Polarisasi (Pengkutuban)

Polarisasi cahaya atau polarisasi optik adalah salah satu sifat cahaya yang bergerak secara oscillasi dan menuju arah tertentu. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E dan juga merupakan medan magnet, H yang keduanya saling beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambatan (lihat gambar).

Cahaya juga dikategorikan sebagai gelombang transversal; yang berarti bahwa cahaya merambat tegak lurus terhadap arah oscilasinya. Adapun syaratnya adalah bahwa gelombang tersebut mempunyai arah oscilasi tegak lurus terhadap bidang rambatannya. Gelombang bunyi, berbeda dengan gelombang cahaya, tidak dapat terpolarisasi sehingga dia bukan gelombang transversal.

Suatu cahaya dikatakan terpolarisasi apabila cahaya itu bergerak merambat ke arah tertentu. Arah polarisasi gelombang ini dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik gelombang tersebut serta arah vektor bidang medan magnetnya.

Beberapa macam / jenis polarisasi: polarisasi linear, polarisasi melingkar, polarisasi ellips. Gelombang dengan polarisasi melingkar dan polarisasi ellips dapat diuraikan menjadi 2 gelombang dengan polarisasi tegak lurus. Polarisasi linear terjadi ketika cahaya merambat hanya dengan satu arah yang tegak lurus terhadap arah rambatan atau bidang medan listriknya.

Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.

Polarisasi Gelombang menunjukkan arah medan listrik pada suatu titik yang dilewati oleh gelombang tersebut. Jenis polarisasi antena dapat dikategorikan berdasarkan polanya pada BIDANG yang TEGAK LURUS atau normal dengan sumbu propagasi.

►    Gelombang yang dapat mengalami polarisasi hanyalah gelombang tranversal yang mempunyai arah getaran tegak lurus dengan arah perambatannya
►    Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar berikut :

Simbol Cahaya alami, yang bukan sinar terpolarisasi adalah gambar sbb:

atau

Cahaya terpolarisasi didapatkan dengan cara sbb :

1. Polarisasi Karena Pemantulan

Berkas sinar alami (sinar yang belum terpolarisasi)  dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca (cermin datar). Dengan sudut datang i = 57o, maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:


2. Polarisasi Karena Pemantulan dan Pembiasan
Berkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut 90, seperti pada gambar brikut :

Dari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh Rumus Brewster, Sbb :
ip + r = 9o,   r = 90 -ip
n2/n1 = sin ip/sin r = sin ip/sin (90-ip) = sin ip/cos ip = tg ip
n2/n1 = tg ip

3. Polarisasi karena penyerapan selektif.
Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu
Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi,
sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti
pada gambar berikut

DIFRAKSI





Pengertian Difraksi
Jika sebuah gelombang permukaan air tiba pada suatu celah sempit, maka gelombang ini akan mengalami lenturan/pembelokan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di daerah belakang celah tersebut. Gejala ini disebut difraksi.
Cahaya bila di jatuhkan pada celah sempit /penghalang, akan terjadi peristiwa difraksi
Difraksi Gelombang air Laut/sungai.

Difraksi pada gelombang air dilihat dari atas

Beberapa Peristiwa Difraksi
—        1. Difraksi Cahaya pada Celah Tunggal
Bila cahaya monokhromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempit, maka cahaya akan di belokan /dilenturkan seperti gambar berikut



Difraksi pada celah sempit, bila cahaya yang dijatuhkan polikhromatik (cahaya putih\banyak warna), selain akan mengalami peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi, hasil interferensi menghasilkan pola warna pelangi

Gambar peristiwa difraksi pada celah tunggal
Berkas cahaya jatuh pada celah tunggal, seperti pada gambar , akan dibelokan dengan sudut  belok θ. Pada layar akan terlihat pola gelap dan terang.Pola gelap dan terang akan terjadi bila mengalami peristiwa interferensi

Rumus, hasil interferensi pada celah tunggal dapat dituliskan Sbb :
Interferensi Maksimum (terjadinya pola terang )

d sin θn = (2n – 1) ½ λ      atau        d.p/l= (2n – 1) ½ λ ,      n = 1, 2, 3, ……dst

d = lebar celah,   θn= sudut belok, n = bilangan asli, λ = panjang gelombang,
l= jarak celah ke layar, p = jarak antara dua terang atau gelap

—Interferensi Minimum (terjadi pola gelap)

d sin θn = (2n) ½ λ= nλ atau         d p/l  = (2n) ½ λ = n λ ,     n = 1,2,3 , ….dst

APAKAH CAHAYA ITU??

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. 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. 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 (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. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang.

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.

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.

Efek Fotolistrik

Pernahkah kamu melihat pelangi? Pernahkah kamu melihat warna-warni di jalan aspal yang basah? Pelangi terjadi akibat dispersi cahaya matahari pada titik-titik air hujan. Adapun warna-warni yang terlihat di jalan beraspal terjadi akibat gejala interferensi cahaya. Gejala dispersi dan interferensi cahaya menunjukkan bahwa cahaya merupakan gejala gelombang. Gejala difraksi dan polarisasi cahaya juga menunjukkan sifat gelombang dari cahaya.

pola warna-warni di atas aspal basah yang dikenai bensin terjadi akibat interferensi cahaya Gejala fisika yang lain seperti spektrum diskrit atomik, efek fotolistrik, dan efek Compton menunjukkan bahwa cahaya juga dapat berperilaku sebagai partikel. Sebagai partikel cahaya disebut dengan foton yang dapat mengalami tumbukan selayaknya bola.

Efek Fotolistrik
Ketika seberkas cahaya dikenakan pada logam, ada elektron yang keluar dari permukaan logam. Gejala ini disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut. Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.
Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut.

1. hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.
2. ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.
3. ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.

Karakteristik dari efek fotolistrik di atas tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang cahaya. Diperlukan cara pandang baru dalam mendeskripsikan cahaya dimana cahaya tidak dipandang sebagai gelombang yang dapat memiliki energi yang kontinu melainkan cahaya sebagai partikel.
Perangkat teori yang menggambarkan cahaya bukan sebagai gelombang tersedia melalui konsep energi diskrit atau terkuantisasi yang dikembangkan oleh Planck dan terbukti sesuai untuk menjelaskan spektrum radiasi kalor benda hitam. Konsep energi yang terkuantisasi ini digunakan oleh Einstein untuk menjelaskan terjadinya efek fotolistrik. Di sini, cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.
Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai
Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km

hf = hf₀ + E_km

E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W₀ adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f₀ adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan E_km adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain. Dalam bentuk lain persamaan efek fotolistrik dapat ditulis sebagai
Dimana m adalah massa elektron dan v_e adalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

Potensial Penghenti
Gerakan elektron yang ditandai sebagai arus listrik pada gejala efek fotolistrik dapat dihentikan oleh suatu tegangan listrik yang dipasang pada rangkaian. Jika pada rangkaian efek fotolistrik dipasang sumber tegangan dengan polaritas terbalik (kutub positif sumber dihubungkan dengan pelat tempat keluarnya elektron dan kutub negatif sumber dihubungkan ke pelat yang lain), terdapat satu nilai tegangan yang dapat menyebabkan arus listrik pada rangkaian menjadi nol.
Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potential). Jika V₀ adalah potensial penghenti, maka

E_km = eV₀

Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10⁻¹⁹ C dan tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V).
Aplikasi Efek fotolistrik
Efek fotolistrik merupakan prinsip dasar dari berbagai piranti fotonik (photonic device) seperti lampu LED (light emitting device) dan piranti detektor cahaya (photo detector).

INTERFERENSI CAHAYA

Interferensi adalah peristiwa penggabungan dua gelombang cahaya atau lebih akibat dariu adanya sebuah celah ganda yang membuat gelombang bertabrakan. Peristiwa interferensi disebut juga peristiwa superposisi gelombang. Pada peristiwa ini juga menimbulkan pola gelap terang (Monokromatik) dan pelangi (Polikromatik).

Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak.
Bersifat membangun jika beda fase kedua  gelombang sama sehingga gelombang baru yang
terbentuk adalah penjumlahan dari kedua  gelombang tersebut.
Bersifat merusak jika beda fasenya adalah 180 derajat, sehingga kedua gelombang saling
menghilangkan.








Warna-warni pelangi menunjukkan bahwa sinar matahari adalah gabungan dari berbagai macam warna dari spektrum kasat mata. Di
lain fihak, warna pada gelombang sabun, lapisan minyak, warna bulu burung merah, dan burung kalibri bukan disebabkan oleh
pembiasan. Hal ini terjadi karena interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar yang dipantulkan oleh suatu lapisan tipis. Adanya
gejala interferensi ini bukti yang paling menyakinkan bahwa cahaya itu adalah gelombang. Interferensi cahaya bisa terjadi jika ada dua
atau lebih berkas sinar yang bergabung. Jika cahayanya tidak berupa berkas sinar, maka interferensinya sulit diamati.

            Syarat Interferensi Cahaya : 

Kedua sumber cahaya harus bersifat kokeren (Kedua sumber cahaya mempunyai beda fase,frekuensi dan amplitude sama)

Thomas Young, seorang ahli fisika membuat dua sumber cahaya dari satu sumber cahaya, yang dijatukan pada dua buah celah sempit.



Satu sumber cahaya, dilewatkan pada dua celah sempit, sehingga cahaya yang melewati kedua celah itu,
merupakan dua sumbeer cahaya baru

 

 

 Peristiwa interferensi disebut juga peristiwa superposisi gelombang. Pada peristiwa ini juga menimbulkan pola gelap terang

 (Monokromatik) dan pelangi (Polikromatik)  . Secara matematika rumus untuk mendapatkan pola terang dan gelap Sbb:

 

S1 = Sumber cahaya

S2 dan S3, dua sumber cahaya baru., d = jarak antar dua sumber c

θ= sudut belok, a=l = jarak antara dua sumber terhadap layar

  Interferensi maksimum/terang/konstruktif, terjadi bila :

                   atau               

                                                             Keterangan :
P=jarak dari terang/gelap ke-m dengan terang pusat (meter)
d=jarak kedua sumber cahaya/celah(meter)
l=jarak antara sumber cahaya dengan layar (meter)
m=bilangan (1,2,3…dst)
l=panjang gelombang (meter, atau Amstrong A0=1.10-10meter)

                                                           Interferensi Minimum/Gelap/Destrutip, terjadi jika

atau

Contoh :

Percobaan Thomas Young, celah ganda berjarak 5 mm. Dibelakang celah yang jaraknya 2 m ditempatkan layar , celah disinari

dengan cahaya dengan panjang gelombang 600 nm., maka jarak pola terang ke 3 dari pusat terang adalah….

Diketahui : d = 5 mm, l = 2 m=2000 mm

λ= 600 nm = 7 x 10-5 mm, m = 3

Ditanyakan: p =……?

Jawab :   

                        p. 5/200 = (2.3) 1/2 6.10-5

                       p = 0,72 mm

 

AURORA : SI CANTIK DARI KUTUB BUMI

Sering sekali kita lihat dalam kehidupan sehari- hari, bahwasanya senja ataufun fajar yang terjadi di pagi dan sore hari itu terjadi karena diakibatkannya adanya suatu proses pembiasan dan polarisasi cahaya. Ternyata tidak hanya fenomena alam tersebut saja yang diakibatkan oleh adanya proses pembiasan dan polarisasi tersebut, ternyata ada juga fenomena yang langka yang hanya dapat kita jumpai di daerah kutub bumi yaitu AURORA.

Kemilau cahayanya yang terang menyerupai fajar di pagi hari, mampu menimbulkan mitos di kalangan Bangsa Yunani. Mereka menyebut pendar cahaya itu sebagai kehadiran Sang Dewa Fajar. Namun demikian, seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, mitos Dewa Fajar itu telah tersisihkan dengan nama Aurora.

Aurora merupakan pancaran cahaya pada langit daerah lintang tinggi, sebagai akibat atas pembelokan partikel angin matahari oleh magnetosfer ke arah kutub, serta adanya reaksi dengan molekul-molekul atmosfer.
Matahari, atau Bintang merah yang menjadi pusat orbit planet-planet wilayah tatasurya ternyata hanyalah satu diantara milyaran bintang lainnya di galaksi bimasakti. Pada inti pusatnya, ia memiliki suhu 14 juta kelvin dengan tekanan 100 milyar kali lipat tekanan atmosfer di bumi. Cahaya yang dipancarkan matahari berasal dari reaksi fusi termonuklir yang terjadi pada inti bintang. Secara konveksi, energi hasil reaksi fusi tersebut dialirkan ke permukaan. Dari aliran konveksi tersebut, tercipta medan magnet yang sangat kuat di permukaan matahari. Daerah-daerah medan magnet tersebut relatif gelap (lebih dingin) dari pada sekitarnya, sehingga ia dinamakan bintik matahari atau sunspot.
Menurut Pak Ma’rufin, sunspot ini dianggap sebagai bendungan pasir pada arus air yang liar, nah ketika kekuatannya sudah tak sanggup lagi menahan tekanan arus, maka ia akan ‘jebol’. ‘Jebol’nya sunspot ini akan memuntahkan kandungan energi yang disalurkan sebagai arus proton atau elektron. Energi yang dilontaran keluar matahari tersebutlah  yang disebut sebagai angin matahari. Jika dengan intensitas yang besar maka dinamakan badai matahari.

Proses terjadinya angin matahari. Dimulai dengan terbentuk nya sunspot yang menciptakan medan magnet. Karena kekuatan sudah tak sanggup lagi menahan tekanan arus, maka ia akan ‘jebol’. Jebol nya sunspot ini akan memuntahkan kandungan energi yang disalurkan sebagai arus proton atau elektron. Image Credit : UIO Oslo university

Perjalanan angin matahari menuju bumi, dapat ditempuh selama 18 jam hingga 2 hari perjalanan antariksa. Ketika melewati Merkurius dan Venus, angin matahari akan langsung begitu saja menerpa atmosfernya, sehingga planet tersebut mengalami peningkatan suhu yang luar biasa akibat dari terpaan aliran proton dan elektron yang dibawanya. Namun demikian, lain halnya ketika angin matahari itu menghantam bumi.
Bumi ini bagaikan magnet yang berukuran sangat besar, dengan kutub-kutub magnetnya hampir berdekatan dengan kutub geografis bumi. Sehingga bumi ini dilapisi oleh medan magnet (magnetosfer) yang berbentuk sebuah perisai yang mirip dengan buah apel, dimana bumi berada pada inti buahnya dan magnetosfer berada pada kulit buah apel.magnetosfer ini terdiri dari beberapa lapisan, dengan lapisan terbawahnya, sabuk radiasi van allen yang berada di sekitar ekuator (khatulistuwa). Layaknya sebuah perisai, magnetosfer dan sabuk van allen melindungi bumi dari terpaan partikel angin matahari.

Angin matahari ditunjukkan pada garis kuning sedang medan magnet bumi ditunjukkan pada garis biru.

Ketika angin matahari menerpa magnetosfer, partikel-partikel angin matahari dibelokkan dan tertarik menuju kutub medan magnet bumi. Semakin tinggi energi partikel, maka semakin dalam lapisan magnetosfer yang berhasil ditembus olehnya. Aliran partikel yang tertarik ke kutub medan magnet bumi akan bertumbukan dengan atom-atom yang ada di atmosfer. Energi yang dilepaskan akibat reaksi dari proton dan elektron yang bersinggungan dengan atom-atom di atmosfer, dapat dilihat secara visual melalui pendar cahaya yang berwarna-warni di langit, atau yang kita kenal sebagai Aurora. Di kutub utara bumi, aurora ini disebut sebagai aurora borealis, dan di kutub selatan, disebut sebagai aurora australis.

Interaksi antara angin matahari dengan medan magnet bumi. Sebagian partikel-partikel matahari tertarik menuju kutub.

Reaksi antara partikel angin matahari dengan atmosfer bumi, menghasilkan berbagai macam warna pada aurora. Perbedaan warna ini dipengaruhi oleh jenis atom yang berinteraksi dengan proton dan elektron, mengingat pada ketinggian-ketinggian tertentu, jenis atom penyusun atmosfer tidaklah sama. Pada ketinggian di atas 300 km, partikel angin matahari akan bertumbukan dengan atom-atom hidrogen sehingga terbentuk warna aurora kemerah-merahan. Semakin turun, yakni pada ketinggian 140 km, partikel angin matahari bereaksi dengan atom oksigen yang membentuk cahaya aurora berwarna biru atau ungu. Sementara itu, pada ketinggian 100 km proton dan elektron bersinggungan dengan atom oksigen dan nitrogen sehingga aurora tervisualisasikan dengan warna hijau dan merah muda.

Cahaya Aurora yang berwarna warni mengandung arti ketinggian.

Jika teman-teman berniat dan berminat untuk melihat keelokan aurora secara langsung, bisa langsung saja berkunjung ke daerah-daerah lintang tinggi, seperti Kanada, New Zeland, Antartika, dll. Ketika aktivitas matahari dalam keadaan stabil, maka frekuensi terbentuknya aurora lebih sering pada bulan-bulan ekuinoks. (ekuinoks musim semi jatuh pada tanggal 23 Maret, dan ekuinoks musim gugur adalah tanggal 21 September). Namun demikian ketika aktivitas matahari sedang meningkat, atau dengan kata lain intensitas angin matahari tinggi, maka cahaya aurora pun akan terbentuk semakin terang.
Potret Aurora di kutub utara





Referensi:
Fredette. 2006. Visual Ilmua dan pengetahuan Populer untuk Pelajar dan Umum: Memahami alam Semesta. Bandung: PT Bhuana Ilmu Populer.
Sudibyo. 2011. Mengenal Badai Matahari (Dan Implikasinya bagi Pengukuran Arah Kiblat). Diakses di http://www.facebook.com/note.php?note_id=10150220689144595
Visualisasi: http://vimeo.com/25811412
Aurora Image Credit : Shawn Malone, Lundeimages.com

Kejadian Optik di lingkungan kita

1. Pembiasan

"Jika cahaya yang merambat pada suatu medium berpindah ke medium yang lain, maka pada batas kedua medium tersebut akan terjadi pembiasan atau pembelokan arah."

ini merupakan hukum pembiasan cahaya yang Hal ini disebabkan karena kecepatan cahaya dalam kedua medium tersebut tidak sama. Semakin besar kerapatan suatu medium, makin kecil kecepatan cahaya yang melewatinya.

Beberapa contoh peristiwa pembiasan dan pemantulan sempurna yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

1. Batang yang tercelup sebagian seolah-olah membengkok.

Suatu batang yang tercelup sebagian ke dalam air akan nampak membengkok. Sinar yang datang dari udara (kerapatan kecil) menuju air (kerapatan besar) dibiaskan menjauhi garis normal. Seorang pengamat yang berada di darat akan melihat batang berada di titik yang bukan sebenarnya.

2. Dasar kolam tampak dangkal.

Dasar kolam tampak dangkal karena sinar datang yang berasal dari dasar kolam dibiaskan menjauhi garis normal. Yang kita lihat sebagai dasar kolam adalah bayangan dari dasar kolam tersebut, bukan dasar kolam yang sebenarnya.

3. Intan terlihat berkilauan.

Berlian tampak berkilauan karena sinar yang masuk ke dalam berlian tersebut ketika akan keluar sebagian besar terlebih dahulu mengalami beberapa kali pemantulan sempurna oleh permukaan bagian dalam berlian. Pemantulan sempurna terhadap cahaya yang akan keluar tersebut mudah terjadi karena intan memiliki indeks bias 2,417 sehingga sudut kritisnya hanya 24 derajat.

4. Fatamorgana.

Pada siang hari yang terik di jalan aspal pada kejauhan tertentu tampak seakan-akan ada genangan air. Hal yang sama juga terjadi di gurun pasir. Peristiwa fatamorgana disebabkan karena cahaya dari angkasa melintasi udara dingin dan memasuki udara panas yang dekat dengan permukaan bumi.

Udara panas memiliki indeks bias lebih kecil dibanding udara dingin, karena udara panas kerapatannya juga kecil. Ketika cahaya mengenai bidang batas antara kedua lapisan udara dengan sudut datang melampaui sudut kritisnya, maka terjadilah pemantulan sempurna dan bayangan angkasa nampak seperti genangan air di jalan atau di padang pasir.

5. Posisi semu bintang.

Bintang yang kita lihat pada malam hari tidaklah pada posisi yang sebenarnya, karena cahaya bintang datang dari ruang vakum memasuki lapisan udara mengalami pembiasan.

6. Pemantulan sempurna pada serat optik.

Serat optik terdiri dari inti yang terbuat dari gelas berindeks tinggi yang dilapisi dengan lapisan tipis gelas berindeks bias rendah. Cahaya yang masuk lewat salah satu ujung akan menumbuki bidang batas antara kedua lapisan gelas dengan sudut datang lebih besar dari sudut kritisnya sehingga mengalami pemantulan sempurna dari sisi yang satu ke sisi yang berseberangan secara bergantian.

Akibat pemantulan tersebut, cahaya menempuh jarak sepanjang serat optik dan keluar pada ujung yang lain dengan intensitas yang tidak berkurang. Serat optik banyak dimanfaatkan, diantaranya dalam teknologi telekomunikasi dan bidang kedokteran. Dalam bidang kedokteran serat optik digunakan untuk memeriksa organ-organ tubuh bagian dalam tanpa perlu membedahnya.

Referensi: http://smpn9depok.files.wordpress.com/2008/10/pembiasan-cahaya.pdf

ALAT- ALAT OPTIK DAN PENGAPLIKASIANNYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI- HARI

Alat Optik

Sebelumnya kamu telah mempelajari bahwa sebuah benda dapat dilihat karena benda tersebut memantulkan cahaya. Benda terlihat biru karena benda tersebut memantulkan warna biru dan menyerap cahaya warna lainnya. Begitu pula warna daun terlihat hijau karena daun memantulkan cahaya warna hijau dan menyerap cahaya warna lain.

Bagaimana mata kita menangkap cahaya? Apa saja jenis-jenis alat optik? Untuk mengetahuinya, pelajarilah pembahasan berikut ini.

1. Mata

Mata merupakan indra penglihatan yang sangat penting bagi manusia. Tuhan Yang Maha Kuasa menciptakan mata bagi manusia sehingga manusia bisa melihat. Manusia memiliki sepasang mata berbentuk seperti bola dan terletak di dalam rongga mata.

a. Bagian-Bagian Mata

Ayo, kamu sebutkan bagian-bagian yang ada

pada matamu! Gambar di bawah ini memperlihatkan bagian-bagian mata.

Gambar penampang mata

1) Kornea mata, berfungsi untuk melindungi mata bagian dalam.

2) Iris, berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.

3) Pupil atau celah (lubang yang terdapat pada iris), berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya. Jika cahaya yang masuk sedikit, pupil akan melebar. Jika cahaya yang masuk banyak, pupil akan mengecil.

4) Lensa mata, dapat berakomodasi. Jika melihat benda yang jauh, lensa mata akan memipih. Jika melihat benda yang dekat, lensa mata akan menebal.

5) Retina, merupakan tempat terbentuknya bayangan yang akan dikirim ke saraf.

b. Cara Kerja Mata

Kamu telah mempelajari bahwa benda bisa dilihat jika ada cahaya. Cahaya dipantulkan oleh benda menuju mata. Pemantulan cahaya tersebut diterima oleh kornea. Oleh lensa mata, cahaya itu dibiaskan sehingga terbentuk bayangan terbalik pada retina. Selanjutnya, saraf-saraf pada retina akan menyampaikan informasi bayangan menuju otak. Otak akan mengolahnya sehingga kamu dapat melihat benda yang sebenarnya. Bayangan yang terbentuk pada retina adalah nyata, diperkecil, dan terbalik.

c. Kelainan atau Gangguan pada Mata

Manusia memiliki mata di sebelah kiri dan kanan. Kehilangan atau kerusakan salah satu bola mata dapat mengganggu penglihatan. Beberapa kelainan atau gangguan pada mata serta faktor penyebabnya adalah sebagai berikut.

1) Rabun Jauh (Miopi)

Miopi disebabkan jarak titik api lensa mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu cembung. Titik api adalah pusat pertemuan sinar yang sudah dipecah oleh lensa. Jadi, sinar yang masuk jatuh di depan retina sehingga mata tidak dapat melihat benda jauh.

Keterangan gambar:

a) Mata yang menderita rabun jauh.

b) Penderita rabun jauh bisa ditolong dengan menggunakan lensa cekung.

Untuk menolong penderita miopi (rabun jauh) harus menggunakan kacamata dengan lensa cekung (negatif). Lensa cekung ini akan menempatkan bayangan tepat pada retina.

2) Rabun Dekat (Hipermetropi)

Rabun dekat disebabkan lensa mata terlalu pipih. Titik api lensa berada di belakang retina sehingga mata tidak dapat melihat benda-benda yang dekat. Jadi, penderita hipermetropi harus menggunakan kacamata berlensa cembung. Dengan lensa cembung, sinar yang jatuh di belakang retina akan dikembalikan tepat pada retina. Perhatikanlah Gambar dibawah ini!

Gambar

a) Mata yang menderita rabun dekat.

b) Penderita rabun dekat bisa ditolong dengan menggunakan lensa cembung.

3) Presbiopia (Mata Tua)

Presbiopi adalah kelainan pada mata yang disebabkan oleh faktor usia sehingga daya akomodasi matanya berkurang. Penderita ini tidak dapat melihat benda

dekat dan tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas. Penderita ini harus menggunakan kacamata berlensa cekung dan cembung sekaligus.

4) Astigmatisma

Astigmatisma adalah kelainan mata yang disebabkan kelengkungan kornea matanya yang tidak berbentuk bola sehingga sinar-sinar yang masuk tidak terpusat

sempurna. Akibatnya, benda yang dilihat ada bayang annya. Penderita ini dapat dibantu dengan kacamata berlensa silindris.

Hal-hal yang dapat kamu lakukan agar matamu tetap sehat, di antaranya sebagai berikut.

a. Mengatur jarak baca (minimal 30 cm);

b. Menonton televisi jangan terlalu dekat;

c. Membaca di ruangan yang terang karena jika kamu membaca di tempat yang kurang terang, pupil mata mu akan melebar dengan kuat sehingga lama kelamaan akan menimbulkan kelelahan pada mata;

d. Mengonsumsi makanan yang banyak mengandung vitamin A, seperti wortel.

2. Lup

Lup disebut juga kaca pembesar atau suryakanta. Alat ini sering digunakan oleh tukang jam tangan. Lup menggunakan lensa cembung. Lup digunakan untuk melihat benda-benda berukuran kecil sehingga tampak besar. Gambar dibawah ini memperlihatkan lup digunakan untuk memperbesar kata pada gambar di bawah ini.

                          Gambar Lup                                                                                Gambar Penggunaan Lup

3. Mikroskop

Mikroskop digunakan di laboratorium untuk mengamati bakteri yang sangat kecil. Mikroskop dapat memperbesar bayangan benda sampai ratusan hingga ribuan kali. Perhatikan contoh bentuk mikroskop pada Gambar di bawah ini.

Mikroskop terdiri atas 2 lensa cembung, yaitu:

a) lensa okuler ialah lensa yang dekat dengan mata; b) lensa objektif ialah lensa yang dekat dengan benda yang diamati.

Gambar Mikroskop

4. Kamera Foto

Kamera adalah alat yang digunakan untuk memotret. Kamera menggunakan lensa positif. Lensa tersebut disangga oleh tabung yang dapat digeser ke depan atau ke belakang untuk memfokuskan bayangan benda agar bayangan jatuh pada flm. Perhatikanlah Gambar!

Kamera terdiri atas:

a) lensa;

b) ruang atau kotak yang kedap cahaya; dan

c) film.

Kamera memiliki diafragma yang fungsinya menyerupai iris mata manusia. Diafragma dapat mengatur sedikit atau banyak cahaya yang masuk.

5. Teleskop

Teleskop atau teropong adalah alat yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat jauh, misalnya benda di ruang angkasa. Dengan teleskop, benda ruang angkasa akan terlihat lebih dekat. Gambar di bawah ini menunjukkan teleskop bintang. Bahkan ada juga teleskop yang letaknya di luar angkasa dan dikendalikan oleh stasiun luar angkasa di bumi, teleskop ini bernama teleskop luar angkasa Hubble. Cara kerjanya dengan mengirimkan gambar hasil tangkapan lensa teleskop ini. Teleskop hubble digunakan untuk memotret gambar kejadian di luar angkasa.

                                     Gambar Teleskop                             Gambar Teleskop Hubble

6. Periskop

Awak kapal selam yang berada di kedalaman laut dapat mengamati permukaan laut menggunakan periskop. Periskop menerapkan sifat cahaya yang berupa pemantulan. Cahaya dari atas permukaan laut ditangkap oleh suatu cermin, kemudian dipantulkan menuju mata pengamat di dalam kapal selam. laut, kapal selam dilengkapi dengan periskop. Periskop menggunakan 2 buah cermin. Cermin ialah kaca bening yang salah satu mukanya dicat dengan air raksa.

                                                                       Gambar Periskop

.