Rayleigh scattering, ditemukan oleh Lord Rayleigh pada tahun 1871, adalah proses penyebaran cahaya oleh partikel-partikel kecil di atmosfer. Penelitian ini membantu menjelaskan mengapa langit berwarna biru dan bagaimana warna-warna lainnya terbentuk.

Dalam teori Rayleigh, partikel-partikel kecil seperti molekul nitrogen (N2) dan oksigen (O2) di atmosfer mempengaruhi cahaya yang masuk dari Matahari. Partikel-partikel ini mengalami efek penyebaran karena momentum kinetiknya relatif kecil dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya.

Penelitian awal Rayleigh menunjukkan bahwa partikel-partikel kecil ini berpengaruh pada cahaya yang memantulkan dan sebagian besar cahaya yang dipancarkan oleh Matahari tidak terpantul oleh atmosfer. Hal ini menyebabkan warna biru dominan dalam langit, karena panjang gelombang cahaya biru lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya lainnya.

Selain itu, teori Rayleigh juga menjelaskan mengapa langit berwarna putih pada awal pagi dan sore hari. Pada saat-saat ini, Matahari sedikit terbit di atas horizon, sehingga cahaya yang dipancarkan olehnya masih memiliki panjang gelombang yang lebih besar. Oleh karena itu, partikel-partikel kecil di atmosfer tidak mempengaruhi cahaya biru secara signifikan, dan warna langit menjadi putih.

Banyak penelitian selanjutnya telah dilakukan untuk memahami teori Rayleigh lebih dalam. Misalnya, penelitian oleh Sneep dan Ubachs pada tahun 2005 menunjukkan bahwa cross section Rayleigh scattering dalam berbagai gas dapat diukur secara langsung. Hasil penelitian ini membantu meningkatkan pengertian tentang proses penyebaran cahaya dan pembentukan warna langit.

Banyak artikel ilmiah lainnya juga telah mempelajari teori Rayleigh dan aplikasinya dalam bidang fisika, meteorologi, dan optik. Misalnya, McQuarrie (2000) memberikan deskripsi tentang statistik mechanics yang terkait dengan teori Rayleigh. Sementara Smith (2005) menyoroti bagaimana warna biru langit dapat diukur secara akurat menggunakan prinsip-prinsip fisika.

Dalam konklusi, teori Rayleigh dan proses penyebaran cahaya oleh partikel-partikel kecil di atmosfer memiliki implikasi yang luas dalam bidang fisika dan meteorologi. Teori ini membantu menjelaskan mengapa langit berwarna biru dan bagaimana warna-warna lainnya terbentuk, serta memberikan dasar bagi penelitian lebih lanjut.

Rujukan:

• Sneep, M.; Ubachs, W. (2005). "Direct measurement of the Rayleigh scattering cross section in various gases". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 92(3), 293-310.
• McQuarrie, D.A. (2000). Statistical mechanics. University Science Books.
• Smith, G.S. (2005). "Human color vision and the unsaturated blue color of the daytime sky". American Journal of Physics, 73(7), 590-597.
• Choudhury, A.K.R. (2014). Unusual visual phenomena and colour blindness. Principles of Colour and Appearance Measurement.

DOI: 10.1119/1.1466815