Cahaya merupakan antara entiti paling penting dalam kehidupan. Selain daripada menjadi penerang dunia daripada kegelapan yang tiada berpenghujung, cahaya juga banyak digunakan sebagai simbol falsafah dan keagamaan.
Dalam sains, terdapat banyak perkara menarik tentang cahaya yang masih tidak diketahui ramai. Berikut 9 perkara menarik tentang cahaya yang kita patut tahu.
Kelajuan
Kelajuan cahaya mengikut standard antarabangsa adalah 299,792,458 m/s. Dalam km/h pula, kelajuan cahaya adalah 1,079,000,000 km/h atau 1.079 x 109 km/h. Untuk rekod, kelajuan objek buatan paling laju adalah Helios 2, sebuah probe angkasa buatan NASA dengan kelajuan 252,792.5 km/h, yang dibina dengan tujuan untuk mengkaji matahari.
Pencabar Kelajuan Cahaya
Dua entiti yang diketahui boleh mengejar kelajuan cahaya adalah kelajuan gelombang graviti dan juga kelajuan kegelapan. Kelajuan gelombang graviti boleh didapati berdasarkan Teori Kenisbian Umum (General Relativity Theory), manakala kegelapan pula adalah manifestasi kelajuan cahaya, maka adalah tidak aneh sekiranya ia memiliki kelajuan cahaya.
Keluarga cahaya
Cahaya merupakan sebahagian daripada ‘keluarga’ Gelombang Elektromagnet (Elektromagnetic Spectrum). Gelombang Elektromagnet ini terdiri daripada gelombang radio, gelombang mikro, sinaran inframerah, cahaya tampak, sinaran ultralembayung, sinaran-X dan sinaran Gamma. Beza antara ahli keluarga Gelombang Elektromagnet ini secara umumnya adalah dari segi tenaga mereka, dengan gelombang radio mempunyai tenaga yang paling lemah, manakala sinaran gamma mempunyai tenaga paling kuat.
Warna pink tiada dalam spektrum gelombang elektromagnet
Warna pink tidak wujud dalam spectrum Gelombang Elektromagnet, namun ia wujud dalam carta warna yang sering digunakan dalam kehidupan seharian.
Bergerak lebih laju dari cahaya, boleh kembali masa silam?
Menurut Teori Kenisbian Khusus, masa akan menjadi lebih perlahan apabila kita bergerak lebih laju (Hal ini dipanggil sebagai Pengembangan Masa atau Time Dilation). Apabila kita bergerak pada kelajuan yang sama dengan cahaya pula, masa akan berhenti. Menggunakan argument ini, saintis berpandangan, adalah tidak mustahil sekiranya kita bergerak melebihi kelajuan cahaya, masa akan bergerak ke arah yang bertentangan (masa akan mengundur atau pengembaraan masa boleh berlaku). .
Kita dilarang menghampiri kelajuan cahaya!
Meskipun Teori Kenisbian Khusus mengatakan bahawa masa akan bergerak lebih perlahan apabila anda menjadi semakin laju, satu bahagian lain dari Teori Kenisbian Khusus juga melarang objek dari mampu bergerak menghampiri kelajuan cahaya. Sekiranya anda cuba untuk bergerak meghampiri kelajuan cahaya, semakin banyak tenaga yang anda gunakan untuk menjadi semakin laju, tenaga itu akan ditukarkan menjadi jisim. Hal ini adalah berdasarkan persamaan Tenaga-Jisim (Mass-Energy Equation), salah satu persamaan terkenal dari Einstein.
Alat komunikasi paling laju
Disebabkan cahaya merupakan objek terpantas dalam alam semesta, ia mempunyai fungsi pelbagai dalam bidang penghantaran informasi dan telekomunikasi, sebagai contoh kabel gentian optik (Fibre-optic cable) yang digunakan untuk menghantar informasi menggunakan cahaya. Bidang Astrofizik dan kaji bintang juga menggunakan cahaya sebagai sumber maklumat utama untuk mereka mengkaji satu-satu bintang di angkasa.
Persamaan mengagumkan yang menggabungkan tiga bidang besar Fizik
James Clerk Maxwell, seorang ahli fizik matematik, merupakan salah seorang tokoh utama dalam mengkaji bidang Gelombang Elektromagnet. Maxwell mengusulkan Persamaan Maxwell, persamaan pertama yang berjaya menggabungkan fenomena Elektrik dan fenomena Magnetime, dan hasil dari persamaan beliau, Maxwell berjaya mengira kelajuan cahaya, dan berjaya membuat kesimpulan bahawa cahaya merupakan salah satu spectrum Gelombang Elektromagnet. Bayangkan. Hanya dengan matematik, Maxwell berjaya menggabungkan tiga bidang besar dalam Fizik!
Tentang Teori Relativiti Khusus / Teori Kenisbian Khusus (Special Relativity Theory)
Ini merupakan bahagian tambahan yang menerangkan tentang antara teori fizik moden yang begitu menarik berkaitan cahaya.
Teori Relativiti Khusus / Teori Kenisbian Khusus (Special Relativity Theory) merupakan salah satu cabang utama bidang Fizik Moden hari ini. Merupakan hasil kerja berterusan dari era Hendrik Lorentz, seorang ahli fizik Belanda, Albert Einstein kemudiannya mengembangkan idea ini pada tahun 1905.
Konsep Teori Kenisbian Khusus sebenarnya agak mudah untuk difahami oleh orang awam. Terdapat beberapa taakulan utama dalam Teori Kenisbian Khusus, yang sekiranya taakulan ini berjaya dibuktikan tidak benar, segala apa yang kita fahami tentang Kenisbian Khusus akan turut musnah.
Antara taakulan yang diusulkan oleh Einstein adalah – cahaya merupakan kelajuan paling laju dalam alam semesta. Tidak ada objek dengan jisim lain yang boleh mengatasi kelajuan cahaya.
Kesan dari taakulan ini adalah agak menarik.
Bayangkan anda berada di sebuah pondok bas, sedang menunggu bas. Tiba-tiba, menara jam berhampiran lokasi anda berbunyi, menunjukkan jam 3 petang. Bas anda kemudiannya sampai.
Sekarang, disebabkan ini adalah satu eksperimen bayangan (juga dikenali sebagai Gedanken Experiment dalam bahasa Jerman), anda boleh menetapkan kelajuan bas yang anda naiki sesuka hati anda. Maka, anda tetapkan kelajuan bas anda sebagai sama dengan kelajuan cahaya, dan anda pun mula bergerak.
Sekiranya hal di atas berlaku, anda akan menaiki bas anda, dan sekiranya anda toleh semula ke belakang, menara jam yang anda lihat tadi akan hilang dari pandangan anda, dan bahkan, jika anda toleh ke belakang, anda hanya akan nampak kegelapan!
Ini adalah logik kepada pernyataan di atas.
Sekiranya anda bergerak pada kelajuan cahaya menuju ke arah hadapan, dan andainya anda menoleh semula ke belakang, cahaya dari objek di belakang, dari Menara Jam tadi contohnya, tidak akan sampai ke mata anda. Cahaya dari Menara Jam tadi akan sentiasa cuba untuk sampai ke mata anda, namun disebabkan anda sendiri bergerak sama laju dengan kelajuan cahaya, cahaya tersebut tidak akan pernah sampai ke mata anda.
Situasi ini menjadi penanda aras dalam dunia moden – sekiranya kita mampu mengatasi kelajuan cahaya, maka informasi akan mampu sampai kepada pengguna lebih laju dari imej informasi itu sendiri, dan hal ini akan memberikan kesan besar kepada konsep kesan-akibat (causality) yang kita fahami.
Sekian sahaja trivia menarik untuk kali ini. Sekiranya anda mempunyai idea menarik untuk diketengahkan, anda dijemput untuk menyertai Pertandingan Commercialization Innovation and Idea Competition (comic) i-IDEA yang bakal berlangsung di UiTM Cawangan Perlis. Pertandingan dibahagikan kepada peringkat sekolah dan universiti, dan pemenang bakal memenangi hadiah wang tunai. Layari laman web http://comiic.i-idea.org/ untuk maklumat lanjut.
