IPA Terpadu VIII – Bab 11 Cahaya dan Alat Optik

BAB 11
CAHAYA
&
ALAT OPTIK
KOMPETENSI INTI
3. Mendeskripsikan sifat-sifat cahaya, pembentukan
bayangan, serta aplikasinya untuk menjelaskan
penglihatan manusia, proses pembentukan bayangan
pada mata serangga, dan prinsip kerja alat optik
4.
Membuat laporan hasil penyelidikan tentang
pembentukan bayangan pada cermin, lensa, dan alat
optik
KOMPETENSI DASAR
3.1 Memahami konsep pengukuran berbagai besaran
yang ada pada diri, makhluk hidup, dan lingkungan
fisik sekitar sebagai bagian dari observasi, serta
pentingnya perumusan satuan terstandar (baku)
dalam pengukuran
4.1 Menyajikan hasil pengukuran terhadap besaranbesaran pada diri, makhluk hidup, dan lingkungan
fisik dengan menggunakan satuan tak baku dan
satuan baku
INDIKATOR
Mengidentifikasikan sifat-sifat cahaya, membuat lukisan
bayangan pada cermin dan lensa, menjelaskan prinsip
terbentuknya bayangan pada mata dan kamera,
menganalisis jenis cacat mata dan menentukan jenis
kaca mata yang digunakan, serta menjelaskan prinsip
terbentuknya bayangan pada lup, mikroskop, teleskop,
dan periskop.
TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Merancang percobaan untuk menunjukkan sifat-sifat
cahaya.
2. Menjelaskan
Hukum
Pemantulan
Cahaya
berdasarkan hasil percobaan.
3. Mendeskripsikan proses pembentukan dan sifat
bayangan pada cermin datar, cermin cekung, dan
cermin cembung.
4. Menjelaskan Hukum Pembiasan Cahaya berdasarkan
hasil percobaan.
5. Mendeskripsikan proses pembentukan dan sifat
bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung.
6.
Menjelaskan peristiwa pembiasan, pemantulan
sempurna, dan disperse yang terjadi pada prisma.
7. Mendeskripsikan fungsi mata sebagai alat optik.
8. Menjelaskan tiga macam cacat mata yang dialami
oleh manusia.
9. Menjelaskan cara kerja beberapa alat optic, seperti
mata burung, kamera, lup, mikroskop, teleskop, dan
periskop.
A. Sifat-sifat Cahaya
Cahaya memiliki sifat antara lain; dapat merambat lurus,
dapat dipantulkan, dapat dibiaskan, dapat dilenturkan,
dapat digabungkan, dapat merambat dalam ruang
hampa, dan memiliki kecepatan 300.000.000 m/s.
Sumber Cahaya (dapat
menghasilkan cahaya sendiri)
Benda
Benda Tembus Cahaya
Benda
Gelap
Benda tidak tembus cahaya
Benda bening
B. Pemantulan Cahaya
Hukum Pemantulan Cahaya (Hukum Snellius)
1. Sinar dating, garis normal, dan sinar pantul terletak
pada satu bidang datar.
2. Sudut datang cahaya (i) sama dengan sudut
pantul cahaya (r), atau (<AON = <NOB)
1. Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar
Sifat bayangan pada cermin datar; maya, tegak, sama
besar, jarak bayangan sama dengan jarak benda, tinggi
bayangan sama dengan tinggi benda, dan posisi
bayangan berlawanan dengan posisi benda.
2. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung
Bagian-bagian cermin cekung
O-F= ruang I
F-P = ruang II
P- tak hingga = ruang III
O-tak hingga = ruang IV
SU = sumbu utama
P = titik pusat kelengkungan cermin
F = titik focus cermin
O = titik pusat optic
R = jari-jari cermin
f = jarak titik focus cermin
Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung
1. Sinar datang sejajar sumbu
utama dipantulkan melalui
titik focus
2. Sinar datang melalui titik
fokus dipantulkan sejajar
sumbu utama.
3. Sinar datang melalui titik
pusat cermin dipantulkan
kembali melalui titik pusat
cermin.
Lukisan bayangan pada cermin cekung:
Benda di ruang I di depan cermin cekung.
Sifat bayangan: maya, tegak, diperbesar, di ruang IV
Benda di ruang II di depan cermin cekung.
Sifat bayangan: nyata,
terbalik, diperbesar, di
ruang III
Benda di ruang III di depan cermin cekung.
Sifat bayangan: nyata,
terbalik, diperkecil, di
ruang II
Benda di titik fokus di depan cermin cekung.
Sifat bayangan: nyata, di
jauh tak terhingga
Benda di titik pusat di depan cermin cekung.
Sifat bayangan: nyata,
terbalik, sama besar, di
titik P
Rumus cermin cekung.
So = jarak benda
Si = jarak bayangan
f = jarak fokus cermin cekung
R = jari-jari cermin cekung
Catatan: pada cermin cekung f dan R bernilai negatif (+)
3. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung
Bagian-bagian cermin cembung.
O-F = ruang I
F-P = ruang II
P-tak terhiungga = ruang III
O-tak terhingga = ruang IV
SU = sumbu utama
P = titik pusat kelengkungan cermin
F = titik focus cermin
O = titik pusat optic
R = jari-jari cermin
f = jarak titik focus cermin
Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung
1. Sinar datang sejajar sumbu
utama dipantulkan seolaholah dari titik fokus
2. Sinar datang menuju titik
fokus dipantulkan sejajar
sumbu utama.
3. Sinar datang menuju titik
pusat cermin dipantulkan
kembali seolah-olah dari
titik pusat cermin.
Lukisan bayangan pada cermin cembung
Sifat bayangan: maya, sama tegak,
diperkecil, di ruang I
Rumus cermin cembung
So = jarak benda
Si = jarak bayangan
f = jarak focus cermin cembung
R = jari-jari cermin cembung
Catatan: pada cermin cembung f dan R bernilai negatif (-)
C. Pembiasan Cahaya
Hukum pembiasan
cahaya:
1. Sinar dating, sinar
bias, dan garis
normal terletak pada
satu bidang datar.
2. Perbandingan antara
proyeksi sinar dating
dan proyeksi sinar
bias ( OR
) selalu
OS
tetap. (Tetapan ini
disebut indeks bias)
n1 dan n2 = Indek bias udara, dan indeks bias kaca
1. Indeks Bias Suatu Medium
Hubungan antara cepat rambat cahaya di udara (C1),
cepat rambat cahaya di dalam kaca (C2), indeks bias
udara (nu), dan indeks bias kaca (n2) dapat dinyatakan
dengan rumus:
n
C
2  1 , karena indeks bias udara nu = 1, maka:
n C
1
2
C
n  1
2 C
2
Hubungan panjang gelombang cahaya di udara (1),
panjang gelombang cahaya dalam kaca (2), dan indeks
bias kaca (n2) dapat dinyatakan dengan rumus:

n  1
2 
2
2. Pembiasan Cahaya pada Prisma
N1 & N2 = garis normal
EF = sinar datang
GH= sinar bias
i = sudut datang
r = sudut bias

= sudut pembias prisma
D = sudut deviasi, yaitu sudut yang dibentuk oleh
perpanjangan sinar dating dan sinar bias yang keluar
dari prisma.
Pemantulan sempurna pada prisma
Dispersi cahaya pada prisma
3. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung
a
b
c
Bentuk lensa cembung ada 3 macam:
a. Cembung-cembung (bikonveks)
b. Cembung-datar (plan konveks)
c. Cembung-cekung (konkaf konveks)
Bagian-bagian lensa cembung
SU = sumbu utama
P = titik pusat kelengkungan lensa
F = titik focus lensa
O = titik pusat optik
R = jari-jari lensa
f = jarak titik focus lensa
O-F= ruang I
F-P = ruang II
P- tak hingga = ruang III
O-tak hingga = ruang IV
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung
1. Sinar datang sejajar sumbu
utama dibiaskan melalui
titik focus F1
2. Sinar datang melalui titik
focus F2 dibiaskan sejajar
sumbu utama.
3. Sinar datang melalui titik
pusat optik akan diteruskan.
Lukisan bayangan pada lensa cembung
Sifat bayangan:
Maya, tegak, diperbesar, di
ruang IV.
Nyata, terbalik, diperbesar,
di ruang III.
Nyata, di jauh tak hingga.
Nyata, terbalik, sama besar,
di titik P.
Rumus lensa cembung
Kekuatan lensa:
P 1
f
P = kekuatan lensa (dioptri)
So = jarak benda
Si = jarak bayangan
f = jarak fokus lensa cembung
R = jari-jari lensa cembung
Catatan: pada lensa cembung f dan R bernilai positif (+)
4. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cekung
a
b
c
Bentuk lensa cekung ada 3 macam:
a. cekung-cekung (bikonkaf)
b. Cekung-datar (plan konkaf)
c. Cekung-cembung (konveks konkaf)
Bagian-bagian lensa cekung
SU = sumbu utama
P = titik pusat kelengkungan lensa
F = titik fokus lensa
O = titik pusat optik
R = jari-jari lensa
f = jarak titik fokus lensa
O-F= ruang I
F-P = ruang II
P- tak hingga = ruang III
O-tak hingga = ruang IV
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung
1. Sinar datang sejajar sumbu
utama dibiaskan seolaholah dari titik fokus F1
2. Sinar datang menuju titik
fokus F2 dibiaskan sejajar
sumbu utama.
3. Sinar datang melalui titik
pusat optik akan diteruskan.
Lukisan bayangan pada lensa cekung
Sifat bayangan pada lensa cekung: maya, tegak,
diperkecil, di ruang I.
Rumus lensa cekung
Kekuatan lensa:
1
P
f
P = kekuatan lensa (dioptri)
So = jarak benda
Si = jarak bayangan
f = jarak fokus lensa cekung
R = jari-jari lensa cekung
Catatan: pada lensa cekung f dan R bernilai negatif (-)
D. Mata
Kemampuan lensa mata untuk mencembung dan memipih
secara otomatis sesuai dengan jarak benda yang dilihat
disebut daya akomodasi.
Titik dekat mata normal = 25 cm, sedangkan titik jauhnya =
tak terhingga.
Diagram mata normal
Lukisan bayangan pada
mata manusia:
Sifat bayangan: nyata,
terbaik, diperkecil, di
ruang II.
E. Cacat Mata
1. Hipermetropi
Lensa mata cenderung
memipih sehingga bayangan
jatuh di belakang retina.
2. Miopi
Lensa mata cenderung
menebal sehingga bayangan
jatuh di depan retina.
3. Presbiopi
Presbiopi dapat ditolong
dengan memakai kacamata
berlensa rangkap/ganda
(bifokal).
Lensa (+) untuk melihat
jarak dekat, dan lensa (-)
untuk melihat jarak jauh.
F. Mata Burung
Mata burung elang memiliki bidang pandang yang lebih
luas disbanding manusia, karena mata elang berada di
samping kanan dan kiri kepala, dan memiliki penglihatan
binokuler.
Kelebihan mata binokuler; dapat memandang
objek/benda dari jarak yang sangat jauh dengan jelas.
Lukisan bayangan pada mata burung
Lukisan bayangan pada
mata burung:
Sifat bayangan: nyata,
terbaik, diperkecil, di
ruang II.
G. Kamera
Sifat bayangan pada kamera;
nyata, terbaalik, diperkecil, di
ruang II
H. Lup (Kaca Pembesar)
Lup digunakan untuk mengamati
benda-benda yang berukuran kecil
I. Alat Optik yang Menggunakan Dua Lensa atau Lebih
1. Mikroskop
Mikroskop digunakan untuk
mengamati benda-benda yang
sangat kecil
Sifat bayangan: maya, terbalik, diperbesar.
2. Teleskop (Teropong)
a. Teleskop Bumi (Teropong Medan)
Digunakan untuk mengamati
benda-benda di permukaan bumi
pada jarak jauh.
b. Teleskop Bintang
Digunakan untuk mengamati
benda-benda angkasa (di langit)
3. Periskop
Digunakan untuk mengamati bendabenda di permukaan laut. Alat ini pada
umumnya untuk perlengkapan kapal
selam.
TERIMA KASIH