pengertian cahaya

A.    Cahaya

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.^[1] Pada bidang fisika,

1.     cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. ^[2][3]

2.     Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi ataupanjang gelombang, polarisasi dan fase cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam olehGustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantumsebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesa bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang disebut elemen energi, E.

Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang.

Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan Nobelmasing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert,Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, dan sinar laser pada tahun 1960. Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

B.     Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

Sebuah peta global jangka panjang suhu udara permukaan rata-rata bulanan dalam proyeksi Mollweide.

Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reumur, Fahrenheit danKelvin. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti:

C:R:(F-32) = 5:4:9 dan

K=C - 273.(derajat)

Karena dari Kelvin ke derajat Celsius, Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273 derajat. Dan derajat Celsius dimulai dari 0 derajat. Suhu Kelvin sama perbandingan nya dengan derajat Celsius yaitu 5:5, maka dari itu, untuk mengubah suhu tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat Celsius terlebih dahulu, karena jika kita menggunakan Kelvin akan lebih rumit untuk mengubahnya ke suhu yang lain. Contoh: K=R 4/5X[300-273] daripada: C=R 4/5X27 Sebagai contoh:

 dan .

Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.

Pada skala Celsius, 0 °C adalah titik dimana air membeku dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).

Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 °F dan titik didih air adalah 212 °F.

Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.

C.    KELEMBABAN UDARA

Kelembaban udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yan mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh. 

 

Macam-macam kelembaban udara sebagai berikut : 

1)   Kelembaban relatif / Nisbi yaitu perbandingan jumlah uap air di udara dengan yang terkandung di udara pada suhu yang sama. Misalnya pada suhu 27⁰C, udara tiap-tiap 1 m³maksimal dapat memuat 25 gram uap air pada suhu yang sama ada 20 gram uap air,maka lembab udara pada waktu itu sama dengan

20    _{x  100 % = 80 %}
25 

 

2)   Kelembaban absolut / mutlak yaitu banyaknya uap air dalam gram pada 1 m³.
Contoh : 1 m3 udara suhunya 250 C terdapat 15 gram uap air maka kelembaban mutlak = 15 gram. Jika dalam suhu  yang sama , 1 m3 udara maksimum mengandung 18 gram uap air, maka Kelembaban relatifnya = 15/18 X 100 % = 83,33 %.

 

3)   Kelembapan spesifik

Kelembapan spesifik adalah metode untuk mengukur jumlah uap air di udara dengan rasio terhadap uap air di udara kering. Kelembapan spesifik diekspresikan dalam rasio kilogram uap air, , per gram udara,  .

 

Rasio tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

 

D.    Curah Hujan 

Curah hujan yaitu jumlah air hujan yang turun pada suatu daerah dalam waktu tertentu. Serta alat untuk mengukur banyaknya curah hujan disebut Rain Gauge. Curah hujan diukur dalam jumlah harian, bulanan, dan tahunan. Curah hujan yang jatuh di satu daerah di Indonesia dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut.

 

Faktor Curah Hujan

-    Bentuk medan/topografi. Relief daratan Indonesia tidak homogen. Adanya medan yang berbukit-bukit dan bergunung-gunung akan menyebabkan angin yang membawa uap air naik. Makin ke atas suhunya makin turun sehingga terjadi kondensasi dan menimbulkan hujan orografis.

-    Arah lereng medan. Faktor ini sebenarnya berkaitan dengan faktor bentuk medan. Pada lereng pegunungan yang menghadap ke arah angin banyak terjadi hujan, sebaliknya pada lereng pegunungan yang membelakangi arah angin merupakan daerah bayang-bayang hujan. Itulah sebabnya kota Bandung dan Palu memiliki curah hujan yang sedikit, karena kedua kota tersebut terletak di daerah bayang-bayang hujan.

-    Arah angin yang sejajar dengan garis pantai. Faktor ini menyebabkan suhu yang konstan sehingga curah hujan sedikit/rendah. Contoh: Pantai Utara Pulau Jawa, Pulau Madura, Pantai Barat Pulau Bali.

-    Jarak perjalanan angin di atas medan datar. Angin yang berasal dari daerah perairan menuju ke daratan pada umumnya dapat menimbulkan hujan. Jika dataran yang dilewati angin itu lebar, sedangkan sifat permukaannya tidak berubah maka pada kawasan sekitar pantai kemungkinan akan terjadi hujan, tetapi di daerah pedalama tidak tidak terjadi hujan. Kemungkinan hujan akan turun lagi apabila medannya mulai naik. Sebaliknya, jika uap air yang dibawa angin dari daerah perairan belum cukup menimbulkan hujan di kawasan pantai maka di daerah pedalaman kemungkinan akan terjadi hujan. Peristiwa demikian sering terjadi pada kawasan Jakarta, Cibinong, dan Bogor. Pada bulan Januari-Februari hujan turun di Jakarta dan Bogor, sedangkan di Cibinong udara ceras. Sebaliknya, pada bulan April-Mei Jakarta dan Bogor cerah, tetapi di Cibinong terjadi hujan.

Macam-macam Hujan

Hujan adalah butiran-butiran air yang dicurahkan dari atmosfer turun ke permukaan bumi. Sedangkan garis yang menghubungkan tempat-tempat di peta yang mendapat curah hujan yang sama disebut isohyet. Kita dapat menggolongkan macam hujan berdasarkan butiran yang dicurahkan dan asal terjadinya.

a.    Berdasarkan butiran-butiran yang dicurahkan hujan dapat dibedakan menjadi empat macam.

       -    Hujan gerimis atau drizzle. hujan gerimis mempunyai diameter butiran-butiran kurang dari 0,5 mm.

       -    Hujan salju atau snow. Hujan salju terdiri dari kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku.

       -    Hujan batu es. Hujan batu es berbentuk curahan es yang turun di dalam cuaca panas dari awan yang temperaturnya di bawah titik beku.

       -    Hujan deras atau rain. Hujan deras yaitu curahan air yang turun dari awan yang temperaturnya di atas titik beku dan besaran butir sebesar 7 mm.

b.    Berdasarkan asal terjadinya, hujan dapat dibedakan menjadi empat macam.

       -    Hujan front. Hujan ini adalah hujan yang terjadi karena pertemuan dua jenis udara yang berbeda temperatur, yakni udara panas/lembap dengan udara dingin sehingga berkondensasi dan turun hujan.

       -    Hujan buatan. Hujan buatan dibuat dengan merangsang awan dengan garam-garam hingga uap air di udara dengan ketinggian 3.000 kaki lebih cepat berkondensasi menjadi air dan turun sebagai hujan.

       -    Hujan konveksi atau hujan zenith. Hujan konveksi terjadi oleh arus konveksi yang menyebabkan uap air di ekuator naik secara bertikal, karena pemanasan air laut terus menerus mengalami kondensasi dan turun sebagai hujan.

       -    Hujan orografi atau hujan gunung. Hujan orografi terjadi dari udara yang mengandung uap air dipaksa oleh angin mendaki lereng pegunungan, berkondensasi dan turun sebagai hujan.

E.     TEKANAN UDARA

Tekanan Udara (TU): tekanan yg diberikan udara krn beratnya pada tiap 1 cm2 bidang mendatar dari permukaan bumi. Diukur dlm milibar tekanan baku pd permukaan laut dgn Barometer air raksa atau Barometer aneroid  (1 atm = 760 mm Hg = 1.013,25 mb).  TU paling besar di permukaan laut, semakin ke atas makin menurun, udara makin tipis. TU turun 1/30 x setiap naik 300 m pd atmosfer bawah (= turun 1 mm Hg tiap naik 11 m).

Faktor yg mempengaruhi sebaran tek.udara sama dgn yg mempengaruhi suhu.

Pengaruh lintang bumi:

*        Tek.udara rendah sepanjang lingkaran equator àdoldrum

*        Tek.udara tinggi sepanjang lintang 25o-35o à sub tropical high

*        Tek.udara rendah sepanjang lintang 60o-70o à sub polar low

*        Tek.udara tinggi pada lintang kutub dingin à cold polar high

Jika gravitasi bumi adalah g dan masa udara adalah m, maka gaya yang diusahakan oleh udara :

F = m g

Dimana gaya yang diusahakan oleh udara tidak lain adalah merupakan berat atmosfer diatasnya pada ketinggian tersebut.

Sehingga dapat pula dikatakan bahwa, Tekanan udara adalah berat atmosfir atau udara diatasnya per satuan luas atau berat sekolom udara sampai pada batas atas atmosfir pada tiap satuan penampang. Oleh karena molekul - molekul dan atom - atom dari gas-gas tersebut bergerak kesegala arah, dengan demikian dapat dikatakan bahwa tekanan udara mengarah pula kesegala arah, atau dengan kata lain bahwa udara menimbulkan tekanan udara kesegala arah. Tekanan udara terbesar adalah tekanan pada permukaan bumi, yang diakibatkan oleh berat atmosfir diatasnya. Makin tinggi suatu tempat dari permukaan bumi, tekanan udaranya makin kecil, karena jumlah molekul dan atom yang ada diatasnya berkurang. Dengan demikian dapat kita katakan, bahwa tekanan udara akan menurun pada daerah yang lebih tinggi. Sesuai dengan tekanan udara dalam atmosfir standar ICAO, untuk ketinggian dari permukaan laut sampai dengan ketinggian 5000 feet, 1 millibar setara dengan 28 feet atau selisih tinggi 1 feet = 0,035 mb.

F.     ANGIN

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.

Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.

Faktor terjadinya angin, yaitu:

*        Gradien barometris

Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan angin.

*        Letak tempat

Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.

*        Tinggi tempat

Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil.

*        Waktu

Di siang hari angin bergerak lebih cepat daripada di malam hari

Sifat Angin

Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi penas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dinamanakan konveksi.

Terjadinya Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah. Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.

G.    Awan

Awan adalah massa terdiri dari tetesan air atau kristal beku tergantung di atmosfer di atas permukaan bumi atau tubuh planet lain. Awan juga massa terlihat yang tertarik oleh gravitasi, seperti massa materi dalam ruang yang disebut awan antar bintang dan nebula. Awan dipelajari dalam ilmu awan atau fisika awan, suatu cabang meteorologi.

Di Bumi substansi biasanya kondensasi uap air. Dengan bantuan partikel higroskopis udara seperti debu dan garam dari laut, tetesan air kecil terbentuk pada ketinggian rendah dan kristal es pada ketinggian tinggi bila udara didinginkan jadi jenuh oleh konvektif lokal atau lebih besar mengangkat non-konvektif skala.

Pada beberapa soal, awan tinggi mungkin sebagian terdiri dari tetesan air superdingin. Tetesan dan kristal biasanya sekitar 0,01 mm (0,00039 in) diameter. Paling umum dari pemanasan matahari di siang hari dari udara pada tingkat permukaan, angkat frontal yang memaksa massa udara lebih hangat akan naik lebih keatas dan mengangkat orografik udara di atas gunung. Ketika udara naik , mengembang sehingga tekanan berkurang.

Proses ini mengeluarkan energi yang menyebabkan udara dingin. Ketika dikelilingi oleh milyaran tetesan lain atau kristal mereka menjadi terlihat sebagai awan. Dengan tidak adanya inti kondensasi, udara menjadi jenuh dan pembentukan awan terhambat. dalam awan padat memperlihatkan pantulan tinggi (70% sampai 95%) di seluruh awan terlihat berbagai panjang gelombang, sehingga tampak putih, di atas.

Tetesan embun (titi-titik air) cenderung efisien menyebarkan cahaya, sehingga intensitas radiasi matahari berkurang dengan kedalaman arah ke gas, maka warna abu-abu atau bahkan gelap kadang-kadang tanpak di dasar awan. Awan tipis mungkin tampak telah memperoleh warna dari lingkungan mereka atau latar belakang dan awan diterangi oleh cahaya non-putih, seperti saat matahari terbit atau terbenam, mungkin tampak berwarna sesuai. Awan terlihat lebih gelap di dekat-inframerah karena air menyerap radiasi matahari pada saat- panjang gelombang

Pembentukan awan

Udara selalu mengandung uap air. Apabila uap air ini meluap menjadi titik-titik air, maka terbentuklah awan. Peluapan ini bisa terjadi dengan dua cara:

1. Apabila udara panas, lebih banyak uap terkandung di dalam udara karena air lebih cepat menyejat. Udara panas yang sarat dengan air ini akan naik tinggi, hingga tiba di satu lapisan dengan suhu yang lebih rendah, uap itu akan mencair dan terbentuklah awan, molekul-molekul titik air yang tak terhingga banyaknya.
2. Suhu udara tidak berubah, tetapi keadaan atmosfer lembap. Udara makin lama akan menjadi semakin tepu dengan uap air.

Apabila awan telah terbentuk, titik-titik air dalam awan akan menjadi semakin besar dan awan itu akan menjadi semakin berat, dan perlahan-lahan daya tarik bumi menariknya ke bawah. Hingga sampai satu titik dimana titik-titik air itu akan terus jatuh ke bawah dan turunlah hujan.

Jika titik-titik air tersebut bertemu udara panas, titik-titik itu akan menguap dan awan menghilang. Inilah yang menyebabkan itu awan selalu berubah-ubah bentuknya. Air yang terkandung di dalam awan silih berganti menguap dan mencair. Inilah juga yang menyebabkan kadang-kadang ada awan yang tidak membawa hujan.

 

Jenis-jenis awan

awan menurut bentuknya terbagi menjadi beberapa jenis :

1. Awan Kumulus, yaitu awan yang bergumpal dan bentuk dasarnya horizontal
2. Awan Stratus, yaitu awan tipis yang tersebar luas dan menutupi langit secara merata
3. Awan Cirrus, yaitu awan yang berdiri sendiri, halus dan berserat, sering terdapat kristal es tetapi tak menimbulkan hujan

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya

http://id.wikipedia.org/wiki/Suhu

http://rahmatkusnadi6.blogspot.com/2010/09/kelembaban-udara.html