Masing-masing warna pada pelangi mewakil panjang gelombang tersendiri yang termasuk dalam spektrum cahaya tampak.
Spektrum cahaya tampak merupakan suatu bagian yang sangat kecil dari spektrum lebar gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang cahaya tampak terpanjang adalah 700 nanometer yang menimbulkan warna merah, sedangkan yang paling pendek adalah 400 nanometer yang memberikan kesan warna ungu atau violet.
Di luar rentang 400-700 nanometer, mata manusia tidak mampu melihatnya; contohnya sinar Inframerah dengan rentang panjang gelombang dari 700 nanometer sampai 1 milimeter.
Pelangi muncul ketika cahaya putih matahari mengalami pembiasan oleh butiran air yang membelokkan berbagai macam cahaya berdasarkan panjang gelombangnya. Cahaya matahari yang terlihat berwarna putih di mata kita dipecah menjadi warna-warna lain.
Pada mata kita, muncul kesan dari berbagai warna seperti merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Pada mata kita, muncul kesan dari berbagai warna seperti merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Fenomena ini disebut sebagai dispersi cahaya, yaitu penguraian cahaya polikromatik (tersusun dari berbagai macam warna) menjadi cahaya-cahaya monokromatik penyusunnya. Selain pada pelangi, fenomena ini juga bisa diamati pada prisma atau kisi yang dihadapkan pada sumber cahaya putih. Newton menggunakan prisma untuk mendispersi cahaya putih dari matahari.
Warna-warna dalam pelangi disebut sebagai warna spektral, warna monokromatik, atau warna murni. Disebut spektral karena warna-warna tersebut muncul dalam spektrum gelombang elektromagnetik dan merepresentasikan panjang gelombang tersendiri. Disebut monokromatik atau murni karena warna-warna tadi bukan merupakan hasil gabungan antara warna lain.
Kalau ada warna murni, apakah ada warna yang tidak murni?
Selain warna spektral atau murni, masih ada warna lain yang dapat dilihat manusia yang tentunya tidak spektral atau tidak murni. Warna itu disebut warna non spektral atau warna campuran yang tidak ada dalam spektrum gelombang elektromagnetik.
Warna non spektral disusun dari beberapa warna monokromatik dan tidak merepresentasikan panjang gelombang cahaya tampak tertentu. Meskipun tidak ada dalam spektrum, mereka tetap memberikan kesan warna tertentu pada mata kita sama seperti warna-warna spektral. Warna ungu non spektral akan terlihat sama dengan warna ungu spektral, begitu juga warna lain.
Ada beberapa warna non spektral, alias tidak ada dalam spektrum
Sebagai contoh, ketika kita merasa melihat warna kuning dari layar monitor smartphone kita, sebenarnya tidak ada warna kuning murni dengan panjang gelombang 570 nanometer masuk ke mata kita.
Baca juga: Bagaimana proses terbentuknya angin?
Yang dipancarkan oleh layar adalah warna hijau dan merah yang menyala bersamaan sehingga membentuk kesan warna kuning di otak kita. Warna kuning yang kita lihat pada perangkat elektronik ternyata tidak sama dengan warna kuning pada spektrum cahaya tampak.
Jika kita melihat dengan dekat layar televisi batang kita, akan tampak garis-garis pendek berwarna merah, hijau, dan biru disusun berulang-ulang.
Saat monitor menunjukkan warna putih, kita akan melihat ketiga garis warna tadi menyala sama terangnya; sebaliknya saat televisi kita matikan, ketiga warna tadi sama sekali menyala dan menimbulkan kesan hitam. Ketika kita merasa melihat warna kuning, ternyata garis warna merah dan hijau menyala lebih terang daripada garis warna biru.
Alasannya terdapat pada struktur reseptor cahaya pada retina mata kita. Pada retina manusia, terdapat dua jenis reseptor cahaya yaitu sel batang dan sel kerucut.
Sel kerucut berperan sebagai reseptor pada keadaan terang dan peka terhadap warna, sedangkan sel batang sebagai reseptor cahaya saat keadaan redup dan bereaksi jauh lebih lambat namun lebih sensitif pada cahaya.
Penglihatan warna pada mata kita merupakan ‘tanggung jawab’ sel kerucut yang berjumlah sekitar 4,5 juta. Ada tiga jenis sel kerucut:
- Pendek (S), paling peka dengan cahaya berpanjang gelombang sekita 420-440 nanometer, diidentikkan dengan warna biru.
- Menengah (M), berpuncak sekitar 534-545 nanometer, diidentikkan dengan warna hijau.
- Panjang (L), sekitar 564-580 nanometer, diidentikkan dengan warna merah.
Tiap-tiap jenis sel mampu merespon berbagai macam panjang gelombang cahaya tampak, meskipun memiliki kepekaan yang lebih tinggi panda panjang gelombang tertentu.
Baca juga: Belajar itu mudah kok
Tingkat kepekaan ini juga berbeda-beda tiap manusia, artinya tiap manusia merasakan warna secara berbeda dengan yang lain.
Penggambaran grafis tingkat kepekaan ketiga jenis sel:
Apa sih maksud dari grafik tingkat kepekaan ini? Misalkan ada gelombang cahaya kuning murni dengan panjang gelombang 570 nanometer masuk ke dalam mata dan mengenai reseptor tiga jenis sel kerucut.
Kita bisa mengetahui respon masing-masing jenis sel dengan membaca grafik. Pada panjang gelombang 570 nanometer, sel jenis L menunjukkan respon maksimal disusul dengan sel jenis M, sementara tipe S bernilai nol. Hanya sel jenis L dan M saja yang merespon sinar kuning 570 nanometer.
Dengan mengetahui respon masing-masing jenis sel kerucut, kita bisa menciptakan suatu tiruan dari warna monokromatik. Yang perlu dilakukan adalah merangsang ketiga jenis sel tadi sehingga mereka memberikan respon seperti saat ada warna murni.
Untuk menciptakan kesan kuning, kita hanya butuh sumber cahaya monokromatik hijau dan merah dengan intensitas yang bisa diketahui dari grafik responsitivitas. Namun perlu diketahui juga bahwa perbandingan ini tidak berlaku pasti atau rigid. Ada berbagai macam standar warna yang digunakan untuk menciptakan warna baru. Sebagai contoh, jika kita melihat standar warna RGB, pada warna kuning perbandingan warna merah-hijau-biru adalah 255 : 255 : 0.
Dengan perbandingan yang tepat atau sesuai dengan kondisi mata seseorang, suatu warna monokromatik yang murni tidak akan bisa dibedakan dengan warna campuran.
Lalu, bagaimana kita bisa mengetahui mana yang warna murni dan yang campuran? Mudah saja, kita hanya perlu mengarahkan sinar warna tadi pada prisma seperti pada percobaan yang dilakukan Newton pada sinar matahari. Warna murni hanya mengalami pembelokan, sedangkan warna non spektral akan mengalami dispersi yang memisahkan sinar penyusunnya.
Tulisan ini adalah kiriman penulis. Kamu juga bisa membuat tulisanmu sendiri dengan bergabung di Saintif Community
Sumber bacaan:
1. Cahaya polikromatik
Cahaya matahari dan cahaya lampu yang kita lihat sehari-hari merupakan cahaya putih. Disebut demikian karena cahaya matahari dan lampu memang tampak putih. Namun, cahaya putih itu sebenarnya terdiri dari berbagai macam warna, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Deretan warna ini disusun berdasarkan panjang gelombangnya. Deretan warna cahaya ini disebut spektrum warna. Karena terdiri dari berbagai macam warna, maka cahaya putih disebut cahaya polikromatik.
Peristiwa penguraian cahaya putih menjadi berbagai macam warna disebut dispersi. Peristiwa dispersi dapat diperlihatkan dengan menggunakan prisma dan kotak cahaya. Cahaya putih dijatuhkan pada salah satu bidang sisi prisma. Cahaya tersebut mengalami deviasi yang dispersi oleh prisma. Itulah sebabnya cahaya yang keluar dari prisma telah terurai menjadi berbagai warna.
Mengapa dispersi bisa terjadi ? dispersi terjadi karena setiap warna cahaya mempunyai indeks bias yang berbeda. Warna bias memiliki indeks bias terkecil sehingga mengalami deviasi terkecil. Sementara warna ungu memiliki indeks bias terbesar sehingga mengalami deviasi terbesar. Sudut yang dibentuk oleh sinar merah dan sinar ungu yang paling pinggir disebut sudut dispersi. Diantara sinar merah dan sinar ungu terdapat sinar berwarna jingga, kuning, hijau, biru dan nila. Spektrum cahaya inilah yang membentuk cahaya putih.
Alat untuk menyelidiki spektrum warna berbagai zat disebut spektroskop. Alat ini terdiri dari kolimator yang mempunyai celah (S) pada salah satu ujungnya, sedangkan pada ujung yang lain terdapat lensa cembung (L1). Celah terletak pada titik fokus utama lensa (L1). Dengan posisi celah seperti ini, maka sinar yang datang pada celah merupakan berkas sinar sejajar sebelum memasuki prisma (P). di dalam prisma, berkas sinar mengalami deviasi dan dispersi. Masing-masing warna mempunyai arah tertentu yang dapat dilihat melalui spektroskop yang dilengkapi lensa cembung L2.
Spektrum warna dapat dilihat pada pelangi. Pelangi terbentuk karena cahaya matahari diuraikan oleh tetes-tetes air hujan. Pelangi terlihat kalau hujan turun dihadapan kita, sedangkan posisi matahari berada di belakang.
2. Cahaya monokromatik
Telah disebutkan bahwa cahaya putih dapat diuraikan menjadi berbagai warna, yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Beberapa diantara sinar ini merupakan sinar dengan warna dasar. Sebagai warna dasar maka sinar ini tidak dapat diuraikan lagi.
Sinar yang warnanya tidak dapat diuraikan lagi dengan warna lain disebut sinar monokromatik. Contohnya : sinar merah dan hijau. Hal ini dapat dibuktikan dengan mengarahkan spektrum warna pada sebidang layar yang memiliki lubang sempit. Lubang sempit ini dibuat sedemikian rupa sehingga hanya sinar dengan warna tertentu yang dapat melewati lubang