4 Sifat Gelombang Cahaya Utama

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat tampak. Cahaya memiliki panjang gelombang sekitar 380 sampai 750 nm. Cahaya juga terdiri dari partikel yang disebut foton. Cahaya memiliki arah getar yang tegak lurus terhadap arah perambatannya, sehingga dikategorikan juga sebagai gelombang transversal.

Gelombang cahaya memiliki empat sifat utama, diantaranya adalah:

1. Dispersi
2. Interferensi Cahaya
3. Difraksi Cahaya
4. Polarisasi Cahaya

Pada kesempatan ini akan dibahas terkait 4 sifat gelombang cahaya utama tersebut pada uraian berikut:

1. Dispersi

Dispersi merupakan pembiasan cahaya putih atau cahaya polikromatik menjadi komponennya yaitu cahaya monokromatik. Cahaya monokromatik hanya memiliki satu warna dan satu panjang gelombang. Macam-macam cahaya monokromatik yaitu gelombang cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya putih dapat terdispersikan karena terdiri dari beberapa panjang gelombang. (baca : perbedaan gelombang angin dan gelombang tsunami)

Dispersi terjadi saat cahaya putih melewati medium pembias. Hal ini terjadi karena medium yang dilalui cahaya memiliki sifat dapat menguraikan cahaya putih. Gejala dispersi cahaya dapat dengan mudah diamati dengan menggunakan dispersi pada prisma. Prisma yang dimaksud yaitu prisma terbuat dari gelas bening. Pada bagian atas, prisma memiliki sudut tertentu yang dibentuk oleh dua bidang permukaannya. Sudut ini disebut juga dengan sudut pembias atau β.

Pada prisma, cahaya yang masuk akan mengalami pembiasan dua kali, yaitu saat masuk ke prisma dan saat keluar dari prisma. Ada beberapa sudut yang perlu diperhatikan dalam mengamati dispersi atau pembiasan pada prisma. 

• Sudut deviasi (δ)

Apabila garis sinar datang dan sinar keluar diperpanjang, maka kedua garis ini dapat bertemu dan membentuk sudut tertentu. Sudut yang terbentuk dari perpanjangan sinar datang dan sinar keluar disebut dengan sudut deviasi (baca : fenomena halo bulan)

• Sudut datang mula-mula (i)

Yaitu sudut yang dibentuk dari garis sinar datang dengan garis tegak lurus terhadap permukaan prisma.

• Sudut bias kedua (r’)

Yaitu sudut yang dibentuk dari garis sinar keluar dengan bidang permukaan prisma.

• Sudut deviasi minimum (δm)

Yaitu sudut deviasi yang terbentuk saat sudut datang mula-mula sama besarnya dengan sudut bias kedua.

Contoh dari dispersi pada peristiwa sehari-hari yaitu proses terjadinya pelangi.

2. Interferensi Cahaya

Interferensi cahaya yaitu penjumlahan superposisi dari dua gelombang cahaya atau lebih yang dapat menimbulkan adanya satu gelombang baru. Ada dua syarat agar interferensi cahaya dapat terjadi, yaitu diantaranya:

• • Kedua gelombang cahaya harus koheren, maksudnya gelombang cahaya tersebut memiliki perbedaan fase yang selalu tetap, serta frekuensi yang sama.

• Kedua gelombang cahaya memiliki amplitudo yang sama atau hampir sama.

Interferensi dapat memiliki dua sifat, yaitu bersifat membangun, saling menguatkan atau konstruktif dan saling merusak, melemahkan atau destruktif (baca : fenomena halo matahari)

Percobaan mengenai interferensi dilakukan oleh Thomas Young. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan dua sumber cahaya koheren yang bersumber dari satu sumber cahaya monokromatik yang dilewatkan melalui dua buah celah sempit. Apabila cahaya dari dua celah berinterferensi, maka akan menghasilkan pola gelap dan terang yang dapat ditangkap oleh layar. Pola terang, yaitu hasil dari interferensi maksimum terjadi apabila kedua gelombang memiliki beda fase yang sama atau beda lintasan merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang. Sedangkan pola gelap, yaitu hasil dari interferensi minimum terjadi apabila kedua gelombang memiliki beda fase yang berlawanan atau beda lintasan merupakan kelipatan dari setengah panjang gelombang.

Contoh kejadian interferensi yang dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari yaitu warna-warna seperti pelangi yang terlihat pada gelembung sabun atau lapisan tipis minyak dalam air. Pada peristiwa tersebut, gelombang cahaya direfleksikan pada permukaan yang berlawanan dari film tipis. Kedua gelombang hasil refleksi tersebut dapat berinterferensi secara konstruktif atau destruktif, tergantung dari perbedaan fasenya. Untuk setiap warna yang berbeda memiliki panjang gelombang yang berbeda pula, sehingga interferensi dapat bersifat konstruktif untuk beberapa warna dan dapat bersifat destruktif untuk warna-warna lainnya.

3. Difraksi Cahaya

Difraksi cahaya yaitu kecenderungan suatu gelombang cahaya saat dilewatkan pada celah yang sempit untuk menyebar ketika merambat. Pola difraksi pada celah tunggal dijelaskan oleh prinsip Huygens. Menurut Huygens, setiap titik pada bagian gelombang cahaya berfungsi sebagai sumber sekunder gelombang cahaya, sehingga cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian celah yang lain (baca : penyebab fenomena matahari kembar). 

Cahaya yang dilewatkan pada celah sempit akan menyebar menjadi bagian-bagian kecil cahaya dan memiliki sifat seperti gelombang cahaya yang baru. Sifat difraksi pada cahaya dapat diamati dengan melihat pola interferensi pada layar yang dipasang di belakang celah.

Difraksi cahaya dapat diamati dari dua percobaan, yaitu difraksi cahaya pada celah tunggal dan difraksi cahaya pada kisi.

a. Difraksi cahaya pada celah tunggal

Difraksi cahaya pada celah tunggal mengikuti penjelasan dari prinsip Huygens. Setiap bagian cahaya pada celah akan menjadi cahaya baru yang dapat saling berinterferensi. Hasil interferensi ini dapat terlihat polanya pada layar di belakang celah.

b. Difraksi cahaya pada kisi

Difraksi cahaya pada kisi termasuk pada difraksi cahaya celah majemuk. Kisi adalah susunan celah yang sejajar dan memiliki ukuran yang sama. Kisi dapat dibuat dengan membuat goresan pada lempeng kaca atau logam menggunakan ujung intan. Apabila cahaya monokromatis dilewatkan pada lempeng kisi, maka akan terbentuk pola difraksi berupa pola gelap dan terang pada layar.

4. Polarisasi Cahaya

Cahaya merupakan gelombang yang dapat merambat tanpa adanya medium. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang cahaya termasuk ke dalam gelombang transversal, karena memiliki komponen yang saling tegak lurus. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal. Polarisasi pada cahaya yaitu berkurangnya intensitas cahaya yang diakibatkan oleh berkurangnya komponen pada gelombang cahaya (baca : negara tanpa malam hari di dunia).

Contoh dari polarisasi cahaya yang dapat kita amati di sekitar kita yaitu terbentuknya warna biru pada langit. Cahaya matahari yang merambat ke bumi akan melewati partikel udara di atmosfer sehingga mengalami hamburan partikel. Cahaya biru memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada cahaya merah, sehingga yang terlihat oleh mata kita yaitu warna biru.

Contoh dari penerapan polarisasi yaitu penggunaan filter pada kamera. Penggunaan filter dapat membuat hasil fotografi lebih jelas dan bagus karena dapat mereduksi cahaya yang tidak diperlukan.

Demikian uraian terkait 4 sifat gelombang cahaya utama yang perlu kita ketahui. Semoga bermanfaat bagi kita semua.