Bentuk Fenomena Alam Dalam Ilmu Fisika

Fenomena adalah sesuatu yang terjadi pada hari tertentu atau pada hari yang telah ditetapkan yang bisa disebut sebagai fenomena alam.

Fenomena alam yang sering muncul sepeti pelangi yang begitu indah,sebagian orang juga banyak yang menggemari pelangi,pelangi memiliki macam-macam warna seperti warnah merah,kuning,hijau dan lainya.fenomena lainya seperti petir,aurora dan hujan.

Fenomena alam dalam ilmu fisika

1. Pelangi

Pelangi adalah sebuah fenomena meteorologi dan optik yang dapat menyebabkan sebuah cahaya muncul dari langit pada saat matahari menyinari tetesan uap air di atmosfer bumi ketika cahaya melintasi tetesan air.

Bagaimana Pelangi Terbentuk?

Pelangi terbentuk melalui sebuah proses yang disebut dengan dispersi cahaya (penguraian cahaya). Dispersi menyebabkan pemisahan spasial dari cahaya putih (poromatis) menjadi komponen cahaya (monokromatis) dengan panjang gelombang yaKua sinar matahari. 

Kenapa Pelangi Melengkung dan Berbentuk Setengah Lingkaran?

Karena sebenarnya, bentuk pelangi adalah satu lingkaran penuh bukan setengah lingkaran seperti apa yang kita lihat. Namun, kita tidak bisa melihat bentuk pelangi secara sempurna karena cakrawala memotong setengah bagian bawahnya. Akan tetapi, apabila kita terbang keatas cukup tinggi dan pandangan kita tidak terhambat atau terhalangi, maka kita bisa melihat pelangi satu lingkaran penuh.

Sinar Matahari akan dipantulkan oleh tetesan air pada sudut 40 – 42o. Jika kita gambarkan dalam bentuk geometris antara berkas sinar Matahari yang dibiaskan tetesan air dengan berkas sinar yang dipantulkan akan menuju mata kita sebagai pengamat dan bentuknya menjadi kerucut dengan mata kita berada di salah satu titik dan Matahari berada pada titik di sisi yang lain.

Sekarang kita visualisasikan secara lebih detail untuk memahami fenomena ini. Bayangkan bahwa kalian berdiri di depan Matahari dengan semua tetesan air juga berada di depan kalian, menunggu sinar Matahari mengenainya. Saat sinar matahari mengenai tetesan air dan sinar tersebut dipantulkan dengan sudut 40 – 42o ke setiap arah yang mungkin, bagaimana kalian dapat melihat warnanya?

2. Petir

Petir adalah sebuah cahaya yang muncul dilangit pada hari tertentu,petir biasanya akan muncul saat hari akan mulai hujan petir datang sangat begitu cepat yang menyebabkan ledakan,

Secara fisika, petir merupakan gejala alam yang dapat kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, dimana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti kita ketahui, kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada sebuah  rangkaian listrik yang dapat menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan tersebut bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.

Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan yaitu karena partikel-partikel penyusun awan bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya. Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi sangat  besar, maka terjadinya pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron dapat menembus ambang batas isolasi udara inilah terjadi ledakan suara. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena adanya awan bermuatan negatif dan awan bermuatan positif, maka petir juga dapat terjadi antar awan yang berbeda muatan.       

Ada 2 teori, yaitu Ionisasi dan gesekan antar awan.

a. Proses Ionisasi

Terjadinya petir disebabkan karena  terkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian Ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair.Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.

b.Gesekan antar awan

Awan awalnya bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini akan saling bergesekan satu sama yang lainya , dari proses ini terlahir electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. proses ini bisa digambarkan secara sederhana pada sebuah penggaris plastic yang digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.

3. pensil dalam gelas

Pensil dalam gelas yang berisi air membuat pensil terlihat pengkok karena adanya efek cahaya yang menimbulkan perubahan,

Mengapa Pensil Tampak Seolah Patah

Ketika separuh  batang pensil dimasuksn  ke dalam gelas yang berisi air, maka sinar datang berasal dari batang pensil yang tercelup tersebut akan melewati tiga medium, yaitu air, kaca (gelas), dan udara hingga akhirnya sampai ke mata kita sebagai pengamat,

Sinar datang

1.  Datang dari ujung pensil yang dicelupkan air merambat melalui medium air. Ketika mencapai medium kaca maka sinar cahaya tersebut akan dibiaskan mendekati garis normal. Hal ini dikarenakan indeks bias kaca lebih besar daripada indeks bias air sehingga kerapatan optik kaca lebih besar (lebih rapat) daripada air (lebih renggang).

Kemudian dari medium kaca tersebut sinar cahaya bergerak keluar menuju udara. Karena indeks bias udara lebih kecil daripada kaca, maka sinar dibiaskan menjauhi garis normal dan menghasilkan sinar bias 1. Sinar bias 1 ini kemudian mencapai mata kita. Hal yang sama juga berlaku untuk sinar datang 

2. Setelah terjadinya pembiasan dari air ke kaca dan ke udara maka dihasilkan sinar bias 2 dan sinar bias ini juga menuju mata kita.

Kemudian, perpanjangan sinar bias 1 dan sinar bias 2 ini akan berpotongan di satu titik. di titik inilah tempat terbentuknya bayangan semu dari batang pensil yang dimasukan kedalam air. Bayangan semu inilah yang terlihat oleh mata kita. Karena bayangan semu ini letakknya tidak tepat atau sedikit bergeser dari posisi benda aslinya, maka oleh mata kita akan tampak seolah batang pensil yang dicelupkan kedalam air tersebut patah atau bengko.

4. Aurora

Aurora adalah cahaya yang terbentuk dari udara yang disebabkan oleh atom-atom dan molekul yang bertumbukan dengan partikel yang mempunyai muatan, utamanya elektron dan proton yang bersumber dari dalam Matahari.

Partikel-partikel yang dilemparkan oleh matahari dengan kecepatan lebih dari 500 mil/detik akan terhisap oleh medan magnet bumi yang berada di sekitar kutub Utara dan Kutub Selatan.

Warna-warna yang terjadi pada aurora dikarenakan terdapat benturan partikel dan molekul maupun atom yang berbeda. Seperti pada aurora berwarna hijau yang terbuat antara benturan partikel elektron dan molekul nitrogen.

Aurora warna metah cerah  terjadi karena adanya benturan antara partikel elektron serta atom oksigen. Bagian yang paling utama dari mekanisme aurora yaitu angin matahari atau angin surya.

Bagikan Artikel ini