Sifat Gelombang Cahaya

Optika fisis atau optika gelombang merupakan cabang studi cahaya nan mempelajari sifat-sifat tertentu. Tentunya bukanlah sembarang sifat sinar nan dipelajari, namun sinar nan tak terdefinisikan oleh optik geometris dengan model pendekatan garis sinarnya. Optik geometris di sini diartikan sebagai alat optik nan mempelajari sifat-sifat seberkas sinar sebagai gelombang nan rnengalami pembiasan dan pemantulan.

Apabila bicara lebih terkait sifat sinar, maka ada pendekatan lain nan dilakukan buat mengeetahui sifat sinar tersebut. Definisi sifat sinar dalam optik fisis dilakukan melalui pendekatan frekuensi tinggi. Teori frekuensi tinggi pertama kali dicetuskan oleh Robert Hooke sekitar 1660. Kemudian, Christian Huygens menyusul teori barunya dengan Treatise on light pada 1690 nan dikerjakannya semenjak 1678.

Cahaya diartikan sebagai emisi deret gelombang ke segala arah dalam media nan disebut luminiferous ether. Sama halnya dengan sinar. Karena gelombang tak terpengaruhi oleh medan gravitasi, sinar diasumsikan bergerak lebih lamban saat merambat melalui media nan lebih padat.

Di lain sisi, sinar juga memiliki sifat nan secara generik muncul. Sifat sinar nan merambat sebagai garis lurus dan termasuk gelombang elektromagnetik, artinya merupakan gabungan antara medan magnetik dan medan listrik. Karakteristik primer dari gelombang sinar ialah bahwa gelombang ini tak pernah diam, atau dikatakan sinar selalu bergerak. Berikut merupakan citra ilmuwan optik fisis nan telah berjasa di bidangnya.

Pada 1800, telah muncul teori dari Thomas Young nan mengatakan bahwa gelombang ini mempunyai rona sinkron panjang gelombangnya, bisa dipolarisasi, saling berinterferensi, dan menggambarkan color vision dalam reseptor tiga rona pada mata. Pada 1817, teori Augustin Jean Fresnel telah sukses melakukan perhitungan matematis di Académie des Sciences dan melakukan presentasi teori gelombang. Teori itu dicetuskan dengan nama persamaan Fresnel.

Tak kalah dengan ilmuan lainnya, layaknya Simeon Denis Poisson juga mengeluarkan perhitungan matematis nan melemahkan teori partikel Newton. Para ilmuwan seakan berlomba buat melakukan verifikasi terkait gelombang. Pada 1921, Fresnel membuktikan metode matematis bahwa polarisasi bisa dijelaskan oleh teori gelombang saja. Hal itu sebab gelombang merambat tanpa vibrasi longitudinal. Kelemahan teori gelombang hanya sebab gelombang membutuhkan media buat merambat.

Saat Léon Foucault sukses mengukur kecepatan cahaya dengan cukup seksama pada 1850, hasil percobaannya meruntuhkan teori partikel sinar nan mengatakan bahwa partikel sinar mempunyai kecepatan lebih tinggi dalam media nan lebih padat.

Pada 1845, Michael Faraday menemukan hubungan antara sinar dan medan elektromagnetik pada percobaan rotasi Faraday. Berbagai percobaan Faraday berikutnya menjadi inspirasi James Clerk Maxwell dengan On Physical Lines of Force pada 1862, A Treatise on Electricity and Magnetism pada 1873 dengan penjabaran matematis nan dinamakan persamaan Maxwell.

Setelah itu, Heinrich Hertz mengukuhkan teori Maxwell dengan berbagai percobaan pada gelombang radio. Hasil temuan kedua tokoh ini mengakhiri era optika klasik dan membuka era baru pengembangan radio modern, radar, televisi, gambaran elektromagnetik, komunikasi nirkabel, dan lain-lain. Temuan itulah nan sangat bermanfaat masa kini. Dengan adanya temuan tersebut, maka secara tak langsung kita juga harus tahu terkait dengan teori – teori nan telah dicetuskan sebagian ilmuan optik fisis.

Pada abad ke-10, Ilmuwan Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham atau nama akrabnya Alhazen sukses mengembangkan teori sinar. Teori ini menjelaskan penglihatan dengan menggunakan anatomi dan geometri. Dalam teori dikatakan setiap titik pada daerah nan tersinari, akan mengeluarkan sinar ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik nan masuk ke mata secara tegak lurus dan bisa dilihat.

Uniknya, Ilmuwan ini menggunakan kamera lubang jarum sebagai medianya, kemudian akan menampilkan sebuah gambaran terbalik. Asumsi Alhazen bahwa sinar ialah kumpulan partikel kecil nan bergerak pada kecepatan eksklusif terbuktikan. Tak luput darinya, ternyata dia juga mengembangkan teori Ptolemy tentang refraksi namun usaha Alhazen tak dikenal di Eropa sampai pada akhir abad 16.

Untuk teori selanjutnya, teori Partikel dicetuskan oleh Isaac Newton. Dia menyatakan pada 1675 dalam Hypothesis of Light bahwa sinar terdiri dari partikel halus (corpuscles) nan dipancarkan ke segala arah dari sumbernya. Teori ini bisa digunakan buat menerangkan pantulan sinar, tetapi hanya bisa menerangkan pembiasannya saja sebab adanya daya tarik gravitasi lebih kuat.

Begitu pula dengan teori gelombang nan dikeluarkan oleh Christiaan Huygens pada abad ke-17. Huygens menyatakan bahwa sinar dipancarkan ke segala arah sebagai ciri-ciri gelombang.Nah, sebenarnya pandangan Huygens ini menggantikan teori partikel halus. Hal ini disebabkan sebab gelombang tak mendapatkan gangguan oleh gravitasi dan gelombang akan menjadi lebih lambat ketika memasuki medium nan lebih padat.

Teori gelombang ini menyatakan bahwa gelombang sinar akan berinterferensi dengan gelombang sinar nan lain seperti gelombang bunyi (Layaknya nan pernah disebutkan oleh Thomas Young pada kurun ke-18) dan bisa dipolarisasikan. Kelemahan teori ini ialah gelombang ini memerlukan medium buat media hantar.

Faraday menemukan sudut polarisasi dari sebuah sinar ketika sinar tersebut masuk melewati material pemolarisasi bisa diubah dengan medan magnet pada 1845. Ini ialah bukti pertama kalau sinar berhubungan dengan elektromagnetis. Dan dikatakan sebagai teori elektromagnet. Faraday mengusulkan pada tahun 1847 bahwa sinar ialah getaran elektromagnetik berfrekuensi tinggi nan bisa bertahan walaupun tak ada medium.

Teori ini diusulkan oleh James Clerk Maxwell pada akhir abad ke-19, menyebut bahwa gelombang cahaya ialah gelombang elektromagnet sehingga tak memerlukan medium buat merambat. Pada permukaannya dianggap gelombang nan disebarkan melalui kerangka acuan nan tertentu, seperti aether, tetapi teori relativitas spesifik menggantikan asumsi ini. Teori elektromagnet menunjukkan nan sinar kasat mata ialah sebagian daripada spektrum elektromagnet. Teknologi penghantaran radio diciptakan berdasarkan teori ini dan masih digunakan.

Kecepatan cahaya nan kontinu berdasarkan persamaan Maxwell antagonis dengan hukum-hukum mekanis gerakan nan telah bertahan sejak zaman Galileo, nan menyatakan bahwa segala macam laju ialah nisbi terhadap laju sang pengamat. Pemecahan terhadap pertentangan ini kelak akan ditemukan oleh Albert Einstein.

Untuk teori kuantum nan di mulai pada abad ke-19 oleh Max Planck tersebut, dinyatakan bahwa pada tahun 1900 ada teori tentang sinar, dimana terdiri dari paket (kuantum) tenaga nan dikenal sebagai photon. Penghargaan Nobel menghadiahkan Planck anugerah fisika pada1918 buat kerja-kerjanya dalam inovasi teori kuantum, walaupun dia bukannya orang nan pertama memperkenalkan prinsip asas partikel cahaya.

Selanjutnya ada teori dualitas partikel dan gelombang nan menggabungkan tiga teori nan sebelumnya dan menyatakan bahwa sinar ialah partikel dan gelombang. Ini ialah teori modern nan menjelaskan sifat-sifatnya dan bahkan sifat-sifat partikel secara umum. Teori ini pertama kali dijelaskan oleh Albert Einstein pada awal abad 20, berdasarkan dari karya tulisnya tentang imbas fotolistrik, dan hasil penelitian Planck.

Einstein menunjukkan bahwa energi sebuah foton sebanding dengan frekuensinya. Lebih generik lagi, teori tersebut menjelaskan bahwa semua benda mempunyai sifat partikel dan gelombang, dan berbagai macam eksperimen bisa di lakukan buat membuktikannya. Sifat partikel bisa lebih mudah dilihat apabila sebuah objek mempunyai massa nan besar.

Interferensi yaitu penjumlahan super posisi dari dua gelombang cahaya atau lebih. Penjumlahan ini menimbulkan pola gelombang baru dan mengacu pada hubungan gelombang nan saling berkorelasi serta koheren antar satu dengan lainnya. Hal ini terjadi sebab sinar itu berasal dari sumber nan sama atau memiliki frekuensi serupa dengan frekuensi lainnya.

Dengan tak memperhatikan lebih terkait imbas optik non linear, dua gelombang itu dengan frekuensi sama bisa berinterferensi satu sama lain dengan konstruktif bahkan destruktif. Hal ini bergantung pada posisi fasa gelombang tersebut.

Difraksi merupakan kenyataan gelombang nan terjadi dampak respon gelombang terhadap halangan nan ada pada arah rambatnya. Pada gelombang sinar, difraksi merupakan istilah nan dipakai buat menjelaskan respon sinar dengan sinar nan melengkung mengitari halangan kecil dan radiasi gelombang nan menyebar keluar dari sebuah celah kecil. Kenyataan itu dijelaskan oleh Francesco Maria pada 1665 dengan maksud penjabaran sifat gelombang nan terurai menjadi potongan-potongan gelombang nan bisa bergabung kembali dalam resolusi optis.

Dispresi sering disebut chromatic dispersion nan merupakan suatu kenyataan saat kecepatan suatu gelombang bergantung pada frekuensinya atau saat kecepatan grup gelombang tersebut bergantung pada frekuensi. Dispresi terjadi sebab adanya berbagai macam frekuensi memiliki kecepatan nan berbeda-beda, hal ini bisa disebabkan oleh dispersi material dan dispersi pandu gelombang.

Demikian artikel tersebut yaitu seputar optika fisis, baik dari segi ilmuwan nan berkecimpung di dalamnya hingga sifat- sifat gelombang nan perlu diketahui oleh kita semua. Memang tidak mudah buat mengingat semuanya namun perlu adanya upaya buat menghayatinya dalam kehidupan sehari- hari.