Cahaya dan Sifatnya: Merambat Lurus, Dipantulkan, Dibiaskan, Gelombang Elektromagnetik

KITA dapat melihat alam sekitar dengan indra penglihat. Benda-benda di sekitar dapat dilihat karena benda tersebut memantulkan cahaya. Bagaimana cara mata dapat melihat benda dan bagaimana cara benda memantulkan cahaya?

Maha Kuasa Tuhan yang telah menciptakan cahaya. Cahaya tidak punya wujud, tetapi ada di sekitar kita dan dapat dirasakan keberadaannya. Cara paling mudah untuk merasakan cahaya yaitu menyalakan dan memadamkan lampu pada malam hari. 

Dengan keberadaan cahaya, kita dapat melihat indahnya ciptaan Tuhan, mulai dari wajah teman, berbagai jenis bunga dan hewan, pemandangan alam, atau lukisan yang dibuat oleh seorang seniman. Karena itu, kali ini kita membahas cahaya dan sifat-sifatnya sebagaimana dilansir dari buku Ilmu Pengetahuan Alam Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan untuk SMP/MTs Kelas VIII Semester 2.

Sifat-sifat cahaya

Cahaya memiliki beberapa sifat, yaitu merambat lurus, dapat dipantulkan, dapat dibiaskan, dan merupakan gelombang elektromagnetik.

Baca juga: Pemanfaatan Getaran, Gelombang, dan Bunyi dalam Teknologi

a. Cahaya merambat lurus.

Coba kita menyalakan lilin atau lampu di tempat gelap. Saat lilin atau lampu dinyalakan akan menghasilkan cahaya yang dapat menerangi tempat yang gelap. Bagaimanakah arah rambatan cahaya tersebut? Agar mengetahuinya lakukan kegiatan berikut.

Percobaan perambatan cahaya.

Siapkan lampu atau lilin, kertas, dan gunting. Lakukan percobaan ini di tempat gelap atau remang-remang. Lubangi kertas pada bagian tengahnya. Susunlah set percobaan seperti pada gambar di bawah ini. 

Mintalah bantuan teman untuk memegang kertas. Nyalakan lampu/lilin. Amati nyala lilin tersebut dengan posisi lubang pada kedua kertas dalam satu garis lurus dengan mata seperti pada gambar. Amati yang terjadi jika kedua lubang pada kertas tersebut dan mata tidak berada dalam satu garis lurus.

b. Cahaya dapat dipantulkan.

Kita dapat membedakan benda-benda berdasarkan warna. Ini karena cahaya memiliki sifat dapat dipantulkan jika menumbuk suatu permukaan bidang. Pemantulan yang terjadi dapat berupa pemantulan baur dan pemantulan teratur. Pemantulan baur terjadi jika cahaya dipantulkan oleh bidang yang tidak rata, seperti aspal, tembok, dan batang kayu.

Baca juga: Bagian-Bagian Telinga Manusia serta Proses Mendengar pada Hewan 

Pemantulan teratur terjadi jika cahaya dipantulkan oleh bidang yang rata, seperti cermin datar. Pada pemantulan baur dan pemantulan teratur, sudut pantulan cahaya besarnya selalu sama dengan sudut datang cahaya.

Pemantulan baur dan teratur.

Hal tersebut sesuai dengan hukum pemantulan cahaya yang dikemukakan Snellius. Snellius menambahkan konsep garis normal yang merupakan garis khayal yang tegak lurus dengan bidang pantul. Garis normal berguna untuk mempermudah kamu menggambarkan pembentukan bayangan oleh cahaya. 

Ada dua hal yang dikemukakan Snellius.

1. Sinar datang garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

2. Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul (∟i = ∟r).

Pemantulan cahaya pada cermin datar.

Kemampuan membedakan warna, tidak terlepas dari sifat cahaya. Cahaya yang mengenai benda sebagian akan dipantulkan ke mata dan sebagian lagi akan diserap benda sebagai energi. Misalnya cahaya yang mengenai benda terlihat berwarna merah. Hal ini berarti spektrum cahaya merah akan dipantulkan oleh benda. Sedangkan spektrum warna lain akan diserap oleh benda tersebut.

c. Cahaya dapat dibiaskan.

Cahaya akan dibiaskan ketika melalui dua medium yang memiliki kerapatan optik berbeda. Kecepatan cahaya akan menurun saat dari udara memasuki air atau medium yang lebih rapat.

Baca juga: Memahami Getaran, Gelombang, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal 

Semakin besar perubahan kecepatan cahaya saat melalui dua medium yang berbeda, akan semakin besar pula efek pembiasan yang terjadi. Namun, pembiasan tidak akan terjadi saat cahaya masuk dengan posisi tegak lurus bidang batas kedua medium.

Pembiasan.

Kita pasti pernah melihat bayang-bayang benda. Bayang-bayang terjadi sebagai akibat cahaya merambat pada garis lurus. Bayang-bayang merupakan suatu daerah gelap yang terbentuk pada saat suatu benda menghalangi cahaya yang mengenai suatu permukaan. Jika sumber cahaya cukup besar, bayang-bayang sering terdiri atas dua bagian.

Apabila cahaya tersebut terhalang seluruhnya, terbentuklah umbra, yaitu bagian pertama bayang-bayang yang sangat gelap. Daerah di luar umbra menerima sebagian cahaya, terbentuklah penumbra, yaitu bagian kedua bayang-bayang yang terletak di luar umbra dan tampak berwarna abu-abu kabur.

d. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik.

Misalnya, saat ini kita berdiri di tepi pantai. Kita melihat ombak yang sangat besar sedang melaju menuju ke arah kita. Deburan ombak tersebut hanya memindahkan sejumlah energi dengan memindahkan mediumnya (air laut) karena angin. Hal ini dibuktikan dengan terdengarnya suara ombak (energi gerak menjadi bunyi). 

Berbeda dengan gelombang laut, cahaya dapat mentransfer energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa menggunakan medium. Gelombang cahaya terbentuk karena ada perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik, sehingga merupakan gelombang elektromagnet.

Salah satu fenomena yang dapat membuktikan bahwa cahaya itu mampu mentransfer energi ialah saat lilin yang dinyalakan di ruang gelap dan kemudian lilin tersebut dapat menerangi ruangan. Contoh lain ialah matahari yang memancarkan gelombang cahayanya melalui ruang angkasa (tanpa medium). Gelombang cahaya 
matahari memancar ke segala arah sampai ke bumi meskipun melalui ruang hampa udara. Hal ini berarti gelombang cahaya dapat merambat pada ruang kosong (hampa udara) tanpa ada materi. 

Berdasarkan frekuensinya, gelombang elektromagnetik ada bermacam-macam. Berikut klasifikasi gelombang elektromagnetik yang dikenal dengan spektrum elektromagnetik.

Spektrum elektromagnetik.

Sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah bagian yang sangat kecil dari spektrum elektromagnetik. Agar mudah memahaminya, perhatikan gambar di atas yang menunjukkan spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak ialah cahaya yang memiliki panjang gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. 

Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 400 nm sampai 700 nm yang besarnya seratus kali lebih kecil daripada lebar rambut manusia. Warna cahaya yang dapat kita lihat tergantung pada panjang gelombang dari gelombang cahaya yang masuk ke mata.

Misalnya seperti cahaya hijau yang memiliki panjang gelombang sekitar 500 nm akan dapat terlihat apabila benda-benda yang berwarna hijau menyerap semua spektrum cahaya yang memiliki panjang gelombang kurang dari 500 nm dan lebih dari 500 nm, serta hanya memantulkan spektrum cahaya yang memiliki panjang gelombang 500 nm. 

Berdasarkan penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa suatu benda hanya akan memantulkan spektrum cahaya yang warnanya sama dengan warna permukaan benda tersebut. Karenanya, kita dapat mengindrai dengan tepat warna-warna benda tersebut. (Z-2)