Cahaya dan Pemanfaatannya

CAHAYA dan PEMANFAATANNYA  

A. Pengertian Cahaya

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Semua benda yang menghasilkan cahaya disebut sumber cahaya. Contoh : matahari, lampu pijar, dan nyala lilin.

Kita dapat melihat benda gelap apabila ada cahaya yang menyinari beda gelap tersebut. Benda yang dikenai cahaya akan memantulkannya ke mata sehingga benda tersebut dapat terlihat. Ada 3 macam berkas cahaya, di antaranya :

1.        Berkas cahaya divergen, yaitu berkas cahaya yang berasal dari satu titik dan memancar ke segala arah

2.        Berkas cahaya konvergen, yaitu cahaya yang berkumpul menuju ke satiu titik

3.        Berkas cahaya paralel  , yaitu berkas cahaya yang titik kumpulnya terletal di tempat yang tidak terhingga.

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. Kedua definisi tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari            besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838  oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantum sebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesa         bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang   disebut elemen energi, E.

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya          yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek      fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan    Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels      Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Sifat-sifat Cahaya

Pernahkan kalian menyalakan senter? Cahaya lampu senter yang lurus merupakan salah satu sifat cahaya. Berikut kami uraikan sifat-sifat cahaya.

1.    Cahaya merambat lurus

Cahaya merambat lurus dapat dibuktikan ketika kita menyalakan lampu senter dan peristiwa terjadinya bayangan benda karena adanya sinar matahari. Cahaya dari lampu senter akan merambat lurus. Sifat cahaya merambat lurus digunakan untuk prinsip kerja kamera lubang jarum.  

2.      Cahaya dapat menembus benda bening

Zat yang meneruskan perambatan sinar cahaya disebut medium optik dan umumnya adalah benda tembus cahaya atau benda bening. Yang termasuk benda bening adalah : hampa udara, kaca, air.

a.       Benda bening

Dapat meneruskan sebagian besar cahaya yang diterima dan benda-benda dibaliknya terlihat jelas. Contoh : air jernih, kaca jendela, kaca genting.

a.       Benda tembus cahaya

Meneruskan sebagian cahaya yang diterima dan benda-benda dibaliknya terlihat samar. Contoh : kaca kabur, gorden tipis, kertas minyak, kertas manila (benda-benda transparan).

b.      Benda tidak tembus cahaya (Benda gelap)

Tidak dapat meneruskan cahaya yang diterima dan benda-benda dibaliknya tidak dapat dilihat. Contoh: dinding/tembok, papan kayu, papan triplek.

                                                Percobaan Cahaya Menembus Benda Bening

3.       Cahaya dapat dibiaskan.

Pembiasan cahaya adalah peristiwa pembelokkan cahaya pada bidang batas antara dua medium yang berbeda kerapatan. Contoh pembiasan adalah sedotan minuman yang kelihatan bengkok dan lebih besar di dalam air , dasar kolam kelihatan lebih dangkal dari kedalaman sebenarnya dan ketika kita mencelupkan pensil ke air, maka bagian pensil yang berada di air akan tampak bengkok.

4.      Pemantulan cahaya (refleksi)

            Sebagian cahaya akan dipantulkan jika jatuh pada permukaan suatu benda. Menurut hukum pematulan Snellius :

a.    Pada bidang datar :

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

2) Sudut datang = sudut pantul

b.  Pada bidang tidak rata :

     Pemantulan cahaya pada bidang tidak rata akan meghasilkan cahaya baur atau difus

Hukum pemantulan cahaya :

1)      Sinar datang, sinar pantul dan garis normal berpotongan pada titik dan terletak pada satu bidang datar.

2)      Sudut datang sama dengan sudut pantul (i = r).

2.3  PEMANFAATAN CAHAYA

Manfaat cahaya adalah sebagai berikut :

1.      Pemanasan ruangan oleh cahaya matahari

2.      Kompor matahari

Oven surya atau kompor tenaga surya adalah perangkat masak yang menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi. Berhubung kompor jenis ini tidak menggunakan bahan bakar konvensional dan biaya operasinya rendah, organisasi kemanusiaan mempromosikan penggunaannya ke seluruh dunia untuk mengurangi penggundulan hutan dan penggurunan, yang disebabkan oleh penggunaan kayu sebagai bahan bakar untuk keperluan memasak.

Kompor surya dapat digunakan di luar rumah, terutama dalam situasi ketika konsumsi bahan bakar minimal atau risiko kebakaran menjadi pertimbangan penting.

3.      Pengeringan hasil pertanian

        Petani dapat mengeringkan hasil pertaniannya  (padi,jagung,gandum dll) mengggunakan cahaya matahari agar hasil  panen tersebut mejadi lebih baik dan bernilai ekonomis tinggi.

4.      Destilasi air

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.

Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.

Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

5.      Pemanasan air