Isi
Pertanyaan tentang bagaimana cahaya melintasi ruang angkasa adalah salah satu misteri fisika abadi. Dalam penjelasan modern, ini adalah fenomena gelombang yang tidak membutuhkan media untuk merambat. Menurut teori kuantum, ia juga berperilaku sebagai kumpulan partikel dalam keadaan tertentu. Namun, untuk sebagian besar tujuan makroskopis, perilakunya dapat digambarkan dengan memperlakukannya sebagai gelombang dan menerapkan prinsip-prinsip mekanika gelombang untuk menggambarkan gerakannya.
Getaran elektromagnetik
Pada pertengahan 1800-an, fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell menetapkan bahwa cahaya adalah bentuk energi elektromagnetik yang bergerak dalam gelombang. Pertanyaan tentang bagaimana ia berhasil melakukannya tanpa adanya media dijelaskan oleh sifat getaran elektromagnetik. Ketika sebuah partikel bermuatan bergetar, ia menghasilkan getaran listrik yang secara otomatis menginduksi satu magnetis - fisikawan sering memvisualisasikan getaran ini yang terjadi di bidang tegak lurus. Osilasi berpasangan menyebar keluar dari sumber; tidak ada medium, kecuali untuk medan elektromagnetik yang merembes ke alam semesta, diperlukan untuk melakukan mereka.
Sinar Cahaya
Ketika sumber elektromagnetik menghasilkan cahaya, cahaya bergerak ke luar ketika serangkaian bola konsentris ditempatkan sesuai dengan getaran sumber tersebut. Cahaya selalu mengambil jalur terpendek antara sumber dan tujuan. Garis yang ditarik dari sumber ke tujuan, tegak lurus terhadap gelombang-depan, disebut sinar. Jauh dari sumbernya, bagian depan gelombang bola merosot menjadi serangkaian garis paralel yang bergerak ke arah sinar. Jaraknya menentukan panjang gelombang cahaya, dan jumlah garis yang melewati titik tertentu dalam satuan waktu tertentu menentukan frekuensi.
Kecepatan Cahaya
Frekuensi sumber cahaya bergetar menentukan frekuensi - dan panjang gelombang - dari radiasi yang dihasilkan. Ini secara langsung mempengaruhi energi paket gelombang - atau ledakan gelombang yang bergerak sebagai satu kesatuan - menurut hubungan yang dibuat oleh fisikawan Max Planck pada awal 1900-an. Jika cahaya terlihat, frekuensi getaran menentukan warna. Namun, kecepatan cahaya tidak terpengaruh oleh frekuensi getaran. Dalam ruang hampa udara, selalu 299.792 kilometer per detik (186, 282 mil per detik), nilai yang ditunjukkan oleh huruf "c." Menurut Teori Relativitas Einstein, tidak ada sesuatu pun di alam semesta yang bergerak lebih cepat dari ini.
Refraksi dan Pelangi
Cahaya bergerak lebih lambat di media daripada di ruang hampa, dan kecepatan sebanding dengan kepadatan media. Variasi kecepatan ini menyebabkan cahaya menekuk pada antarmuka dua media - sebuah fenomena yang disebut refraksi. Sudut yang ditekuk tergantung pada kepadatan kedua media dan panjang gelombang cahaya yang datang. Ketika insiden cahaya pada media transparan terdiri dari bagian depan gelombang dengan panjang gelombang yang berbeda, setiap bagian depan gelombang membungkuk pada sudut yang berbeda, dan hasilnya adalah pelangi.