Tentang Pelangi

Fenomena alam ini hanya muncul sehabis hujan. Begitu indah sehingga menginspirasi banyak lagu, dongeng, dan legenda. Tapi dari kacamata sains, pelangi sangat sederhana. Itu cuma fisika optik semata.

Kunci terjadinya pelangi adalah pembiasan cahaya. dibiaskan, cahaya akan berubah arah. Ketika sinar matahari mengenai cermin siku-siku atau tepi prisma gelas, atau permukaan buih sabun, terlihat berbagai warna dalam cahaya. Cahaya putih dibiaskan menjadi berbagai panjang gelombang cahaya yang terlihat oleh mata kita sebagai merah, jingga, kuning, hijau, biru, dan ungu.

Panjang gelombang cahaya ini membentuk pita garis-garis paralel, tiap warna bernuansa dengan warna di sebelahnya. Pita ini disebut spektrum. Di dalam spektrum, garis merah selalu berada pada salah satu ujung dan biri serta ungu disisi lain, dan ini ditentukan oleh perbedaan panjang gelombang.


Pelangi adalah spketrum melengkung besar yang disebabkan oleh pembiasan cahaya matahari. Ketika cahaya matahari melewati tetesan air, ia membias seperti ketika melalui prisma kaca. Jadi didalam tetesan air, kita sudah mendapatkan warna yang berbeda memanjang dari satu sisi ke sisi tetesan air lainnya. Beberapa dari cahaya berwarna ini kemudian dipantulkan dari sisi yang jauh pada tetesan air, kembali dan keluar lagi dari tetesan air. Cahaya keluar kembali dari tetesan air kearah yang berbeda, tergantung pada warnanya. Warna-warna pada pelangi ini tersusun dengan merah di paling atas dan ungu di paling bawah pelangi.

Pelangi hanya dapat dilihat saat hujan bersamaan dengan matahari bersinar, tapi dari sisi yang berlawanan dengan si pengamat. Karena tetesan air hujan dapat membiaskan dan menyebarkan cahaya mirip sebuah prisma. Dalam kondisi yang tepat, seperti posisi si pengamat harus berada diantara matahari dan tetesan air dengan matahari dibekalang orang tersebut. Matahari, mata si pengamat dan pusat busur pelangi harus berada dalam satu garis lurus pembiasan cahaya ini membentuk pelangi.

Bentuknya yang melingkar memberi ciri khas tersendiri. Kebanyakan wujud pelangi tidak membentuk bulat sempurna, namun terpotong sehingga membentuk busur seperti terlihat pada Gambar.

gambar pelangi

Dalam fisika, warna-warna lazim diidentifikasikan dari panjang gelombang. Merah, misalnya, memiliki panjang gelombang sekitar 625 – 740 nm, dan biru sekitar 435 – 500 nm. Kumpulan warna-warna yang dinyatakan dalam panjang gelombang (biasa disimbolkan dengan λ) ini disebut spektrum warna. Sinar putih yang biasa kita lihat (disebut juga cahaya tampak atau *visible light*) terdiri dari semua komponen warna dalam spektrum di atas – tentu saja ada komponen lain yang tidak terlihat, disebut *invisible light*.

Note : 1 nm = 0,000000001 m = 10-9 m 2

Fenomena Pelangi yang Berbentuk Lingkaran

1. A rainbow viewed from an airplane may form a complete circle. Where will the shadow of the airplane appear? Explain.

2. Why does the sharpness of the image in a pinhole camera not depend on the position of the viewing screen?



1). Bayangan pesawat akan terletak di depan pesawat. Rainbow (pelangi) terbentuk dari pemantulan (reflection) dan pembiasan (refraction) cahaya yang terjadisecara simultan.

Pelangi yang terlihat dibagian bawah terbentuk dari pemantulan&pembiasan sinar mendatar ke arah atas. Oleh karena matahari berada di belakang pengamat, maka bayangan pengamat bisa dipastikan berada di pusat lingkaran pelangi.



2). Lubang diafragma pada kamera hanya berfungsi untuk mengatus intensitas cahaya yang akan tertangkap film. Ketajaman gambar yang dihasilkan ditentukan oleh ketepatan posisi bayangan yang dibentuk oleh lensa pada film. Agar gambar tajam, posisi lensa harus tepat benar sehingga menghasilkan bayangan benda jatuh tepat pada film.

Kita sudah mengetahui bahwa sinar matahari yang terang itu bukan terdiri atas satu warna, tetapi merupakan paduan berbagai warna, yang jika digabungkan tampak menjadi putih. Yang kemudian terjadi adalah bahwa tetes2 air hujan di ujung kota itu telah memantulkan dan membiaskan air hujan, sehingga warna2 itu terpisah kembali. Mari kita kupas.

Rata2, titik2 air hujan akan memantulkan kembali sinar dalam bentuk pelangi pada sudut 42 derajat ke mata kita. Jadi pelangi hanya terbentuk jika ada hujan, dan ada sinar matahari yang datang pada sudut 42 derajat dari mata kita ke titik air hujan. Sinar biru dan ungu dibelokkan paling kuat oleh titik air, sehingga setiap titik air memantulkan sinar ungu di atas dan merah di bawah.

Tetapi lalu yang kita lihat adalah warna pelangi dengan warna merah yang di atas. Ini terjadi karena kita jauh dari kumpulan titik air itu. Dari setiap titik air, kita hanya menerima satu warna. Kita menerima sinar merah dari titik air yang lebih atas dan menerima sinar ungu dari titik air yang lebih bawah. Jadi pelanginya tampak dengan warna merah di atas dan warna ungu di bawah.

Cuaca belum bertambah baik. Tapi coba kita lihat lagi. Ternyata di atas pelangi yang terang itu ada pelangi sebuah lagi. Lebih redup, memang, tetapi masih tampak. Dan lucunya, warnanya berkebalikan dengan warna pelangi yang lebih terang. Kali ini, warna ungu ada di atas.

Ini memang lebih jarang terjadi. Tetapi bukan berarti tidak bisa dijelaskan. Ada sebuah pola pantulan kedua yang bisa terjadi pada tetes air. Jika pada pola pertama, sinar matahari hanya dipantulkan sekali di dalam tetes air, maka pada pola kedua, sinar matahari akan dipantulkan dua kali.

Pada pola kedua ini, sudut yang terjadi adalah 50 derajat. Akibatnya, pelangi jenis ini tampak lebih tinggi dibandingkan pelangi pertama tadi. Sinarnya juga lebih redup, karena telah melalui proses pemantulan yang tidak sempurna sebanyak dua kali. Kita lihat bahwa kali ini sinar merah ada di atas; sehingga akan sampai pada mata kita (dengan alasan yang sama dengan pelangi pertama) sebagai pelangi dengan warna ungu ada di atas.

Pelangi memang menarik. Sekarang bayangkan bahwa mata kita adalah sebuah titik. Sinar matahari mendatangi kita dalam bentuk garis-garis lurus ke arah air hujan. Dan air hujan kita bayangkan sebagai sebuah bidang kertas di depan kita. Coba kita bayangkan, bentuk apa yang terjadi kalau kita ingin mengumpulkan semua titik di kertas, di mana garis dari matahari ke kertas dan garis dari kita ke kertas selalu membentuk sudut tepat 42 derajat. Tentu hasilnya adalah sebuah lingkaran. Yang istimewa dari lingkaran itu, tentu saja, bahwa mata kita tepat berada di muka pusat lingkaran. Maka lingkaran selalu tampak sebagai setengah lingkaran yang berpuncak di depan kita.

Setengah lingkaran? Tentu. Kan tidak ada sinar matahari di dalam tanah. Tetapi pada cuaca berkabut, baik siang atau malam, saat titik-titik air memenuhi udara, kita dapat melihat pola semacam pelangi dalam bentuk lingkaran sempurna yang menyelubungi matahari atau bulan. Hanya saja, kita tidak menamainya pelangi