Dalam ruang hampa
(vakum), kecepatan cahaya c adalah sama untuk setiap panjang gelombang atau
warna cahaya, artinya kecepatan cahaya biru sama dengan kecepatan cahaya infra
merah. Akan tetapi, jika sebuah berkas cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan
prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian
melewati prisma tersebut, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau di
despersikan menjadi spectrum warna. Fenomena ini membuat newton percaya bahwa
cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Dispersi atau
penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya
didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang.
Spectrometer adalah
alat optic yang digunakan untuk mengamati dan mengukur sudut deviasi cahaya
datang karena pembiasan dan dispersi. Dengan menggunaka hukum Snellius,
indeks bias dari kaca prisma untuk panjang gelombang tertentu atau warna
tertentu dapat ditentukan.
Ilmuwan Newton telah
menjelaskan adanya sifat pemantulan dan pembiasan dari cahaya yang percobaannya
pernah dilakukan pada tahun 1620-an. Christian Huygens dengan percobaannya,
menjelaskan bahwa cahay seperti halnya charakter, dimana cahaya yang dilewatkan
pada celah sempit , maka pada celah tersebut seolah olah akan bertindak sebagai
sumber yang baru. Keadaan ini yang dikenal sebagai prinsip Huygens. Tahun 1803,
Thomas Young memperlihatkan adanya peristiwa interferensi cahaya. Percobaan ini
mendukung adanya sifat bahwa cahaya adalah merupakan gelombang. Perkembangan
teori ini mencapai puncaknya setelah Maxwell menemukan teory Unified tentang
penjalaran gelombang elektromagnetik. .
Cahaya memancarkan
sinarnya berasal dari sumber titik. Dari sumber ini cahaya memancar ke segala
arah dengan muka gelombangnya berbentuk bola. Kulit bola berada pada satu muka
gelombang.
Untuk cahaya yang
diteruskan ke medium kedua, akan mengalami pembelokan arah jalar. peristiwa ini
disebut pembiasan atau refraksi
Jika kita melihat
benda yang berada didalam air maka benda akan kelihatan lebih dekat. hal ini
karena peristiwa pembiasan (refraksi). Peristiwa pembiasan ini disebabkan oleh
perbedaan kecepatan jalr cahaya di udara dan di medium lain, misalkan air,
kaca. Prinsip ini dapat dikonstruksikan dengan menggunakan prinsip Huygens. Karena
kecepatan jalar cahaya di kedua medium berbeda, maka dalam waktu yang sama
jarak antara muka gelombang yang satu dengan yang berikutnya pada kedua medium
akan berbeda. Untuk di medium 1 , maka dalam waktu t adalah V1 t,
sedangkan untuk mediaum 2, adalah V2 t. Hukum pembiasan Snellius
dapat diperoleh langsung dari prinsip Huygen.
Perlu diketahui , bahwa ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium
lain, maka frekwuensinya tidak berubah., tetapi panjang gelombangnya berubah.
Hal ini nampak pada gambar P10.1. Jika t = periode gelombang, maka V1 T = λ1,
dan V2 T = λ2.
Salah satu sifat gelombang
adalah dapat mengalami peristiwa interferensi. Seperi halnya untuk gelombang
yang lain, cahaya dapat mengalami interferensi. Pola interferensi ini terlihat
dalam pola garis gelap-terang-gelap-terang.. dst. Jika cahaya didatangkan pada
penghalang, yangmempunyai dua celah kecil, maka kedua celah ini akan bertindak
sebagai sumber gelombang . (prinsip Huygens). Kedua sumber gelombang ini akan
berinteferensi. Interferensi akan saling menguatkan dan saling melemahkan.
Interferensi yang menguatkan menghasilkan pola terang, sedangkan interferensi
yang melemahkan akan menghasilkan pola gelap.
Pola interferensi , tidak hanya terjadi seperti
kasus diatas. Interferensi cahaya dapat terjadi dari bermacam cara, diantaranya
terjadi akibat lepisan tipis misalnya Cincin Newton.. Cincin Newton terjadi
jika cahaya datang pada sistem lensa cembung yang ditempatkan mendatar, dengan
bagian kelengkungannya menghadap ke bawah seperti nampah pada gambar P10.3. Kedua sinart yang sejajar, menuju mata
atau detektor dapat menimbulkan pola gelap- terang-gelap-terang. Hal ini
disebabkan oleh beda jarak tempuh lintasan optis dari kedua sinar tersebut. Cahaya polychromatis adalah cahaya yang mempunyai
bermacam-macam panjang gelombang. Jika cahaya ini didatangkan pada sisi prisma,
maka akibat adanya perbedaan indeks bias dari masing-masing panjang gelombang,
maka cahaya yang keluar mengalami peristiwa penguraian atau lebih dikenal
sebagai peristiwa dispersi. Spektrum dispersinya nampak pada gambar P10.4. Cahaya putih merupakan campuran dari semua panjang gelombang
cahaya tampak. Ketika cahaya ini jatuh pada sisi prisma, panjang gelombang yang
berbeda ini dibelokkan dengan derajat yangberbeda pula, sesuai dengan hukum
Snellius. karena indeks bias yang lebih besar untuk panjang gelombang yang
lebih pendek, maka cahaya ungu akan dibelokkan paling jauh dan merah akan
dibelokkan paling dekat.Contoh yang sering dijumpai dalam peristiwa dispersi
adalah pelangi, yang timbul di alam. Pada sore hari, matahari berada di sebelah
barat kita, dan jika terjadi hujan di belahan barat kita, maka akan nampak
pelangi di langit bagian timur kita.Spektrometer adalah alat yang dipakai untuk
mengukur panjang gelombang cahaya dengan akurat yaitu dengan menggunakan kisi
difraksi. atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda.
Prinsip kerja dari Spektrometer adalah, cahaya
di datangkan lewat celah sempit yang disebut kolimator. Kolimator ini merupakan
focus lensa, sehingga cahaya yang diteruskan akan bersifat sejajar.
Cahaya yang sejajar, kemudian diteruskan ke kisi untuk kemudian ditangkap oleh
teleskope yang posisinya dapat digerakkan. Pada posisi teleskope tertentu yaitu
pada sudut θ, merupakan posisi yang sesuai dengan terjadinya pola terang (pola
maksimum), maka hubungan panjang gelombang cahaya memenuhi persamaan : θ=λ md Sin
dimana m adalah bilangan bulat yang
merepresentasikan orde, dan d harak antara garis-gartis pada kisi. Dengan
mengukur nilai θ, maka nilai panjang gelombang (λ) dari cahaya dapat diukur.
Alat ini juga dapat dipakai untuk menentukan ada tidaknya jenis-jenis molekul
tertentu pada specimen lanoratorium dimana analisa kimia tidak dapat dipakai. Peristiwa pengkutuban arah getar dari gelombang disebut
polarisasi. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai
arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami
polarisasi. Hal ini telah diterangkan oleh Teori maxwell mengenai cahaya
sebagai gelombang elektromagnetik ,. Dalam teorinya Maxwelkl meramalkan bahwa
peristiwa polarisasi cahaya menghasilkan arah getar yang diambil sebagai vektor
medan listrik. Alat yang dapat dipakai untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi
bidang dari cahaya yang tidak terpolasrisasi karena hanya komponen cahaya yang
paralel dengan sumbu yang ditransmisikan disebut Polaroid. Fungsi lain
dari polaroid dalah dapat dipakai untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi,
apa bidang polarisasinya, Polarisai juga dapat terjadi dari peristipa pantulan.
Ketika cahaya datang pad apermukaan non logam pada sembarang sudut (asal tidak
tegak lurus), berkas pantulan terpolarisasi telah terpolarisasi lebih dahulu
pada bidang yang sejajar permukaan. Ini berarti komponen yang tegak lurus
bidang permukaan telah diserap atau ditransmisikan