Fisika in Orange

Pelangi adalah fenomena alam indah yang sering dilihat manusia. Pelangi merupakan suatu busur spektrum besar yang terjadi karena pembiasan cahaya matahari oleh butir-butir air. Pelangi atau bianglala adalah gejala optik dan meteorologi berupa cahaya beraneka warna saling sejajar yang tampak di langit atau medium lainnya. Di langit, pelangi tampak sebagai busur cahaya dengan ujungnya mengarah pada horizon pada suatu saat hujan ringan. Pelangi juga dapat dilihat di sekitar air terjun yang deras.

Biasanya fenomena ini terjadi ketika udara sangat panas tetapi hujan turun rintik-rintik. Kita dapat melihat jelas fenomena ini, jika kita berdiri membelakangi cahaya matahari. Pelangi dapat pula terbentuk karena udara berkabut atau berembun.

Dalam ilmu fisika, pelangi dapat dijelaskan sebagai sebuah peristiwa pembiasan alam. Pembiasan merupakan proses diuraikannya satu warna tertentu menjadi beberapa warna lainnya (disebut juga spektrum warna), melalui suatu media/ medium tertentu pula.

Pada pelangi, proses berurainya warna terjadi ketika cahaya matahari yang berwarna putih terurai menjadi spektrum warna melalui media air hujan. Adapun spektrum warna yang terjadi terdiri atas warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.

Fenomena pelangi yang paling menakjubkan akan terjadi apabila udara sedikit mendung dan terjadi hujan rintik-rintik. Saat berdiri membelakangi cahaya matahari, kita akan mengamati pelangi dengan latar belakang awan mendung, warna-warnanya akan tampak jelas dan tegas.

Fenomena pelangi dapat pula terjadi di sekitar air terjun. Percikan air di sekitar air terjun menjadi media untuk menguraikan warna dari cahaya matahari yang bersinar. Beberapa kebudayaan di dunia menyebutkan fenomena pelangi sebagai mitos-mitos tertentu. Di Yunani dikenal mitos bahwa pelangi merupakan jalan dari dunia menuju surga yang dilalui oleh Dewa Pembawa Pesan, Dewa Iris.

Mitologi Cina mengatakan bahwa pelangi merupakan torehan yang dibuat oleh Dewi Nuwa dengan menggunakan batu dalam lima warna. Sedangkan pada mitologi India dikenal bahwa pelangi merupakan busur panah Sang Rama sebagai reinkarnasi Wisnu.

Proses Terjadinya Pelangi

Cahaya matahari adalah cahaya polikromatik (terdiri dari banyak warna). Warna putih cahaya matahari sebenarnya adalah gabungan dari berbagai cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Mata manusia sanggup mencerap paling tidak tujuh warna yang dikandung cahaya matahari, yang akan terlihat pada pelangi: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, 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 sisi dan biru serta ungu di sisi lain, dan ini ditentukan oleh perbedaan panjang gelombang.

Pelangi tidak lain adalah busur spektrum besar yang terjadi karena pembiasan cahaya matahari oleh butir-butir air. Ketika cahaya matahari melewati butiran air, ia membias seperti ketika melalui prisma kaca. Jadi di dalam 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 ke arah 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. Posisi si pengamat harus berada di antara matahari dan tetesan air dengan matahari dibekalang orang tersebut. Matahari, mata si pengamat dan pusat busur pelangi harus berada dalam satu garis lurus

Jenis-jenis Pelangi

Pelangi mempunyai bermacam jenis. Tentunya setiap jenis menampakkan gejala alam yang berlainan. Berikut ini adalah jenis-jenis pelangi.

Pelangi berlipat ganda (Supernumerary rainbows). Fenomena pelangi berlipat ganda atau disebut juga dengan pelangi bertumpuk dapat dikatakan sebagai pelangi di dalam pelangi. Pada fenomena pelangi jenis ini, terdapat spektrum-spektrum lain di bagian terdalam, semakin dalam spektrum warnanya semakin pucat; atau dapat dikatakan spektrum dengan warna-warna pastel. Fenomena ini amat jarang terjadi di alam. Berdasarkan ilmu fisika, dijelaskan bahwa fenomena pelangi di dalam pelangi terjadi akibat adanya interferensi warna atau paduan warna. Interferensi ada yang bersifat konstruktif sehingga memberikan spektrum yang kuat. Ada pula yang bersifat destruktif sehingga mengakibatkan spektrum yang lemah (warna-warna pastel). Karena interferensi tersebut, akhirnya terjadilah pelangi di dalam pelangi, dengan warna-warna bagian dalamnya semakin pucat.

Reflected rainbow, reflection rainbow. Pelangi yang memantul dan dipantulkan (Reflected rainbow, reflection rainbow). Dari namanya kita dapat mengatakan bahwa pelangi yang memantul dan dipantulkan terdiri atas dua fenomena pelangi. Ada kalanya pelangi terjadi di atas permukaan air, seperti sungai atau danau. Ketika terjadi fenomena tersebut, permukaan air berfungsi sebagai cermin sehingga menimbulkan pelangi yang memantul dan dipantulkan. Fenomena tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Cahaya matahari dibelokkan oleh titik-titik air hujan, kemudian dipantulkan menjauhi permukaan air. Akibatnya akan timbul pelangi yang memantul di bawah ufuk. Meskipun sulit untuk diamati, setidaknya pelangi yang memantul ini akan tampak sebagian saja. Itu pun jika permukaan air cukup tenang tidak ada riak gelombang.

Sedangkan fenomena pelangi yang dipantulkan terjadi ketika cahaya matahari dipantulkan menjauhi permukaan air, sebelum mencapai titik-titik air hujan. Biasanya pelangi ini terjadi pada permukaan air yang cukup luas dan tenang, serta dekat dengan curahan titik-titik air hujan.

Circumhorizontal arc. Pelangi yang Membentuk Lengkungan melingkar horizontal (Circumhorizontal arc) Jenis pelangi yang membentuk lengkungan melingkar horizontal di awan sebetulnya merupakan gejala mengkristalnya butiran es. Jadi, jenis pelangi tersebut bahkan bukan merupakan fenomena pelangi. Fenomena alam yang menyerupai pelangi tersebut dinamakan dengan halo.

Pelangi di Titan (Rainbows on Titan) Planet Saturnus mempunyai satelit yang berukuran paling besar dinamakan dengan Titan. Karena Titan memiliki permukaan yang basah dan lembap, fenomena pelangi dapat terjadi di permukaan satelit Saturnus ini

Pelangi di Matahari Halo matahari adalah lingkaran pelangi yang mengelilingi Matahari. Halo juga bisa terjadi di sekitar Bulan pada malam hari (gerhana bulan parsial). Fenomena halo ini disebabkan pembiasan cahaya Matahari oleh uap air di atmosfer sehingga terlihat seperti pelangi. Lengkungan pelangi sering terlihat di bagian bawah cakrawala karena partikel uap air yang membelokkan cahaya Matahari berkumpul di bagian bawah atmosfer. Di sisi lain, pada pagi atau sore hari Matahari pun masih berada pada sudut yang rendah. Pada posisi yang miring ini, kemampuan partikel air membiaskan cahaya lebih besar, sehingga warna-warna yang muncul juga lebih lengkap. Pada siang hari, saat Matahari pada posisi tegak lurus terhadap Bumi, kemampuan pembelokan cahaya menjadi rendah sehingga warna yang terlihat sangat terbatas. Warnanya terlihat gelap karena pandangan ke arah Matahari juga terhalang debu. Kalau pada pagi hari, saat udara masih bersih, yang tampak adalah warna kemerahan. Tidak mengherankan bila fenomena halo ini juga hanya terlihat pada siang hari, sekitar pukul 12.00-1300. Selain itu, sama seperti pelangi, fenomena halo juga hanya bisa disaksikan pada musim hujan. Setelah musim hujan berakhir, biasanya tak ada lagi halo maupun pelangi. Soalnya, di atmosfer sudah tidak ada lagi uap air.

Berbagai Jenis Pelangi

Classic Rainbows

Pelangi Alam terdiri dari enam warna: merah, oranye, kuning, hijau, biru dan ungu. Intensitas warna masing-masing mungkin karena berbagai kondisi atmosfer dan waktu (kemudian). Inilah pelangi yang biasa kita lihat.

Circular Rainbows

Pelangi itu benar-benar terlihat seperti busur lingkaran sempurna (dengan radius tepat 42 derajat, menurut Descartes), meskipun melihat pelangi ini sulit karena tanahnya memiliki kebiasaan menghalangi.

Secondary Rainbows

Pelangi primer, sering disertai dengan pelangi sekunder biasanya tipis dan redup daripada pelangi primer. Pelangi sekunder terkenal dengan karakteristik tertentu: spektrum ditampilkan dalam urutan terbalik dari sebuah pelangi primer.

Red Rainbows

Red Rainbows biasanya terlihat saat fajar atau senja ketika ketebalan filter atmosfir bumi menjadi biru, meninggalkan lebih merah atau tetesan cahaya oranye mencerminkan dan membiaskan air. Hasilnya adalah pelangi dengan spektrum ujung merah sangat meningkat.

Sundogs

Yang paling sering terlihat rendah di langit di hari musim dingin yang cerah, sundogs dibuat ketika matahari bersinar melalui kristal es yang tinggi di atmosfer. Sundogs berwarna merah di bagian dalam dan ungu di bagian luar dengan sisa spektrum ramai di antaranya. Semakin tebal konsentrasi kristal es di udara, semakin tebal pula struktur nya.

Fogbows

Fogbows lebih jarang terlihat daripada pelangi karena parameter tertentu yang harus disesuaikan untuk menciptakan mereka. Misalnya, sumber cahaya harus berada di belakang pengamat dan membumi. Juga, kabut di belakang pengamat harus sangat tipis sehingga sinar matahari yang dapat bersinar melalui kabut tebal di depan.

Waterfall Rainbows

Kabut air terjun bercampur ke dalam aliran udara konstan atmosfer terus menerus, terlepas dari cuaca. Hal ini membuat sebuah foto teman-air terjun yang sangat baik untuk pelangi! Seleksi pasangan beberapa gambar air terjun paling terkenal yang berbarengan dengan beberapa pelangi menakjubkan.

Fire Rainbows

Pelangi ini bukan terbuat dari api, Nama yang benar untuk efek optik yang indah ini adalah “circumhorizontal arc”. Fenomena ini hanya dapat dilihat dalam kondisi spesifik tertentu: awan cirrus, yang bertindak seperti prisma harus setidaknya berada di ketinggian 20.000 kaki dan matahari harus menyorot ketika mereka berada di ketinggian 58-68 derajat. Rainbow Fire tidak pernah terlihat di lokasi lebih dari 55 derajat utara atau selatan.

Moonbows

Moonbows, seperti moondogs, adalah mitra untuk pelangi lunar. Mereka juga jauh lebih sulit dilihat karena badai hujan harus berlalu dan, idealnya, bulan purnama yang terang tidak terhalang oleh awan