Oleh: Jihan Aprianingsih
Pelangi
adalah salah satu pemandangan yang paling indah yang ditawarkan alam, pelangi
telah menginspirasi banyak dongeng, lagu, dan legenda. Kita mungkin berani
bertaruh bahwa sebagian besar seniman di balik dongeng tersebut tidak
benar-benar mengetahui fenomena pelangi tersebut – seperti kebanyakan orang
hari ini.
Tapi
ilmu pengetahuan tentang proses terjadinya pelangi ini sebenarnya sangat
sederhana. Ini merupakan ilmu optik dasar. Pada artikel ini, kita akan tahu bagaimana
hujan dan matahari selaras untuk menciptakan warna di langit.
Pembelokan Cahaya
Proses
dasar dari proses
terjadinya pelangi adalah pembiasan. Cahaya dibelokkan – atau lebih
tepatnya, perubahan arah – ketika perjalanan dari satu medium ke lainnya. Hal
ini terjadi karena cahaya bergerak dengan kecepatan yang berbeda pada media
yang berbeda.
Untuk
memahami mengapa cahaya berbelok, bayangkan Anda sedang mendorong keranjang
belanja di tempat parkir. Tempat parkir adalah salah satu “media” untuk keranjang
belanja Anda. Jika Anda mengerahkan gaya (tenaga) konstan, kecepatan keranjang
belanja tergantung pada media permukaan yang dilalui – dalam hal ini, permukaan
beraspal di area parkir. Apa yang terjadi ketika Anda mendorong keranjang
belanja dari tempat parkir ke daerah berumput? Rumput adalah “media” yang
berbeda untuk keranjang belanja. Jika Anda mendorong keranjang langsung ke
rumput, laju keranjang akan melambat. Media rumput memberikan lebih banyak
perlawanan, sehingga dibutuhkan lebih banyak energi untuk memindahkan keranjang
belanja.
Tetapi
ketika Anda mendorong keranjang ke area rumput pada bagian sudut, hal yang
terjadi akan berbeda. Jika roda kanan menyentuh rumput pertama kali, roda kanan
akan melambat saat roda kiri masih di jalan aspal. Karena roda kiri bergerak
sebentar lebih cepat daripada roda kanan, keranjang belanja akan berbelok ke
kanan ketika bergerak ke rumput. Juga sama sebaliknya, jika Anda bergerak pada
sudut dari daerah berumput menuju ke daerah beraspal, satu roda akan bergerak lebih
cepat sebelum roda yang lain dan arah keranjang akan berubah.
Demikian
pula, seberkas cahaya berubah ketika memasuki prisma kaca. Ini adalah sebuah
penyederhanaan, tetapi kita bisa memperkirakannya seperti ini: Satu sisi
gelombang cahaya melambat sebelum yang lain, sehingga berkas cahaya tersebut
berubah arah pada batas antara udara dan kaca (beberapa cahaya benar-benar
terpantul pada permukaan prisma, tapi sebagian besar bisa melewati prisma).
Kemudian berkas cahaya akan berbelok arah lagi ketika keluar prisma, karena
satu sisi gelombang cahaya itu bergerak lebih cepat sebelum yang lain.
Selain
membelokkan cahaya secara keseluruhan, prisma memisahkan cahaya putih menjadi
warna komponennya. Warna cahaya yang berbeda memiliki frekuensi yang berbeda,
yang menyebabkan mereka merambat pada kecepatan yang berbeda ketika mereka
bergerak melalui suatu media.
Sebuah
warna yang bergerak lebih lambat dalam kaca akan berbelok lebih tajam ketika
melawati dari udara ke kaca, karena perbedaan kecepatan yang lebih besar.
Sebuah warna yang bergerak lebih cepat dalam kaca tidak akan banyak melambat,
sehingga akan menekuk kurang tajam. Dengan cara ini, warna yang membentuk
cahaya putih dipisahkan menurut frekuensi ketika mereka melewati kaca. Jika
kaca membelokkan cahaya dua kali, seperti dalam prisma, Anda dapat melihat
warna dipisahkan lebih mudah. Ini disebut dispersi.
Tetes
air hujan dapat membiaskan dan menyebarkan cahaya dengan cara dasar yang sama
seperti prisma. Dalam kondisi yang tepat, pembiasan ini membentuk pelangi. Pada
bagian berikutnya, kita akan tahu bagaimana proses terjadinya pelangi.
Suatu
tetes hujan memiliki bentuk dan konsistensi yang berbeda dari prisma kaca, tapi
itu mempengaruhi cahaya dengan cara yang sama. Ketika sinar matahari putih menerobos
kumpulan rintik hujan pada sudut yang cukup rendah, Anda dapat melihat warna
komponen merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu – sebuah pelangi.
Untuk mudahnya, kita hanya akan melihat warna merah dan ungu, warna cahaya di
ujung spektrum cahaya tampak.
Gambar
di bawah menunjukkan apa yang terjadi ketika sinar matahari menerobos satu
tetes air hujan.
Ketika
cahaya putih melewati dari udara ke dalam setetes air, warna komponen cahaya
melambat ke kecepatan yang berbeda tergantung pada frekuensi mereka. Sinar ungu
berbelok pada sudut yang relatif tajam ketika memasuki tetes air hujan itu.
Pada sisi kanan dari tetesan, beberapa cahaya menembus kembali ke udara, dan
sisanya dipantulkan ke belakang. Beberapa cahaya yang dipantulkan lewat dari
sisi kiri tetesan, berbelok saat ia bergerak ke udara lagi.
Dengan
cara ini, setiap tetes hujan mendispersikan sinar matahari putih menjadi warna
komponennya. Jadi mengapa saat kita melihat pita warna yang lebar, seolah-olah
setiap area hujan yang berbeda mendispersikan hanya satu warna saja? Karena
kita hanya melihat satu warna dari setiap tetes hujan. Anda dapat melihat
bagaimana proses terjadinya dalam pada gambar dibawah ini.
.
Ketika
tetesan air hujan A mendispersikan cahaya, hanya cahaya merah di sudut yang
tepat yang memantul persis ke arah mata kita. Cahaya warna lainnya keluar atau
memantul dari sudut yang lebih rendah, sehingga arah pantulan tidak tepat ke
arah mata kita. Sinar matahari akan menerabas semua tetesan air hujan
disekitarnya dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan di atas, sehingga
mereka semua akan memantulkan cahaya merah ke pengamat.
Tetesan
air hujan B jauh lebih rendah di langit, sehingga tidak memantulkan cahaya
merah ke mata kita. Pada akhirnya, cahaya ungu keluar pada sudut yang benar
untuk memantul ke arah mata kita. Semua tetes air hujan disekitar tetes air
hujan B memantulkan cahaya dengan cara yang sama. Tetesan air hujan antara A
dan B semua memantulkan warna cahaya yang berbeda ke arah mata pengamat,
sehingga pengamat melihat spektrum penuh warna. Jika Anda naik di atas hujan,
Anda akan melihat pelangi sebagai lingkaran penuh, karena cahaya akan memantul
kembali dari segala penjuru dimana kamu berada. Di darat, kita melihat busur
pelangi yang terlihat di atas cakrawala.
Kadang-kadang
Anda bisa melihat pelangi ganda — satu pelangi dengan warna tajam dan satu
pelangi redup di atasnya. Pelangi redup diproduksi dengan cara yang sama
seperti pelangi dengan warna tajam, tapi cahaya tersebut bukan dipantulkan
sekali di dalam tetes hujan, melainkan dipantulkan dua kali. Sebagai hasil dari
refleksi ganda ini, cahaya keluar dari tetes air hujan pada sudut yang berbeda,
jadi kita melihat pelangi tersebut lebih tinggi. Jika Anda perhatikan dengan
teliti, Anda akan melihat bahwa warna di dalam pelangi kedua akan berada dalam
urutan terbalik dari pelangi utama.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar