Fenomena Pelangi, Bukti Keindahan Fisika

 

Kalian sudah pernah melihat Pelangi?
indah, kan ?

Karena keindahanya, Kata Pelangi pun sering digunakan Sebagai Judul Lagu anak-anak, Judul lagu pop (Pelangi di matamu, By Jamrud), Puisi dan banyak karya lainnya. Dibalik Keindahanya, Apakah kalian pernah menyadari bahwa Pelangi merupakan fenomena alam yang terjadi dengan proses fisika yang sangat menarik untuk dipelajari ?

lagi-lagi Ilmu Fisika, di blog ini sering banget ya membahas Fenomena yang berhubungan dengan Ilmu Fisika ya ?

Fisika Itu Menarik dan Menyenangkan Kawan !!

Lalu Bagaimanakah Proses terjadinya Pelangi ?

Apa saja Ilmu/Konsep Fisika dalam Proses Terjadinya Pelangi ?

Proses terjadinya Pelangi dapat kita tinjau dari materi fisika yaitu Optik atau cahaya. Beberapa konsep fisika yang berhubungan dengan proses terjadinya pelangi antara lain pembiasan, pemantulan, dispersi cahaya dan spektrum gelombang elektromagnetik yang diwujudkan berupa warna cahaya pada pelangi.

Pelangi merupakan satu-satunya gelombang elektromagnetik yang dapat oleh lihat mata manusia. Pelangi adalah gejala optik dan meteorologi yang terjadi sacara alamiah dalam atmosfir bumi serta melibatkan cahaya matahari, pengamat dan tetesan air hujan.

Jika ada cahaya matahari yang bersinar setelah hujan berhenti, maka cahaya tersebut akan menembus tetesan air hujan di udara. Udara dan tetesan air hujan memiliki kerapatan yang berbeda, sehingga ketika cahaya matahari merambat dari udara ke tetesan air hujan akan mengalami pembelokkan arah rambat cahaya (pembiasan cahaya). 

Cahaya matahari merupakan sinar polikromatik, saat masuk ke dalam tetesan air hujan akan diuraikan menjadi warna-warna monokromatik yang memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Cahaya matahari yang telah terurai menjadi warna monokromatik sebagian akan mengalami pemantulan saat mengenai dinding tetesan air hujan dan sebagian lainnya akan menembus ke luar tetesan air hujan.

Masing-masing gelombang cahaya monokromatik tersebut akan mengalami pembiasan cahaya saat keluar dari tetesan air hujan dan arah pembiasannya akan berbeda-beda, tergantung pada warnanya. Pembiasan ini terjadi karena cahaya mengalami perubahan indeks media dari udara ke air. Ketika sinar dihantarkan kembali ke permukaan belakang tetesan air,hampir seluruhnya dibiaskan dan keluar dari tetesan air

 

Gambar Pembiasan Pelangi

Warna-warna monokromatik yang keluar dari tetesan air hujan mempunyai panjang gelombang yang berada dalam rentang 400 – 700 nm. Pada rentang 400 – 700 nm, gelombang cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia ialah gelombang yang mempunyai gradasi warna merah sampai ungu. Gradasi warna tersebut diasumsikan sebagai warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Susunan gradasi warna tersebut kita namakan sebagai pelangi. 

Ketika kita melihat warna-warna ini pada pelangi, kita akan melihatnya tersusun dengan dengan merah di paling atas dan warna ungu di paling bawah. Skema terjadinya pelangi lihat pada gambar dibawah ini !

 

Gambar Proses Fisis Pelangi Pertama Secara Keseluruhan

Saat kita melihat pelangi, daerah di bawah pelangi akan terlihat lebih terang jika dibandingkan dengan daerah lainnya di sekitar pelangi. Daerah yang terlihat lebih terang tersebut dinamakan daerah terang pelangi. 

Ada dua hal yang menyebabkan daerah terang pelangi terlihat lebih terang dibandingkan daerah lainnya, yaitu;

• Cahaya matahari yang masuk ke tetesan air hujan yang menimbulkan pelangi pertama mempunyai intensitas cahaya matahari yang paling besar.
• Pada proses pembentukan pelangi pertama, saat berada dalam tetesan air hujan, cahaya matahari hanya mengalami satu kali proses pemantulan cahaya, sehingga energi yang terserap oleh tetesan air hujan masih cukup banyak.

Proses terjadinya pelangi melalui pembiasan, pemantulan dan dispersi cahaya secara matematis dapat dijelaskan sebagai berikut

 

Gambar Ilustrasi sudut Pelangi

Bentuk Pelangi
Bentuk Pelangi itu sebenarnya seperti apa sih ??

Jika kita melihatnya dengan mata telanjang saat fenomena tersebut terjadi maka bentuk pelangi adalah Setengah lingkaran atau melengkung (bagian lingkaran), namun sebenarnya bentuk pelangi adalah Lingkaran penuh. Hal tersebut disebabkan karena pelangi terpotong oleh horison bumi, atau objek lain yang menghalangi cahaya, misalkan gunung dan bukit.

Pelangi terjadi akibat pembiasan cahaya pada sudut 40-42 derajat. Karena sudut pembiasan tetap, maka letak terjadinya warna pelangi selalu tetap dari pusat cahaya, sehingga jari-jarinya juga tetap, kalau jari-jari nya tetap konstan dari satu pusat atau titik, kita akan mendapatkan lingkaran. Kalau lingkarannya kita potong, kita selalu dapat bagian lingkaran yang melengkung.

Saat memandang sebuah objek, mata manusia bersifat konvergen atau mengumpul. Pandangan mata kita saat melihat sebuah objek dapat diilustrasikan sebagai sebuah kerucut yang memiliki titik puncak pada mata kita.

Gambar Sifat Konvergen Mata Manusia

Kemiringan kerucut yang terbentuk dipengaruhi oleh posisi matahari. Sebagian alas kerucut tidak dapat kita lihat karena berada di bawah garis horizontal bumi, sedangkan sebagian lainnya terlihat sebagai busur atau biasa kita sebut sebagai pelangi. Selain itu,bila dilihat dari gambar dibawah ini, grafik tersebut menunjukkan bahwa setiap sudut dari pembiasan dan pemantulan sinar memiliki frekuensi berbeda terhadap warna dan panjangnya, sehingga membentuk kurva.

Sedangkan, posisi relatif pelangi terhadap pengamat dan matahari dapat juga dijelaskan. Posisi matahari pengamat dan pelangi akan selalu dalam satu axis, di mana matahari akan selalu berada di belakang pengamat. Kita tidak dapat melihat pelangi jika posisi matahari tegak lurus dengan garis horizontal bumi.

Gambar Posisi Matahari, Pengamat dan Pelangi

Referensi :

Zarkasi,Taqiudin (2014), Fisika dalam Pelangi

Fisika Itu mudah Edisi ketiga , Yohannes Surya

Serway, Raymond A.dan John W. Jewett. (2010). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3 (6th Edition).Terj.Chriswan Sungkono.Jakarta:Salemba Teknika.

ABDUL KHOLIK