Mengenal Konsep Gelombang Cahaya – Materi Fisika Kelas 11

Halo Sobat Zenius, kali ini gue mau ngebahas tentang Materi Gelombang Cahaya Kelas 11. Bagaimana karakteristik atau sifatnya, ciri-ciri dan penerapannya di berbagai bidang? Yuk, baca sampai selesai.

Gelombang sendiri jika didefinisikan secara singkat adalah getaran yang merambat, namun sebuah getaran belum tentu gelombang dan perlu diingat, ya! Kalo yang dimaksud dengan “merambat” itu hanya energinya saja bukan materinya. 

Contohnya kalo elo lagi di pinggir pantai, dan elo coba taro pelampung atau benda apapun. Nantinya gelombang air laut yang perlahan-lahan menarik benda tersebut ke tengah.  Pelampung atau benda tersebut tertarik ke tengah karena energi dari gelombang air laut, bukan air lautnya yang pindah bukan?

Sedangkan untuk “cahaya” pasti tau kan kalo fungsi cahaya dalam hidup pada dasarnya ya menerangi hidup, namun sebenarnya manfaat cahaya sendiri jauh lebih banyak dari itu.

Kalo kalian search kata “cahaya”  di google, pasti hampir semuanya mendefinisikan cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Elo penasaran gak sih kenapa cahaya itu didefinisikan sebagai gelombang? Emangnya cahaya bergetar? Di artikel ini akan dikasih penjelasannya termasuk pengertian cahaya dan sifat gelombang cahaya dalam ilmu Fisika.

Mengenal Gelombang Cahaya

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang kasat mata atau dapat terlihat. Cahaya memiliki spektrum atau paket cahaya yang dipersepsikan secara visual oleh indra penglihatan sebagai warna.  

Alasan kenapa cahaya disebut sebagai gelombang elektromagnetik adalah karena gelombang cahaya yang bergetar adalah medan elektromagnetik dan merambat di ruang tanpa permukaan medium.

Kenapa tanpa medium? Karena di antara matahari bumi ada ruang hampa, yang artinya tidak ada materi atau medium satupun yang bisa digunakan oleh gelombang cahaya untuk merambat.

Sifat Gelombang Cahaya

Meskipun jenis-jenis atau tipe-tipe gelombang ada banyak jenis nya, namun setiap gelombang memiliki sifat dan karakteristiknya masing-masing, berikut beberapa sifat atau karakteristik dari gelombang cahaya. 

Merambat Lurus

Sifat cahaya yang satu ini sepertinya merupakan sifat yang paling umum yang paling mudah elo temukan. Secara natural atau alamiah, cahaya akan memiliki arah rambatan yang lurus. 

Jika ingin membuktikannya, elo bisa mencoba menyalakan senter, laser atau flashlight di ponsel pintar. Cahayanya dapat berubah jika ada gangguan dari faktor eksternal seperti medium rambatan atau dari pergerakan sumber cahaya.

 

Dapat Dipantulkan (Refleksi)

Bentuk pantulannya berbeda tergantung bidang yang dipantulkan, berdasarkan bentuk pantulannya, jenis pemantulannya dibagi menjadi 2, yaitu dipantulkan dan dibiaskan. Untuk permukaan datar seperti cermin, maka cahaya akan dipantulkan seutuhnya, sedangkan untuk permukaan yang tidak rata seperti batu, maka cahaya akan dibiarkan.

Dapat Dibiaskan (Refraksi)

Refraksi merupakan perubahan arah cahaya datang yang merambat dari medium ke medium yang lain. Pembiasan biasanya terjadi karena adanya perbedaan index bias, dan besarnya perubahan arah yang dihasilkan tergantung dengan index bias kedua mediumnya. 

Contoh yang paling sering ditemukan adalah sedotan dalam gelas berisi air yang terlihat seakan-akan patah. Hal ini dikarenakan udara dan air memiliki index bias yang berbeda.

Dapat Diuraikan (Dispersi)

Dispresi merupakan proses terurainya atau terpisahnya cahaya putih atau cahaya polikromatik menjadi cahaya monokromatik dengan panjang gelombang yang berbeda setelah melewati sebuah medan pembias seperti prisma yang terbuat dari bahan gelas bening, atau yang sering kita temui sehabis hujan yaitu pelangi. 

Dapat Diserap (Absorpsi)

Ketika sebuah bahan atau material transparan yang terkena cahaya, maka sebagian energi dari cahaya tersebut akan terdisipasi (berkurang) oleh material atau bahan tersebut menjadi energi panas. Hal ini terjadi secara alami pada mata kita, untuk melihat warna disekitar kita.

Dapat Disearahkan (Polarisasi)

Polarisasi merupakan keadaan dimana intensitas cahaya berkurang, dikarenakan sifat cahaya yang secara natural tegak lurus dengan arah perambatannya, sehingga cahaya terbatas untuk satu arah bidang, dan jika arahkan ke media polarisator, intensitas cahaya berkurang akibat berkurangnya komponen gelombang cahaya.

Contoh penerapan sifat ini yang paling umum adalah filter pada kamera elo.

Dapat Menembus Benda Bening

Yap cahaya dapat menembus benda bening. Contoh paling umumnya adalah lampu rumah elo. Cahaya dapat menembus kaca pada bohlam lampu rumah sehingga bisa menerangi satu ruangan rumah. 

Mengalami Pelenturan (Difraksi)

Difraksi cahaya merupakan kecenderungan gelombang cahaya dapat menyebar atau berbelok pada celah sempit ketika merambat. Difraksi dapat diamati dalam 2 percobaan yaitu difraksi celah tunggal dan difraksi celah banyak.

Interferensi Cahaya 

Interferensi Cahaya adalah interaksi atau penjumlahan dari dua gelombang cahaya atau lebih berpadu membentuk gelombang cahaya baru gabungan.  Agar interferensi terjadi diperlukan 2 syarat, yaitu:

• Sumber cahaya harus koheren, yaitu fasenya tetap (satu terhadap yang lain) dan frekuensi yang sama
• Sumber cahaya harus monokromatis, yaitu hanya mempunyai panjang gelombang tunggal

Interferensi Celah Ganda Young

Thomas Young, seorang fisikawan yang banyak berkontribusi di bidang cahaya, mekanika, energi, dan lainnya melakukan percobaan mengenai interferensi cahaya celah ganda dan berhasil mendemonstrasikan interferensi cahaya pada tahun 1801. Sekarang dikenal dengan interferensi celah ganda young.

Interferensi memiliki 2 sifat yang bertolak belakang yaitu membangun atau disebut interferensi konstruktif dan merusak atau disebut interferensi destruktif. Akibat dari kedua sifat ini interferensi cahaya memiliki 2 pola yaitu pola terang dan pola gelap.

Pola Terang dihasilkan karena superposisi yang konstruktif atau saling menguatkan

Pola Gelap dihasilkan karena superposisi yang destruktif atau saling melemahkan 

Dalam interferensi celah ganda young terdapat 2 persamaan, yaitu

Persamaan untuk interferensi maksimum di P (pola terang)

Persamaan untuk interferensi minimum di P (pola gelap)

Dimana, 

p  = Jarak dari garis gelap ke terang pusat

d  = Jarak antar 2 celah 

L  = Jarak celah ke layar

ƛ  = panjang gelombang cahaya

n  = orde interferensi (n= 1, 2, 3,…)

Interferensi pada Selaput Tipis

Sesuai dengan namanya, interferensi ini terjadi di pada lapisan tipis contohnya seperti sabun dan minyak.

Pada percobaan ini didapatkan bahwa jika sinar monokromatik mengenai lapisan tipis maka sebagian cahaya akan dipantulkan dan sebagiannya lagi akan dibiaskan dan kemudian dipantulkan lagi, kombinasi keduanya akan menyebabkan terjadinya interferensi. 

Seberkas cahaya datang pada selaput tipis dan membentuk sudut i, kemudian sebagian cahaya tersebut dipantulkan di bagian atas membentuk pantulan AE, dan sebagian lagi dibiaskan membentuk ABC dan kemudian keduanya saling berinterferensi ke titik P. Dalam interferensi selaput lapis, juga terdapat 2 persamaan, yaitu:

Persamaan untuk interferensi maksimum di P (pola terang)

Persamaan untuk interferensi minimum di P (pola gelap)

Dimana, 

d = tebal lapisan

n = indeks bias lapis tipis

r  = sudut bias sinar

ƛ  = panjang gelombang sinar

m = orde interferensi

Contoh Soal Interferensi Cahaya

Ciri-ciri Gelombang Cahaya

Kalo elo merasa udah kenal sama doi, udah bisa sebutin ciri-cirinya doi belum kayak apa? Kalo belum berarti kalian dianggap belum kenal betul sama dia. Sama halnya dengan gelombang cahaya. Yuk simak beberapa ciri-ciri gelombang cahaya di bawah ini:

1. Cahaya termasuk gelombang mekanis karena dapat merambat dalam ruang hampa dan tanpa medium apapun, karena merupakan gelombang elektromagnetik. 
2. Cahaya termasuk gelombang transversal karena arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya. 
3. Gelombang cahaya dapat dipantulkan jika mengenai sebuah bidang, baik rata ataupun tidak.
4. Gelombang cahaya dapat diteruskan melalui medium gas, air, ataupun padat. 

Meskipun terlihat mudah soal mengenai ciri-ciri gelombang sering kali menjadi jebakan loh pada saat ujian. Oleh karena itu memahami betul sifat-sifat dan ciri gelombang cahaya sebenarnya juga penting, Sobat Zenius.

Pemanfaatan Cahaya

Perlu diketahui, kalau cahaya dapat dimanfaatkan untuk berbagai hal, salah satunya dalam televisi. Saat ini, layar televisi sudah dibagi menjadi beberapa tipe seperti LCD dan LED. Ukuran untuk televisi pun sudah semakin beragam dan semakin tipis namun dapat menampilkan gambar berkualitas HD maupun 3D.

TV LCD menggunakan teknologi Liquid Crystal Display yang mempunyai dua lapisan kaca terpolarisasi dan saling menempel, di mana satu lapisan kaca terdapat cairan kristal.

Cairan kristal pada lapisan kaca tersebut berguna untuk memblokir cahaya agar menghasilkan gambar pada layar saat arus listrik melewatinya dan dibantu oleh serangkaian lampu neon yang terdapat di belakang layar televisi. Lampu neon ini akan membuat gambar yang dibuat oleh cairan kristal dapat dilihat oleh penonton.

Selanjutnya, TV LED memanfaatkan dua macam teknologi yaitu Full LED dan Edge LED. Sumber cahaya yang digunakan sebelum ini ditukarkan dari lampu kepada LED, sehingga gambar yang dihasilkan lebih jernih dan jelas.

Penerapan Gelombang Cahaya

Biar elo gak penasaran buat apa sih cahaya aja dipelajarin, sebenernya ilmu mengenai gelombang cahaya ini penting dan udah diterapkan dalam kehidupan sehari-hari yang mungkin elo gak sadari.

Selain cahaya berfungsi untuk keringin jemuran atau buat elo bisa bedain siang dan malam, berikut beberapa penerapan gelombang cahaya di bidang teknologi.

Sinar Gamma

Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam dunia pengobatan seperti untuk mendiagnosis dan terapi kanker, dan juga membantu perkembangan dalam bidang pengetahuan astronomi dan fisika. Sinar gamma memiliki frekuensi antara  Hz dengan panjang gelombang antara cm sampai  cm. 

Radar

Radar merupakan alat untuk mendeteksi keberadaan atau letak, kecepatan, dan arah benda dari kejauhan. Radar pada umumnya digunakan untuk sistem navigasi dan pemanduan, selain itu radar juga menghasilkan radiasi frekuensi radio dan masih banyak lagi. 

Sinar-X

Apa elo pernah menemani kerabat atau mengalami sendiri ke rumah sakit untuk melakukan radiografi untuk melihat apakah ada tulang yang patah atau retak? 

Jika iya, elo perlu bersyukur dengan adanya keberadaan sinar-x karena hal ini sangat mempermudah tenaga medis memeriksa kondisi seseorang tanpa harus membedahnya terlebih dahulu.

Sinar-x memiliki frekuensi Hz sampai Hz. Panjang gelombangnya sangat pendek yaitu cm –  cm.

Sekarang elo lebih paham kan mengenai gelombang cahaya, kalo ada yang membingungkan atau elo masih mau tau materi Fisika lainnya dapat langsung klik banner di bawah ini.

Jika elo ingin video penjelasan yang lebih singkat, jelas, dan mudah dimengerti elo bisa cek di Materi Gelombang Cahaya. Di situ, materinya dijelaskan oleh tutor fisika dari Zenius dengan video whiteboard, cuma tinggal login kok!

Selain materi gelombang cahaya ada banyak materi lainnya yang bisa kalian akses, selamat belajar!

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Materi Konsep Termodinamika

Belajar UTBK Fisika

Persiapan UNBK SMA 2020

Guys, di aplikasi Zenius ada banyak materi yang bisa elo pelajarin! Selain itu, ada Zenius punya beberapa paket belajar yang sesuai sama kebutuhan elo. Belajar bareng Zenius nggak sekedar menghafal, tetapi juga belajar konsepnya sampai paham. Yuk, segera berlangganan Zenius dengan klik banner di bawah ini!

Originally Published: December 25, 2020
Updated By: Arieni Mayesha