Jenis Jenis Ilmu Optik Dalam Fisika

Jenis Jenis Ilmu Optik Dalam Fisika

Jenis Jenis Ilmu Optik – Mungkin saat ini orang orang mengaitkan kata “optik” dengan kamera , lensa , kacamata dan lain sebagainya. Padahal di dalam ilmu fisik optik memiliki arti lebih luas yang merujuk pada stupid perilaku cahaya dan interaksi dengan materinya.

Setidaknya ada 3 jenis ilmu optik yang ada hingga saat ini :

  1. Optika geometri, yakni ilmu tentang cahaya sebagai sinar (berkas berupa garis),
  2. Optika fisis, yakni ilmu tentang cahaya sebagai gelombang, dan
  3. Optika kuantum, ilmu tentang cahaya sebagai partikel.

Untuk lebih jelasnya , yuk kita simak penjelasan dari jenis jenis ilmu optik di atas.

Optika Geometri

Ilmuwan jaman dulu menggunakan ilmu geometri untuk memodelkan gambaran cahaya ini. Cahaya dipostulatkan bergerak sepanjang garis lurus di ruang hampa, tetapi dapat berubah arah atau bahkan melengkung ketika berhadapan dengan materi.

Setidaknya ada 2 hukum yang terjadi ketika cahaya jatuh ke permukaa material , yaitu situs slot online pemantulan dan pembiasan. Menurut Euclid (sekitar 300 SM) hukum pemantulan adalah ketika cahaya bertemu dengan permukaan datar, sudut datangnya sama dengan sudut pantul.

Sedangkan menurut Willebrord Snell (pada 1621) hukum pembiasan adalah berkas cahaya berubah arah ketika melewati batas dari satu material ke material lain. Salah satu konsekuensi dari “pembengkokan” cahaya ini dapat dilihat dari sebatang pensil yang setengah terendam dalam segelas air. Pensil tersebut akan tampak seperti bengkok.

Dari kedua hukum di atas membuat kita bisa menentukan perilaku dari perangkat optik seperti teleskop dan mikroskop. Kita dapat melacak lajur sinar yang berbeda beda atau yang biasa disebut dengan “ray tracing” melalui sistem  optik dan melihat bagaimana gambar dapat dibentuk.

Contoh penjalaran sinar pada lensa kaca bening ditunjukkan pada gambar. Kumpulan sinar yang masuk dari kiri dibiaskan dua kali oleh lensa, sekali saat masuk dan sekali saat keluar. Hasil totalnya adalah akumulasi dari semua sinar pada titik fokus di sebelah kanan.

Jenis Jenis Ilmu Optik

Pada prinsipnya, terdapat banyak sinar paralel pada gambar. Kita menggambarkan beberapa sinar di antaranya hanya untuk memperjelas. Kecerahan cahaya pada titik tertentu di ruang sebanding dengan kerapatan sinar pada titik tersebut. Oleh karena itu, lensa menghasilkan titik terang pada titik fokus.

Optika Fisis

Jenis Jenis Ilmu Optik

Jika dilihat dari gambar pemokusan lensa di atas , terdapat masalah pada titik fokus semua sinar berpotongan. Jika dilihat lebih detail lagi , ada titik terang pusat yang sangat kecil, tetapi ada juga cincin yang lebih redup yang mengelilingi titik pusat. 

Cincin tersebut tidak akan bisa dijelaskan menggunakan teori optika geometri melainkan hasil dari sifat cahaya sebagai gelombang.

Optika fisis adalah ilmu tentang sifat-sifat gelombang cahaya yang dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori: interferensi, difraksi, dan polarisasi. 

Interferensi adalah kemampuan gelombang untuk “bercampur” (interfere) dengan dirinya sendiri. Interferensi cahaya menciptakan daerah terlokalisasi yang padanya terdapat daerah sangat terang dan sangat gelap secara bergantian.

Difraksi adalah kemampuan gelombang untuk “membengkok” (bend) di sekitar sudut dan menyebar (disperse) setelah melewati celah. Polarisasi mengacu pada sifat cahaya yang berkaitan dengan arah geraknya (transverse).

Tanpa alat kimia khusus , kita masih bisa menentukan sifat gelombang suara. Semisalnya kalian jika kalian dan teman kalian berada di gedung yang berbeda . Walaupun memang tidak secara langsung , tapi teriakan teman kalian tentu masih bisa didenger oleh kalian yang berada di gedung berbeda.

Hal ini dikarenakan gelombang suara teman Anda melewati celah-celah bangunan sehingga Anda dapat mendengarnya. Fenomena ini dapat dianggap sebagai salah satu contoh difraksi.

Optika Kuantum

Kembali pada titik fokus yang kita bahas sebelumnya. Jika kita bayangkan sumber cahaya yang menghasilkan titik fokus sangat tepat berada pada sakelar , lalu apakah yang akan terjadi jika kita  perlahan-lahan mematikan sakelar ke posisi off?

Jenis Jenis Ilmu Optik

Optika fisis memprediksi bentuk titik fokus akan tetap tidak berubah dan hanya sedikit redup. Namun, ketika sakelar diputar ke bawah ambang kritis, sesuatu yang berbeda dan agak tidak terduga terjadi: kita mendeteksi cahaya dalam energi yang sedikit “dihamburkan” dan kita tidak melihat pola cincin sama sekali. Beberapa hamburan cahaya ini diilustrasikan pada bagian (a) gambar berikut. Jika kita terus-menerus menghitung jumlah hamburan di setiap lokasi, kita dapat secara perlahan membuat gambaran rata-rata ada di mana energi cahaya ditempatkan, seperti diilustrasikan pada bagian (b) dan (c).

Perilaku partikel cahaya ini mengalami kemajuan melalui sejemlah penemuan pada akhir 1800-an dan awal 1900-an. Hal tersebut tepatnya dijelaskan oleh Einstein tentang efek fotolistrik pada 1905 menggunakan konsep foton.

Efek fotolistrik adalah fenomena di mana elektron dapat dikeluarkan dari permukaan logam dengan menyinari seberkas cahaya pada permukaan logam tersebut. Efeknya memiliki sejumlah fitur aneh yang ditunjukkan oleh Einstein yang dapat dengan mudah dijelaskan dengan mempertimbangkan cahaya sebagai aliran partikel.