Fakta Ilmiah: Asal Usul Proses Terjadinya Pelangi

Proses Terjadinya Pelangi – Pelangi adalah salah satu contoh peristiwa dispersi cahaya. Pelangi hanya dapat dilihat jika kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita. Bila seberkas cahaya matahari mengenai titik-titik air yang besar, maka sinar itu dibiaskan oleh bagian depan permukaan air.

A. Pengertian dan Proses Terjadinya Pelangi

Tahukah pembaca, bagaimana proses terjadinya pelangi? Proses terjadinya pelangi tidak terlepas dari fenomena alam yang terjadi dengan proses fisika. Lantas kalau begitu, konsep fisika apa saja yang melatarbelakangi terbentuknya pelangi di awan?

Proses terjadinya pelangi dapat kita telusuri melalui dua pendekatan ilmiah. Pertama yaitu tentang optik (cahaya) dan kedua adalah gelombang. Dua pendekatan ini tidak boleh terlepas dalam membahas proses terjadinya pelangi.

Adapun jika kita kerucutkan maka konsep fisika yang berhubungan dengan proses terjadinya pelangi adalah refraksi (pembiasan), refleksi (pemantulan), dispersi (penghamburan) dan spektrum gelombang elektromagnetik.

Secara fisika, pelangi merupakan satu-satunya gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat oleh kasat mata. Berbeda halnya listrik yang tidak dapat dilihat oleh mata bentuk gelombang elektromagnetiknya.

proses terjadinya pelangi

berkahkhair.com

Sehingga bisa juga dikatakan pelangi merupakan suatu gejala optik dan meteorologi (cuaca) yang terjadi secara alamiah (tanpa rekayasa) dalam atmosfir bumi yang mana melibatkan cahaya matahari sebagai sumber cahaya, pengamat (manusia) dan tetesan air hujan (medium).

Ketika cahaya matahari muncul disaat hujan telah berhenti, maka cahaya tersebut akan menembus tetesan air hujan (refraksi) yang di udara.

Tetesan air hujan dan udara memiliki indeks bias yang berbeda sehingga cahaya matahari akan merambat melalui udara menuju tetesan air hujan yang akan mengalami pembiasan cahaya (penjelasan dapat dilihat dibawah).

Kenapa muncul beraneka warna pada pelangi? Ini karena cahaya matahari merupakan sinar polikromatik (cahaya putih) yang ketika melewati tetesan air hujan akan terurai menjadi sinar monokromatik (warna-warni) dan setiap warna memiliki spektrum dan panjang gelombang yang berbeda.

Pelangi secara utuh hanya dapat dilihat jika sedang berada diatas udara atau berada di pesawat. Seorang ilmuawa bernama Sir Isac Newton menyelediki cahaya putih yang ada pada pelangi. Dan ia menyimpulkan bahwa cahaya putih itu dapat menghasilkan spektrum warna pelangi.

Cahaya matahari yang telah terurai akan mengalami pemantulan saat mengenai dinding tetesan air hujan dan sebagiannya akan menembus ke luar tetesan air hujan.

Dari sinilah yang nantinya sinar monokromatik akan mengalami pembiasan cahaya saat keluar dari tetesan air hujan dan arah pembiasaanya akan berbeda-beda.

pembiasan pelangi

slideplayer.info

Pembiasan ini terjadi karena cahaya mengalami perubahan indeks bias dari udara ke air. Proses pembiasan inilah yang disebut refraksi cahaya.

Aneka warna yang dibiaskan memiliki panjang gelombang yang berbeda. Rentang panjang gelombangnya dimulai dari 400 nm – 700 nm. Panjang gelombang yang dapat dijangkau oleh penglihatan manusia yaitu warna ungu dan merah.

Gradasi warna ungu dan merah memiliki rentang panjang gelombang tertinggi dan terendah. Yang kemudian kita asumsikan panjang gelombang yang tertinggi menuju rendah antara lain ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Susunan ini yang kemudian kita sebut dengan pelangi.

Namun, muncul pertanyaan dalam benak kita. Mengapa daerah dibawah lengkungan pelangi terlihat lebih terang jika dibandingkan dengan daerah lainnya? Daerah dibawah pelangi ini terlihat lebih terang disebabkan karena:

  1. Cahaya matahari yang masuk melalui tetesan air hujan menimbulkan pelangi pertama dengan intensitas cahaya lebih besar daripada tetesan yang kedua atau terakhir.
  2. Pada proses pembentukan pelangi yang pertama, cahaya matahari hanya mengalami satu kali pemantulan yang cukup besar sehingga energy yang terserap oleh tetesan air hujan masih cukup banyak.

Baca juga tentang:
Fakta Mengejutkan: Danau Tiberias Mengering Tanda Kemunculan Dajjal Semakin Dekat
Pengertian, Proses dan Manfaat Atmosfer
Dampak dan Penanggulangan Hujan Asam

1. Pengertian Pelangi Menurut Beberapa Ilmuwan

Seorang ilmuwan Fisika penemu hukum Newton yang lahir di Inggris pada abad ke-17 menyebutkan bahwa cahaya putih yang dihasilkan oleh matahari pada dasarnya adalah perpaduan cahaya dari beberapa jenis warna.

Berbagai jenis warna ini menurut newton adalah spktrum yang dihasilkan dari pembelokan sinar yang masuk melalui prisma. Jenis warna ini terdiri dari tujuh bagian. Diantaranya merah, orange, kuning, hijau, biru, nila dan ungu yang disingkat mejikuhibiniu.

Cahaya menurut newton adalah jenis gelombang. Dimana setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda. Sebagaimana warna yang telah disebutkan diatas.

Kemudian ilmuwan lain berkebangsaan Jerman Ernst Von Brucke menyatakan bahwa warna biru yang ada di langit dikarenakan oleh partikel yang dipancarkan oleh sinar matahari di atmosfer sewaktu memasuki lapisan atmosfer.

Namun fisikawan lain bernama Lord Rayleigh berkebangsaan Inggris berpendapat bahwa bagian biru yang di langit disebabkan ileh debu dan uap air. Akan tetapi pendapat ini ditentang bahwa air molekul yang menyebarkan cahaya.

Penyebaran cahaya ini yang kemudian dikenal dengan istilah efek tyndal atau penyebaran Rayleigh. Yang dipopulerkan oleh dua ilmuwan yakni Rayleigh dan John Tyndall.

Jadi pelangi dan efek cahaya yang di langit disebabkan oleh cahaya yang dibiaskan dan terdistorsi dari partikel-parkel uap air.

Sewaktu matahari terbenam maka langit akan berubah menjadi merah karena sinar matahari melewati atmosfer lebih tebal dibandingkan cahaya matahari sewaktu di pagi hari.

Baca juga:
Pengertian, Perbedaan dan Macam-macam Cuaca

B. Penjelasan Singkat tentang Proses Terjadinya Pelangi

Perlu dipahami bahwa ada 4 tahapan dalam proses terjadinya pelangi yakni:

  1. Pembiasan Sinar Matahari: Pelangi bisa disebabkan adanya pembiasan sinar matahari dalam hal ini cahaya yang kemudian dibelokkan sehingga berpindah ke arah lain yaitu dari medium pertama ke medium selanjutnya oleh tetesan air hujan yang berasal dari atmosfer.
  2. Cahaya Matahari Ditelwati Tetesan Air: Sewaktu sinar matahari melewati tetesan air hujan maka sinar tersebut akan dibengkokkan sehingga membentuk berbagai macam warna dengan sudut yang berbeda.
  3. Pembelokan Cahaya: Warna pelangi yang berbeda tersebut dihasilkan dari sudut deviasi yang berbeda.
  4. Terbentuk Warna Pelangi: Warna yang pertama kali dibelokkan adalah ungu. Ungu merupakan warna dengan panjang gelombang yang tinggi. Sedangkan warna yang terakhir adalah merah. Urutan yang benar warna pelangi yaitu ungu, nila, kuning, hijua, biru, nila dan merah. Dari warna tersebut maka mata dapat melihat pelangi secara utuh yang disebabkan oleh geometri optis dalam proses penguraian warna.

C. Ilustrasi Proses Terjadinya Pelangi

D. Proses Terbentuknya Warna Pelangi

Proses Terbentuknya Warna Pelangi 1

funmath05.wordpress.com

Untuk mengawali proses terjadinya warna pelangi maka terlebih dahulu mengenal jenis-jenis sinar. Sinar terbagi dua yaitu polikromatik dan monokromatik.

Dalam hal ini cahaya matahari termasuk polikromatik. Polikromatik adalah cahaya yang terdiri dari berbagai jenis warna. Sedangkan monokromatik adalah cahaya yang hanya terdiri satu warna.

Setelah mengalami proses pembiasan dan pembelokan maka akan terbentuk 7 warna yakni merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu yang akan muncul di langit.

Ketujuh warna ini dalam ilmu fisika disebut cahaya tampak. Artinya cahaya terbentuk karena gelombang elektromagnetik yang diakibatkan oleh medan magnet dan medan listrik.

Cahaya tampak adalah cahaya yang bisa dilihat oleh manusia dengan panjang gelombang tertentu. Yakni dimulia dengan panjang gelombang 4000 A sampai 7000 A dengan frekuensi 4,3 x 10^14 Hz.

E. Pembiasan Cahaya pada Proses Terjadinya Pelangi

Pembiasan cahaya adalah pembelokan berkas cahaya ketika meliwati medium yang memiliki indeks bias yang berbeda. Apa itu indeks bias? Indeks bias adaalah perbandingan antara kecepatan cahaya di dalam ruang hampa (udara) dengan kecepatan cahaya pada udara tersebut.
Di samping menunjukkan perbandingan cepat rambat cahaya di dalam suatu medium, indeks bias juga menunjukkan kerapatan optik suatu medium. Semakin besar indeks bias suatu medium berarti semakin besar kerapatan optik medium tersebut.
Bila cahaya merambat dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal, sebaliknya bila cahaya merambat dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Perlu diketahui bahwa nilia kecepatan udara berbeda tergantung pada mediumnya. Pada saat di udara nilai kecepatan cahaya 3 x 108 m/s namun saat di air kecepatan udara menurun menjadi 2 x 108 m/s.

Pada tahun 1621 Snellius, seorang fisikawan berkebangsaan Belanda melakukan serangkaian percobaan untuk menyelidiki hubungan antara sudut datang (i) dan sudut bias (r). Hukum  pembiasan Snellius berbunyi:

  1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
  2. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias dari suatu cahaya yang melewati dua medium yang berbeda merupakan suatu konstanta.
pembiasan cahaya

berkahkhair.com

Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu:

a. Mendekati garis normal. Ketika cahaya masuk maka akan dibiaskan mendekati garis normal (terlihat pada gambar) jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air (gambar sebelah kanan).

b. Menjauhi garis normal. Ketika cahaya dibiaskan menjauhi garis normal maka berkas cahaya akan merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara (gambar sebelah kiri).

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan seharihari
diantaranya:
  • dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
  • kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.
  • terjadinya pelangi setelah turun hujan.
  • Contoh yang jelas adalah bila sebatang tongkat yang sebagiannya tercelup di dalam kolam berisi air dan bening akan terlihat patah.

F. Macam-macam Pelangi

Sebagaiman dapat dirasakan bahwa pelangi merupakan suatu objek pemandangan yang sungguh luar biasa. Dengan warnanya yang tidak menyilaukan mata yang sungguh disukai manusia.

Berdasarkan riset yang dilakukan ada 7 jenis pelangi diantaranya:

1. Pelangi Kabut

Pelangi Kabut 1

berkahkhair.com

Pelangi kabut adalah pelangi yang terjadi karena kabut namun prinsipnya sama seperti pelangi hujan. Perbedaannya hanya pada mediumnya saja yakni butiran awan.

Warna pelangi kabut cenderung berwana merah lembut (soft red) di sisi luarnya dan di sisi dalamnya berwana biru. Akan tetapi warna pelangi kabut lama kelamaan akan redup seiring besarnya lengkungan di masing-masing warna.

Pelangi kabut bisa ditemukan di daerah perairan yang disebabkan oleh udara dan air dingin. Namun tempat ini bersifat umum. Artinya asalkan di daerah tersebut memiliki kabut yang tipis maka cenderung membentuk kabut pelangi.

Silahkan dibaca juga:
Macam-macam Ekosistem Lengkap dengan Gambar

2. Pelangi Ganda

Pelangi Ganda 1

satujam.com

Pelangi ganda adalah pelangi yang terjadi karena proses pembiasan yang berklai-kali pad abutiran hujan sehingga menghasilkakn bentuk warna pelangi yang berulang.

Dengan adanya pelangi ganda ini maka hasil dari pelangi akan tidak berurut. Misalnya saja untuk pelangi yang pertama dimulai dari ungu hingga merah.

Maka urutan pelangi kedua dimulai dari merah hingga ungu. Dan begitu seterusnya hingga nantinya urutan warna pelangi kembali ke pelangi pertama.

Kekurangan dari pelangi ganda ini adalah mudahnya memudar yang disebabkan butiran air yang mudah melus sehingga dengan begitu banya cahaya yang lolos dan tidak terbiaskan secara sempurna.

Sehingga berpengaruh pada pelangi utama yang akan menjadi lebih kecil daripada pelangi kedua maupun ketiga.

3. Pelangi Sirkular

Pelangi Sirkular 1

berkahkhair.com

Pelangi sirkular juga sering disebut dengan pelangi lingkaran. Karena pelangi ini membentuk lingkaran penuh di langit dan usara. Namun manusia hanya dapat melihat pelangi ini sebagian lengkungannya saja.

Hal ini didasari oleh posisi manusia saat memandang pelangi berada di atas dataran rendah sehingga dengan begitu manusia tidak bisa melihat pembiasan cahaya yang berada di bagian setengah lingkaran lainnya.

Pada posisi setengah ini tidak terdapat butiran air yang membantu proses terjadinya pelangi. Akan tetapi pelangi sirkular ini hanya dapat dilihat pada posisi terntentu.

Yaitu pada dataran tinggi seperti halnya bukit, gunung atau lereng dan gedung-gedung tinggi. Sewaktu butiran yang berada di udara cukup maka akan dibiaskan secara sempurna sehingga membentuk satu lingkaran penuh.

Uniknya pelangi sirkular dapat memberikan berbagai variasi warna baik warna kembar, ganda ataupun extra warna. Dan umumnya pelangi ini muncul beringinan dengan pelangi kabut.

4. Pelangi Kembar

Pelangi Kembar 1

berkahkhair.com

Pelangi kembar terjadi karna pembiasan butiran hujan yang jatuh ke bumi tidak sama ukurannya dan perbedaan ukuran ini bisa disebabkan oleh perbedaan tekanan udara pada iklim tertentu.

Adapun butiran hujan yang besar akan menjadi rata apabila diberi tekanan udara yang besar juga. Nah, apabila hujan yang turun ke bumi dengan ukuran yang berbeda maka akan membentuk pelangi kembar.

Pelangi kembar merupakan pelangi yang sangat langka hanya terjadi pada daerah terentu saja. Namun perlu diketahui pelangi kembar berbeda dengan pelangi ganda.

Kalau pelangi ganda tercipta dari adanya pembiasan beberapa pelangi yang sejajar. Sedangkan pelangi kembar tercipta dari pembiasan yang tidak sejajar. Akan tetapi urutan warna pada pelangi kembar tetap sama.

Dan terkadang kedua pelangi kembar ini saling bertemu dan menciptakan suatu bentuk irisan dengan warna yang lebih cerah dan intens.

5. Pelangi Satu Warna

Pelangi Satu Warna 1

berkahkhair.com

Pelangi satu warna disebut karena pelangi ini hanya terjadi pada sore hari saja dengan satu warna yakni merah. Adapun proses terjadinya pelangi satu warna adalah saat hujan turun yang kemudian diiringi dengan munculnya sinar matahari sehingga membentuk gelombang cahaya yang lebih pendek.

Gelombang cahaya yang pendek ini akan membentuk spektrum warna yang saling menghilangkan. Pemecahan spektrum warna ini disebabkan oleh hujan sehingga menghasilkan satu warna saja yakni merah. Dan ini merupakan fenomena yang langka terjadi.

6. Pelangi Ekstra Warna

Pelangi Ekstra Warna 1

wikimedia.org

Pelangi ekstra warna adalah pelangi yang terdiri dari berbagai variasi warna dan keindahan yang terjadi karena beberapa proses pembiasan.  Pembiasan cahaya ini berada pada jalur butir air yang berbeda.

Pelangi ini akan sangat mudah dilihat apabila dibantu dengan penyemprotan air dengan sedikit angin. Kemudian angin ini akan mengarahkan arah butiran air yang akan menghasilkan warna pelangi.

Disebut pelangi ekstra warna karena ada tambahan warna yaitu hijau ataupun nilai yang berada pada sisi dalam pelangi utama. Nama lain dari pelangi ekstra warna adalah pelangi bertumbuh yang terdiri dari beberapa warna.

Warna ekstra selalu berada pada sisi luar pelangi dan lebih sering lagi berada di dalam lengkungan. Umumnya warna pelangi yang sering muncul yaitu ungu, hijau dan nila.

7. Pelangi Bulan

Pelangi Bulan 1

berkahkhair.com

Pelangi bulan yakni pelangi yang terjadi karena bantuan dari sinar bulan. Namun proses pembiasannya sama dengan cahaya matahari akan tetapi cahaya akan lebih redup karena pencahayaannya cuman mengandalkan cahaya bulan.

Warna pelangi bulan sama seperti pelangi biasa namun mata manusia tidak cukup sensitif untuk menangkap spektrum warna dari pelangi dan hanya warna putih saja yang bisa dilihat dari kejauhan.

Proses terbentuknya pelangi bulan juga termasuk lama karena kurangnya cahaya pada proses pembiasan. Uniknya dari pelangi bulan adalah warna yang dihasilkannya yakni putih saja.

Inilah ketujuh jenis pelangi yang terjadi di alam semesta yang sudah sepantasnya semakin menambah kesyukuran dan keimanan kita terhadap Sang Pencipta.

G. Gambar Pelangi yang Langka Terjadi di Dunia

Pelangi langka adalah pelangi yang biasanya terjadi pada kurun waktu tertentu saja. Bisa dikatakan hanya terjadi setahun sekali dengan iklim dan suhu udara yang berbeda. Oleh karena itu sungguh berbahagialah bagi siapa saja yang bisa melihat pelangi langka tersebut.

1. Circular Rainbow (Pelangi Sirkular)

Pelangi Sirkular 1

berkahkhair.com

Sudah dijelaskan pada poin diatas mengenai pelangi sirkular. Pelangi sirkular yang tampak pada gambar ini benar-benar terjadi dan membentuk seperti busur dengan lingkaran yang sempurna.

2. Classic Rainbow (Pelangi Klasik)

Classic Rainbow 1

sciencehistorylover.wordpress.com

Disebut dengan pelangi klasik adalah pada pelangi ini hanya terjadi 6 warna saja yaitu merah, hijau, kuning, orange, ungu dan biru. Uniknya pelangi ini meskipun hanya terdiri dari 6 warna tidak mengurangi estetika yang tampak pada pelangi tersebut.

3. Red Rainbow (Pelangi Merah)

Red Rainbow 1

sciencenews.org

Pelangi ini muncul pada dua waktu yaitu pada pagi hari saat faat dan sore hari saat senja. Pelangi merah ini terbentukd ari filterisasi ketebalan atmosfer bumi yang menjadi biru. Tetesan warna orange yang dibiaskan mencerminkan spektrum ujung yang berwarna merah.

4. Secondary Rainbow (Pelangi Sekunder)

Secondary Rainbow 1

dewbow.co.uk

Pelangi sekunder muncul apabila didahului oleh pelangi primer. Akan tetapi warna pelangi sekunder tidak terlalu mencolok bahkan meredup. Uniknya pelangi sekunder memiliki karakteristik warna tertentu dan warna yang ditampakkannya adalah terbalik dari warna pelangi primer.

5. Sundogs

Sundogs 1

wikimedia.org

Pelangi ini biasanya muncul pada musim dingin dengan cuaca yang cukup cerah. Sundogs hanya terjadi pada saat sinar matahari melewati kristal es yang terdapat di atmosfer bumi.

Ciri pada sundogs ini adalah warna merah pada sisi dalam dan ungu di sisi luarnya. Dan warna pelangi ini akan semakin kontras apabila konsentrasi kristal es di udara cukup tebal.

6. Water Fallrainbow (Pelangi Air Terjun)

Water Fallrainbow 1

weneedfun.com

Sesuai dengan namanya pelangi ini terjadi di sekitar air terjun. Pelangi air terjun biasanya terjadi dengan proses pembiasan menggunakan kabut yang telah bercampur dengan aliran udara di atmosfer secara terus-menerus.

Ini merupakan pelangi yang jarang dijumpai. Dan biasanya muncul di bawah ataupun atas air terjun.

7. Fire Rainbow (Pelangi Api)

Fire Rainbow 1

ggpht.com

Pelangi Api disebut karena bentuknya seperti api yang menyala. Yang berperan sangat penting dalam pembentukan pelangi ini adalah awan cirrus yang berfungsi seperti prisma yang terletak apda ketinggian 20 ribu kaki.

Sinar matahari yang menyoroti awan ini harus berada pada sudut 58-68 derajat. Untuk dapat melihat pelangi ini setidaknya berada di atas pesawat atau helikopter.

8. Moonbows (Busur Bulan)

Moonbows 1

amazonaws.com

Pelangi ini terjadi hanya pada malam hari. Biasanya disebut juga dengan pelangi lunar. Pelangi ini sangat jarang muncul karena prosesnya mengandalkan cahaya bulan namun prosesnya sama seperti pelangi di siang hari.

Syarat terjadi pelangi lunar yaitu membutuhkan cahaya bulan yang cukup terang disiringi dengan tetesan hujan dibagian yang berlawanan bulan. Sudut deviasi tidak boleh lebih dari 42 derajat.

9. Fogbows (Busur Kabut)

Fogbows

az.alafoto.com

Fogbows atau busur kabut diciptakan dengan parameter tertentu yakni posisi cahaya harus berada di belakang pengamat dan kabut yag dibelakang pengamat harus tipis sehingga dengan matahari begitu dapat bersinar dengan melewati kabut tebal yang berada di depannya.

Demikianlah penjelasan tentang proses terjadinya pelangi. Berharap artikel ini menambah wawasan dan pengetahuan kita terhadap pelangi dan jenis-jenisnya.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

One Response

  1. Choirul Huda Jum, 8 April 2016

Leave a Reply