Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm.[1] Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak. [2][3]

Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern. Cahaya mempunyai 4 besaran dalam optika klasik:

* Intensitas
* Frekuensi atau panjang gelombang
* Polarisasi
* Fasa

dengan sifat optik geometris:

* Refleksi
* Refraksi

dan sifat optik fisis:

* Interferensi
* Difraksi
* Dispersi
* Polarisasi

Optika klasik
Light propagates through space as a wave with amplitude, wavelength, frequency, and speed that depend on how it was emitted and on the medium through which it travels.

Pada era sebelum optika kuantum-mekanik, cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang tercipta dari medan magnet dan osilasi medan listrik. Kedua medan ini secara kontinu saling menciptakan seiring gelombang cahaya yang merambat menembus ruang dan bergetar dalam waktu.[4]

Frekuensi gelombang cahaya ditentukan oleh periode osilasi yang merupakan panjang gelombang tersebut, seyogyanya tidak berubah saat merambat melalui berbagai medium, hanya kecepatan gelombang yang bergantung pada jenis mediumnya. Persamaan yang digunakan:

v=\lambda\,f

dimana:

* v adalah kecepatan gelombang
* λ adalah panjang gelombang
* f adalah frekuensi

Pada frekuensi yang konstan, perubahan kecepatan gelombang cahaya akan berpengaruh pada panjang gelombangnya.[5]

Rasio antara kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa dan kecepatan gelombang cahaya pada suatu medium disebut index of refraction dengan persamaan:

n=\frac {c} {v}

di mana:

* c adalah kecepatan gelombang cahaya pada ruang hampa berupa konstanta fisika bernilai 299,792,458 meter/detik.[6]
* v adalah kecepatan gelombang cahaya pada medium tertentu
* n adalah index of refraction atau indeks bias, bernilai n=1 dalam ruang hampa dan n>1 di dalam medium. Medium yang lebih padat seperti kaca dan air mempunyai indeks bias sekitar 1,3 hingga 1,5. Indeks bias berlian berkisar antara 2,4

Fisika (Bahasa Yunani: φυσικός (physikos), "alamiah", dan φύσις (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai "ilmu paling mendasar", karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Sekilas tentang riset Fisika
Fisika teoretis dan eksperimental

Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoretis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Gampangnya, teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaska teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah disusun.
[sunting] Teori fisika utama

Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal sebagai teori chaos ditemukan pada abad kedua puluh, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya, diharapkan memahami teori-teori tersebut.
Teori Subtopik utama Konsep
Mekanika klasik Hukum gerak Newton, Mekanika Lagrangian, Mekanika Hamiltonian, Teori chaos, Dinamika fluida, Mekanika kontinuum Dimensi, Ruang, Waktu, Gerak, Panjang, Kecepatan, Massa, Momentum, Gaya, Energi, Momentum sudut, Torsi, Hukum kekekalan, Oscilator harmonis, Gelombang, Usaha, Daya
Elektromagnetik Elektrostatik, Listrik, Magnetisitas, Persamaan Maxwell Muatan listrik, Arus, Medan listrik, Medan magnet, Medan elektromagnetik, Radiasi elektromagnetis, Monopol magnetik
Termodinamika dan Mekanika statistik Mesin panas, Teori kinetis Konstanta Boltzmann, Entropi, Energi bebas, Panas, Fungsi partisi, Suhu
Mekanika kuantum Path integral formulation, Persamaan Schrödinger, Teori medan kuantum Hamiltonian, Partikel identik Konstanta Planck, Pengikatan kuantum, Oscilator harmonik kuantum, Fungsi gelombang, Energi titik-nol
Teori relativitas Relativitas khusus, Relativitas umum Prinsip ekuivalensi, Empat-momentum, Kerangka referensi, Waktu-ruang, Kecepatan cahaya
[sunting] Bidang utama dalam fisika

Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar, mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom. Bidang Fisika atomik, molekul, dan optik berhadapan dengan individual atom dan molekul, dan cara mereka menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang Fisika partikel, juga dikenal sebagai "Fisika energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom, termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya. Terakhir, bidang Astrofisika menerapkan hukum fisika untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam tata surya ke jagad raya secara keseluruhan.
Bidang Sub-bidang Teori utama Konsep
Astrofisika Kosmologi, Ilmu planet, Fisika plasma Big Bang, Inflasi kosmik, Relativitas umum, Hukum gravitasi universal Lubang hitam, Latar belakang radiasi kosmik, Galaksi, Gravitasi, Radiasi Gravitasi, Planet, Tata surya, Bintang
Fisika atomik, molekul, dan optik Fisika atom, Fisika molekul, Optik, Photonik Optik quantum Difraksi, Radiasi elektromagnetik, Laser, Polarisasi, Garis spectral
Fisika partikel Fisika akselerator, Fisika nuklir Model standar, Teori penyatuan besar, teori-M Gaya Fundamental (gravitasi, elektromagnetik, lemah, kuat), Partikel elemen, Antimatter, Putar, Pengereman simetri spontan, Teori keseluruhan Energi vakum
Fisika benda kondensi Fisika benda padat, Fisika material, Fisika polimer, Material butiran Teori BCS, Gelombang Bloch, Gas Fermi, Cairan Fermi, Teori banyak-tubuh Fase (gas, cair, padat, Kondensat Bose-Einstein, superkonduktor, superfluid), Konduksi listrik, Magnetism, Pengorganisasian sendiri, Putar, Pengereman simetri spontan
Bidang yang berhubungan

Ada banyak area riset yang mencampur fisika dengan bidang lainnya. Contohnya, bidang biofisika yang mengkhususkan ke peranan prinsip fisika dalam sistem biologi, dan bidang kimia kuantum yang mempelajari bagaimana teori kuantum mekanik memberi peningkatan terhadap sifat kimia dari atom dan molekul. Beberapa didata di bawah:

Akustik - Astronomi - Biofisika - Fisika penghitungan - Elektronik - Teknik - Geofisika - Ilmu material - Fisika matematika - Fisika medis - Kimia Fisika - Dinamika kendaraan - Fisika Pendidikan
[sunting] Teori palsu

Fusi dingin - Teori gravitasi dinamik - Luminiferous aether - Energi orgone - Teori bentuk tetap

pH Meter

pH adalah suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p” lambang matematika dari negatif logaritma dan “H” lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktifitas ion hidrogen yang dapat dinyatakan dengan persamaan :

pH = - log [H+]

pH dibentuk dari informasi kuantitatif yang dinyatakan oleh tingkat keasaman atau basa yang berkaitan dengan aktifitas ion hidrogen. Jika konsentrasi [H+] lebih besar daripada [OH-] maka material tersebut bersifat asam, yaitu nilai pH kurang dari 7. Jika konsentrasi [H+] kurang dari [OH-] maka material tersebut bersifat basa dengan nilai pH lebih dari 7.

Pengukuran pH secara kasar dapat menggunakan kertas indikator pH dengan mengamati perubahan warna pada level pH yang bervariasi. Indikator ini mempunyai keterbatasan pada tingkat akurasi pengukuran dan dapat terjadi kesalahan pembacaan warna yang disebabkan larutan sampel berwarna atu keruh.
Pengukuran pH yang lebih akurat biasa dilakukan dengan menggunakan pH meter. Sistem pengukuran pH mempunyai 3 bagian, yaitu elektroda pengukuran pH, elektroda referensi, dan alat pengukur impedan tinggi.

pH meter adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur pH (keasaman dan alkalitas) dari suatu cairan meskipun probe khusus terkadang digunakan untuk mengukurm pH zat semi padat. pH meter yang biasa terdiri dari pengukuran khusus probe (elektroda gelas) yang terhubung ke meteran elektronik yang mengukur dan menampilkan pH membaca.

Sejarah pengukuran pH suatu larutan dengan menggunakan pH meter system elektrik dimulai pada tahun 1906 ketika Max Cremer dalam sebuah penelitiannya menemukan adanya interaksi dari aktifitas ion hidrogen yang dihubungkan dengan suatu sel akan menghasilkan tegangan listrik. Max menggunakan gelembung kaca yang tipis yang diisi dengan suatu larutan dan dimasukkan ke dalam larutan yang lain yang ternyata menghasilkan tegangan listrik. Gagasan ini kemudian dikembangkan oleh Firtz Haber dan Zygmunt Klemsiewcz yang menemukan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh gelembung kaca tersebut merupakan suatu fungsi logaritmis.

pH meter untuk penggunaan komersial pertama kali diproduksi oleh Radiometer pada tahun 1936 di Denmark dan Arnold Orville Beckman dari Amerika Serikat. Penemuan tersebut dilakukan ketika Beckman menjadi asisten profesor kimia di California Institute of Technology. Beckman mengatakan untuk mendapat metoda yang cepat dan akurat untuk pengukuran asam dari jus lemon yang diproduksi oleh California Fruit Growers Exchange (Sunkist). Hasil penemuan tersebut membawa dia untuk mendirikan Beckman Instrument Company (sekarang Beckman Coulter).

Energi Alam

Energi menjadi persoalan yang semakin berat akhir-akhir ini karena sumber energi yang sekarang banyak dipakai semakin menipis dan tidak bisa diperbaharui juga kebanyakan energi yang dimanfaatkan baik yang lama ataupun yang baru pada umumnya berpengaruh negative pada lingkungan hidup. Namun demikian, Negara berkembang seperti Indonesia banyak membutuhkan energi untuk meningkatkan kesejahteraan.Ada dua hal yang menonjol ketika kita mengamati pemakaian energi oleh manusia.
Pertama, taraf pemakaian energi seperti gas dan BBM selalu cenderung meningkat terus dengan meningkatnya peradaban teknologi dan jumlah penduduk. Kedua, jenis energi yang dipakai berubah dalam berbagai tahap perkembangan tersebut.Pemakaian energi tiap orang tiap hari dalam sejarah manusia, menurut jenis peradaban maupun keperluan adalah sebagai berikut :
Peradaban primitive, dimulai sekitar 1 juta tahun yang lalu hanya mendapat energi dari makanan belaka, sebesar 2000 kcal/orang.
Orang pemburu, selain makan juga membutuhkan kayu bakar untuk memasak ataupun pemanasan (5000 kcal/orang)
Pertanian primitif menambahkan energi hewan untuk bercocok tanam (12000 kcal/orang)
Pertanian maju (muncul di Eropa sekitar 1400 Masehi) menambahkan energi angina dan air dan mulai menggunakan batubara untuk pemanasan (26000 kcal/orang)
Peradaban industrial (mulai di Eropa pada akhir abad 19) dengan adanya mesin uap sebagai sumber energi (77000 kcal/orang)
Peradaban modern menggunakan juga Listrik, mesin pembakaran intern (mesin bensin), turbin uap dan seterusnya untuk memperoleh energi (230000 kcal/orang sudah termasuk energi untuk menghasilkan barang-barang dan konsumsi setiap orang)
Ternyata manusia modern di kota banyak menggunakan energi kira-kira 10 sampai 20 kali jika dibandingkan dengan orang desa di Indonesia (pertanian primitif sampai maju)Mengenai pemanfaatan berbagai sumber energi mulai masa prasejarah sampai pada akhir abad 20 adalah sebagian besar berasal dari energi teknis, yaitu energi yang tidak berasal dari tenaga manusia atau tenaga hewan. Bila pada awal abad ke-20 lebih dari 90% energi teknis diperoleh dari batubara. Dengan semakin majunya teknologi dan sarana transportasi, serta lebih tinggi nilai panas persatuan berat dari minyak bumi maka peranan minyak bumi semakin besar dan pada pertengahan tahun 70-an abad ke-20, minyak bumi menempati urutan pertama dengan lebih kurang 53%, batubara kira-kira 24%, gas alam hampir 18%, kemudian sebagian kecil tenaga air, disusul tenaga nuklir dan panas bumi.