Cahaya matahari merupakan sumber tenaga elektromagnet utama bagi ekosistem daratan yang memacu tindak balas fotokimia penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Dari perspektif fizik, sinaran suria terdiri daripada gelombang elektromagnet yang merambat melalui vakum angkasa pada kelajuan cahaya dan mengambil masa kira-kira lapan minit untuk sampai ke permukaan Bumi (Okun, 2009; Hartmann, 2016). Apabila cahaya matahari sampai kepada tumbuhan, daun menyerap tenaga cahaya tersebut dan menukarkannya kepada tenaga kimia melalui proses fotosintesis (Taiz et al., 2015).

Walaupun cahaya matahari kelihatan sebagai spektrum putih yang berterusan memancar, ia sebenarnya terdiri daripada foton dengan tenaga diskret yang sepadan dengan panjang gelombang yang berbeza. Keberkesanan sinaran ini ditentukan oleh kualiti spektrumnya, terutamanya dalam kawasan Radiasi Aktif Fotosintesis atau Photosynthetically Active Radiation (PAR) (McCree, 1972). Tumbuhan menunjukkan kecekapan kuantum relatif yang tinggi di bawah cahaya merah, yang dianggap antara panjang gelombang paling berkesan dalam memacu fotosintesis, manakala cahaya biru sedikit kurang efisien tetapi masih memainkan peranan penting dalam proses fisiologi tumbuhan (Singh et al., 2015). Panjang gelombang ini diserap secara selektif oleh pigmen klorofil untuk memulakan proses pengangkutan elektron dalam sistem fotosintesis (Taiz et al., 2015). Sebaliknya, cahaya hijau lazimnya dipantulkan atau menembusi lebih dalam ke dalam tisu daun, suatu ciri yang membantu pengagihan cahaya yang lebih sekata serta meningkatkan kecekapan fotosintesis di bawah keamatan cahaya yang tinggi (Liu & van Iersel, 2021).

Selain berfungsi sebagai sumber tenaga, cahaya juga bertindak sebagai isyarat persekitaran yang mengawal pertumbuhan tumbuhan melalui proses fotomorfogenesis. Salah satu contoh ialah fototropisme, iaitu pertumbuhan arah tumbuhan ke arah sumber cahaya akibat taburan intensiti cahaya yang tidak sekata (Orbović & Poff, 1993). Kecerunan cahaya ini menyebabkan pengagihan semula hormon pertumbuhan seperti auksin, lalu menghasilkan pemanjangan sel yang lebih cepat pada bahagian yang terlindung dan seterusnya menyebabkan pucuk tumbuhan membengkok ke arah cahaya (Orbović & Poff, 1993; Sullivan et al., 2013). Di samping itu, sinaran suria turut menyumbang tenaga haba melalui sinaran inframerah yang perlu dikawal dengan baik bagi mengelakkan tekanan haba pada tanaman. Oleh itu, amalan pertanian seperti penggunaan jaring teduhan, reka bentuk rumah hijau dan sistem pengudaraan terkawal dilaksanakan bagi mengawal suhu serta memastikan aktiviti metabolik tumbuhan berada pada tahap optimum (Ahmed et al., 2017; Boulard & Wang, 2000).

Dalam pertanian moden, prinsip fizik ini semakin diaplikasikan melalui pengoptimuman sistem pencahayaan LED (Kusuma et al., 2020). Berbanding sumber cahaya spektrum luas tradisional, LED boleh direka untuk memancarkan panjang gelombang tertentu, terutamanya merah dan biru, bagi memaksimumkan kecekapan fotosintesis serta mengurangkan penggunaan tenaga elektrik (Bian et al., 2018). Prestasi peranti ini berasaskan fizik semikonduktor, khususnya jurang tenaga (Eg) bahan yang digunakan. Peralihan elektron antara jalur valens dan jalur konduksi menentukan panjang gelombang
cahaya yang dipancarkan (Sze & Ng, 2007). Dengan menggabungkan prinsip fizik ini bersama sains tumbuhan, para penyelidik dapat mereka bentuk persekitaran pencahayaan terkawal yang meningkatkan produktiviti tanaman sambil menyokong pengeluaran makanan yang lebih cekap dan lestari (Bian et al., 2018; Kusuma et al., 2020).

References
1. Okun, L. B. (2009). Photon: The history of a concept. Physics Today, 62(10), 34–39.
https://doi.org/10.1063/1.3248474

2. Hartmann, D. L. (2016). Global Physical Climatology (2nd ed.). Academic Press.

3. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2015). Plant Physiology and Development (6th ed.). Sinauer Associates.

4. McCree, K. J. (1972). The action spectrum, absorptance and quantum yield of photosynthesis in crop plants. Agricultural Meteorology, 9, 191–216. https://doi.org/10.1016/0002-1571(71)90022-7

5. Singh, D., Basu, C., Meinhardt-Wollweber, M., & Roth, B. (2015). LEDs for energy efficient greenhouse lighting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 139–147.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.117

6. Liu, B., & van Iersel, M. W. (2021). Green light improves photosynthetic performance and plant growth under controlled environments. Environmental and Experimental Botany, 182, 104305. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104305

7. Orbović, V., & Poff, K. L. (1993). Phototropic response of Arabidopsis thaliana seedlings. Plant Physiology, 102(3), 1039–1043.

8. Sullivan, S., Thomson, C. E., Kaiserli, E., & Christie, J. M. (2013). Interaction of phototropins with AUX/IAA proteins regulates phototropism. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(40), 16367–16372. 

9. Ahmed, H. A., Tong, Y., Yang, Q., Alagarasan, G., & Li, X. (2017). LED lighting for improving plant growth, development, and secondary metabolite production. Horticulture Research, 4, 17014. 

10. Boulard, T., & Wang, S. (2000). Greenhouse crop transpiration simulation from external climate conditions. Agricultural and Forest Meteorology, 100(1), 25–34. https://doi.org/10.1016/S0168-1923(99)00082-9

11. Kusuma, P., Pattison, P. M., Bugbee, B., & van Iersel, M. W. (2020). From physics to fixtures to food: Current and potential LED efficacy in horticulture. Horticulture Research, 7, 56. 

12. Bian, Z., Yang, Q., & Liu, W. (2018). Effects of light quality on plant growth and development. Frontiers in Plant Science, 9, 943. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00943

13. Sze, S. M., & Ng, K. K. (2007). Physics of Semiconductor Devices (3rd ed.). Wiley

 

Penulis : Dr. Emma Ziezie Mohd Tarmizi

               Pensyarah Kanan, Unit Fizik, ASPutra

Tarikh Input: 16/03/2026 | Kemaskini: 11/08/2026 | emma