Model cahaya
sebagai gelombang menjelaskan banyak sifat cahaya, namun dalam beberapa hal
cahaya berperilaku seolah terdiri atas partikel-partikel diskret yang disebut
Foton (photon). Foton bukanlah objek
yang dapat diindra, namun bertindak seperti objek karena masing-masing memiliki
kuantitas energi yang tetap. Jumlah energi tersebut berbanding terbalik dengan
panjang gelombang cahaya: semakin pendek panjang-gelombang, semakin besar pula
energi setiap foton dari cahaya tersebut. Dengan demikian, foton cahaya violet
memuat energi hampir dua kali lipat lebih banyak dibanding foton cahaya merah
(Campbell dkk, 2008).
Ketika
cahaya bertemu materi, cahaya dapat dipantulkan, diteruskan, atau diserap. Zat
yang menyerap cahaya tampak dikenal sebagai pigmen. Pigmen-pigmen yang berbeda
menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pula. Kita melihat
daun berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya violet-biru dan merah
sambil memantulkan cahaya hijau. Kemampuan pigmen menyerap berbagai panjang
gelombang cahaya bisa diukur dengan instrumen yang disebut spektrofotometer
(Campbell dkk, 2008).
Spektrum penyerapan yang terdapat
dalam tiga tipe pigmen dalam kloroplas tumbuhan:
1.
Klorofi
a (chlorophyll a), yang
berpartisipasi langsung dalam reaksi terang
2.
Klorofi
b (chlorophyll b), pigmen
aksesoris
3.
Karotenoid
Spektrum klorofil
a menunjukkan bahwa cahaya yang paling efektif atau yang paling baik untuk
fotosintesis adalah cahaya violet-biru dan merah karena keduanya dapat diserap
sedangkan cahaya hijau hanya dipantulkan. Hal ini dikonfirmasi melalui spektrum kerja untuk foto sintesis yang
menampilkan keefektifan relatifdari panjang-panjang gelombang radiasi yang
berbeda-beda dalam menggerakkan proses tersebut. Seperti pada perbandingan
antara klorofil a dan klorofil b yang memiliki sedikit perbedaan struktur yang
menyebabkan kedua pigmen menyerap panjang gelombang yang berbeda pada bagian
merah dan biru dari sperktrum. Akibatnya klorofil a berwarna biru hijau
dan klorofil b berwarna hijau zaitun
(Campbell dkk, 2008).
Terkait dengan
sinar tampak diketahui bahwa energi sinar yang digunakan tumbuhan untuk
fotosintesis ternyata hanya 0,5 sampai 2% dari jumlah energi sinar yang
tersedia. Energi yang diberikan oleh sinar itu bergantung kepada kualitas
(panjang gelombang), intensitas (banyaknya sinar per 1 cm² per detik) dan waktu
(sebentar atau lama).
Menurut D.
Dwidjoseputro (1989) Sinar matahari terdiri atas berbagai sinar yang berlainan
gelombangnya. Sinar-sinar yang tampak oleh mata bergelombang 390 mµ sampai 760
mµ (1 mµ = 10 amstrom). Diurutkan dari yang bergelombang panjang maka
sinar-sinar tersebut adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu.
Sinar-sinar yang bergelombang lebih pendek dari pada sinar ungu adalah sinar
ultra ungu, sinar X, sinar gamma dan sinar kosmik. Baik sinar-sinar yang pendek
gelombangnya maupun sinar yang panjang gelombangnya daripada sinar merah yaitu
sinar infra merah, semuanya tidak mempengaruhi dalam proses fotosintesis.
Spektrum dari sinar yang tampak oleh mata diberikan di bawah ini dengan
gelombangnya dinyatakan dengan mµ.
Ungu
|
390-430 mµ
|
Nila
|
430-470 mµ
|
Biru
|
470-500 mµ
|
Hijau
|
500-560 mµ
|
Kuning
|
560-600 mµ
|
Jingga
|
600-650 mµ
|
Merah
|
650-760 mµ
|
Tabel 1. Panjang
Gelombang Cahaya. Sumber : (D.Dwidjoseputro,1989:13)
Jika berkas cahaya
yang sama kuatnya dari cahaya monokromatik berbagai panjang gelombang
dipancarkan pada daun hijau dan kecepatan fotosintesis pada setiap panjang
gelombang diukur, ternyata bahwa gelombang cahaya biru dan cahaya merah adalah
yang paling efektif dan cahaya hijau yang paling tidak efektif dalam melakukan
fotosintesis. (A.R. Loveless,1991:301) Hal ini terkait dengan sifat cahaya
dimana cahaya dapat dipantulkan, diteruskan (ditransmisi) dan diserap
(diabsorpsi). Bahan-bahan yang menyerap cahaya tampak disebut pigmen. Pigmen
yang berbeda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda dan
panjang gelombang yang diserap akan menghilang. Jika suatu pigmen diterangi
dengan cahaya putih maka warna yang akan terlihat adalah warna paling banyak
dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen bersangkutan. (jika suatu pigmen
menyerap semua panjang gelombang, pigmen itu akan tampak hitam). Daun tampak
berwarna hijau karena klorofil menyerap cahaya warna merah dan biru ketika
meneruskan dan memantulkan cahaya warna hijau (Campbell dkk, 2008).
Fotosintesis dan
reaksi fotokimia lainnya tidak bergantung pada energi total cahaya, tapi pada
jumlah foton atau kuanta yang diserap. Foton berenergi tinggi pada spektrum
biru mempunyai energi hampir 2 kali lipat dibandingkan dengan foton pada
spektrum merah, tapi kedua foton itu mempunyai efek yang persis sama dalam
fotosintesis. (Frank B Salisbury dan Cleon W Ross,1995:73)
Fungsi Cahaya bagi tumbuhan
1.
Berperan dalam proses
fotosintesis (Campbell dkk, 2008):
a. Didaun
cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat reaksi.
Tumbuhan memiliki duan jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi
yaitu, fotosistem II (680 nm) dan fotosistem I (700 nm).
b. Mengionisasi
molekul klorofil pada fotosistem II dan fotosistem I
c. Melepaskan
elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.
2. Cahaya
dapat menyebabkan translokasi hormon pada tumbuhan
3. Merangsang
pertumbuhan bunga
4.
Cahaya juga menguraikan
hormon auksin yang akan mengakibatkan lambatnya pertumbumhan
Daftar Pustaka
Campbell, N. A., Jane, B. R., Lisa,
A. U., Michael, L. C., Steven, A. W dan Peter, V. M., 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 3.
Erlangga, Jakarta.
Dwidjoseputro. 1989. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia
Salisbury, F. B dan C. W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan jilid 2. Terjemahan dari
Plant Physiology 4th Edition. Bandung: ITB