Kusuka Fisika: Desember 2012

Bagaimana Kita Bisa Memperlambat Cahaya?

Kelajuan cahaya adalah konstan. Angka yang tepat dari kelajuan cahaya adalah 299.792.458 meter per detik. Saat ini dianggap tidak ada sesuatu yang bisa bergerak lebih cepat dari itu tanpa melanggar hukum-hukum fisika. Namun ternyata cahaya dapat diperlambat – kenyataan yang mengejutkan bahwa kelajuan cahaya adalah konstanta yang tidak konstan.

Cahaya dalam ruang hampa

Pernyataan yang sering dikutip bahwa kelajuan cahaya hanya berlaku untuk cahaya yang bergerak melalui ruang hampa, di mana cahaya tidak bergerak (merambat) melewati atom. Nilai (kelajuan cahaya dalam ruang hampa) disebut “c,” merupakan bagian dari persamaan Einstein yang terkenal E = mc². Dalam medium, foton secara acak melewati atom, yang menyerap foton tersebut kemudian kembali memancarkannya. Siklus penyerapan atau re-emisi ini mengakibatkan penundaan dan berarti juga memperlambat cahaya. Dalam hal ini, perlambatan cahaya masih berupa ilusi. Foton masih merambat dari atom ke atom dengan kelajuan c, tapi mereka melakukan penghentian singkat selama perjalanannya ini.

Zat transparan memiliki indeks bias yang didefinisikan sebagai ukuran seberapa banyak zat yang mempengaruhi kecepatan cahaya saat melewatinya. Persamaan untuk menghitung indeks bias adalah v = c / n, dimana v merupakan kelajuan aktual cahaya dan n adalah indeks bias medium itu. ruang vakum memiliki indeks bias 1, dan atmosfer bumi memiliki indeks bias dari 1,00029. Itu cukup dekat dengan kelajuan penuh.

Ketika cahaya melambat

Air, di sisi lain, memiliki indeks bias 1,330, dan berbagai jenis kaca memiliki indeks antara 1,4 dan 1,9. Cahaya secara signifikan bergerak lebih lambat melalui bahan tersebut. Berlian membuat cahaya bahkan bergerak lebih lambat dari itu, dengan indeks bias sekitar 2,4.

Pada tahun 1968 Bob shaw melalui kisahnya yang terkenal pada masa itu, Light of Other Days, mengusulkan ide menarik tentang penggunaan bahan dengan indeks bias tinggi yang dapat memerangkap cahaya sehingga butuh waktu setahun bagi cahaya untuk melewati bahan. Dengan Idenya ini yang menggunakan bahan berupa kaca lambat (slow glass) dengan indeks bias tinggi dapat menjadi wahana untuk “merekam” pemandangan alam yang menyenangkan berupa cahaya yang terperangkap. Bahkan pada tahun sebelumnya yaitu pada 1940, L. Sprague de Camp telah membuat senjata dengan teknologi kaca lambat ini. Dia menggunakan tongkat yang dapat memerangkap cahaya, dan untuk kemudian melepaskannya sekaligus dengan menimbulkan efek ledakan.

Laser dan komputer kuantum

Lebih jauh lagi, para peneliti saat ini telah menemukan penggunaan yang lebih baik dari efek cahaya lambat. Dalam sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan telah berhasil memperlambat cahaya dan bahkan menghentikannya dengan menggunakan difusi gas khusus tereksitasi dengan sinar laser. Ketika para ilmuwan menghentikan cahaya, mereka tidak benar-benar menghentikan foton – pada dasarnya mereka mengembed keadaan kuantum foton ke dalam atom di dekatnya. Kemudian, mereka menggunakan pulsa laser lain untuk mengaktifkan atom-atom dan membuat mereka memancarkan foton identik. Dan kemudian, secara hampir seketika, karena keadaan kuantum mulai meluruh dalam waktu kurang dari satu detik. Kemampuan untuk memperlambat, menghentikan, dan menghasilkan foton dengan cara seperti ini merupakan langkah besar dalam rangka mengembangkan komputer kuantum.

sumber:

http://io9.com/5512705/why-are-scientists-trying-to-create-slow-light

http://aktifisika.wordpress.com/2012/06/05/mengapa-saintis-mencoba-untuk-memperlambat-cahaya/#more-371

Mengapa Pesawat Bisa Terbang?

Pesawat bisa terbang karena ada momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat (Engine), kemudian dorongan engine tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran udara dibawah dan diatas sayap pesawat . Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar dari dibawah sayap di karenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar dari pada jarak tempuh di bawah sayap, waktu tempuh lapisan udara yang melalui atas sayap dan di bawah sayap adalah sama . Menurut hukum Bernoulli , kecepatan udara besar menimbulkan tekanan udara yang kecil . Sehingga tekanan udara di bawah sayap menjadi lebih besar dari sayap pesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gaya angkat (Lift) yang menjadikan pesawat itu bisa terbang.

Pada awalnya manusia menganggap bahwa untuk bisa terbang maka kita harus melakukannya sebagaimana burung terbang. Para penemu pesawat, yang pertama kali menciptakan pesawat, diilhami oleh burung yang terbang dengan mengepakkan sayapnya. Maka pesawat juga diberi sayap. Tapi, sayap pesawat bukan berarti untuk dikepak-kepakkan seperti sayap burung.

Kegunaan sayap pada pesawat adalah untuk membuat perbedaan kecepatan angin di atas badan pesawat dan di bawah badan pesawat. Kecepatan angin di atas badan pesawat lebih cepat daripada kecepatan angin di bawah. Pesawat pada saat terbang akan menghadapi beberapa hambatan, diantaranya hambatan udara, hambatan karena berat badan pesawat itu sendiri, dan hambatan pada saat menabrak awan. Oleh karena itu, pesawat terbang dirancang sedemikian rupa sehingga hambatan udaranya sekecil mungkin.

Selama penerbangan, ada empat gaya yang bekerja. Pertama, yaitu gaya angkat atau gaya ke atas. Kedua, gaya berat atau gaya ke bawah. Ketiga, gaya maju/ gaya dorong. Dan keempat, gaya ke belakang/ gaya hambatan. Nah, gaya angkat dan gaya maju/ gaya dorong merupakan gaya kunci untuk penerbangan. Kedua gaya itu diperhitungkan untuk mengatasi gaya berat dan gaya ke belakang/ gaya hambatan. Gaya maju ini menarik pesawat ke arah depan. Gaya maju ini diperoleh dari putaran baling-baling mesin atau dorongan mesin jet. Nah, karena adanya gaya-gaya ini akhirnya pesawat dapat terbang.

Sumber:

http://www.engineeringtown.com/kids/index.php/kamu-harus-tahu/62-mengapa-pesawat-bisa-terbang-

http://nandang-smart.blogspot.com/2009/04/mengapa-pesawat-bisa-terbang-by-nandang.html

Mengapa Terlebih Dahulu Melihat Kilat Kemudian Baru Mendengar Bunyi Guntur?

Gambar Kilat

Kilat atau petir adalah loncatan-lontatan listrik dari satu awan ke awan lainnya. Loncatan yang bermuat listrik jutaan volt itu saling bergesekan dengan udara hingga memunculkan bunga api. Inilah yang disebut kilat. Pergesekan itu begitu hebatnya. Ia membelah, menabrak, dan menekan udara disekitarnya benturan benturan ini begitu kerasnya sehingga menimbulkan suara yang menggelegar.

Peristiwa terjadinya petir diawali dengan terbentuknya awan. Air laut yang menguap karena panas sinar matahari, naik ke udara. Perubahan suhu menyebabkan uap air berubah menjadi awan, antara lain awan cumulonimbus atau yang biasanya disebut dengan awan petir. Awan cumulonimbus yang menggumpal seperti kapas dan tampak lembut itu ternyata berisi butiran-butiran air dan kristal-kristal es. Butiran air dan kristal es ini berbenturan hingga menciptakan muatan listrik positif dan negatif. Di gumpalan awan cumulonimbus lainnya juga mengalami kejadian serupa. Awan-awan ini kemudian saling berbenturan. Muatan listrik pun juga ikut terpengaruh. Proses benturan ini, singkatnya menyebabkan listrik bermuatan positif terkumpul di satu sisi awan dan yang bermuatan negatif berada di sisi yang lainnya.

Semakin lama potensi listrik semakin besar di awan tersebut sehingga muatan listrik negatif (elektron) pun dilepaskan. Elektron atau muatan listrik negatif ini akan mencari dan menuju muatan listrik positif. Nah, karena bumi merupakan medan listrik yang amat besar dan tentunya mengandung muatan negatif dan positif. Maka elektron dari awan akan “meloncat” menuju bagian permukaan bumi yang bermuatan listrik positif. Loncatan elektron dari awan menuju bumi berupa lidah api inilah yang disebut sebagai petir. Selain menuju bagian permukaan bumi yang bermuatan positif, elektron dari awan ini juga bisa “meloncat” ke awan cumulonimbus lainnya yang bermuatan listrik positif. Jadi kilatan petir dapat terjadi dari awan ke bumi dan dari awan ke awan lainnya.

Kilat terlihat terlebih dahulu di langit dan beberapa detik kemudian baru mendengar bunyi guntur. Padahal kilat dan guntur terjadi pada saat yang bersamaan. Mengapa? Ini terjadi karena gelombang cahaya yang membawa kilat dan gelombang bunyi yang membawa Guntur memiliki cepat rambat yang berbeda. Cepat rambat cahaya jauh lebih besar dari pada cepat rambat bunyi.