Cahya

Cahya mangrupa salah sahiji bentuk énergi gelombang éléktromagnétik anu bisa ditempo ku panon. Cahya ogé mangrupa dasar ukuran pikeun hijian panjang méter: 1 méter nyaéta jarak anu diliwatan cahya dina rohangan hapa dina waktu 1/299,792,458 detik. Laju cahya nyaéta 299,792,458 méter pér detik.

Cahya diperlukeun dina kahirupan sapopoé. Panonpoé nyaéta sumber cahya utama di Bumi. Tutuwuhan héjo merlukeun cahya pikeun nyieun kadaharan.

Sipat-sipat cahya nyaéta, cahya ngarambat lempeng ka sakabéh arah. Buktina nyaéta urang bisa nempo hiji lampu anu murub ti sagala juru dina hiji rohangan nu poék. Lamun cahya kahalang, bayangan anu dihasilkeun dibalukarkeun ku cahya anu ngarambat henteu bisa méngkol. Tapi cahya bisa dipantulkeun.

 Pangbéngkokan cahya 
Cahya baris dipéngkolkeun lamun datangna miring ngaliwatan médium anu béda kawas ti udara (hawa) kana kaca tuluy ngaliwatan cai. Kaayaan ieu disebut pangbéngkokan cahya atawa réfraksi cahya. Hal ieu kajadian alatan cahya gerak leuwih gancang dina medium anu kurang padet (mundel). Tapi cahya anu datang kalawan sudut 90 darajat (ajeg lempeng) ngaliwatan médium anu béda henteu diréfraksi. Conto réfraksi dina hal sapopoé nyaéta kawas dina kasus sedotan inuman anu katempo béngkok sarta leuwih badag dina jero cai, atawa dina kasus dasar balong nu katempo leuwih déét batan jero sabenerna.

 Pantulan cahya gumantung kana rupa beungeut pamantul 
Bayangan bisa ditempo dina jero eunteung alatan aya pantulan cahya. Pantulan cahya éta leuwih alus sarta teratur dina beungeut pamantul anu rata. Pantulan cahya rada surem dina beungeut pamantul anu henteu rata. Eunteung sarta beungeut cai anu hérang sarta tenang mangrupa pamantul cahya anu alus. Hal ieu ngajadikeun urang bisa nempo beungeut sarta awak urang dina jero eunteung.

 Pakakas-pakakas anu boga fungsi dumasar prinsip réfraksi cahya nyaéta: 
 Suryakanta
 Mikroskop 
 Teleskop
 Lup
 Toropong

 Warna-warna dina cahya panonpoé 
Cahya bodas panonpoé diwangun ku tujuh warna dasar nyaéta:
 Beureum
 Jingga
 Konéng
 Héjo
 Biru
 Nila (Indigo)
 Wungu

Lamun tujuh warna ieu pagalo, cahya bodas baris dihasilkeun. Warna-warna dina cahya bodas panonpoé bisa dipisah-pisah ku ngagunakeun prisma ngajadi sakumpulan warna nu sinambung. Sakumpulan warna nu sinambung ieu dipikawanoh minangka spéktrum cahya sedengkeun pamisahan cahya bodas kana spéktrum ieu dipikawanoh minangka difraksi cahya. Katumbiri nyaéta conto spéktrum anu kabentuk sacara alamiah. Katumbiri kabentuk saréngsé hujan, sabot cahya panonpoé diréfraksi ku tetesan cai hujan. Tetesan cai hujan éta lumaku minangka prisma anu misah-misah cahya panonpoé jadi tujuh warna.

 Pamisahan cahya bodas panonpoé 
Spéktrum warna kabentuk alatan cahya anu béda warna karéfraksi dina sudut anu béda. Cahya wungu karéfraksi kalawan sudut panggedéna. Cahya beureum karéfraksi kalawan sudut pangleutikna. Warna-warna spéktrum kasebut digabungkan deui pikeun ngahasilkeun cahya bodas kalawan ngagunakeun dua prisma.

 Téori ngeunaan cahya 

 Téori abad ke-10 
élmuwan Abu Ali Hasan Ibn Al-haitham (965 - kira 1040), nu dipikawanoh ogé salaku Alhazen, ngamekarkeun téori anu ngécéskeun penglihatan, ngagunakeun géometri sarta anatomi. Téori éta nganyatakeun yén saban titik dina wewengkon anu kasinaran cahya, ngaluarkeun sinar cahya ka sagala arah, tapi ngan hiji sinar ti saban titik éta anu asup ka panon sacara ajeg lempeng anu bisa ditempo. Cahya séjén anu keuna panon henteu sacara ajeg lempeng henteu bisa katempo. Manéhna ngagunakeun kaméra liang jarum contona, anu mintonkeun hiji bayangan tibalik. Alhazen nganggap yén sinar cahya nyaéta kumpulan partikel leutik anu usik dina laju nu tangtu. Manéhna ogé ngamekarkeun tééori Ptolemy ngeunaan réfraksi cahya tapi usaha Alhazen henteu dipikawanoh di Éropa nepi ka dina ahir abad ka-16.

 Téori partikel 
Isaac Newton nganyatakeun dina Hypothesis of Light dina taun 1675 yén cahya diwangun ku partikel lembut (corpuscles) anu mancar ka sakabéh arah ti asalna. Téori ieu bisa dipaké pikeun ngajelaskeun pantulan cahya, tapi ngan bisa ngajelaskeun pembiasan kalawan nganggap rambatan cahya jadi leuwih gancang sabot ngasupan médium anu padet tumpat alatan daya tarik gravitasi leuwih kuat.

 Téori gelombang 
Christiaan Huygens nganyatakeun dina abad ke-17 yén cahya nu mancar ka sakabéh arah minangka ciri-ciri gelombang. Tetempoan ieu ngagantikeun téori partikel lembut. Hal ieu dilantarankeun ku alatan gelombang henteu diganggu ku gravitasi, sarta gelombang jadi leuwih laun sabot ngasupan médium anu leuwih padet. Téori gelombang ieu nganyatakeun yén gelombang cahya baris silih ganggu (interférensi) jeung gelombang cahya anu séjén kawas gelombang sora (kawas anu disebut ku Thomas Young dina abad ka-18), sarta cahya bisa dipolarisasikeun. Kakurang téori ieu téh gelombang cahya jiga gelombang sora, merlukeun médium pikeun ngarambat. Hiji hipotésis anu disebut luminiferous aether geus diusulkan, tapi hipotésis éta henteu disatujuan.

 Téori éléktromagnétik 
Dina taun 1845 Faraday manggihan yén sudut polarisasi ti hiji sinar cahya sabot sinar kasebut asup ngaliwatan material pamolarisasi bisa dirobah ku médan magnét. Ieu téh bukti kahiji lamun cahya pakuat-pakait jeung éléktromagnétisme. Faraday ngusulkeun dina taun 1847 yén cahya nyaéta gelombang éléktromagnétik nu boga frékuénsi luhur anu bisa ngarambat sanajan euweuh médium.

Téori ieu diusulkan ku James Clerk Maxwell dina ahir abad ka-19, sarta nyebutkeun yén gelombang cahya nyaéta gelombang éléktromagnétik ku kituna henteu merlukeun médium pikeun ngarambat. Tapi téori rélativitas husus ngagantikeun anggapan ieu. Téori éléktromagnétik némbongkeun yén sinar kasat mata mangrupa bagian tina spéktrum éléktromagnétik. Téknologi pancaran radio diciptakeun dumasar kana téori ieu sarta masih dipaké.

Laju cahya anu konstan dumasar kana persamaan Maxwell lalawanan jeung hukum-hukum mékanika gerak anu geus aya saprak jaman Galiléo, anu nganyatakeun yén sagala rupa laju nyaéta relatif ka nu nempo. Jawaban pikeun kontradiksi ieu satuluyna kapanggih ku Albert Einstein.

 Téori Kuantum 
Téori ieu dimimitian dina abad ka-19 ku Max Planck, anu nganyatakeun dina taun 1900 yén sinar cahya diwangun ku paket (kuantum) tanaga anu dipikawanoh salaku foton. Hadiah Nobel dina widang fisika dibikeun ka Planck minangka pangajén dina taun 1918 pikeun gawéna nimukeun téori kuantum, sanajan manéhna téh lain jelema anu kahiji ngawanohkeun prinsip dasar partikel cahya.

 Téori Dualitas partikel-gelombang 
Téori ieu ngagabungkeun tilu téori anu saméméhna, sarta nganyatakeun yén cahya nyaéta partikel ogé gelombang. Ieu téh téori modéren anu ngécéskeun sipat-sipat cahya, ogé sipat-sipat partikel sacara umum. Téori ieu mimiti dijelaskeun ku Albert Einstein dina awal abad ka-20, dumasar kana karya tulisna ngeunaan éfék fotolistrik, sarta hasil panalungtikan Planck. Einstein némbongkeun yén énergi hiji foton sabanding jeung frékuénsina. Leuwih umum deui, téori kasebut ngécéskeun yén sakabéh barang miboga sipat partikel sarta gelombang, sarta sagala rupa percoaban (ékspérimen) bisa dilakonan pikeun ngabuktikeunana. Sipat partikel bisa leuwih gampang katempo lamun hiji obyék miboga massa anu badag.

Dina taun 1924 ékspérimen nu dilakukeun ku Louis de Broglie némbongkeun éléktron ogé miboga sipat dualitas partikel-gelombang. Einstein meunangkeun pangajén Nobel dina taun 1921 dumasar karyana ngeunaan dualitas partikel-gelombang dina foton, sarta de Broglie nuturkeun tapak-lacakna menunagkeun pangajén Nobel dina taun 1929 pikeun panalungtikan partikel-partikel anu séjén.

 Panjang gelombang cahya katémbong 
Cahya katémbong mangrupa bagian tina spéktrum gelombang éléktromagnétik anu miboga panjang gelombang antara leuwih kurang 400 nanométer (nm) nepi ka 800 nm (dina udara).

 Rumus laju-cahya 
,

di mana λ nyaéta panjang gelombang, f nyaéta frékuénsi, v nyaéta laju cahya. Lamun cahya ngarambat dina jero rohangan hapa, jadi v = c, antukna

,

di mana c nyaéta laju cahya. Urang kaci ngajelaskeun v minangka

di mana n nyaéta konstanta (indéks bias) anu mana nyaéta sipat materi anu diliwatan ku cahya.

 Parobahan dina laju cahya 
Kabéh cahya usik dina laju anu katepi (kahingga). Sanajan hiji jalma ngimeutan yén laju cahya nyaéta c, laju cahya dina rohangan hapa, nyaéta c = 299,792,458 méter pér detik (186,282.397 mil pér detik); tapi, lamun cahya ngaliwatan obyék anu bisa ditembus cahya kawas hawa, cai jeung kaca, lajuna ngurangan, sarta cahya kasebut ngarandapan pembiasan. Nyaéta n=1 dina rohangan hapa sarta n>1 dina jero médium séjén.

 Sajarah ukar-ukur laju cahya 

Laju cahya geus mindeng diukur ku ahli fisika. Ukar-ukur munggaran anu pangalusna geus dipigawé ku Olaus Roemer (ahli fisika Denmark), dina taun 1676. Manéhna nyiptakeun tata cara ngukur laju cahya. Manéhna ngimeutan sarta nyatet gerak planét Saturnus sarta salah sahiji bulanna kalawan ngagunakeun teleskop. Roomer nimukeun yén bulan kasebut ngorbit Saturnus sakali saban 42 1/2 jam. Masalahna nyaéta lamun Bumi jeung Saturnus pajauh, puteran orbit bulan kasebut katempo nambahan. Ieu ngabuktikeun yén cahya merlukeun waktu leuwih lila pikeun nepi ka Bumi. Ku cara ieu laju cahya bisa diitung kalawan nganalisa jarak antar planét dina mangsa-mangsa nu tangtu. Roemer meunangkeun angka laju cahya sagedé 227,000 kilométer pér detik.

Mikel Giovanno Tupan ngagunakeun eunteung nu muter pikeun ngukur waktu anu diperlukeun cahya pikeun bulak-balik ti Gunung Wilson ka Gunung San Antonio di California. Ukar-ukur nu jitu ngahasilkeun laju 299,796 kilométer/detik. Dina pamakéan sapopoé, angka ieu dibuleudkeun jadi 300,000 kilométer/detik.

 Kelir jeung panjang gelombang 
Panjang gelombang anu béda-béda ditarjamahkeun ku otak manusa salaku warna, kalawan beureum nyaéta panjang gelombang pangpanjangna (frékuénsi pangpondokna) nepi ka wungu kalawan panjang gelombang pangpondokna (frékuénsi pangluhurna). Cahya kalawan frékuénsi di sahandapeun 400 nm sarta saluhureun 700 nm henteu bisa katempo ku manusa. Cahya disebut sinarultraviolét dina wates frékuénsi luhur sarta infrabeureum (IR atawa infrared) dina wates frékuénsi pondok. Sanajan manusa henteu bisa nempo sinar infrabeureum, kulit manusa bisa ngarasakeunana dina wangun panas. Aya ogé kaméra anu bisa nyerek sinar Infrabeureum sarta ngarobahna jadi sinar katémbong. Kaméra kawas ieu disebut night vision camera.

Radiasi ultaviolét henteu dirasakan samasakali ku manusa kajaba lamun kakeunaan dina jangka waktu anu lila, hal ieu bisa ngabalukarkeun kulit kabeuleum sarta kanker kulit. Sawatara sato kawas nyiruan bisa nempo sinar ultraviolét, sedengkeun sato-sato séjénna kawas oray Viper bisa ngarasakeun IR ku alat husus.

 Ngukur cahya 
Di handap ieu aya daptar kuantitas anu dipaké pikeun ngukur cahya

 tingkat caang (atawa suhu)
 iluminasi (hijian SI: lux)
 fluks luminasi (hijian SI: lumen)
 inténsitas luminasi (hijian SI: candela)

 Sumber cahya 
 Radiasi panas (radiasi barang hideung) 
 lampu
 panonpoé
 partikel padet nu cahyaan dina suhu luhur (tempo seuneu)
 émisi spéktral atomik 
 laser sarta maser
 light emitting diode (LED)
 lampu gas (lampu néon, lampu cai raksa jsb.)
 seuneu tina gas
 [[akselérasi partikel bébas nu boga muatan (biasana hiji éléktron)
 radiasi siklotron
 Radiasi Bremsstrahlung
 Radiasi Cherenkov
 kemoluminesens
 floresens
 fosforescence
 bungbung sinar katoda
 bioluminesens
 sonoluminesens
 triboluminesens
 luruhan radioaktif
 anihilasi partikel-antipartikel

 Tempo ogé 
 Fourier optik

Kategori:Fisika