Pengertian Gelombang Cahaya, Sifat, Rumus dan Contohnya

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang bisa dilihat mata atau disebut juga kasat mata. Selain itu, cahaya juga mempunyai paket cahaya atau spektrum yang dapat dipersepsikan oleh mata secara visual sebagai sesuatu yang selanjutnya disebut dengan warna. 

Lalu, mengapa cahaya disebut dengan gelombang elektromagnetik? Ini karena gelombang cahaya yang bergetar merupakan medan elektromagnet dan dapat merambat pada ruang tanpa memerlukan permukaan medium. 

Manfaat Gelombang Cahaya

Dalam kehidupan sehari-hari, sebenarnya gelombang cahaya memiliki banyak sekali manfaat. Berikut beberapa di antaranya:

• Memudahkan para manusia dan hewan untuk melihat benda yang ada di sekitar. 
• Membantu kelancaran proses fotosintesis pada tumbuhan.
• Menjadi energi terbarukan dengan memanfaatkan panel surya.
• Sementara itu, sinar laser bisa dipakai untuk penyinaran gambar, suara, dan sinyal dari serat optik dalam bidang telekomunikasi.
• Lalu, berhubungan dengan industri kedokteran, sinar laser juga memiliki manfaat untuk membantu dokter mendiagnosis penyakit.
• Kemudian, untuk level industri, sinar laser bisa dipakai untuk memotong bahan atau material tertentu. Contohnya seperti memotong atau mengelas lempeng baja.
• Terakhir, pada bidang pendidikan, cahaya terlihat sebagai salah satu referensi dari studi literasi.

Bidang industri, sinar laser dapat digunakan untuk memotong material atau bahan tertentu misal mengelas dan memotong lempengan baja

Dalam bidang pendidikan, cahaya tampak menjadi salah satu sumber studi literasi

Ciri-Ciri Gelombang Cahaya

Secara garis besar, gelombang cahaya mempunyai tiga ciri utama, di antaranya:

• Gelombang cahaya dapat merambat pada ruang hampa dan tidak memerlukan media apapun. Sebab, gelombang cahaya masuk dalam kelompok gelombang elektromagnetik.
• Selain itu, gelombang cahaya juga masuk dalam kategori gelombang transversal. Ini artinya, gelombang tersebut memiliki arah rambatan yang tegak lurus dengan arah getaran. 
• Gelombang cahaya juga bisa dipantulkan jika berkontak langsung pada suatu bidang, baik berupa bidang rata maupun tidak. Selain itu, gelombang cahaya juga bisa diteruskan baik dalam media air, padat, dan gas. 

Sifat Gelombang Cahaya

Selanjutnya, beberapa sifat dan karakteristik dari gelombang cahaya, antara lain:

1. Merambat lurus

Secara alami, cahaya mempunyai arah rambat lurus. Hal ini dapat dibuktikan dengan nyala laser, flashlight, atau senter pada ponsel. Sinar bisa mengalami perubahan apabila ada gangguan dari lingkungan luar, misalnya pergerakan sumber cahaya dan media rambatan.

2. Dapat dibiaskan atau refraksi

Refraksi adalah perubahan arah cahaya masuk yang merambat dari media satu kepada media lainnya. Pembiasan umumnya terjadi karena muncul perbedaan indeks bias. Selain itu, perubahan arah yang terbentuk bergantung pada indeks bias setiap media yang digunakan. 

Penerapan paling sederhana adalah memasukkan pensil dalam gelas yang telah terisi air, lalu perhatikan bahwa pensil akan tampak seperti patah. Ini karena air dan udara tidak sama indeks biasnya.  

3. Dapat diserap (absorpsi) 

Saat suatu material atau bahan transparan terkena paparan cahaya, sebagian energi yang berasal dari cahaya akan mengalami penurunan dari bahan tersebut menjadi energi kalor atau panas. Hal tersebut terjadi secara natural pada mata guna melihat berbagai warna yang ada di lingkungan sekitar. 

4. Menembus benda bening

Selanjutnya, cahaya bisa menembus benda yang bening, misalnya lampu yang digunakan pada rumah. Cahaya bisa keluar dari kaca dan membuat ruangan di dalam rumah menjadi lebih terang. 

5. Dapat dipantulkan (refleksi)

Tidak hanya bisa merambat lurus, gelombang cahaya juga bisa dipantulkan. Sifat ini akan terlihat cukup baik jika cahaya memang jatuh pada permukaan benda yang bisa membuat cahaya tersebut memantul. Contoh sederhananya adalah cermin.

6. Dapat diserahkan (polarisasi)

Polarisasi cahaya adalah kondisi ketika terjadi pengurangan intensitas cahaya. Ini karena sifat cahaya yang tegak lurus dengan arah rambatan. Kondisi ini dapat membuat cahaya hanya terbatas pada satu arah bidang. Apabila cahaya diarahkan pada media polarisator, maka intensitasnya akan berkurang karena komponen gelombang cahaya yang turut berkurang. Contohnya pada filter kamera.

7. Lentur (difraksi)

Terakhir adalah cahaya bisa melentur atau difraksi. Ini adalah kondisi ketika cahaya merambat kemudian menembus penghalang. Contohnya adalah cahaya yang memasuki lubang berukuran kecil di ruangan tertutup. Meski sempit, cahaya tetap dapat masuk karena terjadi pembelokan cahaya yang terdifraksi. 

Rumus Gelombang Cahaya

Sekitar tahun 1900, Max Planck, seorang fisikawan yang berasal dari Jerman berhasil mendapati bahwa foton bertugas untuk membantu membawa energi cahaya. Jadi, jika diperhatikan secara matematis, rumus yang bisa digunakan, yaitu:

E = (h.c)/ λ

Dengan keterangan:

h = konstanta Planck (6,63 x 10-34 J.s)

E = Energi foton (J)

c = laju cahaya (m/s)

λ = panjang gelombang

Spektrum Elektromagnetik Gelombang Cahaya

Spektrum gelombang elektromagnetik tersusun atas gelombang radio, sinar inframerah, gelombang mikro, sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar Gamma, dan sinar-X. Gelombang radio menjadi gelombang elektromagnetik paling panjang dengan rentang frekuensi paling rendah dalam spektrum elektromagnetik. 

Adapun panjang dari gelombang radio antara 0,3 sampai 600 meter dengan rentang frekuensi antara 5×105 Hz hingga 109 Hz. Gelombang jenis ini teradiasi oleh muatan yang geraknya dipercepat dan osilasi muatan yang terdapat dalam rangkaian listrik (seperti rangkaian LC).

Panjang Gelombang Cahaya

Faktanya, tidak terdapat batasan yang pasti tentang spektrum optik ini. Namun, mata manusia normal bisa merasakan atau menerima gelombang elektromagnetik dengan panjang antara 400 hingga 700 nm atau lebih dikenal dengan sebutan cahaya tampak. 

Contoh Aplikasi Gelombang Cahaya

Gelombang cahaya sendiri memang sudah banyak dipakai pada kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh paling nyata adalah bidang teknologi. 

1. Sinar Gamma 

Sinar gamma banyak digunakan dalam bidang pengobatan, seperti membantu diagnosis dan terapi kanker, serta mendukung terciptanya perkembangan dalam bidang pengetahuan, khususnya ilmu astronomi dan fisika. Sinar ini mempunyai frekuensi sekitar 93 Hz dengan panjang gelombangnya antara 94cm sampai 95 cm. 

2. Radar

Radar adalah suatu alat untuk membantu mendeteksi keberadaan atau posisi, kecepatan, dan arah benda dari jarak tertentu. Umumnya, radar digunakan sebagai sistem navigasi sekaligus pemanduan. Selain itu, radar juga dapat menghasilkan radiasi frekuensi radio. 

3. Sinar-X 

Sinar-X dapat membantu tenaga medis melakukan pemeriksaan terhadap kondisi pasien tanpa harus melalui proses pembedahan lebih dulu. Sinar ini mempunyai frekuensi sekitar 96-93 Hz. Sementara itu, panjang gelombang untuk jenis sinar ini juga cukup kecil, yaitu panjangnya antara 98-99 sentimeter. 

Contoh Soal Gelombang Cahaya dan Pembahasannya

Agar tidak mengalami kesulitan dalam memahami gelombang cahaya, coba simak contoh soal dan pembahasannya berikut ini. 

1. Terdapat sinar dengan panjang gelombang 6600 Å , kecepatan cahayanya  adalah 3 x 108 m/s. dengan ketetapan  planck nya 6.6 x 10-34 Js. Maka, berapa energi yang terdapat pada sinar tersebut?

Diketahui

λ = 6600 Å

c = 3 x 108 m/s

h = 6.6 x 10-34 Js

Jawab

E = (h.c)/ λ

E = ( 6.6 x 10-34)(3×108)/6600 x 10-19

E  = 3 x 10-19 joule

Demikian tadi informasi lengkap seputar gelombang cahaya, sifatnya, manfaat, ciri, aplikasinya dalam kehidupan, dan contoh soal serta pembahasan untuk membantu memudahkan pemahaman. Semoga bermanfaat.