Cahaya: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Robot: Cosmetic changes |
NikolasKHF (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
||
| (235 revisi perantara oleh 99 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{Untuk|sinetron dengan judul yang sama|Cahaya (sinetron)}}
[[Berkas:Light-wave.svg|jmpl|ka|350px|[[Gelombang elektromagnetik]] dapat digambarkan sebagai dua buah gelombang yang merambat secara transversal pada dua buah bidang tegak lurus yaitu medan magnetik dan [[medan listrik]]. Merambatnya gelombang magnet akan mendorong gelombang listrik, dan sebaliknya, saat merambat, gelombang listrik akan mendorong gelombang magnet. Diagram di atas menunjukkan adanya gelombang cahaya yang merambat dari kiri ke kanan dengan medan listrik pada bidang vertikal dan medan magnet pada bidang horizontal.]]
[[Berkas:Onde electromagnetique.svg|jmpl|ka|350px|Gelombang elektromagnetik yang membentuk radiasi elektromagnetik.]]
'''Cahaya''' adalah [[energi]] berbentuk [[gelombang elektromagnetik]] yang kasat [[mata]] dengan [[panjang gelombang]] sekitar 380–750 nm.<ref>
{{cite book|title = Human body explorations: hands-on investigates of what makes us tick|author = Karen E. Kalumuck|publisher = Kendall Hunt|year = 2000|isbn=9780787261535|page = 74|url = http://books.google.com/books?id=aPgCYd3ZBUgC&pg=PA74&dq=380+750+visible+wavelengths&as_brr=3&ei=L2N-Sq_bNZPelQSdjbykCg#v=onepage&q=380%20750%20visible%20wavelengths&f=false}}</ref> Pada bidang [[fisika]], cahaya adalah radiasi [[elektromagnetik]], baik dengan [[panjang gelombang]] [[spektrum kasatmata|kasatmata]] maupun yang tidak.<ref>{{cite book
|title = Camera lenses: from box camera to digital |author = Gregory Hallock Smith |publisher = SPIE Press |year = 2006 |isbn = 9780819460936 |page = 4 |url = http://books.google.com/books?id=6mb0C0cFCEYC&pg=PA4&dq=light+all-wavelengths&lr=&as_drrb_is=q&as_minm_is=0&as_miny_is=&as_maxm_is=0&as_maxy_is=&as_brr=0&ei=Cg99SqDDHKCQkASMp-yRCg#v=onepage&q=light%20all-wavelengths&f=false }}</ref><ref>{{cite book|title = Comprehensive Physics XII |author = Narinder Kumar |publisher = Laxmi Publications | year = 2008 | isbn = 9788170085928 | page = 1416 | url = http://books.google.com/books?id=IryMtwHHngIC&pg=PA1416&dq=term-light+wavelengths+intitle:physics&lr=&as_brr=3&ei=kBN9StSIHZ3YkQTOr_ihCg#v=onepage&q=&f=false }}</ref> 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 indra penglihatan sebagai [[warna]]. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan [[optika]], merupakan area riset yang penting pada [[fisika]] modern.
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]] ([[bahasa Inggris|en]]:''geometrical optics'') dan [[optika fisis]] ([[bahasa Inggris|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 hipotesis 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 [[orbit]]nya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh [[Louis de Broglie]] menunjukkan [[elektron]] mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus [[dualitas gelombang-partikel|teori dualitas partikel-gelombang]].
[[Albert Einstein]] kemudian pada tahun 1926 membuat [[postulat]] berdasarkan [[efek fotolistrik]], bahwa cahaya tersusun dari [[Kuantum|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 [[Mekanika kuantum|teori mekanika kuantum]] 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.
Era ini kemudian disebut era [[optika modern]] dan '''cahaya''' didefinisikan sebagai dualisme [[gelombang]] transversal elektromagnetik dan aliran [[partikel]] yang disebut [[foton]]. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya [[sinar]] [[maser]], dan [[sinar]] [[laser]] pada tahun 1960. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era [[optika klasik]], tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu [[difusi]] dan [[hamburan]].
== Sumber Cahaya ==
Energi cahaya yang bersumber dari pengubahan berbagai bentuk energi cahaya. Listrik dan panas dari proses pembakaran merupakan sumber cahaya yang paling umum.
benda yang dipanaskan akan menghasilkan cahaya, misalnya pada suhu 650 derajat celcius, yang dipanaskan kemudian akan melepaskan cahaya berwarna merah buram. begitu pula saat suhu dinaikkan, maka cahaya akan bertambah lebih terang dari merah menjadi warna jingga, lalu menjadi warna kuning. ada banyak jenis lampu yang juga menghasilkan cahaya dengan berbagai cara, salah satunya dgn memanaskan objek di dalamnya, hingga berpijar sempurna.<ref>{{Cite book|date=2004|title=Ensiklopedia Iptek|location=Jakarta|publisher=Lentera Abadi|isbn=979-3535-04-0|pages=328|url-status=live}}</ref>
== Teori
===
====
Orang [[Yunani Kuno]] percaya bahwa segala sesuatu terdiri dari [[Elemen klasik|empat elemen]] berupa [[api]], [[udara]], [[tanah]] dan [[air]]. Pada abad kelima SM, [[Empedokles|Empedocles]] menyatakan bahwa [[Afrodit|Dewi Aphrodite]] menciptakan [[mata]] manusia dari keempat elemen tersebut. Dia juga menyalakan api di mata sehingga sinar keluar dari mata dan memungkinkan manusia untuk melihat. Empedocles menambahkan bahwa terdapat interaksi antara sinar dari mata dan sinar dari sumber seperti matahari sehingga manusia tidak dapat melihat pada [[malam hari]].<ref name=":0">{{Cite book|last=Singh|first=S.|date=2009|url=https://books.google.co.id/books?id=1ec-WJz3470C&lpg=PP8&pg=PA5#v=onepage&q&f=false|title=Fundamentals of Optical Engineering|location=|publisher=Discovery Publishing House|isbn=978-81-8356-436-6|pages=5-6|language=en|url-status=live}}</ref>
Sekitar 300 SM, Euclid menulis ''Optica'' yang membahas sifat-sifat cahaya. Euclid menyatakan bahwa cahaya bergerak dalam garis lurus dan dia memplelajari hukum [[refleksi]] secara matematis. Dia mempertanyakan anggapan bahwa penglihatan adalah hasil pancaran cahaya dari mata. Jika seseorang menutup matanya pada malam hari lalu membukanya, dia jakan segera melihat bintang yang jauh. Hal ini hanya mungkin jika pancaran sinar dari mata bergerak sangat cepat.<ref>{{Cite web|last=O'Connor|first=J J|last2=Robertson|first2=E F|date=Agustus 2002|title=Classical light|url=https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Light_1/|website=Maths History|language=en|access-date=13 Oktober 2020}}</ref>
Pada tahun 55 SM, seorang Romawi bernama [[Lucretius]] meneruskan gagasan [[Atomisme|atomis]] Yunani. Dia menulis bahwa cahaya dan panas [[matahari]] terdiri dari atom-atom kecil yang ketika terdorong segera berpindah ke seberang ruang antar udara dalam arah yang diberikan oleh dorongan. Meskipun serupa dengan [[Dualitas gelombang-partikel|teori partikel]], pandangan Lucretius tidak diterima secara umum.<ref name=":0" /> [[Klaudius Ptolemaeus|Ptolemy]] (c. Abad ke-2) menulis tentang sifat-sifat cahaya dalam bukunya Optics.<ref>{{Cite journal|last=Smith|first=A. Mark|date=1996|title=Ptolemy's Theory of Visual Perception: An English Translation of the "Optics" with Introduction and Commentary|url=https://www.jstor.org/stable/3231951|journal=Transactions of the American Philosophical Society|volume=86|issue=2|pages=3|doi=10.2307/3231951|issn=0065-9746|quote=On the one hand, there is no ostensible warrant for the claim that Ptolemy wrote the Optics toward the very end of his life, perhaps as late as 175. On the other hand, Lejeune is probably too conservative in situating it grosso modo within the third quarter of the second century. Surely it is reasonable to locate the treatise somewhere within the decade between 160 and 170. But no matter what date is chosen, the fact remains that, far from being a Jugendwerk, the Optics represents an advanced stage in Ptolemy's intellectual development.}}</ref>
==== India Klasik ====
Di [[Sejarah India|India Kuno]], beberapa [[Agama Hindu#Mazhab, aliran, dan gerakan|aliran Hindu]] mengembangkan teori tentang cahaya pada sekitar abad awal [[Masehi]]. Menurut aliran [[Samkhya]], cahaya adalah salah satu dari lima elemen "halus" fundamental (''tanmatra''). Aliran [[Waisesika]] memberikan teori atom dunia fisik. Atom-atom dasarnya adalah atom bumi (''prthivi''), air (''apas''), api (''tejas''), dan udara (''wayu''). Cahaya dianggap sebagai atom tejas api berkecepatan tinggi.<ref name=":0" />
[[Agama Buddha#Akar filosofis|Pemikir Buddha]], seperti [[Dignāga]] pada abad ke-5 dan [[Dharmakirti]] pada abad ke-7,<ref name=":0" /> mengembangkan [[filosofi]] tentang cahaya sebagai [[entitas]] yang setara dengan energi.<ref>{{Cite journal|last=Coseru|first=Christian|date=2009|title=Buddhist 'Foundationalism' and the Phenomenology of Perception|url=https://www.jstor.org/stable/40469144|journal=Philosophy East and West|volume=59|issue=4|pages=409|doi=|issn=0031-8221|quote=For Buddhist philosophers of the Dignãga-Dharmakirti tradition the problem of the reliability of perception is central to the epistemological project: they argue that empirical awareness, when properly deployed, can and does reveal the nature of reality at its most fundamental level: a causally interdependent nexus of psychophysical phenomena in a constant state of flux.}}</ref>
===
[[René Descartes]] (1596–1650) meyakini bahwa cahaya adalah properti [[Mekanisme (filsafat)|mekanis]] untuk benda bercahaya, dan menolak "bentuk" yang dijelaskan oleh [[Alhazen|Ibn al-Haytham]] dan [[Witelo]] dan "spesies" oleh [[Roger Bacon|Roger Bacon]], [[Robert Grosseteste]] dan [[Johannes Kepler]].<ref name="Theories of light">{{cite book|title=Theories of light, from Descartes to Newton|publisher=A.I. Sabra CUP Archive|year=1981|p=48|ISBN=978-0-521-28436-3}}</ref> Pada tahun 1637, ia mempublikasikan sebuah teori [[refraksi]] cahaya yang mengansumsikan, secara salah, bahwa cahaya bergerak lebih cepat pada media yang lebih padat. Meskipun ia salah tentang kecepatan relatif, ia secara benar mengansumsikan bahwa cahaya berperilaku seperti [[gelombang]] dan menyimpulkan bahwa refraksi dapat dijelaskan dengan kecepatan cahaya pada media yang berbeda.
Descarter bukan orang pertama yang menggunakan analogi mekanikal tapi karena ia dengan tegas menyatakan bahwa cahaya hanyalah properti mekanis dari suatu benda bercahaya dan media transmisi, teorinya dianggap sebagai permulaan dari fisika optik modern.<ref name="Theories of light" />
===
{{Main|Teori kopuskular cahaya}}
[[File:PierreGassendi.jpg|thumb|200 px|[[Pierre Gassendi]]]]
[[Pierre Gassendi]] (1592–1655), seorang ahli [[atom]], mengusulkan teori partikel cahaya yang dipublikasikan secara [[anumerta]] pada tahun 1660-an. [[Isaac Newton]] mempelajari karya Gassendi saat ia muda dan lebih menyukai pandangan Gassendi tentang cahaya dibandingkan dengan teori Descartes tentang ''plenum''. Ia menyebutkannya dalam karyanya, ''Hypothesis of Light'' (''Hipotesa Cahaya'') yang dipublikasikan pada 1675, bahwa cahaya terdiri dari [[Korpuskularisme|korpuskular]] (partikel dari suatu zat) yang dipancarkan ke seluruh arah dari suatu sumber. Salah satu argumen Newton terhadap sifat gelombang cahaya adalah gelombang diketahui berbelok di sekitar rintangan, sementara cahaya berjalan dalam garis lurus. Namun, ia menjelaskan fenomena [[difraksi]] cahaya (yang sebelumnya diamati oleh [[Francesco Maria Grimaldi|Francesco Grimaldi]]) bahwa partikel cahaya dapat membuat gelombang lokal pada [[Aether (elemen klasik)|aether]].
Teori Newton dapat digunakan untuk memprediksi [[pantulan]] cahaya, tapi hanya dapat menjelaskan [[pembiasan]] dengan mengasumsikan secara salah bahwa cahaya [[Akselerasi|berakselerasi]] saat memasuki [[Medium optik|medium]] yang lebih padat karena tarikan [[gravitasi]] yang lebih kuat. Newton mempublikasikan versi final dari teorinya pada karyanya, ''[[Opticks]]'', pada 1704. Reputasinya membantu [[Dualitas gelombang-partikel|teori partikel cahaya]] bertahan selama abad ke-18. Teori partikel cahaya membuat [[Pierre-Simon Laplace]] untuk beragumen bahwa suatu benda atau badan dapat menjadi sangat besar hingga cahaya tidak dapat keluar darinya. Dengan kata lain, sesuatu yang sekarang dikenal sebagai [[lubang hitam]]. Laplace menarik argumennya setelah [[#Teori gelombang|teori gelombang cahaya]] dibangun dengan baik sebagai model dari cahaya. Terjemahan dari esai Newton tentang cahaya muncul di ''The large scale structure of space-time'' (''Struktur skala besar dari ruang-waktu'') oleh [[Stephen Hawking]] dan [[George F. R. Ellis]].
Fakta bahwa cahaya dapat [[Polarisasi (gelombang)|dipolarisasikan]] adalah hal pertama yang digunakan oleh Newton untuk menjelaskan secara kualitatif tentang teori partikel. [[Étienne-Louis Malus]] pada 1810 menciptakan sebuat teori polarisasi partikel secara matematis. [[Jean-Baptiste Biot]] pada 1812 memperlihatkan bahwa teori ini menjelaskan tentang seluruh fenomena polarisasi cahaya yang diketahui. Pada waktu itu, polarisasi disebut sebagai bukti teori partikel.
=== Teori gelombang ===
Untuk menjelaskan asal dari [[warna]], [[Robert Hooke]] (1635–1703) mengembangkan "teori pulsa" dan membandingkannya dengan penyebaran cahaya pada gelombang air pada karya 1665-nya, ''[[Micrographia]]'' ("Observasi ke-9"). Pada 1672, Hooke beragumen bahwa cahaya dapat bergetar [[tegak lurus]] terhadap arah propagasi. [[Christiaan Huygens]] (1629–1695) mengerjakan teori gelombang cahaya secara matematis pada tahun 1678 dan mempublikasikannya pada karyanya yang berjudul ''[[Treatise on Light]]'' pada tahun 1690. Ia mengusulkan bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai serangkaian gelombang dalam medium yang disebut sebagai [[Eter (medium)|eter bercahaya]]. Karena gelombang tidak terdampak oleh gravitasi, gelombang dapat diasumsikan bahwa mereka melambat saat memasukki medium yang lebih padat.<ref>{{cite book|first=Fokko |last=Jan Dijksterhuis|url=https://books.google.com/books?id=cPFevyomPUIC|title=Lenses and Waves: Christiaan Huygens and the Mathematical Science of Optics in the 17th Century|publisher=Kluwer Academic Publishers|year=2004|ISBN=1-4020-2697-8}}</ref>
[[File:Christiaan Huygens-painting.jpeg|thumb|200 px|[[Christiaan Huygens]]]]
[[File:Young Diffraction.png|right|thumb|200px|Sketsa [[Thomas Young]] untuk [[percobaan celah ganda]] yang memperlihatkan [[difraksi]]. Eksperimen Young mendukung teori bahwa cahaya memiliki sifat gelombang.]]
Teori gelombang memprediksi bahwa cahaya dapat menginterverens seperti gelombang suara, seperti yang dicatat oleh [[Thomas Young]] sekitar tahun 1800). Young memperlihatkan dalam [[percobaan celah ganda|eksperimen difraksi]] bahwa cahaya memiliki sifat gelombang. Ia juga mengusulkan bahwa perbedaan warna ada karena adanya perbedaan [[panjang gelombang]] cahaya dan menjelaskan tentang penglihatan cahaya dengan reseptor tiga warna pada mata. Pendukung teori gelombang yang lain adalah [[Leonhard Euler]]. Ia beragumen dalam ''Nova theoria lucis et colorum'' (1746) bahwa [[difraksi]] dapat lebih mudah dijelaskan dengan teori gelombang. Pada 1816 [[André-Marie Ampère]] memberikan [[Augustin-Jean Fresnel]] sebuah ide bahwa polarisasi cahaya dapat dijelaskan oleh teori gelombang jika cahaya adalah [[gelombang transversal]].<ref>{{cite book|first=James R.|last=Hofmann|title=André-Marie Ampère: Enlightenment and Electrodynamics|publisher=Cambridge University Press|year=1996|p=222}}</ref>
<!--Later, Fresnel independently worked out his own wave theory of light and presented it to the [[Académie des Sciences]] in 1817. [[Siméon Denis Poisson]] added to Fresnel's mathematical work to produce a convincing argument in favor of the wave theory, helping to overturn Newton's corpuscular theory.{{dubious|date=June 2018}}<!- [[Siméon Denis Poisson]] says he was an opponent of the theory -> By the year 1821, Fresnel was able to show via mathematical methods that polarization could be explained by the wave theory of light if and only if light was entirely transverse, with no longitudinal vibration whatsoever.{{Citation needed|date=June 2018}}-->
Kelemahan dari teori gelombang adalah gelombang cahaya, seperti gelombang suara, perlu sebuah medium untuk transmisi. Adanya zat eter bercahaya teoretis yang diusulkan oleh Huygens pada 1678 mendapat keraguan pada akhir abad ke-19 oleh karena [[percobaan Michelson–Morley]].
Teori kopuskular Newton menyiratkan bahwa cahaya bergerak lebih cepat pada medium yang lebih padat, sementara teori gelombang dari Hugens dan lainnya menyiratkan sebaliknya. Pada waktu itu, [[kelajuan cahaya]] tidak dapat diukur secara akurat untuk memutuskan teori mana yang benar. Orang pertama yang membuat alat pengukur dengan akurasi yang cukup adalah [[Léon Foucault]] pada tahun 1850.<ref>{{Cite book |title=Understanding Physics |author1=David Cassidy |author2=Gerald Holton |author3=James Rutherford |publisher=Birkhäuser |year=2002 |isbn=978-0-387-98756-9 |url=https://books.google.com/books?id=rpQo7f9F1xUC&pg=PA382 |access-date=15 November 2020 |archive-date=8 Oktober 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20221008031820/https://books.google.com/books?id=rpQo7f9F1xUC&pg=PA382 |url-status=live }}</ref> Hasilnya mendukung teori gelombang, dan teori partikel klasik akhirnya tinggalkan (yang selanjutnya setengah kembali pada abad ke-20 sebagai [[foton]] dalam [[Mekanika kuantum|teori kuantum]]).
=== Teori elektromagnetik ===
{{Main|Radiasi elektromagnetik}}
=== Teori kuantum ===
===
{{Main|Optik kuantum}}
== Lihat pula ==
* [[Besaran cahaya]]
* [[Kecepatan cahaya]]
* [[Fourier optik]]
* [[Hukum Snellius]]
* [[Persamaan Fresnel]]
* [[Prinsip Fermat]]
* [[Prinsip Huygens]]
== Referensi ==
{{reflist}}
<!--== Pranala luar ==
* {{id}} [http://www.file-edu.com/2011/06/cahaya-dan-optika-geometri.html Cahaya dan optik geometri]{{Pranala mati|date=Februari 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{id}} [http://www.file-edu.com/2012/05/pengertian-optik-fisis-dan-jenis-jenis.html Pengertian optik fisis dan jenis-jenis optik]{{Pranala mati|date=Februari 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}-->
[[
[[
| |||