Cahaya sebagai Gelombang

Cahaya sebagai Gelombang

Teori gelombang cahaya mulai dikembangkan oleh Christian Huygens¹ dengan berdasarkan kontruksi geometris yang dapat memperkirakan keberadaan muka gelombang dengan keunggulan adanya hukum pemantulan (refleksion) dan pembiasan⁴ (refraksion) gelombang dengan memberikan arti fisis pada indeks bias yaitu semua titik pada suatu muka gelombang merupakan titik sumber dari bulatan gelombang kecil sekunder. Setelah posisi waktu, posisi baru dari permukaan gelombang adalah posisi suatu permukaan yang menyinggung gelombang-gelombang kecil sekunder. Hyugens mengansumsikan bahwa gerak gelombang lebih besar dari aliran partikelnya. 

Gambar 1: Prinsip Huygens untuk menentukan muka gelombang

Cristian Huygens adalah fisikawan Belanda sebagai orang pertama yang menemukan teori gelombang untuk cahaya di tahun 1678.

Pembiasan adalah pembelokan gelombang akibat perbedaan medium.

Gambar 1 merupakan perambatan sebuah gelombang bidang yang berjalan ke kanan dalam ruang hampa dengan bidang AA’. Setiap titik pada gelombang menganggap sumber titik. Misal pada titik bidang AA’ sebagai sumber dari bulatan gelombang kecil sekunder yang dipancarkan saat t= 0. Menggambar bulatan sampai c  dimana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Gambar bidang BB’ menyinggung gelombang kecil pada waktu  yang mana sejajar dengan AA’ dan berjarak tegak lurus  dengan c

Interferensi merupakan amplitudo berbagai gelombang yang bergabung untuk membentuk amplitudo yang lebih besar. Inteferensi cahaya terjadi ketika terdapat dua gelombang datang bersama pada suatu tempat. Terdapat syarat yang harus dipenuhi oleh sumber cahaya agar dapat menghasilkan interferensi untuk diamati yaitu kedua sumber cahaya harus koheren yang memiliki beda fase selalu tetap sehingga keduanya harus memiliki frekuensi yang sama (beda fase boleh nol tetapi tidak harus nol) dan harus memiliki amplitudo yang hampir sama karena apabila tidak interferensi yang dihasilkan kurang jelas.

Gambar 2: Susunan pelangi

 

Seseorang dapat melihat pelangi ketika terdapat tetesan-tetesan air hujan dengan sinar matahari. Berkas merah dan ungu dibelokkan oleh tetesan air dan dipantulkan pada permukaan belakang. Merah dibelokkan paling sedikit sehingga mencapai mata pengamat dan tetesan yang lebih tinggi di langit. Sehingga pada warna pelangi yang paling atas berwarna merah.

Gambar 3: Refraksi cahaya matahari pada tetesan air hujan

Sumber: Bueche, J.F dan Hecht, E, College Physics Ninth Edition.

Warna-warna pada pelangi merupakan hasil dari efek optik diantaranya pembiasan (refraction), pemantulan (reflaction), dan penyebaran (dispersion)⁶. Pelangi akan terlihat setelah hujan, tetapi tidak selalu setelah hujan. Pelangi akan terlihat bergantung pada posisi sudut pengamat dan sinar matahari. Sinar matahari harus menyinari jatuhnya air sehingga cahaya akan masuk pada tetesan dan terdispersi. Cahaya terdispersi terhadap tetesan air hujan akan membentuk suatu haluan yang melibatkan geometeri.

Dispersion adalah perubahan bentuk gelombang ketika merambat melalui medium.

Gambar 4: Sudut pembentuk pelangi

Sumber: Bueche, J.F dan Hecht, E, College Physics Ninth Edition.

Pelangi tidak berbentuk rata dalam dua dimensi yang seperti terlihat. Pelangi yang sering terlihat sebenarnya berbentuk tiga dimensi yang mengerucut dengan cahaya terhambur. Puncak kerucut terletak pada mata manusia. Seperti dengan dihubungkan pada gelas kerucut yang terlihat pada mata ketika air yang diminum akan memancur. Ketika terlihat pada gelas akan berbentuk bundaran. Semua itu dihubungkan dengan teori pelangi pada tetesan air hujan yang jatuh akan terdispersi dalam bentuk yang melengkung (shape of cone). Bentuk itu akan berbeda warna setiap lapisannya dibawah warna merah, kuning dibawah orange, dan lain-lain.

Fisika "Fast and Furious 7"

Fisika "Fast and Furious 7", Mungkinkah Aksi Gila dalam Film Dilakukan?

Aksi dalam film Fast and Furious 7 begitu mengagumkan, mulai dari terjun dengan mobil dari pesawat hingga menggunakan mobil untuk melompat dari satu menara ke menara lain di kompleks Etihad Building, Abu Dhabi.

Satu hal yang patut dipertanyakan, apakah aksi-aksi itu secara ilmiah dapat dilakukan? Sejumlah fisikawan dengan keahliannya menghitung gaya serta kecepatan, mencoba menalar kemungkinan melakukan aksi tersebut dalam dunia nyata.

Matthew Kleban, doktor fisika dari Stanford University dan peneliti Pusat Kosmologi dan Fisika Partikel, mengomentari aksi terjun dari pesawat yang dilakukan Vin Diesel, Paul Walker, dan aktor lainnya.

Dari pesawat yang terbang pada ketinggian jelajah 3,1 kilometer, enam mobil keluar dan mulai berputar di udara, lalu terjun dengan parasut bersama penumpang di dalamnya. Sampai di daratan, mobil dan penumpangnya selamat, dan malah langsung melaju.

Hal itu tampak tak mungkin. Namun, Kleban seperti diberitakan Los Angeles Times, Minggu (4/4/2015), mengatakan, tak ada alasan secara fisika yang menunjukkan bahwa aksi tersebut tidak mungkin untuk dilakukan.

"Anda perlu perlengkapan terbaik. Anda perlu melakukan semuanya dengan tepat, dan mendarat di tempat yang benar. Tidak ada alasan bahwa mobil tak bisa terjun dengan parasut dan tetap melaju setelah mendarat," ungkap Kleban.

Agar hal itu bisa terjadi, parasut harus dibuat dengan bahan yang sangat baik dan kuat. Soal jenis materialnya, Kleban tak mengungkapkannya. Mobil bakal menghantam keras tanah saat mendarat, tetapi kecepatan vertikalnya dapat dikonversi menjadi kecepatan horizontal.

Sementara itu, Lee Loveridge, profesor fisika di Pierce College, mengungkapkan bahwa aksi para jagoan Fast and Furious 7 saat melompat dari satu menara ke menara lain di Etihad Tower "mungkin adalah aksi yang paling memungkinkan dalam film."

Sebagai informasi, kompleks Etihad Tower memiliki lima menara. Menara paling tinggi adalah 306 meter, sementara yang terendah 217 meter. Mobil yang digunakan untuk melompat menara adalah Lykan HyperSport yang berharga 3,4 juta dollar AS.

Dari penampakan dalam film, terlihat bahwa mobil mulai melompat dari menara 2, dan merupakan yang tertinggi. Setelah menabrak jendela, mobil kemudian membuat keributan pada sebuah pesta, sebelum akhirnya berputar dan melompat lagi ke menara 3.

Mobil "mendarat" di lantai yang sedang dalam pembangunan. Rem mobil tak berfungsi. Lalu, mobil kembali terjun ke menara 4 dan 5, yang terpendek. Di sana, mobil memasuki galeri seni, merusak sejumlah koleksi.

Loveridge menyampaikan perhitungan. Lykan HyperSport berbobot 1.362 kilogram. Sementara itu, jarak rata-rata antar-menara di Etihad Tower sekitar 45 meter. Loveridge memperkirakan, sekali terjun, mobil turun 2-4 lantai.

"Untuk terjun empat lantai, mobil harus bergerak dengan sudut 35 derajat ketika menghantam jendela gedung. Namun, dalam film, sepertinya sudutnya hanya 12 derajat. Jika itu yang terjadi, Anda akan melihat bagian belakang jatuh sebelum sampai lantai gedung," katanya.

"Jika mobil hanya terjun dua lantai, sudut saat mendarat adalah 18 derajat, lebih dekat dengan 12 derajat. Ini masih berada dalam rentang kesalahan perhitungan," imbuhnya seperti dikutip Vulture.com, Senin (6/4/2015).

Loveridge melanjutkan, "Terjun empat lantai membutuhkan waktu 1,6 detik, sementara terjun dua lantai membutuhkan waktu 1,1 detik. Untuk melompat 150 kaki (45 meter), mobil harus bisa bergerak 70 mil per jam kalau terjun empat lantai, dan 100 mil per jam kalau dua lantai."

Kecepatan 70 mil per jam setara dengan 120 km per jam, sementara 100 mil per jam setara 160 km per jam. "Dua kecepatan itu jelas bisa dicapai oleh mobil tersebut (Lykan HyperSport)," kata Loveridge.

Yang jadi pertanyaan, untuk bisa mencapai kecepatan itu, tentu mobil harus bergerak lebih dahulu. Berapa jarak yang harus ditempuh mobil agar mencapai kecepatan tersebut? "Mereka bilang bisa naik dari 0 ke 60 (mil per jam) dalam 3 menit," kata Loveridge.

Akan tetapi, Loveridge mengatakan, "Yang tak jelas adalah percepatannya. Jika percepatannya konstan, Anda perlu 300 kaki (91,5 meter) untuk mencapai kecepatan 100 mil per jam dari kondisi diam. Itu saja membutuhkan gedung dengan lebar 300 kaki."

"Kalau kita menguadratkan percepatan dengan rentang jarak gedung 150 kaki, perlu 750 kaki (228 meter) untuk mencapai kecepatan 100 mil/jam, untuk terjun dua lantai. Itu berarti Anda butuh gedung selebar 750 kaki. Saya kira gedungnya tak selebar itu," kata Loveridge.

"Nah, sekarang, untuk terjun empat lantai, dengan penguadratan konstan, Anda butuh 275 kaki (84 meter). Besar, tetapi lebih mungkin. Di samping itu, dia tak memulainya dari keadaan diam," imbuhnya.

Meski ada beberapa aksi dalam Fast and Furious 7 yang memungkinkan, butuh kondisi-kondisi tertentu. Di samping itu, perhitungan-perhitungan yang disampaikan fisikawan punya keterbatasan. Jadi, perlu berpikir ribuan kali sebelum meniru aksi itu.

Meski ada sejumlah aksi yang mungkin untuk dilakukan, film tersebut juga menyimpan sejumlah aksi mustahil. Apa saja aksi-aksi yang tak mungkin tersebut? Simak artikel berikutnya di Kompas.com.

Editor

: Yunanto Wiji Utomo

Kaitan Warna Gaun Biru-Hitam atau Emas-Putih dengan Kondisi Mata

Kaitan Warna Gaun Biru-Hitam atau Emas-Putih dengan Kondisi Mata

Foto bagian tengah menunjukkan warna asli gaun yang diunggah Wiked. Foto sebelah kiri menunjukkan warna asli setelah diedit oleh tim Wired untuk mengungkap warna gaun sebenarnya.

 Biru-hitam atau Emas-putih? Gaun ini sempat menjadi perdebatan di internet karena perbedaan warna yang dilihat oleh tiap orang. Ada yang melihatnya sebagai gaun berwarna emas-putih, ada pula yang melihatnya biru-hitam.

Artis internasional seperti Taylor Swift, Kanye West, Mindy Kaling, dan Justin Bieber tak ketinggalan menilai gaun tersebut. Mereka melihat gaun itu berwarna hitam-biru. Sementara itu, Kim Kardashian dan Julianne Moore melihatnya sebagai warna emas dan putih.

Ramainya masalah warna gaun ini membuat berbagai analisis dari segi ilmiah mau pun kesehatan. Lantas, apa yang mengaitkan warna gaun dengan kesehatan mata Anda?  Seperti yang diketahui, warna gaun yang sebenarnya yaitu hitam dan biru. Namun masih timbul pertanyaan soal apa latar belakang di balik penglihatan Anda terkait warna yang ditangkap.

Hitam dan Biru

Jika Anda melihat warna hitam dan biru, maka Anda tepat.
Berdasarkan sebuah survei di laman Buzzfeed, dari hampir 3 juta orang, hanya 30 persen orang yang melihatnya dengan benar. Sisanya, 70 persen melihat warna emas dan putih.

Retina Anda mengintepretasinya sebagai foto yang kelebihan cahaya
Apabila Anda merasa gaun itu terpapar cahaya terang, mungkin otak Anda akan menilainya sebagai biru dan hitam.

"Anda mungkin melihat foto tersebut kelebihan cahaya, itu berarti cahaya terlalu banyak, sehingga warna di foto terlihat lebih gelap bagi Anda setelah retina mata mengompensasi," ujar doktor dari New York Eye and Ear Infirmary of Mount Sinai, Reena Garg.

Anda memiliki sel kerucut (reseptor warna) yang aktif
Sel kerucut membantu Anda melihat di siang hari dan sensitif terhadap warna, khususnya merah, hijau, dan biru. Dalam kondisi pencahayaan normal, aktivasi kombinasi sel kerucut tersebut yang membuat Anda bisa melihat rentang warna berbeda. Karena Anda melihat gaun tersebut terpapar cahaya berlebih, sel kerucut Anda dalam efek penuh.

Otak Anda tahu bagaimana menyeimbangkan trik cahaya
Anda mungkin orang yang berbasis visual atau tergolong dalam bidang artistik, sehingga Anda terbiasa dengan ilusi seperti itu ketika cahaya berperan. Karena otak Anda sudah familiar, Anda tidak terperdaya oleh ilusi optik seperti ini.

Anda mungkin bergerak dalam bidang fesyen
Terdapat sebuah fenomena bernama "priming" yang membuat otak Anda kebal terhadap cara-cara tertentu dari gaun itu. "Itu bisa berarti Anda telah melihat gaun atau bahannya dengan tekstur yang sama sebelumnya, sehingga mempengaruhi persepsi Anda," kata ahli neurosains kognitif dari Rockefeller University, John Borghi.

Anda mungkin kekurangan warna merah dan hijau
Reporter dari Yahoo Tech, David Pogue mengusulkan teori yang cukup menarik.
"Saya rasa itu hanya seperti tes sensitif defisiensi warna merah-hijau, yang sebenarnya umum," tutur Kepala Departemen Oftamologi UCSF, Stephen McLeod kepada Pogue, "Saya berani bertaruh sebagian besar orang menyebutnya hitam adalah laki-laki. Ini konsisten dengan defisiensi sel kerucut, dan warna merah-hijau akan melakukannya untuk rona ini."

Melihatnya berwarna emas dan putih?

Anda masuk dalam kelompok mayoritas
Berdasarkan survei yang sama dari Buzzfeed, sebanyak 70 persen dari responden mengaku melihat warna emas dan putih. Retina Anda menganggap foto itu kekurangan cahaya. Jika Anda melihat latar belakang yang gelap, otak Anda akan melepas rona biru dan menganggap gaun tersebut berwarna emas dan putih.

Anda memiliki sel batang (sel fotoreseptor) yang aktif
Sel batang membantu Anda melihat saat malam hari, dan sensitif terhadap warna hitam dan putih. Mereka paling aktif dalam kondisi cahaya redup, maka mereka Anda bisa memiliki batang yang aktif (di mata Anda).

Batang membantu kita melihat di malam hari, dan sensitif terhadap warna hitam dan putih. Mereka paling aktif di kondisi pencahayaan redup, sehingga mereka telah terbentuk dalam formasi ini, karena Anda melihat gaun tersebut berlatar belakang redup.

Anda mungkin lebih baik dalam mengamati warna
"Beberapa budaya memiliki cara beragam dalam menjabarkan warna selain pada umumnya," ujar neuro-oftamologi di Cleveland Clinic's Cole Eye Institute, Lisa Lystad. "Itu seperti Anda pergi ke lingkaran Arktik dan berbicara tentang salju. Mereka memiliki banyak sekali jenis berbeda pada salju," lanjutnya.

Bila warna gaun itu berubah saat Anda melihatnya lagi
Itu berarti otak Anda mengalami perubahan. Persepsi Anda terhadap gaun tersebut telah menyesuaikan diri. Bisa jadi Anda melihat foto itu dengan cahaya yang berbeda, atau melihat di samping warna yang membuat Anda membaca warna atau ambient cahaya yang berbeda.

Sumber :

shine.yahoo.com

Editor :

Lusia Kus Anna

Aliens May be Out There, but Too Distant for Contact

Aliens May be Out There, but Too Distant for Contact

The SETI Institute's Allen Telescope Array (ATA) is hunting for radio signals from hypothetical intelligent alien life in our galaxy.

The Milky Way may be home to some 3,000 extraterrestrial civilizations but the vast distances between our galactic cousins will make contact extremely rare, a new study concludes.

How Are We Looking for Alien Life?

Dr. Ian O'Neill, space producer for Discovery News, steps in to discuss some of the ways scientists are working to detect signs of life on other worlds.

Data collected by NASA’s Kepler space telescope and other observatories scouting for planets beyond the solar system indicate Earth is one of some 40 billion potentially habitable worlds in the galaxy, with about one new life-friendly planet forming every year, astronomer Michael Garrett, head of the Dutch astronomy research foundation ASTRON, said at the International Astronomical Congress in Toronto.

13 Ways to Hunt Intelligent Aliens

Sounds promising, until you consider the sheer size of the Milky Way, which spans more than 100,000 light-years in diameter. Light travels at about 186,000 miles per second, but a signal will still take more than 4 years to reach neighboring system Alpha Centauri and 100,000 years to travel from one end of the galaxy to the other.

“On average, you’d expect the civilizations to be separated by at least 1,000 light-years in the Milky Way. That’s a large distance, and for communication purposes you need to allow for twice the travel distance, so you’re talking about civilizations that have to be around for at least a few thousand years in order to have the opportunity to talk to each other,” Garrett said.

“We don’t really know the time scales in which civilizations persist,” he added.

The one example available -- Earth -- indicates that life essentially developed as soon as the conditions were right, but intelligent life arose comparatively late.

“It’s really just essentially in the last few minutes of the overall evolution of life on the planet," Garrett said. "I don’t want to be too negative about this, but ... my basic conclusion is that SETI signals will be rare in the Milky Way."

That doesn’t mean astronomers shouldn’t look, he added. Quite the contrary, given the huge technological leaps in radio astronomy and in data processing techniques compared to what was available for Search for Extraterrestrial Intelligence, or SETI, programs 60 years ago.

SETI also is benefitting from sister radio astronomy projects, such as the ongoing quest to find the source of mysterious transient radio bursts.

“SETI is not easy, but it’s a pursuit that is well worth doing. The question is so important,” Garrett said. “Everyone is interested, not just scientists and space enthusiasts. People in the street are interested to know what else is out there.”