MAKALAH HAMBURAN CAHAYA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

      Mengapa langit berwarna biru?  Untuk menjawab pertanyaan ini paling tidak kita perlu mengkaji tentang atmosfer. Cahaya yang datang dari matahari akan mengalami hamburan (scattering) ketika melewati partikel yang mengisi atmosfer. Tanpa atmosfer, maka langit kita akan gelap sepanjang hari. Hal ini karena tidak ada molekul yang dapat menghamburkan cahaya ke berbagai arah. Dalam keadaan semacam itu, bintang dapat dilihat di siang hari dan cahaya matahari dapat dilihat hanya jika kita melihatnya secara langsung. Keadaan ini persis sama dengan keadaan dari berbagai planet lain di tata surya matahari yang tidak memiliki atmosfer. Atmosfer merupakan percampuran dari berbagai gas dan molekul yang melingkupi permukaan bumi. Komponen utamanya adalah gas nitrogen (78%) dan oksigen (21%). Selebihnya, atmosfer terisi oleh gas argon, air (baik dalam bentuk uap air maupun kristal es), dan berbagai partikel padat seperti debu, partikel-partikel sisa pembakaran (polutan), dan juga garam (terutama untuk daerah di atas permukaan laut).

    Sinar matahari yang memasuki atmosfir tersebut bertemu dengan molekul gas dan partikel debu tadi. Warna sinar yang memiliki gelombang sinar lebih panjang seperti merah dan kuning, dapat melewati dan menembus molekul gas dan debu tadi. Tetapi warna biru yang memiliki gelombang sinar lebih pendek dipantulkan kembali ke atas atmosfir. Itulah mengapa langit terlihat berwarna biru. Prinsip yang sama berlaku juga dengan air di laut atau danau yang terlihat berwarna biru.

1.2 Rumusan Masalah

a. Apakah definisi hamburan cahaya itu?

b. Bagaimana bentuk-bentuk hamburan cahaya?

c. Apa saja contoh fenomena yang berkaitan dengan hamburan cahaya?

1.3 Tujuan

a. Menjelaskan pengertian hamburan cahaya

b. Menganalisa bentuk dan cirri-ciri hamburan cahaya

c. Menjelaskan contoh fenomena alam yang berkaitan dengan hamburan cahaya

1.4 Manfaat

Adapun manfaat beberapa manfaat penyusunan dari makalah ini, antara lain sebagai berikut:

a. Memenuhi tuntutan tugas dari dosen.

b. Dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan.

c. Dapat dijadikan sebagai referensi atau pedoman, untuk penelitian selanjutnya

BAB II

PEMBAHASAN

1.1 Pengertian Hamburan Cahaya

   Sumber energi utama dalam pengideraan jauh adalah radiasi gelombang elektromagnetik (REM). REM merupakan suatu bentuk energi yang hanya dapat diamati melalui interaksinya dengan obyek. Sebelum REM berinteraksi dengan obyek di permukaan bumi, REM melewati atmosfer yang terdapat molekul-molekul atmosferik dan aerosol. Molekul-molekul asmoferik berupa gas CO2, ozon, nitrogen dan sebagainya. Sedangkan aerosol antara lain uap air, kabut, asap, abu, debu dan lain-lain. Saat melewati atmosfer REM berinteraksi dengan molekul atmosferik dan aerosol sehingga terjadi proses hamburan (scattering), pantulan (reflection) dan penyerapan (absorbtion) yang mempengaruhi intensitas REM yang ditransmisikan. Molekul-molekul atmosferik yang berupa gas banyak menyerap REM pada panjang gelombang tertentu sehingga transmisi atmosfer menjadi sangat rendah bahkan nol. Subtansi lain di atmosfer yang mengganggu perjalanan REM adalah aerosol yang bersifat menghambutkan (scattering) REM sehingga energy gelombang yang sampai ke permukaan bumi atau sensor satelit menjadi berkurang.

    Hamburan cahaya adalah fenomena Penyerapan dan pemancaran cahaya oleh partikel-partikel gas dimana cahaya yang dalam bentuk Gelombang elektromagnetik akan menabrak partikel atmosfer yang berukuran besar sehingga menyebabkan radiasi elektomagnetik tersebut dihamburkan. Interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan atmosfer dapat menimbulkan adanya hamburan dan penyerapan gelombang elektromagnetik tersebut oleh berbagai partikel atmosfer. Besar nilai hamburan dan penyerapan berbeda pada satu panjang gelombang dengan gelombang lainnya. Pada beberapa panjang gelombang tidak terjadi hamburan atau penyerapan ini. Rentangan panjang gelombang yang tidak terhamburkan atau terserap oleh partikel atmosferik ini disebut sebagai jendela atmosferik (atmosferic window).

Hamburan mengakibatkan terjadinya berbagai pembelokan arah pancaran gelombang elektromagnetik dari jalurnya. Sedangkan penyerapan menimbulkan pemindahan energi dari gelombang elektromagnetik ke partikel atmosfer penyerap gelombang tersebut.

Ukuran partikel dan panjang gelombang berpengaruh terhadap kejadian hamburan gelombang elektromagnetik. Partikel-partikel penyebab terjadiya hamburan diantaranya adalah partikel oksigen, nitrogen, dan ozon (Mather, 2004).  Partikel lain adalah partikel garam dari penguapan air laut, partikel uap air, serta partikel debu akibat aktivitas vulkanik ataupun aktivitas manusia.  Perilaku hamburan tergantung pada nilai indeks refraktif dan parameter ukuran seperti formula berikut.

χ=2πr / λ 

Jika nilai X lebih kecil dari 0.01 maka akan terjadi hamburan rayleigh, dan jika nilai X mendekati besarnya panjang gelombang akan terjadi hamburan mie (Liang, 2004).

1.2 Bentuk-bentuk hamburan cahaya

a. Hamburan Rayleigh

    Hamburan rayleigh terjadi ketika panjang gelombang radiasi lebih besar dibandingkan dengan ukuran partikel penghambur.

Ciri - ciri  hamburan rayleigh :

1) Terjadi pada ketinggian antara 4500 – 9000 meter

2) Terjadi pada gelombang pendek, cuaca cerah, dan mengandung gas nitrogen dan oksigen.

Pada hamburan rayleigh saluran warna biru lebih besar atau lebih dominan daripada saluran hijau dan merah. Hamburan ini terisi oleh material maupun unsure-unsur kimia yang sangat ringan seperti Nitrogen, Oksigen, Gas, Ozon dan sebagainya. Ini dicirikan dengan warna langit cerah kebiruan. Lillesand dan Kiefer (1979) menyebutkan bahwa hamburan Reyleigh menyebabkan foto hitam putih nampak berkabut, sedangkan pada foto berwarna memberikan warna abu kebiruan yang mengurangi ketajaman objek pada foto, Untuk mendapatkan foto udara yang bagus maka harus dipasang filter kuning yang fungsinya untuk menghalangi saluran biru masuk ke kamera.

    Jumlah radiasi gelombang elektromagnetik yang terhambur dapat didekati dengan menggunakan koefisien volume hamburan (Landgrebe, 2003), berikut.

 σλ=4π2 ((NV2(n2-no2)2) / (λ4(n2+no2)2 ))

 Keterangan :

N             : jumlah partikel per cm3

V              : Volume partikel penghambur

λ              : Panjang gelombang radiasi

n              : indeks refraksi partikel

no            : indeks refraksi medium

   Panjang gelombang pendek akan terhambur lebih kuat oleh hamburan rayleigh ini. Gelombang biru (0.4 – 0.5 µm) yang merupakan gelombang terpendek dari spektrum tampak (visible spectrum) terhambur oleh partikel rayleigh ini. Efek dari hamburan rayleigh terhadap gelombang biru ini adalah kenampakan warna biru di langit pada siang hari dan adanya warna merah kuning di sore atau pagi hari. Cahaya yang terhamburkan dan mencapai permukaan bumi disebut dengan diffuse irradiance. Sedangkan cahaya yang terhamburkan oleh atmosfer, dapat mencapai sensor perekam data, namun tidak membuat kontak dengan dengan permukaan bumi disebut dengan atmospheric path radiance.

b. Hamburan Mie

   Hamburan mie Adalah hamburan yang terjadi jika garis tengah partikel atmosfer sama dengan panjang gelombang yang di indera. Hamburan ini terisi oleh material-materil yang diameternya hamper sama denagn spectrum tampak, karena inti kebiruan  ini menempati lampiran atmosfer yang tersebar dibawah hamburan rayleigh. Hamburan ini terdiri dari debu, kabut, asap dan sebagainya. Hal ini dicirikan dengan warna langit yang cerah keputihan. Hamburan Mie banyak tersebar pada saluran hijau.

Ciri-ciri hamburan mie :

1) Terjadi pada cuaca berwarna

2) Terjadi pada gelombang panjang

3) Terjadi pada ketinggian kurang dari 4500 meter.

   Hamburan mie dapat disebabkan oleh dua sumber penyebab hamburan, yaitu partikel yang berasal dari permukaan bumi dan partikel akibat berbagai proses reaksi kimiawi pada atmosfer ataupun kondensasi. Partikel asap, debu, garam dari penguapan air laut, mineral sulfat, nitrat di atmosfer dapat mengakibatkan hamburan ini. Hamburan ini memunculkan efek kabut di atmosfer. Besar koefisien hamburan dapat didekati dengan formula berikut (Landgrebe, 2003).

 σλ=105π a1∫a2 N(a)K(a,n)a2da

Keterangan :

N(a)         : jumlah partikel pada a, a+da

K(a,n)      : Penampang melintang hamburan

a              : radius partikel-partikel spheris

n              : indeks refraksi partikel

c. Hamburan Non Selective

 Hamburan non selektif merupakan hamburan yang menghamburkan hampir seluruh spektrum tampak di atmosfer. Hamburan non selektif terjadi ketika gelombang elektromagnetik berinteraksi dengan partikel atmosferik yang berukuran lebih besar dari panjang gelombangnya. Butiran air hujan dan fragmen es pada awan hujan dapat mengakibatkan hamburan tipe ini. Sinar matahari tidak dapat menembus awan hujan karena seluruh gelombang tampak terhamburkan oleh partikel-partikel air pada awan hujan tersebut.

    Hamburan ini memiliki diameter material yang lebih besar dari spectrum tampak dengan material seperti: debu, asap, uap air, CO3, dan sebagainya. Hamburan ini dicirikan dengan warna langit yang gelap (awan komulonimbus).

BAB III

PENUTUP

1.1 Simpulaan

    Hamburan cahaya adalah fenomena Penyerapan dan pemancaran cahaya oleh partikel-partikel gas dimana cahaya yang dalam bentuk Gelombang elektromagnetik akan menabrak partikel atmosfer yang berukuran besar sehingga menyebabkan radiasi elektomagnetik tersebut dihamburkan. Hamburan mengakibatkan terjadinya berbagai pembelokan arah pancaran gelombang elektromagnetik dari jalurnya. Menurut bentuknya hamburan cahaya dibedakan menjadi tiga macam yaitu, hamburan Rayleigh, hamburan mie dan hamburan non selective.

1.2 Saran

   Sebaiknya pengetahuan akan bentuk-bentuk hamburan cahaya ditingkatkan, tujuannya untuk meningkatkan pula pengetahuan akan fenomena-fenomena alam yang berkaitan atau berhubungan dengan bentuk-bentuk hamburan cahaya tersebut.

Saran dan kritik yang bersifat membangun dari dari berbagai pihak sangat diharapkan demi kelengkapan isi dari makalah ini, atas perhatianya kami mengucapkan terima kasih.

DAFTAR PUSTAKA

We are not alone: Rayleigh Scattering / Hamburan Rayleigh:(Ardiansyah), http://weneveralone4ever.wordpress.com/2011/11/01/rayleigh-scattering-hamburan-rayleigh/:(Diakses pada tanggal 2 mei 2014)

Eko budiyanto:Hamburan Partikel Atmosferik:(Ardiansyah), http://geo.fis.unesa.ac.id/web/index.php/en/penginderaan-jauh/76-hamburan-partikel-atmosferik :(Diakses pada tanggal 2 mei 2014)

Arief nur cahaya :Penginderaan Jauh:(Ardiansyah), http://ariefgeosmada.blogspot.com/2011/10/normal-0-false-false-false-en-us-x-none.html:(Diakses pada tanggal 2 mei 2014)

Rini Apriyani:penginderaan:(Ardiansyah), http://rinistar.blogspot.com/2011/10/penginderaan-jauh.html:(Diakses pada tanggal 2 mei 2014)

Kumpulan bahan kuliah: proses interaksi energy dengan atmosfir serta spectrum panjang gelombang yang digunakan pada indraja:(Ardiansyah), http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/03/proses-interaksi-energy-dengan-atmosfir.html:(Diakses pada tanggal 2 mei 2014)