Beranda » Artikel Menarik » Fisika » Kenapa Kaca Transparan? Sederhana Namun Menarik Untuk Diketahui

Kenapa Kaca Transparan? Sederhana Namun Menarik Untuk Diketahui

Assalamualaikum sobat...

Dalam sehari-hari tentu kita cukup sering melihat benda dari kaca seperti jendela, kaca mata, kaca pembesar, dan benda dari kaca lainnya. Yup, namun pernahkah kita berpikir mengapa kaca bisa transparan. Padahal kaca adalah benda padat sama seperti benda-benda lainnya?

Gambar 1 : Kaca
source : https://www.ecr.co.za/shows/east-coast-breakfast/keris-wellness-wednesday-broken-glass-hacks-no-broom/

Apa itu kaca?

Nah, bahan dasar kaca dimulai dengan atom bernama silikon yang ditemani oleh 2 atom bernama oksigen. Ketiga atom ini bergabung dan membentuk sebuah molekul yang bernama silikon dioksida. Di alam, silikon dioksida ini banyak ditemukan sebagai benda yang disebut dengan istilah pasir kuarsa

Lah kok gak transparan?

Gambar 2 : Pasir Kuarsa
Source : http://pustakatambang.blogspot.com/2012/03/pasir-kuarsa.html

Yeah, pasir kuarsa seperti yang kita lihat memang tidak transparan. Namun ketidaktransparanan (?) pasir ini disebabkan karena struktur pasir yang secara mikroskopis tidak rata sehingga membuat cahaya berbelok tidak teratur. Alhasil yang kita lihat adalah cahaya yang sudah berbelok kemana-mana sehingga kita menganggapnya tidak transparan

Amorf dan Kristal

Yup, sebelum kita berlanjut pembahasannya, kita harus paham dulu bahwa padatan secara sederhana dibagi dalam 2 golongan. Yang pertama adalah struktur kristal. Struktur ini menjadikan atom-atom penyusun tersusun secara teratur berdasarkan sudut dan panjang ikatannya. Sifat yang seperti itu membuat struktur ini tersusun dalam satuan unit-unit tertentu.Satuan-satuan kristal yang identik inilah yang nantinya secara berulang membentuk padatan. Satuan-satuan kristal yang menempel ini membuat permukaan padatan secara mikroskopis tidak merata (terkadang masih ada celah-celah tertentu). Contoh dari padatan berjenis ini adalah pasir kuarsa.

Jenis yang kedua adalah struktur amorf. Struktur jenis ini memiliki sifat tidak teratur. Maksudnya kita tidak dapat melihat kelompok-kelompok molekul yang membentuk unit-unit identik. Susunannya acak, walaupun bisa jadi dapat membentuk padatan yang secara mikroskopis lebih halus.

Gambar 3 : Perbandingan struktur amorf dan kristal
source : https://phys.org/news/2014-06-thin-silicate-atomic-glass.html

Lah trus kaca?

Tentu sobat tahu bahwa kaca terbentuk setelah melalui proses pemanasan. Nah, ketika pasir kuarsa ini dipanaskan, molekul-molekul penyusunnya tentu akan bergetar (ingat bahwa kalor/panas akan membuat molekul penyusun suatu benda bergetar) dan melepaskan ikatan. Kondisi ini membuat molekul tersebut mengalir seperti air (mencair). Ketika suhunya turun sedikit demi sedikit, molekul ini akan semakin berkurang getarannya dan dengan sisa energinya, molekul ini akan mengalir menempati tempat yang kosong. Pasir kuarsa yang sudah mulai dingin tidak akan menunjukkan sifat kristalnya kembali. Ia berubah dengan mengikuti sifat amorf. Sifat amorf yang dimiliki oleh molekul kaca ini membuat padatan ini lebih halus secara mikroskopis. Sifat yang halus ini menjadikan cahaya yang mengenainya menembus/memantul secara teratur.

Eits... Bukan disitu intinya...

Nah, masalahnya nggak semua padatan yang memiliki struktur permukaan halus bisa tembus pandang. Banyak benda yang halus, tapi paling cuma kaca dan plastik dan segelintir bahan tertentu lain yang bisa tembus pandang. Selain itu jika melihat perbandingan diatas, perbedaan ketransparanannya tidak terlalu jauh.

Trus Apa dong???

Yuk, kita coba berkenalan lagi dengan sifat-sifat atom pada tingkat subatomik (partikel penyusun atom). Dari segi ukuran, partikel penyusun atom memiliki volume jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri. Jika kita membayangkan sebuah stadion sepak bola sebagai sebuah atom, maka kita akan mendapati bahwa ukuran inti atom hanyalah sebesar kacang polong ditengah lapangan. Elektron yang mengelilingi inti bahkan hanya sebesar debu yang terlihat mengitari inti di tribun penonton. Bisa dibayangkan bahwa sejatinya atom memang sebagian besar merupakan ruang kosong

Ya pertanyaan kitalah yang seharusnya berubah

Benda tersusun atas atom yang sebagian besarnya ruang kosong. Lalu kenapa dia tidak transparan??? Padahal partikel cahaya (foton) sebenarnya jauh kecil dari ruang kosong tersebut. Jawabannya ada pada tingkatan energi yang dimiliki oleh elektron.Sebuah atom terdiri dari inti dan elektron. Elektron ini bergerak mengitari inti pada lintasan tertentu sesuai dengan tingkat energi yang dimilikinya.

Elektron ini dapat menyerap energi dari gelombang elektromagnetik (foton) untuk berpindah orbit menuju tempat yang lebih tinggi tingkat energinya. Setelah diserap, elektron tertentu bisa melepaskan kembali energi tersebut untuk kembali ke orbitnya semula. Energi yang dipancarkan ini menghasilkan gelombang yang pada beberapa benda, gelombang yang dipancarkan dapat ditafsirkan mata kita sebagai sebuah warna.

Nah, ternyata setiap jenis atom/molekul memiliki sifat tertentu sehingga energi yang digunakan oleh elektron untuk naik orbit memiliki jumlah energi yang unik dan harus tepat. Artinya gelombang elektromagnetik harus memiliki tingkatan energi yang sesuai dengan energi yang dibutuhkan elektron untuk naik orbit.

Gelombang elektromagnetik memiliki energi sebanding dengan panjang gelombangnya. Semakin pendek maka semakin tinggi pula tingakatan energinya. Cahaya tampak adalah kelompok gelombang yang memiliki panjang gelombang yang dapat dideteksi mata kita dan ditafsirkan sebagai warna.

Gambar 4 : Gelombang elektromagnetik
source : https://physics.stackexchange.com/questions/223600/what-about-electromagnetic-waves-of-power-cables

Nah, benda disekitar kita yang berwarna adalah benda yang elektronnya menyerap energi dan mengeluarkan gelombang pada kelompok cahaya tampak. Nah, kaca kebetulan tidak memiliki elektron yang untuk berpindah orbitnya, menggunakan energi yang sama dengan energi yang dimiliki oleh cahaya tampak. Cahaya tampak tidak akan diserap dan akan diteruskan ketika melewati kaca. Elektron pada kaca justru menyerap energi dari gelombang ultraviolet. Oleh karena itu cahaya tampak diteruskan ketika melewati kaca ini. Fakta bahwa cahaya tampak menembus molekul ini, membuat mata kita menafsirkan bahwa kaca itu transparan.

Kesimpulan...

Yup, sifat cahaya ini cukup keren. Bisa dibayangkan bagaimana peradaban manusia dapat berkembang tanpa adanya kaca ini. Sifatnya yang padat namun transparan memang sangat membantu manusia. Bisa dibayangkan mobil tanpa kaca, handphone tanpa kaca, bahkan mustahil kita bisa mengamati benda luar angkasa tanpa kaca. Yeah, semua memang sudah didesain dengan luar biasa oleh Sang Mahakuasa.

Sekian sobat...

Semoga bermanfaat...