TUBUH BERCAHAYA: KARAKTERISTIK DAN CARA MEREKA MENGHASILKAN CAHAYANYA SENDIRI - FISIK - 2025

Benda bercahaya disebut benda alami atau tidak alami yang memancarkan cahayanya sendiri, ini adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang terlihat oleh mata manusia. Kebalikan dari benda bercahaya adalah benda yang tidak bercahaya.

Objek non-bercahaya terlihat karena mereka diterangi oleh cahaya yang dipancarkan oleh objek bercahaya. Benda yang tidak bercahaya juga disebut benda yang diterangi, meskipun tidak selalu dalam keadaan itu.

Matahari, tubuh bercahaya yang menerangi langit dan laut. Sumber: pixabay

Benda bercahaya merupakan sumber cahaya primer sejak mereka memancarkannya, sedangkan benda bukan bercahaya merupakan sumber cahaya sekunder karena memantulkan yang dihasilkan oleh benda bercahaya sebelumnya.

Contoh tubuh bercahaya dan non-bercahaya

Benda bercahaya

Ada objek di alam yang mampu memancarkan cahaya. Ini termasuk:

- Sun.

- Bintang-bintang.

- Serangga luminescent, seperti kunang-kunang dan lainnya.

- Sinar.

- Aurora borealis atau cahaya utara.

Berikut ini adalah benda bercahaya buatan manusia:

- Lampu pijar atau bohlam.

- Nyala lilin.

- Lampu Pijar.

- Lampu LED.

- Layar ponsel.

Benda non-bercahaya

Di alam ada banyak benda yang tidak memancarkan cahayanya sendiri, tapi bisa diterangi:

- Bulan, yang memantulkan sinar matahari.

- Planet-planet dan satelitnya, yang juga memantulkan sinar matahari.

- Pohon, gunung, hewan memantulkan cahaya langit dan Matahari.

- Langit biru dan awan. Mereka terlihat karena hamburan sinar matahari.

Bohlam tubuh bercahaya buatan yang menerangi malam kita. Sumber: pixabay

Karakteristik tubuh bercahaya dan cahayanya

Karakteristik utama benda bercahaya adalah bahwa cahaya yang kita lihat dihasilkan oleh benda itu sendiri.

Kita bisa melihat orang dan benda berkat cahaya yang dipancarkan oleh benda bercahaya, baik alami maupun buatan. Dan juga karena alam telah menganugerahi kita dengan organ penglihatan.

Dengan tidak adanya benda bercahaya, mustahil untuk melihat segala sesuatu yang mengelilingi kita. Jika Anda pernah mengalami kegelapan total, maka Anda tahu pentingnya tubuh bercahaya.

Artinya, tanpa cahaya tidak ada penglihatan. Penglihatan manusia dan hewan adalah interaksi antara cahaya yang dipancarkan oleh benda-benda bercahaya dan yang dipantulkan oleh benda-benda non-bercahaya dengan sensor cahaya kita di mata dan dengan otak kita, di mana gambar akhirnya dibangun dan diinterpretasikan.

Penglihatan dimungkinkan karena cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan oleh benda bergerak melalui ruang angkasa dan mencapai mata kita.

Foton

Foton adalah jumlah cahaya terkecil yang dapat dipancarkan oleh tubuh bercahaya. Foton dipancarkan oleh atom benda bercahaya dan dipantulkan atau dihamburkan oleh benda non-bercahaya.

Penglihatan hanya mungkin terjadi ketika beberapa foton ini, yang dipancarkan, tersebar atau dipantulkan, mencapai mata kita, di mana foton tersebut menghasilkan eksitasi elektronik di ujung saraf optik yang membawa denyut listrik ke otak.

Bagaimana benda bercahaya menghasilkan cahaya?

Foton dipancarkan oleh atom benda bercahaya ketika mereka telah tereksitasi sedemikian rupa sehingga elektron dari orbital atom menuju ke tingkat energi yang lebih tinggi, yang kemudian meluruh ke tingkat energi yang lebih rendah dengan akibat emisi foton.

Setiap benda, jika suhunya dinaikkan, menjadi pemancar cahaya. Sepotong logam pada suhu kamar adalah benda non-bercahaya, tetapi pada 1000 derajat Celcius ia adalah benda bercahaya, karena elektron menempati tingkat yang lebih tinggi dan ketika meluruh ke tingkat yang lebih rendah, mereka memancarkan foton dalam kisaran spektrum yang terlihat.

Inilah yang terjadi pada tingkat atom dengan semua benda bercahaya, baik itu Matahari, nyala lilin, filamen bola lampu pijar, atom bubuk fluoresen dari bola lampu hemat energi atau atom dioda LED, yaitu tubuh cahaya buatan terbaru.

Yang berbeda dari kasus ke kasus adalah mekanisme eksitasi elektron untuk pergi ke tingkat atom energi yang lebih tinggi dan kemudian meluruh dan memancarkan foton.

Yang kita lihat hanyalah masa lalu

Penglihatan tidak seketika, karena cahaya bergerak dengan kecepatan yang terbatas. Kecepatan cahaya di udara dan dalam ruang hampa sekitar 300 ribu kilometer per detik.

Foton cahaya yang meninggalkan permukaan Matahari membutuhkan waktu 8 menit dan 19 detik untuk mencapai mata kita. Dan foton yang dipancarkan oleh Alpha Centauri, bintang terdekat kita, membutuhkan waktu 4,37 tahun untuk mencapai mata kita jika kita melihat ke langit.

Foton yang dapat kita amati dengan mata telanjang atau melalui teleskop di galaksi Andromeda, yang paling dekat dengan kita, akan muncul dari sana 2,5 juta tahun yang lalu.

Bahkan ketika kita melihat Bulan, kita melihat Bulan tua, karena yang kita lihat adalah gambar dari 1,26 detik yang lalu. Dan gambar para pemain dari sebuah pertandingan sepak bola yang kita lihat di tribun 300 meter dari para pemainnya, adalah gambar lama sepersejuta detik di masa lalu.

Dualitas cahaya

Menurut teori yang paling diterima, cahaya adalah gelombang elektromagnetik, seperti gelombang radio, gelombang mikro yang digunakan untuk memasak makanan, gelombang mikro dari ponsel, sinar-X, dan radiasi ultraviolet.

Bagaimanapun, cahaya adalah sebuah gelombang tetapi juga terdiri dari partikel-partikel yang disebut foton, seperti yang telah kita nyatakan sebelumnya. Cahaya memiliki perilaku ganda ini, yang dalam fisika dikenal sebagai dualitas gelombang-partikel.

Semua variasi gelombang elektromagnetik berbeda dalam panjang gelombangnya. Bagian dari spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata manusia disebut spektrum tampak.

Spektrum terlihat sesuai dengan rentang sempit spektrum elektromagnetik antara 0,390 mikron dan 0,750 mikron. Ini adalah ukuran karakteristik protozoa (amuba atau paramecium).

Di bawah spektrum tampak, dalam panjang gelombang, kita memiliki radiasi ultraviolet yang panjang gelombangnya sebanding dengan ukuran molekul organik.

Dan di atas spektrum yang terlihat adalah radiasi infra merah, yang ukurannya sebanding dengan ujung jarum. Di ujung jarum ini, 10 sampai 100 protozoa dapat masuk, yaitu 10 sampai 100 panjang gelombang dari spektrum yang terlihat.

Sebaliknya, gelombang mikro memiliki panjang gelombang antara centimeter dan meter. Gelombang radio memiliki panjang dari ratusan meter hingga ribuan meter. Sinar-X memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan ukuran atom, sedangkan sinar gamma memiliki panjang gelombang yang sebanding dengan inti atom.

Warna dan spektrum terlihat

Spektrum yang terlihat mencakup variasi warna yang dapat dibedakan dalam pelangi, atau sinar matahari yang tersebar di prisma kaca. Setiap warna memiliki panjang gelombang yang dapat dinyatakan dalam nanometer, yaitu sepersejuta milimeter.

Spektrum cahaya dan panjang gelombangnya dalam nanometer (nm), dari tertinggi ke terendah, adalah sebagai berikut:

- Merah. Antara 618 dan 780 nm.

- Jeruk. Antara 581 dan 618 nm.

- Kuning. Antara 570 dan 581 nm.

- Hijau. Antara 497 dan 570 nm.

- Cyan. Antara 476 dan 497 nm.

- Biru. Antara 427 dan 476 nm.

- Violet. Antara 380 dan 427 nm.

Tubuh hitam bercahaya, energi dan momentum

Cahaya memiliki energi dan momentum. Setiap warna dalam spektrum yang terlihat sesuai dengan foton dengan energi yang berbeda dan momentum atau momentum yang berbeda. Ini dipelajari berkat pelopor fisika kuantum seperti Max Planck, Albert Einstein dan Louis De Broglie.

Max Planck menemukan bahwa energi cahaya datang dalam paket atau kuanta, yang energinya E diukur dalam Joule dan sama dengan hasil kali konstanta fundamental alam yang dikenal sebagai konstanta Planck, yang dilambangkan dengan huruf h dan frekuensi f in Hertz.

E = h ∙ f

Penemuan ini dibuat oleh Planck untuk menjelaskan spektrum radiasi benda bercahaya, yang hanya memancarkan radiasi tetapi tidak memantulkan apapun, yang dikenal sebagai "benda hitam" dan yang spektrum emisi berubah sesuai suhu.

Konstanta Planck adalah h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.

Tetapi Albert Einstein-lah yang menegaskan, tidak diragukan lagi, bahwa cahaya adalah foton dengan energi yang diberikan menurut rumus Planck, sebagai satu-satunya cara untuk menjelaskan fenomena yang dikenal sebagai efek fotolistrik, di mana materi yang diterangi cahaya memancarkan elektron. Untuk pekerjaan inilah Einstein menerima Hadiah Nobel.

Tetapi foton, seperti setiap partikel dan meskipun tidak bermassa, memiliki dorongan atau momentum yang diberikan oleh hubungan yang ditemukan oleh Louis De Broglie dalam kerangka dualitas gelombang-partikel dari objek foton dan kuantum.

Hubungan de Broglie menyatakan bahwa momentum p foton sama dengan hasil bagi dari konstanta Planck h dan panjang gelombang λ foton.

P = h / λ

Warna merah memiliki panjang gelombang 618 × 10 ^ -9 m dan frekuensi 4,9 x 10 ^ 14 Hz, sehingga energi foton adalah 3,2 × 10 ^ -19J dan momentumnya 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / dtk.

Di ujung lain spektrum yang terlihat adalah ungu dengan panjang gelombang 400 × 10 ^ -9 m dan frekuensi 7,5 x 10 ^ 14 Hz, sehingga energi foton adalah 4,9 × 10 ^ -19J dan momentumnya adalah 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. Dari perhitungan ini kami menyimpulkan bahwa violet memiliki lebih banyak energi dan momentum lebih banyak daripada merah.

Referensi

1. Tippens, P. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke-7. Mac Graw Hill. 262-282.
2. Wikipedia. Spektrum Terlihat. Dipulihkan dari wikipedia.com
3. Wikipedia. Spektrum elektromagnetik. Dipulihkan dari wikipedia.com
4. Wikipedia. Sumber cahaya. Dipulihkan dari wikipedia.com
5. Wikibooks. Fisika, optik, sifat cahaya. Diperoleh dari: es.wikibooks.org