Mengapa kaca bisa tembus pandang tetapi tembok tidak?

Mengapa kaca bisa tembus pandang tetapi tembok tidak? – Kaca tembus pandang karena elektronnya membentuk struktur teratur yang membiarkan foton cahaya lewat, sedangkan tembok tidak karena partikelnya berantakan dan menyerap/memantulkan foton.

Mekanisme Elektron Bebas dalam Kaca

Bayangkan kaca itu seperti lapangan upacara yang rapi, sedangkan tembok seperti pasar malam yang super ramai dan berantakan. Dalam fisika material, transparansi ditentukan oleh gap energi (energy gap) antara pita valensi dan pita konduksi pada material. Kaca (silika/SiO₂) adalah isolator dengan gap energi sangat lebar, sekitar 9 eV, jauh lebih besar dari energi foton cahaya tampak yang hanya sekitar 1.6 hingga 3.1 eV. Karena energi foton tidak cukup untuk memindahkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi, cahaya tidak terserap dan justru lolos melalui material tersebut.

Struktur Kristal Teratur vs Amorf

Ini dia kuncinya! Kaca sebenarnya memiliki struktur amorf (tidak terkristal), tapi atom-atom penyusunnya (terutama oksigen dan silikon) tersusun sangat padat dan teratur dalam jarak tertentu. Susunan ini membentuk kisi kaku yang memungkinkan foton cahaya melewati celah-celahnya tanpa menabrak penghalang berarti. Cahaya bergerak dengan kecepatan sekitar 299.792 km/detik di vakum, dan ketika masuk kaca, kecepatannya turun tipis menjadi sekitar 200.000 km/detik (indeks bias 1.5), tapi arahnya tetap lurus sehingga objek di balik kaca terlihat jelas.

Mengapa Tembok Menyerap dan Memantulkan Cahaya?

Tembok (umumnya bata atau beton) adalah cerita lain. Material ini tersusun dari campuran partikel kasar seperti pasir, semen, dan kerikil yang ukurannya jauh lebih besar dibanding panjang gelombang cahaya (sekitar 400-700 nanometer). Ketika cahaya mengenai permukaan tembok, terjadi dua proses sekaligus: absorpsi dan scattering (penyebaran). Partikel kasar dan pori-pori tembok memantulkan cahaya ke segala arah secara acak sehingga tidak ada gambaran teratur yang sampai ke mata kita. Selain itu, pigmen warna tembok menyerap sebagian spektrum cahaya, sehingga kita hanya melihat warna permukaannya saja.

Perbedaan Indeks Bias dan Transmisi

Secara matematis, kita bisa memprediksi transparansi dengan rumus Transmisi (%) = 100 × e^(-αt), di mana α adalah koefisien absorpsi material dan t adalah ketebalannya. Untuk kaca berkualitas tinggi dengan ketebalan 1 cm, α sangat kecil sehingga transmisi mencapai 90-92%. Sedangkan untuk tembok beton dengan ketebalan 10 cm, α sangat besar karena banyaknya interface material yang berbeda, sehingga transmisi hampir 0%. Inilah mengapa kalau kamu menumpuk 10 lembar kaca tebal pun masih tembus pandang, tapi tembok setebal 10 cm sudah gelap total.

Apakah Kaca Itu Benar-Benar Transparan Sempurna?

Tentu tidak! Ada detail seru yang sering terlewat. Kaca sebenarnya menyerap sebagian kecil cahaya UV dan inframerah. Bahkan, kaca biasa menyerap sekitar 10-20% cahaya UV-B dan UV-C, itulah kenapa tanaman di balik jendela tumbuhnya agak lambat. Kalau pakai kaca spesial seperti kaca UV-Blocking, lapisan khususnya memblokir hampir 100% radiasi UV tanpa mengurangi transparansi cahaya tampak. Ini bukti bahwa transparansi bergantung pada panjang gelombang spesifik cahaya yang kita bicarakan!

Jadi, prinsipnya sederhana: transparansi terjadi ketika struktur material lebih kecil dan lebih teratur dibanding panjang gelombang cahaya, sedangkan tembok tidak transparan karena strukturnya lebih besar dan berantakan, plus punya banyak zat warna yang menyerap cahaya. Kalau mau buat tembok tembus pandang, teorinya harus dibuat dari material ultra-murni dengan struktur kristal sempurna dan ketebalan mikrometer—tapi itu bukan tembok lagi, tapi semacam lensa raksasa!