Ketika saya menggunakan istilah cahaya, anda akan berfikir tentang pancaran cahaya dari bola lampu yang dapat anda lihat dengan mata anda, saat ini kita tahu bahwa cahaya terdiri dari banyak panjang gelombang warna mulai dari cahaya merah hingga cahaya biru. Ketika para astronom mengacu pada warna cahaya tertentu, mereka melihat ini sebagai bagian dari “optik” atau “cahaya tampak” pada spektrum elektromagnet. Sebagaimana yang telah saya sebutkan sebelumnya, gelombang radio juga merupakan gelombang cahaya. Rasdiasi inframerah adalah jenis gelombang cahaya (biasanya disingkat dengan IR). Hal yang sama juga terjadi pada gelombang ultraviolet (UV), sinar X, dan sinar gamma. Mereka semua memiliki jenis cahaya yang berbeda. Perbedaan dari masing-masing tipe cahaya dan cahaya tampak lagi-lagi terletak pada panjang gelombang cahayanya.

Pada website NASA berikut, seluruh spektrum elektromagnet ditampilkan dari panjang gelombang cahaya terpanjang (gelombang radio) sampai panjang gelombang cahaya terpendek (sinar gamma):

Berikut adalah situs yang ditulis dengan bahasan level rata-rata cukup mudah untuk dipahami bagi seorang pemula, tak hanya itu saja situs ini juga sangat bagus dalam menyajikan kesimpulan tentang perbedaan wilayah gelombang pada spectrum elektromagnet. Jika anda ingin membaca lebih detail dari jenis gelombang electromagnet, kami sarankan anda untuk membaca setiap halaman pada link berikut yang kaya akan kesimpulan:

Perhatikan bahwa rentang spectrum gelombang electromagnet yang sesuai dengan cahaya tampak yang kita lihat dengan mata (kisaran optic) adalah bagian paling kecil dari seluruh spektrum! David Helfand, seorang astronom di Universitas Columbia, membuat analogi antara cahaya dari panjang gelombang yang berbeda dan suara dari oktaf yang berbeda. Jika anda ingin menggali analogi untuk mendapatkan pengertian seberapa batas pandangan kita dari alam semesta hanya dengan mempertimbangkan cahaya tampak, lihat website David berikut ini”Seeing the Whole Symphony“.

Ada dua poin utama yang harus ditegaskan tentang perbedaan tipe radiasi elektromagnet (radio, infra merah, cahaya tampak, ultraviolet, sinar x, sinar gamma):

  1. Urutan dari panjang gelombang terpanjang (gelombang radio) sampai panjang gelombang terpendek (sinar gamma) juga berimbas pada besar energi yang dimiliki mulai dari rendah ke tinggi. Ingat bahwa gelombang mengangkut energi dari satu tempat ke tempat lain. Energi yang dibawa oleh gelombang radio adalah energi yang rendah, sedangkan energi yang dibawa oleh sinar gamma adalah energi yang tinggi.
  2. Perbedaan materi dapat menghalangi jenis cahaya yang berbeda. Lebih rincinya, atmosfer bumi hanya dapat ditembus oleh panjang gelombang cahaya tertentu.

Sebagian besar ilmu astronomi berkaitan dengan penelitian bagaimana cahaya dihasilkan dan dipancarkan oleh sebuah sumber, apa yang terjadi dengan foton cahaya dari sumber yang mereka lalui dari sumber ke pengamat, dan bagaimana pengamat mendeteksi foton tersebut. Bandingkan poin kedua dari tiga poin di atas- materi jenis apa yang dapat menghalangi foton cahaya dari pandangan kita? Jika anda hanya membandingkan cahaya tampak, lantas anda mungkin akan mengatakan bahwa cahaya dapat menembus kaca, udara, dan air. Namun cahaya dengan mudah dihalangi benda padat, seperti plastic dan logam, atau mungkin awan di langit.

Lihat ini!

Untuk mendapatkan inti pada pertanyaan tentang materi apa yang menghalangi cahaya, saya sangat menyarankan untuk melihat video Infrared—More than Your Eyes Can See. Video ini sepakat dengan radiasi inframerah (IR), karena inframerah diproduksi oleh ahli sains yang bekerja dengan Spitzer Space Telescope, observatorium NASA yang mendeteksi cahaya inframerah.

Jika anda perhatikan video ini, cahaya IR memiliki perilaku yang berbeda dengan cahaya tampak. Jika cahaya tampak dihalangi oleh asap, kamera IR dapat menembus asap untuk melihat pemadam kebakaran dalam ruang berasap. Dengan menggunakan kamera cahaya tampak, anda dapat dengan mudah merekam orang yang sedang berenang di kolam renang, namun, air menghalangi cahaya IR, jadi anda tidak dapat melihat perenang dalam air dengan kamera IR. Hal yang sama terjadi pada gelas – jika cahaya tampak dapat menembus kaca, jika anda menempatkan seseorang di belakang kaca, orang tersebut tidak akan tampak dengan kamera IR. Demonstarasi favorit saya adalah black plastic bag. Jelas, kita tidak dapat melihat tangan orang jika mereka meletakkannya di dalam tas plastic hitam, namun kamera IR bisa!

Seperti telah disebutkan di atas, atmosfer bumi (yang biasanya kita berfikir transparan) sebenarnya hanya dapat ditembus panjang gelombang cahaya tertentu. Berikut gambarannya:

Gambar 3.4 : Jendela atmosfer dari daerah spektrum EM
Gambar 3.4 : Jendela atmosfer dari daerah spektrum EM

Seluruh cahaya tampak menembus atmosfer, sebagian besar cahaya radio menembus atmosfer, dan beberapa cahaya IR dapat melalui atmosfer. Kita menunjuk kisaran panjang gelombang pada spektrum yang dapat melalui atmosfer sebagai “jendela”. Contohnya, ada jendela IR untuk cahaya dengan panjang gelombang dari 3.0 sampai 4.0 mikron (1 mikron = 1/1000000 meter).

Pada kenyataannya, atmosfer kita menghalangi sebagian besar cahaya ultraviolet (UV) dan seluruh sinar X dan sinar gamma dari yang mencapai permukaan bumi. Oleh karena itu, para astronom hanya dapat belajar jenis cahaya ini menggunakan pendeteksi pada balon udara, roket, atau satelit yang mengorbit bumi. Jika anda mempelajari isi Infrared Windows (website NASA), anda dapat melihat bahwa anda dapat menunjukkan ide jendela ini dengan lebih tepat. Anda dapat memperkirakan seberapa kuat daya tembus atmosfer (atau, berapa presentase foton yang dihalangi atmosfer) sebagai fungsi dari panjang gelombang. Jadi, missal, 0% foton hijau dihalangi atmosfer bumi, namun hampir 100% foton dengan panjang gelombang dibawah 100 nanometer dihalangi untuk sampai di permukaan bumi.