OPTIKA

Teori-teori Cahaya dan Gelombang

Disusun Oleh:

Dhia Hana Mufida

1205120989

Dosen Pengampu:

M. Nor, S.Si, M.T

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS RIAU

2014

0

Saat cuaca cerah, pada siang hari kita bisa melihat matahari dan malamnya bisa

melihat bulan ataupun bintang. Matahari, bulan dan bintang adalah bagian dari benda langit,

yang ketika kita melihatnya ataupun mengamatinya, informasi yang bisa kita tangkap

langsung dari benda langit tersebut berupa cahaya. Dan dari cahaya tersebut para astronom

dapat menentukan posisi, jarak, warna, suhu, jenis zat yang dikandungnya, energi dan lain

sebagainya. Jadi cahaya itu ilmu, cahaya merupakan bagian dari fenomena fisika, tanpa

cahaya bisa jadi ilmu astronomi tidak akan pernah ada, tanpa cahaya kita tidak akan bisa

hidup. Dari fenomena cahaya ini, banyak para ilmuwan memuculkan berbagai gagasan

ataupun teori tentang cahaya. Namun demikian, didalam ilmu pengetahuan, kebenaran dari

suatu gagasan maupun teori akan sangat di tentukan oleh uji eksperimen. Berikut ini adalah

beberapa teori yang dikemukakan ilmuwan mengenai cahaya dan optik.

1. Nama Teori : TEORI KERUCUT RASDIASI 

Penemu : Al-Kindi (801 M – 873 M) 

Ilmuwan Muslim pertama yang mencurahkan pikirannya untuk mengkaji ilmu optik

adalah Al-Kindi (801 M – 873 M). Hasil kerja kerasnya mampu menghasilkan pemahaman

baru tentang refleksi cahaya serta prinsip-prinsip persepsi visual.

Secara lugas, Al-Kindi menolak konsep tentang penglihatan yang dilontarkan

Aristoteles. Dalam pandangan ilmuwan Yunani itu, penglihatan merupakan bentuk yang

diterima mata dari obyek yang sedang dilihat. Namun, menurut Al-Kindi penglihatan justru

ditimbulkan daya pencahayaan yang berjalan dari mata ke obyek dalam bentuk kerucut radiasi

yang padat.

2. Nama Teori : TEORI REFRAKSI

Penemu : Ibnu Sahl (940 M – 100 M) 

Sarjana Muslim lainnya yang menggembangkan ilmu optik adalah Ibnu Sahl (940 M –

100 M). Sejatinya, Ibnu Sahl adalah seorang matematikus yang mendedikasikan dirinya di

Istana Baghdad. Pada tahun 984 M, dia menulis risalah yang berjudul On Burning Mirrors and

Lenses (pembakaran dan cermin dan lensa). Dalam risalah itu, Ibnu Sahl mempelajari cermin

membengkok dan lensa membengkok serta titik api cahaya.

Ibnu Sahl pun menemukan hukum refraksi (pembiasan) yang secara matematis setara

dengan hukum Snell. Dia menggunakan hukum tentang pembiasan cahaya untuk

memperhitungkan bentuk-bentuk lensa dan cermin yang titik fokus cahanya berada di sebuah

titik di poros.

1

3. Nama Teori : TEORI SINAR CAHAYA 

Penemu       : Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham (965 – sekitar 1040) 

Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitham (965–sekitar 1040), dikenal juga sebagai Alhazen,

mengembangkan teori yang menjelaskan penglihatan, menggunakan geometri dan anatomi.

Teori itu menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan

sinar cahaya ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik yang masuk ke mata

secara tegak lurus yang dapat dilihat. Cahaya lain yang mengenai mata tidak secara tegak

lurus tidak dapat dilihat. Dia menggunakan kamera lubang jarum sebagai contoh, yang

menampilkan sebuah citra terbalik. Alhazen menganggap bahwa sinar cahaya adalah

kumpulan partikel kecil yang bergerak pada kecepatan tertentu. Dia juga mengembangkan

teori Ptolemy tentang refraksi cahaya namun usaha Alhazen tidak dikenal di Eropa sampai

pada akhir abad 16.

4. Nama Teori : TEORI REFLEKSI CAHAYA

Penemu : Euclid 

Euclid (Alexandria) didalam karyanya Optica ia mencatat bahwa perjalanan cahaya

dalam garis lurus dan menjelaskan hukum refleksi. Dia percaya bahwa visi akan melibatkan

sinar dari mata ke obyek terlihat dan ia mempelajari hubungan antara ukuran jelas dari objek

dan sudut-sudut yang mereka subtend di mata. Hero (juga dikenal sebagai Heron) di

Alexandria. Dalam karyanya Catoptrica, Hero menunjukkan dengan metode geometri bahwa

jalan sebenarnya yang diambil oleh sebuah sinar cahaya dipantulkan dari sebuah cermin

pesawat yang lebih pendek daripada jalur tercermin lain yang mungkin diambil antara sumber

dan titik pengamatan.

5. Nama Teori : TEORI INTENSITAS CAHAYA

Penemu : Robert Grosseteste

Robert Grosseteste (Inggris) scholarum. Magister dari Universitas Oxford dan

pendukung pandangan bahwa teori harus dibandingkan dengan observasi, Grosseteste

menganggap bahwa sifat cahaya memiliki arti khusus dalam filsafat alam dan menekankan

pentingnya matematika dan geometri di mereka belajar. Dia percaya bahwa warna terkait

dengan intensitas dan bahwa mereka memperpanjang dari putih menjadi hitam, putih yang

paling murni dan berbaring di luar merah dengan hitam tergeletak di bawah biru. pelangi itu

menduga sebagai akibat refleksi dan refraksi cahaya matahari oleh lapisan dalam 'awan berair'

tapi pengaruh tetesan individu tidak dianggap. Dia memegang melihat, bersama dengan orang-

orang Yunani sebelumnya, bahwa visi melibatkan emanasi dari mata ke objek yang dirasakan.

2

6. Nama Teori : TEORI PERAMBATAN CAHAYA 

Penemu : Roger Bacon 

Bacon (Inggris), seorang pengikut Grosseteste di Oxford, Bacon diperpanjang

pekerjaan Grosseteste di optik. Ia menganggap bahwa kecepatan cahaya terbatas dan bahwa

disebarluaskan melalui media dengan cara yang analog dengan propagasi suara. Dalam

karyanya Opus Maius, Bacon menggambarkan studinya atas perbesaran benda kecil dengan

menggunakan lensa cembung dan menyarankan agar mereka bisa menemukan aplikasi di

koreksi penglihatan yang rusak. Dia menghubungkan fenomena pelangi untuk refleksi sinar

matahari dari hujan individu.

7. Nama Teori : TEORI IMPULS 

Penemu : Rene Descartes 

Menurut Descartes, perambatan cahaya dapat dianalogikan dengan perambatan suatu

impuls mekanik dari tongkat orang buta yang waktu berjalan menyodok-nyodokkan tongkat

terhadap berbagai benda. Menurutnya cahaya merupakan suatu impuls yang merambat dengan

cepat dari satu tempat ke tempat lain.

8. Nama Teori : TEORI GELOMBANG (RAY) 

Penemu : Christian Huygens (1629 – 1695) 

Christian Huygens menyatakan dalam abad ke-17 yang cahaya dipancarkan ke semua

arah sebagai ciri-ciri gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada

frekuewensi dan panjang gelombang saja. Pandangan ini menggantikan teori partikel halus. Ini

disebabkan oleh karena gelombang tidak diganggu oleh gravitasi, dan gelombang menjadi

lebih lambat ketika memasuki medium yang lebih padat. Teori gelombang ini menyatakan

bahwa gelombang cahaya akan berinterferensi dengan gelombang cahaya yang lain seperti

gelombang bunyi (seperti yang disebut oleh Thomas Young pada kurun ke-18), dan cahaya

dapat dipolarisasikan. Kelemahan teori ini adalah gelombang cahaya seperti gelombang bunyi,

memerlukan medium untuk dihantar. Suatu hipotesis yang disebut luminiferous aether telah

diusulkan, tetapi hipotesis itu tidak disetujui.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang

yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan

planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah

yang menjadi medium rambat cahaya matahari sampai ke bumi jika cahaya merupakan

gelombang seperti yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens.

Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) yang

3

bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta.

Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

9. Nama Teori : TEORI GELOMBANG CAHAYA 

Penemu : Christian Huygens dan Robert Hooke (1629 – 1695) 

Christian Huygens dan Robert Hooke merupakan ilmuwan pendukung yang paling

bersemangat dari teori impuls cahaya. Kemudian, mereka menyempurkan teori tersebut

sehingga lahiriah teori gelombang cahaya. Pada tahun 1678, Huygens menyatakan bahwa

perambatan gelombang apa pun melalui ruang dapat digambarkan dengan suatu metode

geometris yang dikenal dengan prinsip Huygens, yaitu : “setiap titik pada muka gelombang

(wavefront) dapat dipandang sebagai sebuah sumber titik yang menghasilkan gelombang sferis

sekunder. Setelah waktu t, posisi muka gelombang yang baru adalah permukaan selubung

yang menyinggung semua gelombang sekunder ini.

10. Nama Teori : TEORI EMISI 

Penemu : Sir Issac Newton (1642 – 1722) 

Teori Emisi oleh Newton mengembangkan teori Descartes bahwa cahaya terdiri dari

partikel-partikel. Menurutnya, benda bersinar mengeluarkan partikel-partikel secara tetap ke

segala arah dengan lurus. Jika partikel dianggap tidak bermassa, maka benda bersinar tidak

akan kehilangan massa hanya karena memancarkan cahaya, dan cahaya itu sendiri tidak

dipengaruhi oleh gravitasi.

Isaac Newton menyatakan dalam Hypothesis of Light pada 1675 bahwa cahaya terdiri

dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernya. Teori ini dapat

digunakan untuk menerangkan pantulan cahaya, tetapi hanya dapat menerangkan pembiasan

dengan menganggap cahaya menjadi lebih cepat ketika memasuki medium yang padat tumpat

karena daya tarik gravitasi lebih kuat.

11. Nama Teori : TEORI INTERFERENSI CAHAYA 

Penemu : Thomas Young (1773 – 1829) dan Agustin Fresnel (1788 – 1827)

Pada dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan

seperti Thomas Young dan Agustin Fresnell menggunakan percobaan dengan dua celah. Dari

hasil percobaan mereka menyatakan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan

berinterferensi, dan peristiwa ini tidak dapat diterangkan dengan teori partikel (emisi) Newton.

Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel.

4

12. Nama Teori : TEORI CEPAT RAMBAT CAHAYA

Penemu : Jean Bernard Leon Foucault (1819 – 1868) 

Mengemukakan pendapat tentang cahaya sebagai berikut cepat rambat cahaya dalam

zat cair lebih kecil daripada cepat rambat cahaya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi

partikelnya meramalkan kebalikannya. Hal ini bertentangan dengan teori emisi Newton.

13. Nama Teori : TEORI ELEKTROMAGNETIK 

Penemu : James Clerk Maxwell 

Pada 1845 Faraday menemukan bahwa sudut polarisasi dari sebuah sinar cahaya ketika

sinar tersebut masuk melewati material pemolarisasi dapat diubah dengan medan magnet.Ini

adalah bukti pertama kalau cahaya berhubungan dengan Elektromagnetisme. Faraday

mengusulkan pada tahun 1847 bahwa cahaya adalah getaran elektromagnetik berfrekuensi

tinggi yang dapat bertahan walaupun tidak ada medium. 

Teori ini diusulkan oleh James Clerk Maxwell pada akhir abad ke-19, menyebutkan

bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong

gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang

tergolong gelombang mekanik sehingga tidak memerlukan medium untuk merambat dan

kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang

elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s.

Pada permukaannya dianggap gelombang cahaya disebarkan melalui kerangka acuan

yang tertentu, seperti ether, tetapi teori relativitas khusus menggantikan anggapan ini. Teori

elektromagnet menunjukkan yang sinar kasat mata adalah sebagian daripada spektrum

elektromagnet. Teknologi penghantaran radio diciptakan berdasarkan teori ini dan masih

digunakan.

Kecepatan cahaya yang konstan berdasarkan persamaan Maxwell berlawanan dengan

hukum-hukum mekanis gerakan yang telah bertahan sejak zaman Galileo, yang menyatakan

bahwa segala macam laju adalah relatif terhadap laju sang pengamat. Pemecahan terhadap

kontradiksi ini kelak akan ditemukan oleh Albert Einstein.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum

diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun

1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti dikemukakan oleh Huygen dan Maxwell.

5

14. Nama Teori : TEORI POLA INTERFERENSI 

Penemu : Heinrick Rudolf Hertz (1857 – 1894) 

Orang yang pertama kali menguji hipotesa Maxwell adalah Heindrick Rudolf Hertz.

Percobaan Hertz ini menggunakan sepasang vibrator muatan listrik yang bergetar dengan

frekuensi yang tinggi kira-kira 100 MHz. Frekuensi ini adalah gelombang elektromagnetik

pada rentang gelombang radio pendek (FM) dan televisi.

Hasil eksperimen lainnya yang dilakukan Hertz adalah mengenai pengukuran

kecepatan dari gelombang frekuensi radio. Gelombang frekuensi radio yang frekuensinya

diketahui, dipantulkan pada sebuah lembaran logam sehingga menciptakan suatu pola

interferensi yan titik simpulnya dapat dideteksi.

15. Nama Teori : TEORI PERAMBATAN CAHAYA

Penemu : Albert Abraham Michelson (1852-1931)

Percobaan Albert Abraham Michelson (1852-1931) dan Edward Williams Morley

(1838-1923) membuktikan bahwa tidak ada eter. Pada saat itu orang berpendapat bahwa

cahaya merambat di udara dalam zat yang dinamakan eter (medium cahaya). Hasil percobaan

ini telah mengoreksi teori Fresnell bahwa cahaya merambat dengan medium eter. Percobaan

ini mengubah pendapat orang saat itu.

16. Nama Teori : TEORI KUANTUM

Penemu : Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858 – 1947)

Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam,

pada abad ke-19 tahun 1900 Planck menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-

bentuk partikel kecil yang terdiri dari paket (kuantum) tenaga yang dikenal sebagai foton

disebut kuanta. Penghargaan Nobel menghadiahkan Planck anugerah fisika pada 1918 untuk

kerja-kerjanya dalam penemuan teori kuantum, walaupun dia bukannya orang yang pertama

memperkenalkan prinsip asas partikel cahaya.

17. Nama Teori : TEORI DUALISME PARTIKEL-GELOMBANG 

Penemu : Albert Einstein (1879 – 1955) 

Teori ini menggabungkan tiga teori yang sebelumnya, dan menyatakan bahwa cahaya

adalah partikel dan gelombang. Ini adalah teori modern yang menjelaskan sifat-sifat cahaya,

dan bahkan sifat-sifat partikel secara umum. Teori ini pertama kali dijelaskan oleh Albert

Einstein pada awal abad 20, berdasarkan dari karya tulisnya tentang efek fotolistrik, yakni

pemancaran elekton dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya. Hasil

6

penelitian Planck, Einstein menunjukkan bahwa energi sebuah foton sebanding dengan

frekuensinya. Lebih umum lagi, teori tersebut menjelaskan bahwa semua benda mempunyai

sifat partikel dan gelombang, dan berbagai macam eksperimen dapat di lakukan untuk

membuktikannya. Sifat partikel dapat lebih mudah dilihat apabila sebuah objek mempunyai

massa yang besar.

Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam

kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut sebagai dualisme cahaya.

(source: e-dukasi.net)

7

Daftar Pustaka

Anonim. 2009. Gelombang cahaya. http://belajarfisika91.wordpress.com/

2009/08/02/3-3-gelombang-cahaya/. Diakses tanggal 9 Maret 2014.

Anonim. 2013. Teori-teori Cahaya. http://rahmaputri04.blogspot.com. Diakses tanggal

13 Maret 2014

8