Apa yang Terjadi pada Cahaya Putih Ketika Melewati Prisma dan Mengapa?

Sorotkan cahaya melalui prisma, atau gantung satu di jendela pada hari yang cerah, dan Anda akan melihat pelangi. Ini adalah pelangi yang sama yang Anda lihat di langit karena, pada hari dengan campuran hujan dan matahari, setiap tetes hujan bertindak sebagai prisma mini. Untuk fisikawan memperdebatkan apakah cahaya adalah gelombang atau partikel, fenomena ini adalah argumen yang kuat untuk yang pertama. Faktanya, eksperimen dengan prisma merupakan inti dari perumusan Issac Newton tentang teori optik dan sifat gelombang cahaya.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Cahaya putih dibiaskan ketika melewati prisma. Setiap panjang gelombang dibiaskan pada sudut yang berbeda, dan cahaya yang muncul membentuk pelangi.

Pembiasan adalah fenomena yang terjadi ketika seberkas cahaya putih melewati antarmuka antara udara dan media yang lebih padat, seperti kaca atau air. Cahaya bergerak lebih lambat dalam media yang lebih padat, sehingga berubah arah – atau dibiaskan – ketika melewati antarmuka. Cahaya putih adalah campuran dari semua panjang gelombang cahaya, dan setiap panjang gelombang dibiaskan pada sudut yang sedikit berbeda. Oleh karena itu, ketika berkas muncul dari medium yang lebih padat, ia telah dipecah menjadi panjang gelombang komponennya. Yang bisa Anda lihat membentuk pelangi yang sudah dikenal.

Sudut bias dalam medium tertentu ditentukan oleh indeks biasnya, yaitu a properti yang diperoleh dengan membagi kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam hal tertentu medium. Ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain, sudut bias dapat diturunkan dengan membagi indeks bias kedua media. Hubungan ini dikenal sebagai Hukum Snell, dinamai untuk fisikawan abad ke-17 yang menemukannya.

Banyak bahan lain selain kaca menghasilkan pelangi. Berlian, es, kuarsa bening, dan gliserin hanyalah beberapa contohnya. Lebar pelangi adalah fungsi dari indeks bias, yang bervariasi secara langsung dengan kepadatan material. Anda bahkan dapat melihat pelangi ketika cahaya melewati air melalui kristal bening atau potongan kaca dan kembali ke air.

Meskipun kami secara tradisional mengidentifikasi pelangi dengan tujuh warna komponen, sebenarnya ini adalah kontinum tanpa batas diskrit dari satu rona ke rona berikutnya. Newtonlah yang secara sewenang-wenang membagi spektrum menjadi tujuh warna untuk menghormati orang Yunani kuno, yang percaya tujuh sebagai angka mistis. Warna-warna tersebut, diurutkan dari panjang gelombang terpanjang ke terpendek, merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Jika Anda mencari cara untuk mengingat urutannya, gunakan akronim ROYGBIV, diucapkan roy-gee-biv, atau coba mnemonik ini: ROYGjalan BettsayaViolet.

Frekuensi panjang gelombang meningkat saat Anda melanjutkan melintasi pelangi dari merah ke ungu. Ini berarti energi masing-masing foton – atau paket gelombang – juga meningkat, karena keduanya berhubungan langsung dengan Hukum Planck.