Bagaimana Redaman Cahaya Tergantung pada Panjang Gelombang

Dalam Bab 14 dari Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi, Russ Hobbie dan saya membahas penyerapan cahaya oleh air. Gambar 14.14 kami menunjukkan bahwa koefisien penyerapan air meningkat dengan panjang gelombang cahaya di atas kisaran 600 hingga 750 nanometer, yang merupakan ujung merah dari spektrum yang terlihat.

Untuk memeriksa perilaku ini secara lebih rinci, mari kita beralih ke buku Mark Denny Udara dan Air: Media Biologi dan Fisika Kehidupan. Denny memiliki seluruh bagian tentang konsekuensi dari redaman cahaya. Di bawah ini saya menyajikan versi modifikasi dari Gambar 11.13B, memplot koefisien atenuasi sebagai fungsi panjang gelombang. Poin terpenting adalah bahwa redaman udara jauh lebih sedikit daripada air. Perbedaannya tidak terlihat terlalu mencolok pada gambar ini, karena redaman diplot pada skala logaritmik, tetapi redaman air setidaknya seratus kali lebih besar dari redaman udara, dan untuk panjang gelombang besar (lampu merah) perbedaannya jauh lebih besar. Di sebelah kanan saya menambahkan skala untuk kedalaman penetrasi, yang merupakan kebalikan dari koefisien atenuasi. Untuk udara, kedalaman penetrasi setidaknya sepuluh kilometer, dan seringkali lebih. Ini bagus, karena kita pasti menginginkan sinar matahari melewati atmosfer dan mencapai permukaan bumi.

Untuk air, koefisien atenuasi memiliki minimum sekitar 470 nm, yang berada di bagian biru dari spektrum yang terlihat. Kemudian naik ketika panjang gelombang meningkat menjadi bagian spektrum hijau, kuning, dan merah. Sekali lagi, jangan biarkan plot logaritmik membodohi Anda. Antara biru dan merah koefisien atenuasi meningkat dengan faktor seratus. Cahaya merah hanya dapat menembus beberapa meter ke dalam air, tetapi cahaya biru mencapai kedalaman ratusan meter. Kecuali sangat dekat dengan permukaan, hewan air hidup di dunia biru. Tidak ada sinar matahari yang mencapai dasar lautan, sepuluh kilometer ke bawah.

BACA JUGA :  Manfaat tersembunyi: Masker dapat mengurangi keparahan COVID-19, tekanan pada sistem kesehatan

Saya akan membiarkan Denny menjelaskan lebih banyak konsekuensi dari ketergantungan yang kuat dari redaman pada warna.

Koefisien redaman air bervariasi dengan panjang gelombang… Redaman tinggi di UV [ultraviolet] dan IR [infrared], dan minimal untuk cahaya pada panjang gelombang tampak. Mengingat bahwa kehidupan awalnya berevolusi dalam media berair, mungkin bukan kebetulan bahwa cahaya “tampak” sesuai dengan panjang gelombang yang airnya paling transparan. Argumen yang sama dapat diterapkan pada pigmen yang digunakan oleh tanaman untuk menangkap cahaya untuk fotosintesis. Semua pigmen fotosintesis utama (klorofil, karotenoid, dan fikobilin) ​​menyerap cahaya dalam kisaran 400 hingga 700 nm, kisaran di mana air paling tidak menipis…

Bahkan dalam kisaran yang terlihat, koefisien atenuasi air sangat bervariasi (gbr. 11.13B); cahaya merah dilemahkan jauh lebih kuat daripada cahaya biru. Sekali lagi efek ini diketahui oleh penyelam SCUBA, yang mencatat bahwa warna objek yang tampak berubah dengan cepat seiring dengan kedalaman. Misalnya, wadah kamera yang berwarna merah terang di permukaan tampak abu-abu pada kedalaman hanya beberapa meter karena semua cahaya merah yang tersedia telah diserap oleh air di atas… Penyerapan cahaya merah yang cepat memiliki konsekuensi evolusioner bagi tanaman. Karena klorofil a (pigmen fotosintesis yang paling umum) menyerap kuat pada panjang gelombang 680 nm (lampu merah), itu adalah cara yang relatif tidak efektif untuk mengumpulkan cahaya di kedalaman. Namun, tumbuhan yang hidup jauh di bawah permukaan air memiliki pigmen tambahan (karotenoid dan fikobilin) ​​yang menyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek.

Leave a Reply

Your email address will not be published.