penghamburan Raleigh

Penghamburan Raleigh adalah proses penerimaan dan penerusan cahaya melalui partikel-partikel dalam benda yang berperan sebagai antena yang sangat kecil, yang tersusun dari gelombang-gelombang elektromagnetik.

aksiografi.com – Partikel-partikel dalam benda berperan sebagai antena (peralatan yang mengirim dan/atau menerima radiasi elektomagnetik) yang sangat kecil dengan cara menerima cahaya yang dapat dilihat (kasat mata), yang tersusun dari gelombang-gelombang elektromagnetik, dan meneruskan gelombang tersebut dengan arah baru.

Proses ini disebut penghamburan Raleigh. Istilah yang diambil dari nama ahli fisika berkebangsaan Inggris, Lord Raleigh (John William Strutt, 1842-1919), menerima nobel atas penjelasannya bagaimana cahaya dihamburkan. Penjelasan itu ia peroleh dengan menjawab pertanyaan mengenai mengapa langit tampak biru dengan menjelaskan tentang bagaimana cahaya dihamburkan.

Dalam percobaan ini, kita akan menentukan dampak dari partikel berukuran kecil pada penghamburan cahaya. Kita akan mengamati pengaruh ukuran partikel terhadap sudut hamburan cahaya. Kita juga akan mengetahui pengaruh sudut penghamburan terhadap seberapa terang suatu zat.

Tujuan Pembelajaran

Tujuan pembelajaran Sekolah Alam kali ini akan mempraktekkan dampak partikel berukuran kecil pada peristiwa penghamburan cahaya.

Bahan-Bahan

  • 1 lembar kertas HVS
  • lampu senter
  • dua cangkir plastik tidak berwarna yang transparan, berukuran 300 ml
  • air suling
  • spidol permanen
  • pipet
  • susu mumi
  • sendok
  • kertas poster putih berukuran 15 x 30 cm

Cara Kerja

1. Letakkan lembaran kertas dan lampu senter di atas meja sehingga ujung bola lampu senter berada di tengah salah satu sisi kertas yang lebih panjang.

2. Isi cangkir plastik dengan air.

3. Dengan spidol permanen, tandai cangkir-cangkir tersebut dengan huruf A dan B.

4. Tambahkan satu tetes susu ke dalam gelas B dan aduk.

5. Lipat kertas poster menjadi dua dengan mempertemukan ujung-ujung sisi pendeknya untuk membentuk sebuah layar berdiri. Atur layar pada sisi lain kertas yang berseberangan dengan lampu senter.

6. Dengan kondisi lampu senter menyala, buat ruangan menjadi gelap dan catat warna lampu dari lampu senter yang tampak pada layar kertas.

7. Letakkan cangkir A di tengah kertas di antara layar kertas dan lampu senter, dan lakukan langkah berikut.

• Catat warna cahaya pada layar setelah sinar dari lampu sefiter melalui air.

• Lihat ke dalam air, catat setiap perubahan warna air.

8. Ulangi Langkah 7 dengan menggunakan cangkir B.

Penghamburan Raleigh

Hasil

Hasil praktek dampak penghamburan Raleigh berhasil. Warna sinar lampu senter yang tampak pada layar setelah merambat melalui udara bervariasi (bermacam-macam), mulai dari warna putih sampai warna kekuningan. Ketika sinar lampu senter melalui air biasa, kamu tidak melihat pembahan apa pun pada warna sinar di layar kertas maupun warna air. Namun air susu membuat cahaya yang muncul pada layar tampak lebih kuning keoranyean dan air susu tampak kebiruan.

Mengapa?

Cahaya, seperti radiasi elektromagnetik lainnya, menunjukkan gelombang dan juga sifat partikel. Penyebarannya (gerakan) menyerupai gelombang, tetap’ interaksinya dengan benda terjadi seolah-olah radiasinya berjalan sebagai partikel-partikel yang terdiri atas unit energi yang dihubungkan dengan masing-masing frekuensi radiasi, yang disebut kuantum.

Partikel-partikel ini disebut foton (paket energi yang terdiri atas sebuah kuantum radiasi elektromagnetik yang memiliki perilaku partikel dan juga gelombang). Karena foton bergetar seperti sebuah gelombang, ukuran foton dianggap sama dengan panjang gelombang cahaya ketika bertindak sebagai sebuah gelombang.

Lampu senter merupakan sumber cahaya putih, yang merupakan cahaya kasat mata (bagian dari spektrum elektromagnetik yang membuat mata sensitif terhadapnya) yang terbuat dari semua warna cahaya—semua panjang gelombang mulai dari yang paling panjang, yaitu merah, ke biru, sampai yang paling pendek, yaitu lembayung.

Ketika semua panjang gelombang cahaya digabungkan, mata menerimanya dan otak menterjemahkan kombinasi tersebut sebagai cahaya putih—tidak berwarna. Tanpa adanya susu di dalam air, cahaya merambat melalui air tanpa terlihat sebagai sebuah warna. Tetapi, dengan adanya susu di dalam air, air memiliki warna kebiruan dan cahaya yang diteruskan ke layar memiliki warna kekuningan hingga warna orange.

Perubahan ini disebabkan hamburan (detleksi atau penyebaran sinar radiasi elektromagnetik ketika sinar tersebut melewati suatu benda) dari beberapa gelombang cahaya. Hamburan dapat berupa kombinasi dari beberapa macam proses, salah satunya adalah hamburan elastis (pantulan—lambungan), yaitu ketika foton bertumbukan dengan partikel dan memantul, seperti benturan dari dua buah bola bilyar yang kemudian saling memantul.

Sebuah foton mengalami hamburan paling baik ketika berbenturan dengan sebuah partikel yang besarnya hampir sama. Panjang gelombang yang pendek—lembayung dan biru—sebagian besar dihamburkan oleh partikel-partikel susu yang kecil di dalam air. Jadi ketika cahaya putih merambat melalui air susu, campuran panjang gelombang yang memberikan sensasi keseluruhan warna biru pucat akan dihamburkan.

Warna lembayung—panjang gelombang paling pendek— akan terdapat dalam campuran tersebut, sama baiknya dengan warna lain yang memiliki panjang gelombang lebih panjang huruf biasa. Ketika cahaya datang (cahaya yang mengenai permukaan benda) menumbuk partikel-partikel susu, campuran panjang gelombang yang pendek dihamburkan dari cahaya, dan sisa cahaya yang diteruskan ke layar memiliki warna kuning hingga oranye (lihat Gambar di samping).

Perhatikan bahwa, jika partikel lebih besar daripada panjang gelombang yang terbesar dalam cahaya tampak (kasat mata), maka Cahaya yang dihamburkan mengandung seluruh panjang gelombang, sehingga cahaya yang ada adalah putih.

Cobalah Pendekatan Baru

Setelah melakukan uji praktek dampak penghamburan Raleigh, selanjutnya kita melakukan pendekatan baru Bagaimana pengaruh konsentrasi partikel-partikel terhadap penghamburan? Ulangi percobaan, kali ini membandingkan cangkir-cangkir air dengan jumlah tetesan susu dari 0 sampai 10 tetes. Catat warna air dan cahaya yang diteruskan oleh masing-masing konsentrasi dalam sebuah tabel Data Penghamburan seperti Tabel berikut.