Teori Dasar Tentang Cahaya

Cahaya tidak lain hanyalah radiasi elektromagnetik yang menciptakan sensasi visual pada mata manusia. Meskipun semua radiasi elektromagnetik tidak dapat menciptakan sensasi pada mata kita namun dalam beberapa rentang radiasi tertentu dapat diamati oleh mata manusia dan ini disebut cahaya. Jadi definisi cahaya bisa ditulis sebagai radiasi elektromagnetik yang menciptakan sensasi visual terhadap mata manusia yang disebut cahaya. Radiasi dengan panjang gelombang berkisar 380 nm sampai 700 nm hanya dirasakan oleh mata manusia normal. Jadi, radiasi dengan panjang gelombang dalam rentang ini ringan. Energi cahaya berbeda warnanya dari ungu hingga merah. Radiasi dengan panjang gelombang visual minimum yaitu sekitar 380 nm, adalah cahaya violet dan radiasi dengan panjang gelombang visual maksimum sekitar 720 nm, berwarna merah.

Saat sinar matahari mengenai ke prisma transparan, sinar matahari menyimpang dari arah kejadiannya dan berpisah dengan sinar berwarna yang berbeda. Sinar mengubah arah mereka setelah pembiasan di prisma, menurut sudut penyimpangannya.

Sudut penyimpangan ini selanjutnya bergantung pada panjang gelombang sinar cahaya. Pola sinar matahari setelah dibiaskan melalui prisma transparan dikenal sebagai spektrum sinar matahari. Dari percobaan prisma ini ditemukan bahwa warna pada bagian tengah spektrum berwarna kuning kehijauan. Panjang gelombangnya adalah 

Sumber Buatan Cahaya
Meskipun sinar matahari merupakan sumber cahaya alami utama di planet kita namun ada banyak proses buatan yang menghasilkan cahaya seperti pemijaran, luminesensi, fluoresensi, dan pemendaran.

Pemijaran:
Proses menghasilkan cahaya visual dengan memanaskan benda disebut sebagai incandescence atau pemijaran. Ada beberapa benda yang bisa menghasilkan energi cahaya tampak saat dibuat panas hingga suhu tinggi. Mereka menyebabkan spektrum radiasi terus menerus. Misalnya, ketika kita memanaskan sepotong besi sampai suhu cukup tinggi, potongan menjadi merah panas dan memancarkan cahaya merah dari permukaannya. Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang sangat populer, di mana filamen resistif tinggi dibuat panas oleh arus listrik dan yang akhirnya memancarkan cahaya ke sekitarnya.

Luminescence:
Adalah merupakan proses emisi cahaya tanpa efek panas. Proses ini bisa dianggap sebagai salah satu jenis radiasi tubuh dingin. Cahaya dapat dihasilkan dari proses berikut seperti reaksi kimia, efek listrik, gerakan subatomik, atau tekanan pada kristal. 

Fluoresensi:
Ada beberapa zat yang bisa menghasilkan radiasi visual saat mereka menyerap radiasi tak terlihat dari beberapa panjang gelombang tertentu. Itu berarti zat ini menyerap radiasi dari satu panjang gelombang dan memancarkan radiasi dari panjang gelombang lainnya. Misalnya, ketika zat neon dikenai sinar ultra violet, sinar akan memancarkan sinar yang terlihat. 

Pemendaran:
Ada beberapa zat yang bisa menyerap energi cahaya saat terpapar cahaya ini, dan bisa memancarkan energi ini nantinya sebagai cahaya. Misalnya, bila permukaan dilapisi kalsium sulfida dibawa dalam cahaya, dan kemudian dibawa ke gelap, permukaan akan bercahaya sebagai sumber cahaya kecil. 

Penglihatan Mata Manusia
Manusia memperoleh lebih dari 80% informasi melalui mata. Mata terdiri dari tiga bagian utama, iris, lensa dan retina. Iris mengatur cahaya untuk masuk ke mata dengan memperluas dan memperkecilnya. Lensa mata berfokus di bawah kendali otot siliaris membentuk gambar ke retina. Ada layar di belakang lensa yang disebut retina. Retina dilengkapi dengan banyak saraf sensitif atau optik ringan yang berkomunikasi dengan otak. Ada dua jenis syaraf yang ada di retina, yaitu kerucut dan batang. Batang lebih sensitif dalam cahaya redup. Bagian tengah retina disebut fovea. Ini adalah tempat retina yang paling sensitif. Biasanya sel batang terkonsentrasi jauh dari pusat fovea retina. Saraf kerucut terutama terkonsentrasi pada fovea. Kerucut terutama bertanggung jawab untuk penglihatan terang dengan sensitivitas warna yang berbeda. Karena kedua tipe saraf ini, ada dua jenis penglihatan. 

1. Penglihatan Photopic,

Yaitu mendiskriminasikan detail objek secara halus selama pengamatan. Penglihatan ini menciptakan citra objek observasi yang tajam. Kerucut peka terhadap cahaya untuk kecerahan lebih dari 3 cd / m2. Sensitivitas maksimal, mata manusia diamati pada panjang gelombang cahaya 550 nm dalam penglihatan photopic.

 
2. Penglihatan Scotopic,

Yaitu batang sel bertanggung jawab. Penglihatan ini tidak memiliki kemampuan diskriminasi warna. Semua benda yang diamati muncul dalam penglihatan ini dengan warna abu-abu yang lebih atau kurang. Penglihatan ini juga tidak bisa membedakan detail baik obyek yang diamati. Batangnya sensitif terhadap cahaya untuk kecerahan kurang dari 30 μcd / m2. Sensitivitas maksimum, mata manusia diamati pada panjang gelombang cahaya 507 nm dalam penglihatan horizon.
Mata manusia bisa bergeser dari satu penglihatan ke yang lain sesuai kebutuhan. Visi di antara penglihatan photopic dan scotopic disebut mesopic.