Cahaya Sebagai Gelombang
Cahaya adalah sebuah gelombang yang memindahkan energi tanpa disertai adanya pemindahan massa. Cahaya menjadi kebutuhan untuk seluruh yang ada di bumi karena setiap kehidupan di bumi membutuhkan energi dari matahari yang ditransfer ke bumi dalam bentuk cahaya. Cahaya adalah fenomena fundamental yang berbeda yang tidak memiliki dasar dalam mekanika.
Pada tahun 384-322 SM, Aristoteles mengungkapkan bahwa suara disebabkan oleh vibrasi udara. Pengatahuan ini kemungkinan di dasarkan pada pengamatan bahwa musik dihasilkan oleh udara. Pada kenyataannya mempelajari hubungan antara bunyi-bunyi musik dan panjang dari vibrasi dawai telah dikembangkan pada masa sebelum masehi atau dunia kuno. Pada jaman Newton sifat dari cahaya belum diketahui, sehingga ia bersekulasi bahwa cahaya adalah gelombang sama seperti suara. Pada tahun 1629-1695, Christian Hugyen dalam waktu yang bersamaan dengan Newton mengembangkan sebuah teori gelombang tentang cahaya namun Newton sendiri menyokong sebuah teori tentang caya yang tersususn dari partikel-partikel yang tak bermassa (corpuscles). Dalam hipotesis Newton menyatakan bahwa partikel tak bermassa ini bergerak melalui ruang dengan kecepatan konstan serta adanya perbedaan tipe dari partikel yang tak bermassa untuk setiap warna. Newton keberatan dengan teri bahwa gelombang dari cahaya, tidak seperti suara yang tidak kelihatan bengkook di sekitar sudut. Melalui eksperimen dan demonstrasi yang dilakukan oleh Thomas Young dan dilanjutkan oleh Augustin Fresnel secara terus menerus menurut prinsip superposisi maka gelombang alamiah dari cahaya dapat ditetapkan.
Ketika pengetahuan cahaya telah mengalami kemajuan, penemuan penting telah dibuat dalam medan listrik dan medan magnet. Hukum-hukum dasar listrik dan magnet ini telah ditemukan pada pertengahan abad-19. Dimana formulasi teori matematika yang konfrehensif oleh James Cleck Maxwell. Maxwell meramalakan bahwa akan ada gelombang elektroomagnetik yang terdiri dari osilasi medan listrik dan medan magnet yang akan menyebar dalam ruang dengan kecepatan tertentu. Menurut teori Maxwell kecepatan ini diberikan oleh konstanta listrik yang dimasukkan ke dalam teori. Ketika melakukan perhitungan terhadap kecepatan gelombang elektromagnetik dari konstanta ini maka diketahi bahwa konstantan sebanding dnegan kecepatan cahaya.
Teori Maxwell mengalami kesuksesan besar dengan menetapkan cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik. Saat ini para fisikawan telah mengetahui tentang gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang antara 10-17m sampai 104m yang mana hanya gelombang yang dapat dideteksi dengan mata manusia memiliki panjang gelombang 4.10-7 dan 7.10-7 m dan disebut sebagai cahaya tampak. Sedangkan gelombang cahaya yang memiliki panjang gelombang lebih pendek atau lebih panjang dari cahay tampak memiliki nama tersendiri, seperti gelombang radio, infra merah, gelombang radio, ultraviolet, dan sinar-x.
Cahaya memiliki sifat-sifat alamiah seperti kecepatan. Pada tahun 1600, Galileo mencoba melakukan pengukuran terhada kecepatan cahaya dengan sebuah ekperimen crude namun gagal. Kemudian, pada tahu 1676 Ome Romer memperoleh nilai pendekatan pertama dari kecepatan cahaya, dengan didasarkan pada gerakan bulan pada Jupiter yang bergantung pada jarak antara Jupiter dan Bumi namun hasilnya tidak diterima secara umum. Hingga, pada pertengahan abad ke-19 dilakukan eksperimen pengukuran kecepatan cahaya yang diperoleh secara langsung. Dimulai pada tahun 1819-1896 percobaan pertama dilakukan oleh Arman Hippolyte Luis Fizeaun dengan menggunakan modifikasi dari pengukuran Galileo. Awalnya Galileo menempatkan dua asisten yang masing-masing membawa lentera yang berjarak. Asisten A akan membuka lentera yang dipegang dan asisten B disuruh untuk membuka lenteranya setelah melihat adanya cahaya dari lentera asisten A. kemudian Galileo mencoba untuk menghitung waktu yang dibutuhkan oleh cahaya dari lentera A sampai ke lentera B dan kembalai lagi ke lentera A. Jarak antara lentera A dan B adalah 5 mi tetapi waktu yang dibutuhkan hanya 5.10-5 detik yang mana terlalu kecil untuk dapat dideteksi leh Galileo.
Fizeau melakukan percobaan dengan mengganti asisten B dengan cermin sehingga ketika itu juga cahaya akan dibalikkan ke A tanpa adanya pengurangan waktu. Asisten A kemudian digantikan oleh sebuah perutaran gigi roda yang ada didepan sumber cahaya, sehingga ketika roda berutar maka secara otomatis cahaya akan dikirim ke cermin. Kecepatan rotasi roda meningkat hingga pengamat di belakang dibelakang roda tidak dapat melihat pantulan dari cahaya. Hal ini terjadi ketika waktu yang dibutuhkan oleh cahaya untuk bergerak dari roda kecermin dan kembali lagi sebanding dengan waktu yang dibutuhkan roda untuk melakulan perputaran dari satu gigi ke gigi berikutnya. Dengan percobaan ini maka Fizeu dapat menghitung kecepatan cahaya. Sejak percobaan pertama, kecepatan cahaya telah diukur secara berulang-ulang dengan akurasi yang tinggi dan diketahui bahwa keceatan cahaya di ruang vakum adalah c = 3.108 m/s. Dimana simbol c digunakan untuk kecepatan cahaya di ruang vakum karena kecepatan cahaya di dalam bahan transparan lebih renda dibandingkan kecepatan cahaya di ruang vakum. Perbandingan dimiliki kecepatan cahaya di dalam ruang vakum dengan kecepatan cahaya di bahan transparan disebut indek bias.
Referensi
Chitu,Catalin., dkk. (2011). The Light-an Integrated Approach to The Phenomenon. Procedia Social and Behavioral Science, 15, 277-283.