Sir Isaac Newton membiarkan cahaya putih dari matahari memasuki ruangan gelap melalui lubang kecil di jendela dan menempatkan prisma kaca di jalur sinar cahaya. Cahaya yang keluar dari prisma diterima di layar putih. Dia mengamati bahwa di layar terbentuk tambalan berwarna seperti pelangi. Tambalan ini disebut spektrum. Dimulai dari sisi alas prisma, warna spektrum pada layar adalah sebagai berikut:
ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah.
Spektrum adalah pita berwarna yang diperoleh pada layar ketika cahaya putih melewati sebuah prisma. Untuk percobaan ini, Newton menyimpulkan bahwa cahaya putih merupakan campuran dari tujuh warna. Prisma tidak menghasilkan warna tetapi hanya memisahkan warna yang sudah ada dalam cahaya putih. Jadi, ketika cahaya putih dilewatkan melalui sebuah prisma, ia terbagi menjadi warna yang berbeda. Pemisahan cahaya putih menjadi warna yang berbeda disebut dispersi cahaya.
1. Penyebaran cahaya hanya terjadi pada permukaan pertama prisma. 2. Pembiasan sinar cahaya terjadi pada kedua permukaan prisma. 3. Prisma tidak menghasilkan warna, ia hanya memecah berbagai warna yang ada dalam cahaya yang menimpanya. 4. Dalam spektrum, setiap warna bercampur dengan warna lainnya, yaitu tidak ada garis batas yang tegas yang memisahkan warna-warna tersebut. Dalam diagram, warna ditampilkan terpisah jauh hanya untuk kejelasan. Total penyebaran warna jauh lebih sedikit daripada yang ditunjukkan pada diagram. Warna yang berbeda memiliki lebar yang berbeda pada layar. 5. Pada spektrum cahaya putih, warna merah memiliki panjang gelombang terpanjang 8000 Å( atau 8 × 10 -7 m ) atau frekuensi terendah 3,74 × 10 14 Hz, dan warna ungu memiliki panjang gelombang terpendek 4000 Å ( atau 4 X 10 -7 m ) atau frekuensi tertinggi 7,5 X 10 14 Hz. Dari ujung ungu ke ujung merah spektrum, panjang gelombang meningkat sementara frekuensinya menurun. |
Cahaya putih matahari terdiri dari tujuh warna yang menonjol yaitu ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah. Kecepatan cahaya semua warna di udara atau ruang hampa sama tetapi berbeda dalam media transparan seperti kaca atau air. Kecepatan cahaya ungu minimum dan kecepatan cahaya merah maksimum sehingga indeks bias media transparan berbeda untuk warna yang berbeda.
Karena µ = (kecepatan cahaya di udara) ∕ (kecepatan cahaya di medium)
Jadi, indeks bias suatu medium adalah maksimum untuk cahaya ungu dan minimum untuk cahaya merah. Oleh karena itu, ketika cahaya putih memasuki sebuah prisma, ia terbagi menjadi warna penyusunnya dengan pembiasan pada permukaan pertama prisma. Ketika sinar ini mengenai permukaan prisma kedua, mereka membiaskan lebih jauh dan warna-warna ini semakin jauh terpisah satu sama lain.
Ketika cahaya dari matahari memasuki atmosfer bumi, cahaya tersebut dihamburkan (yaitu cahaya menyebar ke segala arah) oleh partikel debu dan molekul udara yang ada di atmosfer bumi. Hamburan cahaya pertama kali dipelajari oleh ilmuwan Rayleigh.
Hamburan adalah proses penyerapan dan kemudian memancarkan kembali energi cahaya oleh partikel debu dan molekul udara yang ada di atmosfer.
Molekul udara yang berukuran lebih kecil dari panjang gelombang cahaya datang menyerap energi cahaya datang dan kemudian memancarkannya kembali tanpa mengubah panjang gelombangnya. Hamburan cahaya tidak sama untuk semua panjang gelombang cahaya datang. Intensitas cahaya yang tersebar berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang cahaya \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Karena panjang gelombang cahaya ungu adalah yang paling kecil dan cahaya merah paling banyak, cahaya ungu tersebar paling banyak, dan cahaya merah dihamburkan paling sedikit ( cahaya ungu dihamburkan hampir 16 kali lebih banyak daripada cahaya merah) . Ini berarti cahaya matahari ketika mencapai permukaan bumi memiliki intensitas cahaya ujung ungu yang lebih kecil dan intensitas cahaya ujung merah yang lebih besar. Molekul udara yang berukuran lebih besar dari panjang gelombang cahaya insiden menyebarkan cahaya dari semua panjang gelombang cahaya putih ke tingkat yang sama.
Cahaya dari matahari harus menempuh jarak yang jauh dari atmosfer bumi sebelum mencapai permukaan bumi. Saat cahaya bergerak melalui atmosfer, ia tersebar ke berbagai arah oleh molekul udara. Cahaya biru atau ungu karena panjang gelombangnya yang lebih pendek tersebar lebih banyak dibandingkan dengan warna cahaya lainnya. Cahaya yang mencapai mata kita langsung dari matahari kaya akan warna merah, sedangkan cahaya yang mencapai mata kita dari semua arah sebagian besar adalah cahaya biru. Oleh karena itu langit pada arah selain arah matahari terlihat berwarna biru.
Pembentukan pelangi adalah contoh alami dari dispersi cahaya putih. Setelah hujan, sejumlah besar tetesan air tetap melayang di udara. Setiap tetesan bertindak sebagai prisma. Saat sinar matahari jatuh pada tetesan ini, ia terbagi menjadi tujuh warna. Cahaya yang tersebar dari sejumlah besar tetesan membentuk pelangi
Penggunaan lampu merah untuk tanda bahaya
Karena panjang gelombang cahaya merah adalah yang terpanjang, maka cahaya dihamburkan paling sedikit oleh molekul udara di atmosfer. Oleh karena itu cahaya warna merah dibandingkan cahaya warna lain dapat menembus jarak yang lebih jauh tanpa menjadi lemah. Oleh karena itu lampu merah digunakan untuk sinyal bahaya sehingga sinyal tersebut dapat terlihat dari jarak jauh bahkan dalam kabut dll.
Ambil cakram karton bundar dan bagi menjadi tujuh sektor. Kemudian cat sektor dengan tujuh warna, ungu, nila, biru, hijau, kuning, oranye, dan merah.
Putar disk dengan cepat, Anda akan melihat bahwa disk tampak putih!
Hal ini menunjukkan bahwa violet, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah merupakan tujuh warna penyusun cahaya putih dan bila digabungkan menghasilkan efek putih.
