulkan oleh lapisan sabun itu juga akan mengalami pembiasan dan pemantulan yang tidak sama karena masing-masing panjang gelombang memiliki indeks bias sendirisendiri. Lintasan yang dilalui masing-masing gelombang tidak sama. Sinar putih ini mengalami dispersi atau penguraian warna dan terbentuklah cahaya berwarna-warni. Berwarna-warni karena cahaya yang jatuh ke gelembung sabuk dipantulkan dan dibiaskan secara tidak merata karena indeks bias yang berbeda di tiap titik gelembung gara-gara tidak samanya ketebalan gelembung sabun. Berikut aplikasi lainnya pada interferensi cahaya. a. Warna bulu merak dan sayap kupu – kupu morfo Warna structural yang dihasilkan didominasi oleh efek – efek optis seperti interferensi, refraksi, dan difraksi daripada oleh pigmen. Warna structural muncul sebagai hasil susunan struktur fisik yang berinteraksi dengan cahaya menghasilkan warna tertentu. Warna structural juga bertanggung jawab terhadap warna –warna bulu berbagai macam burung, seperti blue jay, pheasant, dan kolibri seperti halnya pada sayap kupu – kupu dan cangkang kumbang. Variasi jarak antara pola – pola warna sering menyebabkan efek warna – warni seperti pada bulu merak, gelembung sabun, lapisan tipis minyak, dan intan, karena warna yang dipantulkan bergantung pada sudut pengamatan.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 57 d) Difraksi Cahaya - Warna – warni permukaan Compact Disc (CD) Tiap track pada CD berlaku sebagai kissi difraksi. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat fenomena yang ditimbulkan oleh difraksi cahaya. Sebagai contoh timbulnya garis- garis berwarna yang tampak pada lapisan tipis minyak tanah yang tumpah di permukaan air, warna-warni yang terlihat pada gelembung sabun yang mendapat sinar matahari, serta timbulnya warna-warni pada cakram padat (compact disc). Gambar 3. Timbulnya warna-warni pada compact disk menunjukkan adanya Difraksi. - Sinar Cahaya Matahari di Atmosfer Ketika cahaya melalui kabut tipis yang terbentuk dari butiran air dan aerosol yang ukurannya hampir seragam, difraksi akan terjadi di ujung partikel-partikel itu. Besar kecilnya sudut difraksi ini bergantung pada frekuensi ( warna ) cahaya. Hasilnya adalah suatu pola berbentuk cincin, yang seakan – akan keluar dari matahari, bulan, planet, maupun objek – objek astronomis yang lain. Bagian yang paling jelas adalah bagian pusat yang berupa lingkaran berwarna hampir putih. Hal ini membedakannya dengan pelangi yang terbentuk oleh disperse atau cincin halo yang terbentuk karena pembiasan. - Spektroskop Yaitu alat yang menguraikan suatu materi menjadi anggota-anggota spektrumnya. Teknik penguraian spectrum itu disebut spektroskopi. Prinsip spektroskop mirip dengan prinsip disperse cahaya, hanya saja dalam spektroskopi modern, yang digunakan bukan prisma kaca, melainkan kissi difraksi. - Hologram 2D Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar cahaya yang koheren dan dalam bentuk mikroskopik. Hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi, yang merupakan bagian dari fenomena gelombang. Pengamat akan melihat banyak gambar hasil rekonstruksi ulang dari pemantulan cahaya pada hologram. Ini membuat pengamat melihat gambar lain atau gerak pada hologram tersebut.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 58 BAB III : PENUTUP A. Kesimpulan Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. Selain itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal). Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu detik. Gelombang cahaya merupakan gelombang elektromagnetik karena arah rambatnya merupakan perpaduan dari medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus. Dengan kata lain, gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang selalu terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang dalam perambatannya saling tegak lurus dan tidak membutuhkan medium. B. Saran Agar pembaca lebih bisa memahami, dan mengetahui gelombang cahaya, serta pengapliakasiannya di berbagai bidang, terutama pada bidang teknologi, serta mengetahui sifat-sifat gelombang cahaya, dan penerapannya di kehidupan. Jadi, makalah ini sangatlah berguna bagi pembaca karena bisa menambah ilmu dan bisa digunakan dalam kegiatan belajar mengajar.
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 59 DAFTAR PUSTAKA http://indahkurniaputridamayanti.blogspot.co.id/2012/05/difraksi-cahaya.html Cinda, 2011, Difraksi Cahaya, http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=49:difr aksi- pada-kisi&catid=6:gelombang-cahaya&Itemid=98 My Green Blog, 2010, Interferensi dan Difraksi Cahaya, http://katupatkarau.blogspot.com/difraksi http://deviasioptik.blogspot.co.id/2016/01/difraksi-pengertian-difraksidifraksi.html Fauziah Nawangsih Alga, Khairunnisa Swara Golda. Master Bank Soal Bimbingan Pemantapan Fisika untuk SMU/MA kelas X, XI, dan XII. Surabaya, Pustaka Tanah Air. Purwanti Endang. 2009. Fisika Kelas XII Semester 1. Klaten: Intan Pariwara Kanginan Marthen. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XII. Cimahi: Penerbit Erlangga. www.wikipedia.org http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=48&Ite mid=97 https://gurumuda.net/interferensi-cahaya-kisi-difraksi-contoh-soal-un.htm Aktif_Belajar_Fisika_Kelas_12_Cari_2009 (BSE) Fisika_3_Kelas_12_Sri_Handayani_Ari_Damari_2009 (BSE) Fisika_3_Kelas_12_Suharyanto_Karyono_Dwisatya_Palupi_2009 (BSE) Fisika_Kelas_12_Joko_Budiyanto_2009 (BSE) Mudah_dan_Aktif_Belajar_Fisika_3_IPA_Kelas_12_Dudi_Indrajit_2009 (BSE) Praktis_Belajar_Fisika_3_IPA_Kelas_12_Aip_Saripudin_Dede_Rustiawan_K_Adit_Sugand a_2009 (BSE)
VHYOMakalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 60 Lampiran
Makalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 61 VHYO
Makalah Fisika tentang Gelombang Cahaya Kelas XII IPA “Sc17sa Generation” 62 VHYO