febdian.net fisika itu adalah sunnatullah

[Download versi LaTeX dari artikel ini](/files/download/[PopPhy]_060304_Pelangi_pelangi_alangkah_indahmu.pdf) > "Pelangi, pelangi, alangkah indahmu.. merah, kuning, hijau, dilangit yang biru Pelukismu Agung, siapa gerangan... pelangi, pelangi, ciptaan Tuhan" Begitulah lagu yang sering kita nyanyikan waktu kecil. Sayang saya lupa penggubahnya, tapi lagu ini memang indah dan menawan hati. Indah karena menggambarkan fisik pelangi, menawan hati karena tetap memuji Sang Penciptanya. Keindahan pelangi ada pada warnanya yang beragam. Pelangi memiliki semua warna dasar yang kita kenal sehari-hari. Bentuknya yang melingkar memberi cirikhas tersendiri. Kebanyakan wujud pelangi tidak membentuk bulat sempurna, namun terpotong sehingga membentuk busur seperti terlihat pada Gambar 1. Ada cerita yang mengatakan bahwa kaki pelangi menunjukkan lokasi harta karun, apakah ini mungkin? Pelangi adalah salah satu fenomena optik yang terjadi secara alamiah dalam atmosfir Bumi kita. Kali ini kita akan membahas **bagaimana pelangi tercipta** dan **beberapa fenomena seputar pelangi**.
##Mekanisme penciptaan pelangi## Dalam fisika, warna-warna lazim diidentifikasikan dari panjang gelombang. Merah, misalnya, memiliki panjang gelombang sekitar 625 - 740 nm¹, dan biru sekitar 435 - 500 nm. Kumpulan warna-warna yang dinyatakan dalam panjang gelombang² (biasa disimbolkan dengan λ) ini disebut spektrum warna. Gambar 2 memperlihatkan rentang spektrum warna dasar yang lazim kita lihat sehari-hari.
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*. Alat paling sederhana yang sering dipakai untuk menguraikan warna putih adalah **prisma kaca** seperti dalam Gambar 3. (Bagaimana prisma bisa menguraikan warna adalah sebuah cerita yang menarik, insyaallah kita bahas lain waktu dalam tema sifat-sifat cahaya.)
Nah, di alam ini tidak hanya prisma yang bisa menguraikan cahaya. Tetesan air - dari air hujan misalnya - adalah salah contoh benda yang tersedia di alam yang bisa menguraikan cahaya putih. Ketika seberkas cahaya putih mengenai setetes air, tetesan air ini berprilaku seperti prisma. Dia menguraikan sinar putih tadi sehingga terciptalah warna-warna pelangi (lihat Gambar 4). Terciptalah pelangi.
Pertanyaan yang menarik adalah **kenapa kita melihat warna dalam pelangi sebagai blok-blok yang lebar?** Ini karena disebabkan kita hanya melihat satu warna untuk satu tetesan air! Perhatikan lagi Gambar 4. Cahaya matahari yang diuraikan oleh tetesan air A hanya sampai ke mata kita pada panjang gelombang warna merah. Sementara itu, tetesan air B memberikan panjang gelombang warna ungu. Tetesan-tetesan air di antaranya memberikan masing-masing satu panjang gelombang pada mata kita. Sehingga pada akhirnya si pengamat melihat pelangi dengan warna lengkap. ##Hal-hal menarik tentang pelangi## Pelangi biasanya terjadi saat hujan gerimis (lihat Gambar 5) atau setelah hujan lebat berhenti. Setelah hujan lebat berhenti, udara dipenuhi oleh uap-uap air⁴. Selain itu, pelangi bisa tercipta pada genangan minyak. Terkadang pada kondisi tertentu, seberkas cahaya putih diselimuti oleh pelangi. Pelangi bisa terjadi kapan dan di mana saja asal **melibatkan tiga sekaligus sifat cahaya, yaitu refleksi (pemantulan), refraksi (pembiasan), dan difraksi**.
Ilustrasi pada Gambar 5 memperlihatkan bahwa pelangi berbentuk lingkaran. Ini adalah benar bahwa pelangi berbentuk lingkaran, bukan parabola seperti anggapan beberapa orang. Di tanah, kita hanya melihat maksimal pelangi setengah lingkaran. Kalau kita berdiri di atas hujan, misalnya di pesawat terbang, maka kita bisa melihat pelangi satu lingkaran utuh. Ini semua disebabkan oleh geometri optik dalam proses penguraian warna (insyaallah akan terjawab saat nanti kita bercerita tentang sifat-sifat cahaya). Dengan geometri optik ini juga kita bisa menjelaskan **garis lurus yang melewati mata kita dan Matahari juga melewati titik pusat lingkaran pelangi**. Karena pelangi tercipta melibatkan jarak pengamat dengan tetesan air, maka pelangi selalu bergerak mengikuti pergekaran pengamat. Ini membuat **jarak kita dengan pelangi konstan (sama)**, dengan kata lain kita tidak pernah bisa mendekati pelangi. Orang yang menciptakan mitos "harta karun di kaki pelangi" mungkin mengetahui ilmu ini sehingga mencoba memperdaya kita-kita yang terlambat tahu, hehe. Sekian dulu cerita kita tentang pelangi. Suatu saat nanti kita melihat pelangi, kita sudah bisa mengerti bagaimana pelangi tercipta serta teringat jualah artikel "Pelangi, pelangi, alangkah indahmu" di situs [febdian.net](http://febdian.net "where physics and friendship combined romantically") :-P. Dan, yang paling penting adalah **semoga setelah kita mengerti maka semakin kagum lah kita kepada Sang Pencipta Pelangi**, Allah SWT. ###Catatan kaki### ¹ 1 nm = 0,000000001 m = 10^-9 m ² [Panjang gelombang](http://febdian.net/files/images/panjang_gelombang.jpg "ilustrasi panjang gelombang") adalah jarak yang dibutuhkan untuk membuat satu gelombang utuh. ³ Mekanika gelombang mengatakan bahwa panjang gelombang cahaya berbanding terbalik dengan frekuensi. Artinya, semakin besar panjang gelombang maka semakin rendah frekuensi cahaya tersebut. Dalam hal ini, warna merah memiliki energi lebih rendah daripada warna biru. Beberapa literatur menyatakan spektrum cahaya tampak berdasarkan frekuensi seperti dalam sebuah [situs NASA](http://wfc3.gsfc.nasa.gov/MARCONI/images-basic/spectrum.jpg "klik di sini"). ⁴ Itulah sebabnya setelah hujan lebat, udara menjadi lembab. *** Terdapat kemungkinan tulisan ini didiskusikan di situs lain: * pelangi * warna