1. Ra kur Zebua CAHAY
ahmat Syuk a YA
Nama
N : Rahma Syukur Z
at Zebua
Mata Kulia : Fisika Dasar
M ah D
ENERGI CAHAYA, DAYA TEM
MBUS, ABS
SORBS DA EFEK PA
AN ADA TUBU MANUS
UH SIA
1. ENERGI CAHAYA
I A
Cahaya adalah e energi berbentuk gelomb
bang elekromaagnetik yang
g kasat
k
mata dengan panjang ge
m n elombang seekitar 380–7
750 nm. Pad bidang f
da fisika, cahay adalah ra
ya adiasi
elektromagn
e netik, baik de
engan panjan gelomban kasat mat maupun y
ng ng ta yang tidak.
Cahaya adalah p
paket partike yang diseb foton.
el but
Kedu definisi di atas adal sifat yan ditunjukk cahaya secara bers
ua d lah ng kan samaan sehiingga
disebut "d
d dualisme ggelombang-ppartikel". P
Paket caha aya yang disebut speektrum kemuudian
dipersepsika secara vi
d an isual oleh in
ndera pengli
ihatan sebag warna. B
gai Bidang studi cahaya dik
i kenal
dengan sebu
d utanoptika, merupakan ar riset yan penting pa fisika mo
m rea ng ada odern.
Gelombang elektromag
G gnetik dapat digambarka sebagai dua buah gelombang yang merambat
an
secara trans
sversal pada dua buah bidang tega lurus yai medan m
a ak itu magnetik da medan listrik.
an
Merambatny gelomba
M ya ang magnet akan men ndorong gellombang lis
strik, dan sebaliknya, saat
merambat, g
m gelombang listrik akan mendorong gelombang magnet. Di
l iagram di at menunju
tas ukkan
gelombang c
g cahaya yang merambat d kiri ke k
g dari kanan denga medan list pada bid
an trik dang vertikal dan
medan magn pada bida horizont
m net ang tal.
1

2. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari
besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fasa cahaya.
Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan
paraksial geometris sepertirefleksi 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 katoda, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, tahun
1877Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori
kuantum sebagai model dari teori radiasi massa hitamoleh 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 mengeksitasielektron 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 postulatberdasarkan 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 aliranpartikel 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 danhamburan.
2. KECEPATAN CAHAYA/DAYA TEMBUS CAHAYA
Kecepatan cahaya merupakan sebuah konstanta yang
disimbolkan dengan huruf c, singkatan
dari celeritas (yang dirujuk dari dari bahasa Latin) yang
berarti "kecepatan".
Kecepatan cahaya dalam sebuah ruang hampa
udara didefinisikan saat ini pada 299.792.458 meter per
2

3. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
detik (m/s) atau 1.079.252.848,8 kilometer per jam (km/h) atau 186.282.4 mil per detik (mil/s) atau
670.616.629,38 mil per jam (mil/h), yang ditetapkan pada tahun 1975 dengan toleransi kesalahan
sebesar 4×10−9.
Pada tahun 1983, satuan meter didefinisikan kembali dalam Sistem Satuan Internasional (SI)
kemudian ditetapkan pada 17th Conférence Générale des Poids et Mesures sebagai ... the length of
the path travelled by light in vacuum during a time interval of 1⁄299.792.458 of a second , sehingga nilai
konstanta c dalam meter per detik sekarang tetap tepat dalam definisi meter, sebagai jarak yang
ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa pada1⁄299.792.458 detik.
Tabel konversi untuk satuan kecepatan
1 c (konstanta kecepatan cahaya)
adalah sama dengan
1 kecepatan cahaya (c)
107.925.284.880,00 sentimeter per jam (cm/h)
29.979.245.800,00 sentimeter per menit (cm/s)
1.798.754.748,00 sentimeter per detik (cm/m)
3.540.855.803.149,61 kaki per jam (foot/h)
59.014.263.385,83 kaki per menit (foot/m)
983.571.056,43 kaki per detik (foot/s)
1.079.252.848.800,00 meter per jam (m/h)
17.987.547.480,00 meter per menit (m/m)
299.792.458,00 meter per detik (m/s)
1.079.252.848,80 kilometer per jam (km/h)
17.987.547,48 kilometer per menit (km/m)
299.792,46 kilometer per detik (km/s)
582.749.918,36 knot (knot)
904.460,44 mach (laut) (mach (laut))
1.016.085,80 mach (SI) (mach (SI))
670.616.629,38 mil per jam (mil/h)
11.176.943,82 mil per menit (mil/m)
186.282,39 mil per detik (mil/s)
1.180.285.267.716,53 yard per jam (yard/h)
19.671.421,13 yard per menit (yard/m)
327.857.018,81 yard per detik (yard/s)
Cahaya Matahari diperkirakan memerlukan waktu 8 menit untuk mencapai Bumi.
3

4. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
Kecepatan cahaya dalam beberapa unit satuan
meter per detik 299,792,458 (exact)
kilometer per detik ˜ 300,000
kilometer per jam ˜ 1,079,000,000
mil per detik ˜ 186,000
mil per jam ˜ 671,000,000
natural units 1 (exact and dimensionless)
Perkiraan lama waktu yang diperlukan dari jarak tempuh cahaya:
Satu kaki 1.0 nanodetik
Satu meter 3.3 nanodetik
Satu kilometer 3.3 mikrodetik
Satu mil 5.4 mikrodetik
Dari Bumi ke geostationary orbit 0.12 detik
Mengelilingi khatulistiwa bumi 0.13 detik
Dari Bumi ke Bulan 1.3 detik
4

5. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
Dari Bumi ke Matahari 8.3 menit
Dari Bumi ke Alpha Centauri 4.4 tahun
Menyebrangi Bima Sakti 100,000 tahun
Observasi Rømer dengan mengamati gerakan planet Jupiter dan menghitung pergeseran periode
orbit dari salah satu bulan satelitnya yang bernama Io, dan kemudian Rømer dapat memperkirakan
jarak tempuh cahaya dari diameter orbit bumi
KRONOLOGIS
Beragam ilmuwan sepanjang sejarah telah mencoba untuk mengukur kecepatan cahaya.
Pada tahun 1629, Isaac Beeckman melakukan pengamatan sinar flash yang dipantulkan oleh
cermin dari jarak 1 mil (1,6 kilometer).
Pada tahun 1638, Galileo Galilei berusaha untuk mengukur kecepatan cahaya dari waktu tunda
antara sebuah cahaya lentera dengan persepsi dari jarak cukup jauh.
5

6. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
Pada tahun 1667, percobaan Galileo Galilei diteliti oleh Accademia del Cimento of Florence,
dengan rentang 1 mil, tetapi tidak terdapat waktu tunda yang dapat diamati. Berdasarkan
perhitungan modern, waktu tunda pada percobaan itu seharusnya adalah 11 mikrodetik. Dan
Galileo Galilei mengatakan bahwa pengamatan itu tidak menunjukkan bahwa cahaya
mempunyai kecepatan yang tidak terhingga, tetapi hanya menunjukkan bahwa cahaya
mempunyai kecepatan yang sangat tinggi.
Pada tahun 1676, sebuah percobaan awal untuk mengukur kecepatan cahaya dilakukan oleh Ole
Christensen Rømer, seorang ahli fisika Denmark dan anggota grup astronomi dari French Royal
Academy of Sciences. Dengan menggunakan teleskop, Ole Christensen Rømer mengamati
gerakan planet Jupiter dan salah satu bulan satelitnya, bernama Io. Dengan menghitung
pergeseran periode orbit Io, Rømer memperkirakan jarak tempuh cahaya pada
diameter orbit bumi sekitar 22 menit. Jika pada saat itu Rømer mengetahui angka diameter orbit
bumi, kalkulasi kecepatan cahaya yang dibuatnya akan mendapatkan angka 227×106meter/detik.
Dengan data Rømer ini,Christiaan Huygens mendapatkan estimasi kecepatan cahaya pada
sekitar220×106 meter/detik. Penemuan awal penemuan grup ini diumumkan olehGiovanni
Domenico Cassini pada tahun1675, periode Io, bulan satelit planetJupiter dengan orbit
terpendek, nampak lebih pendek pada saat Bumi bergerak mendekati Jupiter daripada pada saat
menjauhinya. Rømer mengatakan hal ini terjadi karena cahaya bergerak pada kecepatan yang
konstan. Pada bulan September 1676, berdasarkan asumsi ini, Rømer memperkirakan bahwa
pada tanggal 9 November 1676, Io akan muncul dari bayang-bayang Jupiter 10 menit lebih
lambat daripada kalkulasi berdasarkan rata-rata kecepatannya yang diamati pada bulan Agustus
1676.. Setelah perkiraan Rømer terbukti, dia diundang oleh French Academy of Sciencesuntuk
menjelaskan metode yang digunakan untuk hal tersebut. Diagram di samping adalah replika
diagram yang digunakan Rømer dalam penjelasan tersebut.
Pada tahun 1704, Isaac Newton juga menyatakan bahwa cahaya bergerak pada kecepatan yang
konstan. Dalam bukunya berjudul Opticks, Newton menyatakan besaran kecepatan cahaya
senilai 16,6 x diamater Bumi per detik (210.000 kilometer/detik).
Teori James Bradley Diagram Hippolyte Fizeau
6

7. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
Pada tahun 1725, James Bradleymengatakan, cahaya bintang yang tiba di Bumi akan nampak
seakan-akan berasal dari sudut yang kecil, dan dapat dikalkulasi dengan membandingkan
kecepatan Bumi pada orbitnya dengan kecepatan cahaya. Kalkulasi kecepatan cahaya oleh
Bradley adalah sekitar 298.000 kilometer/detik (186.000 mil/detik). Teori Bradley dikenal
sebagai stellar aberration. Sinar cahaya yang datang bintang 1 membutuhkan waktu untuk
mencapai bumi, dan pada saat sinar tersebut tiba, bumi telah bergeser pada orbitnya, sehingga
seolah-olah kita melihat sinar cahaya tersebut datang dari bintang di lokasi 2.
Pada tahun 1849, pengukuran kecepatan cahaya, yang lebih akurat, dilakukan di Eropa
olehHippolyte Fizeau. Fizeau menggunakan roda sprocket yang berputar untuk meneruskan
cahaya dari sumbernya ke sebuah cermin yang diletakkan sejauh beberapa kilometer. Pada
kecepatan rotasi tertentu, cahaya sumber akan melalui sebuah kisi, menempuh jarak menuju
cermin, memantul kembali dan tiba pada kisi berikutnya. Dengan mengetahui jarak cermin,
jumlah kisi, kecepatan putar roda, Fizeau mendapatkan kalkulasi kecepatan cahaya
pada 313×106meter/detik.
Pada tahun 1862, Léon Foucault bereksperimen dengan penggunaan cermin rotasi dan
mendapatkan angka 298×106 meter/detik.
Albert Abraham Michelson melakukan percobaan-percobaan dari tahun 1877 hingga
tahun 1926untuk menyempurnakan metode yang digunakan Foucault dengan penggunaan
cermin rotasi untuk mengukur waktu yang dibutuhkan cahaya pada 2 x jarak tempuh antara
Gunung Wilson dan Gunung San Antonio, di California. Hasil pengukuran menunjukkan
299.796.000 meter/detik. Beliau wafat lima tahun kemudian pada tahun 1931.
Pada tahun 1946, saat pengembangan cavity resonance wavemeter untuk penggunaan
padaradar, Louis Essen dan A. C. Gordon-Smith menggunakan gelombang mikro dan
teori elektromagnetik untuk menghitung kecepatan cahaya. Angka yang didapat
adalah 299.792±3 kilometer/detik.
Pada tahun 1950, Essen mengulangi pengukuran tersebut dan mendapatkan
angka 299.792.5±1 kilometer/detik, yang menjadi acuan bagi 12th General Assembly of the
Radio-Scientific Union pada tahun 1957.
Angka yang paling akurat ditemukan di Cambridge pada pengukuran melalui kondensat
Bose-Einstein dengan elemen Rubidium. Tim pertama dipimpin oleh Dr. Lene Vestergaard
Hau dari Harvard University and the Rowland Institute for Science. Tim yang kedua dipimpin oleh
Dr. Ronald L. Walsworth, dan, Dr. Mikhail D. Lukin dari the Harvard-Smithsonian Center for
Astrophysics.
Notasi kecepatan cahaya (c) mempunyai makna "konstan" atau tetap yang digunakan
sebagai notasi kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara, namun terdapat juga penggunaan
notasi c untuk kecepatan cahaya dalam medium material sedangkan c0 untuk kecepatan cahaya
dalam ruang hampa udara. Notasi subskrip ini dimaklumkan karena dalam literatur SI sebagai
7

8. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
bentuk standar notasi pada suatu konstanta, ada juga berbentuk seperti: konstanta
magnetik µ0, konstanta elektrik e0, impedansi ruang kamar Z0.
Menurut Albert Einstein dalam teori relativitas, c adalah konstanta penting yang
menghubungkan ruang dan waktu dalam satu kesatuan struktur dimensi ruang waktu. Di
dalamnya, c mendefinisikan konversi antara materi dan energi E=mc2., dan batas tercepat waktu
tempuh materi dan energi tersebut. c juga merupakan kecepatan tempuh semua radiasi
elektromagnetik dalam ruang kamar dan diduga juga merupakan kecepatan
gelombang gravitasi. Dalam teori ini, sering digunakan satuan natural units di mana c=1, sehingga
notasi c tidak lagi digunakan.
3. EFEK CAHAYA PADA TUBUH MANUSIA
8

9. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
9

10. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
10

11. Rahmat Syukur Zebua CAHAYA
11