Mengapa Pelangi Memiliki Tujuh Warna? Ini Penjelasan Ilmiahnya

Pelangi menjadi salah satu fenomena alam yang menarik perhatian karena menampilkan lengkungan warna-warni di langit setelah hujan. Merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu merupakan tujuh warna yang sering kita kenal sejak sekolah. Namun, pernahkah kamu bertanya mengapa cahaya matahari bisa menghasilkan warna-warna tersebut?

Fenomena ini berkaitan dengan sifat cahaya dan interaksinya dengan tetesan air di udara. Ketika sinar matahari melewati tetesan air, cahaya mengalami pembiasan dan pemantulan yang memisahkan berbagai warna sehingga pelangi terlihat oleh mata manusia.

Menariknya, pelangi sebenarnya tidak memiliki batas warna yang benar-benar terpisah. Warna-warnanya membentuk gradasi yang saling menyatu. Untuk memahami fenomena ini, mari mengenal proses terbentuknya pelangi dan alasan manusia mengelompokkan warnanya menjadi tujuh.

1. Cahaya Matahari Terdiri dari Berbagai Warna

Cahaya matahari yang terlihat putih sebenarnya mengandung berbagai warna dengan panjang gelombang berbeda. Ketika seluruh warna tersebut berpadu, mata manusia melihatnya sebagai cahaya putih.

Kita dapat mengamati pemisahan warna melalui percobaan menggunakan prisma kaca. Saat cahaya putih melewati prisma, arah rambatnya berubah dan cahaya terurai menjadi spektrum warna.

Fenomena ini menunjukkan bahwa cahaya putih bukanlah satu warna tunggal. Cahaya tersebut merupakan gabungan berbagai warna yang dapat kita amati ketika suatu proses memisahkannya.

Hal serupa terjadi saat pelangi terbentuk di atmosfer. Bedanya, tetesan air hujan berperan dalam membelokkan dan memisahkan cahaya matahari sehingga warna-warnanya terlihat di langit.

2. Bagaimana Tetesan Air Membentuk Pelangi?

Pelangi terbentuk ketika sinar matahari berinteraksi dengan tetesan air di udara. Proses ini melibatkan pembiasan, pemantulan di dalam tetesan, dan pembiasan kembali saat cahaya keluar.

Berikut tahapan utamanya.

Pembiasan Cahaya

Ketika cahaya matahari memasuki tetesan air, arah rambatnya berubah karena cahaya melewati dua medium berbeda, yaitu udara dan air. Peristiwa ini disebut pembiasan.

Setiap warna mengalami pembiasan dengan sudut yang sedikit berbeda. Pada pelangi utama, cahaya ungu membelok lebih besar daripada cahaya merah.

Pemantulan di Dalam Tetesan Air

Setelah memasuki tetesan, sebagian cahaya memantul pada permukaan bagian dalam tetesan air. Pantulan ini membantu mengarahkan cahaya menuju sisi tempat cahaya akan keluar.

Pembiasan Kembali

Saat cahaya keluar dari tetesan air, cahaya kembali mengalami pembiasan. Perbedaan sudut setiap warna membuat cahaya terpisah menjadi spektrum yang dapat dilihat mata.

Ketika banyak tetesan air melakukan proses tersebut secara bersamaan, mata kita menangkap kumpulan warna yang membentuk pelangi.

3. Mengapa Pelangi Dikenal Memiliki Tujuh Warna?

Tujuh warna pelangi yang umum dikenal adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Pengelompokan ini populer melalui tradisi ilmiah yang berkaitan dengan Isaac Newton, yang mempelajari pemisahan cahaya putih menggunakan prisma.

Newton mengelompokkan spektrum cahaya menjadi tujuh warna. Pengelompokan tersebut kemudian menjadi cara populer untuk menjelaskan warna pelangi dalam pendidikan.

Namun, alam tidak membagi pelangi menjadi tujuh bagian dengan garis pemisah yang jelas. Spektrum warna sebenarnya berubah secara bertahap dari merah hingga ungu.

Karena itu, kita juga dapat mengelompokkan warna pelangi dengan jumlah berbeda, bergantung pada cara kita membedakan setiap bagian spektrum. Tujuh warna hanyalah salah satu cara yang mudah untuk mempelajarinya.

4. Mengapa Warna Merah Berada di Bagian Luar Pelangi?

Pada pelangi utama, warna merah biasanya muncul di bagian luar lengkungan, sedangkan warna ungu berada di bagian dalam.

Susunan ini terjadi karena setiap warna keluar dari tetesan air pada sudut yang berbeda. Cahaya merah mengalami pembelokan yang lebih kecil dibandingkan cahaya ungu dalam proses pembentukan pelangi utama.

Ketika banyak tetesan air mengirimkan cahaya menuju mata pengamat pada sudut yang sesuai, perbedaan tersebut menghasilkan susunan warna yang khas.

Jika kondisi atmosfer mendukung, seseorang juga dapat melihat pelangi sekunder di luar pelangi utama. Pelangi sekunder terbentuk melalui dua kali pemantulan di dalam tetesan air sehingga urutan warnanya berlawanan dan cahayanya biasanya lebih redup.

5. Mengapa Kita Tidak Selalu Melihat Pelangi Setelah Hujan?

Meskipun hujan dan sinar matahari hadir secara bersamaan, pelangi tidak selalu terlihat. Fenomena ini membutuhkan posisi matahari, tetesan air, dan pengamat yang sesuai.

Agar pelangi utama terlihat, matahari umumnya berada di belakang pengamat, sedangkan tetesan air berada di arah berlawanan. Matahari yang terlalu tinggi juga dapat membuat pelangi sulit terlihat dari permukaan tanah.

Selain itu, ukuran dan jumlah tetesan air serta kondisi langit memengaruhi kejelasan warna pelangi. Awan tebal dapat menghalangi sinar matahari, sedangkan jumlah tetesan air yang cukup membantu menghasilkan tampilan pelangi yang lebih jelas.

Waktu setelah hujan atau ketika gerimis masih turun sering menjadi kesempatan yang baik untuk melihat fenomena ini, terutama saat matahari mulai muncul.

6. Mengapa Bentuk Pelangi Terlihat Melengkung?

Pelangi terlihat melengkung karena cahaya dari banyak tetesan air mencapai mata pengamat pada rentang sudut tertentu terhadap titik yang berlawanan dengan matahari.

Setiap tetesan hanya mengirimkan cahaya berwarna ke arah tertentu. Ketika banyak tetesan memenuhi kondisi tersebut, kita melihat kumpulan cahaya yang membentuk lengkungan.

Sebenarnya, pelangi berbentuk lingkaran penuh jika pengamat dapat melihat seluruh arah yang diperlukan. Namun, dari permukaan tanah, sebagian lingkaran biasanya terhalang oleh cakrawala.

Pengamat yang berada di pesawat terkadang dapat melihat pelangi berbentuk lingkaran lebih lengkap ketika posisi matahari dan awan mendukung.

Memahami Pelangi Melalui Fenomena Cahaya

Pelangi bukan sekadar pemandangan indah setelah hujan. Fenomena ini menunjukkan bagaimana cahaya matahari berinteraksi dengan air melalui pembiasan dan pemantulan.

Tujuh warna yang kita kenal merupakan cara sederhana untuk menjelaskan spektrum cahaya yang sebenarnya memiliki gradasi berkelanjutan. Posisi setiap warna pun mengikuti perbedaan sudut pembiasan saat cahaya melewati tetesan air.

Dengan memahami proses tersebut, kita dapat melihat bahwa fenomena alam yang tampak sederhana menyimpan prinsip fisika yang menarik untuk dipelajari.