Teori Cahaya

TEORI CAHAYA

Cahaya bukan sesuatu yang aneh buat kita sebagai makhluk hidup di muka bumi ini. Dalam kehidupan sehari-hari cahaya ada di sekitar kita sebagai penerang. Tanpa disadari, para ilmuan berfikir memanfaatkan cahaya itu sendiri sebagai media transmisi data, sangat menakjubkan yang sebelumnya tidak pernah terfikir sebagai masyarakat awam pada umumnya.

Secara umum, cahaya bisa dipandang dengan 3 pendekatan, yakni:

1. Cahaya sebagai sebuah electromagnetic wave
2. Cahaya sebagai sebuah ray atau geometrical optic, dan
3. Cahaya dengan sebuah pendekatan teori kuantum.

1. Cahaya Sebagai Gelombang Elektromagnetik

Maxwell menyatakan bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik terdiri dari distribusi medan elektrik dan medan magnetik yang bergerak saling tegak lurus. Dalam gambar di atas diilustrasikan bentuk gelombang elektromagnetik yang merambat dalam suatu medium.

Beberapa karakteristik gelombang elektromagnetik:
a. Gelombang elektromagnetik adalah transversal, artinya medan listrik dan medan magnetik bergetar tegak lurus terhadap arah perambatan
b. Kecepatan fasa gelombang elektromagnetik di dalam vakum (udara) adalah c = 3 x 108 m/s.
c. Gelombang elektromagnetik di udara tidak mengalami redaman α = 0
d. Parameter-parameter gelombang dinyatakan dengan:

• λ = panjang gelombang (m)
• α = konstanta redaman (Np/m)
• β = konstanta propagasi (rad/m)
• f = frekuensi gelombang (Hz)

e. Gelombang elektromagnetik yang merambat dalam suatu medium konduktif akan mempunyai karakteristik sbb:

• vf < c
• λ < λ di udara
• f tetap
• α ≠ 0

f. Karakteristik penting dari gelombang elektromagnetik adalah polarisasi, yaitu: pola pergerakan medan elektrik yang diamati dari arah perambatan.

2. Cahaya sebagai sebuah ray atau geometrical optic

Parameter optik sebuah material adalah indeks bias. Di udara kecepatan fasa cahaya adalah 3 x 108 m/s. Kecepatan fasa berkaitan dengan frekuensi dan panjang gelombang, c = fλ. Indeks bias didefinisikan sbb:

n = C / Vph

Nilai n adalah 1.00 untuk udara, 1.33 untuk air, 1.50 untuk gelas, dan 2.42 untuk berlian.

Dengan melihat cahaya sebagai sinar, maka konsep pantulan dan pembiasan dapat diinterpretasikan dengan mudah. Ketika sebuah sinar memasuki perbatasan dua media yang berbeda, sebagian sinar dipantulkan kembali.

Prinsip pantulan dan pembiasan dijelaskan oleh Snell dalam hukumnya.

n₁ sinθi = n₂ sinθt

• Hukum pantulan Snell

1) sudut datang sama dengan sudut pantul,  θi =θr

2) sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama, yang tegak lurus terhadap permukaan batas, yang disebut sebagai plane of incidence.

• Hukum pembiasan Snell

1) Cahaya merambat dari medium 1 (n1) ke medium 2 (n2) dengan n2 > n1,
maka cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal

2) Cahaya merambat dari medium 2 (n1) ke medium 1 (n1) dengan n2 > n1,
maka cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal

TOTAL INTERNAL REFLECTION

Besarnya sudut kritis diturunkan dari hukum Snell adalah:

Sebagai tambahan, jika cahaya terpantul secara total, fasa akan berubah δ terjadi pada gelombang pantul. Perubahan fasa ini bergantung pada sudut φ1 < π/2 – θc

Di sini, δN dan δP adalah perubahan fasa componen medan elektrik normal dan paralel terhadap plane of incidence. n=n1/n2

Semoga bacaan ini bermanfaat bagi para pengunjung dan mohon commentnya ya 😀

Edited by Ade Christian Sirait