Pembiasan Cahaya

Sifat Cahaya
Cahaya sebagai gelombang
Cahaya dihasilkan dari getaran-listrik dan getaran
magnet yang merambat sehingga cahaya merupakan
gelombang elektromagnetik
Cahaya merambat tanpa memerlukan medium dengan
kecepatan 300 000 000 m/s.
Cahaya merambat lurus
Cahaya yang dipancarkan
sumber cahaya akan
merambat kesegala arah
dengan lurus.
Karena cahaya merambat lurus,
dan mengenai benda, maka
dibelakang benda tidak akan
terkena cahaya dan gelap.
Ruang gelap di belakang benda
yang terkena cahaya disebut
bayang-bayang.
Bayang-bayang ada dua jenis,
yaitu bayang-bayang gelap
(inti/umbra) dan bayangbayang kabur (penumbra)
Bayang-bayang Inti
Bayangan inti terbentuk bila cahaya berasal
dari sumber cahaya yang kecil.
Bayang-bayang kabur
Bayang-bayang kabur terbentuk bila
cahaya berasal dari sumber cahaya
yang besar.
Benda dan Cahaya
Berdasarkan daya tembus terhadap cahaya,
benda digolongkan menjadi:
- benda bening: benda yang meneruskan semua
cahaya yang mengenainya, misalkan kaca
- Benda tembus cahaya: benda yang meneruskan
sebagian cahaya yang mengenainya, misalkan
kertas tipis
- Benda tidak tembus cahaya: benda yang sama
sekali tidak meneruskan cahaya yang
mengenainyamisalkan kayu
Benda dan cahaya
Pemantulan cahaya
Cahaya sebagai gelombang
dapat memantul bila
mengenai suatu benda.
Pemantulan cahaya sesuai
dengan hukum
pemantulan yang
dikemukakan oleh
Snellius yaitu:
1. Sinar datang, sinar
pantul dan garis normal
terletak pada satu
bidang datar
2. Sudut datang sama
dengan sudut pantul
i=r
i
r
Macam-macam pemantulan
Pemantulan teratur,
yaitu bila cahaya
mengenai permukaan
yang datar
Pemantulan baur, yaitu
bila cahaya mengenai
permukaan yang tidak
rata
Pembentukan Bayangan
Bayangan terbentuk karena
berkas cahaya mengenai
suatu benda yang rata
akan dipantulkan secara
teratur.
Bayangan yang terbentuk
ada dua jenis, yaitu
bayangan nyata: bayangan
yang dapat ditangkap
oleh layar
dan bayangan maya:
bayangan yang tidak
dapat ditangkap oleh
layar
Bayangan pada cermin datar
h’
h
S
S’
S
S’
Dari gambar di atas, sifat bayangan pada cermin datar adalah:
- tegak
- sama besar
- sama jarak
- terbalik kiri-kanan
- maya
Sifat cermin datar
Panjang cermin minimum
Berapakah panjang
minimum cermin yang
diperlukan untuk melihat
bayangan seluruh badan
kita?
Perhatikan gambar!
Panjang minimum cermin
yang dibutuhkan adalah
setengah dari tiggi badan
kita.
½h
h
Jumlah bayangan
Berapakah banyaknya
bayangan yang
terbentuk bila kita
berada di depan dua
buah cermin yang
membentuk sudut α ?
Banyaknya bayangan
yang terbentuk dapat
kita hitung dengan
persamaan:
360
n=
α
n = banyaknya bayangan
- 1 α = besar sudut
Cermin Cekung
Cermin cekung adalah cermin lengkung dengan
lapisan mengkilap pada bagian dalam.
Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan
cahaya
R
f
Tiga sinar utama pada cermin cekung
R
R
f
f
R
f
Pembentukan bayangan pada cermin
cekung
R
f
Persamaan Cermin Cekung
Cermin cekung memiliki fokus positif
Cermin cekung memiliki persamaan:
1 1 1
= +
f
s s’
s’
h’
M=
Ket. f = fokus
s = letak benda
s’ = letak bayangan
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan
s
=
h
Contoh:
Sebuah benda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm
didepan sebuah cermin cekung yang memiliki fokus 15 cm.
Hitunglah:
a. letak bayangan
s’ = -30 cm (maya, tegak)
b. perbesaran bayangan
c. tinggi bayangan
Dik. h = 20 cm
b. M = |s’/s|
f = 15 cm
= 30/10
s = 10 cm
= 3 (diperbesar)
Dit. a. s’ =
b. M =
c. M = h’/h
c. h’ =
3 = h’/20
Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s’
1/15 = 1/10 + 1/s’
h’ =20 x 3
1/s’ = 1/15 – 1/10
= 60 cm
= 2/30 – 3/30
= -1/30
Penggunaan cermin cekung
Kaca rias
Cermin cekung dengan fokus yang besar dapat
dijadikan kaca rias, karena menghasilkan
bayangan yang diperbesar
Parabola
Cermin cekung banyak digunakan sebagai
parabola karena sifatnya yang mengumpulkan
gelombang
Teropong
Cermin cekung digunakan pada teropong pantul
pengganti lensa okuler
Cermin Cembung
Cermin cembung adalah cermin lengkung
dengan lapisan cermin di bagian luar.
Cermin cembung bersifat menyebarkan
cahaya.
f
R
Tiga sinar utama pada cermin cembung
f
R
f
R
f
R
Pembentukan bayangan
f
R
Sifat bayangan:
tegak
maya
diperkecil
Persamaan Cermin Cembung
Cermin cembung memiliki fokus dan jarak
bayangan negatif.
Cermin cembung memiliki persamaan:
1 =1 +1
s’
h’
M=
=
f
s s’
s
h
Ket. f = fokus (selalu negatif)
s = letak benda
s’ = letak bayangan (selalu negatif)
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan
Contoh:
Sebuah benda yang tingginya 20 cm diletakkan 10 cm
didepan sebuah cermin cembung yang memiliki fokus 15
cm. Hitunglah:
a. letak bayangan
s’ = -30/5
b. perbesaran bayangan
= -6 cm
c. tinggi bayangan
Dik. h = 20 cm
b. M = |s’/s|
f = -15 cm
= 6/10
s = 10 cm
= 0,6
Dit. a. s’ =
b. M =
c. M = h’/h
c. h’ =
0,6 = h’/20
Jawab: a. 1/f = 1/s + 1/s’
h’ =20 x 0,6
1/-15 = 1/10 + 1/s’
= 12 cm
1/s’ = -1/15 – 1/10
= -2/30 – 3/30
= -5/30
Cermin Cembung dalam kehidupan
sehari-hari
Cermin cembung memiliki sifat selalu
membentuk bayangan yang tegak, maya
dan diperkecil, sehingga cermin ini mampu
membentuk bayangan benda yang sangat
luas. Dengan sifat ini maka cermin
cembung banyak digunakan pada:
- kaca spion pada kendaraan
- kaca pengintai pada supermarket
- kaca spion pada tikungan jalan
Latihan
Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya adalah
pembelokan arah rambat
cahaya.
Pembiasan cahaya terjadi
jika cahaya merambat
dari suatu medium
menembus ke medium
lain yang memiliki
kerapatan yang berbeda.
Misalkan dari udara ke
kaca, dari air ke udara
dan dari udara ke air.
N
renggang
rapat
N
rapat
renggang
Pemantulan Sempurna
Bila
sinar
datang dari
Sudut
i merupakan
sudut
medium
rapat sudut
ke medium
kritis, yaitu
kurang
rapat
maka sinar
datang
yang
dibiaskan
menjauhi
garis
menyebabkan
sudut
normal
bias 90º terhadap garis
normal
Bila sudut datang lebih
besar dari sudut kritis,
cahaya tidak dibiaskan
melainkan dipantulkan
dengan sempurna
i
Indeks Bias
Indeks bias suatu zat
adalah perbandingan
cepat rambat cahaya di
ruang hampa dengan
cepat rambat cahaya
dalam zat tersebut
c
n = cn
Indeks bias suatu zat dapat
dicari dengan cara metode
snellius ( lihat gambar)
B
A
OA
n=
OB
O
Pembiasan pada Prisma
Prisma adalah benda
optik berbentuk segitiga
atau piramit
r
r disebut sudut deviasi
Dispersi Cahaya
Dispersi cahaya adalah penguraian warna-warna
cahaya.
Suatu berkas sinar putih bila melalui prisma akan
terurai menjadi warna merah, jingga, kuning,
hijau, biru dan ungu (perhatikan gambar)
Penyebab dispersi cahaya
Dispersi cahaya terjadi karena setiap warna
cayaha memiliki panjang gelombang yang
berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-beda.
Cahaya putih terdiri dari gabungan beberapa
warna, yaitu merah, hijau dan biru.
Putih disebut warna polikromatik, yaitu warna
cahaya yang masih bisa diuraikan lagi menjadi
warna-warna dasar.
Merah, hijau dan biru merupakan warna dasar
atau warna monokromatik, yaitu warna cahaya
yang tidak dapat diuraikan kembali.
Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada
kehidupan sehari-hari
Pembiasan sinar bintang
Karena cahaya bintang
meranbat dari ruang
hampa ke atmosfer
yang kerapatannya
berbeda-beda, maka
cahaya tersebut
dibiaskan mendekati
garis normal,
sehingga bintang yang
kita lihat tidak tepat
pada posisi aslinya.
Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada
kehidupan sehari-hari
Kayu yang bengkok dan
kolam yang dangkal.
Bila kita memasukkan
sebagian kayu kedalam
air, maka kita melihat
kayu membengkok.
Dan bila kita perhatikan
dasar kolam, kolam akan
tampak lebih dangkal.
Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada
kehidupan sehari-hari
Pelangi
Pelangi adalah hasil dari
pembiasan dan dispersi
cahaya oleh titik-titik air
yang ada di udara
Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada
kehidupan sehari-hari
Fatamorgana
Pada siang hari yang panas terik kita sering melihat
bayangan air pada jalan. Hal ini disebabkan oleh cahaya
matahari yang mengalami pemantulan sempurna karena
perbedaan kerapatan udara diatas jalan.
Di sana
sepertinya
ada air?
Lensa
Lensa adalah benda optik yang salah satu
atau keduanya merupakan bidang
lengkung.
Lensa ada dua jenis, yaitu:
- lensa cembung
- lensa cekung
Lensa Cembung
Lensa cembung biasa disebut juga lensa positif
atau lensa konvergen atau lensa konvex
Lensa cembung memiliki ciri tebal dibagian
tengah.
Lensa cembung ada 3 jenis, yaitu:
a. lensa cembung-cembung (biconvex)
b. lensa cembung-datar (plan convex)
c. lensa cembung-cekung (concave convex)
Jenis Lensa Cembung
Biconvex
plan convex
concave convex
Sifat Lensa Cembung
Lensa cembung
memiliki sifat
mengumpulkan
cahaya (perhatikan
gambar)
Menggambar lensa cembung
+
R1
f1
f2
R2
Tiga Sinar Utama pada Lensa Cembung
+
R1
f1
f2
R2
f2
R2
f2
R2
+
R1
f1
+
R1
f1
Menggambar bayangan pada lensa
cembung
+
R2
f2
f1
R1
Sifat
bayangan:
bayanagn:
nyata
nyata,
terbalik,
sama
diperkecil
diperbesar,
besar jarak tak terhingga
Sifat
terbalik
diperbesar
Sifatbayangan:
bayangan:nyata,
maya,terbalik,
tegak, diperbesar
Persamaan Lensa Cembung
Lensa cembung memiliki persamaan:
1
1
1
=
+
f
s
s’
s’
h’
M=| |=
s
h
Ket: f = fokus
s = letak benda
s’ = letak bayangan
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan
s’ positif bayangan nyata
s’ negatif bayangan maya
M < 1 bayangan diperkecil
M > 1 bayangan diperbesar
M = 1 bayangan sama besar
Contoh.
Lensa Cekung
Lensa cekung biasa disebut juga lensa negatif
atau lensa divergen atau lensa concave
Lensa cekung memiliki ciri lebih tipis pada bagian
tengah
Lensa cekung ada 3 jenis, yaitu:
a. lensa cekung-cekung (biconcave)
b. lensa cekung-datar (plan-concave)
c. lensa cekung-cembung ( convex-concave)
Jenis Lensa Cekung
biconcave
plan-concave
convex-concave
Menggambar Lensa Cekung
_
R2
f2
f1
R1
Sifat Lensa Cekung
Lensa cekung
memiliki sifat
menyebarkan
cahaya (lihat
gambar)
Tiga Sinar Utama pada Lensa Cekung
_
R2
f2
f1
R1
f1
R1
f1
R1
_
R2
f2
_
R2
f2
Menggambar bayangan pada lensa cekung
_
R2
f2
Sifat bayangan: tegak, maya, diperkedcil
f1
R1
Persamaan Lensa Cekung
Lensa cekung memiliki persamaan:
1
1
1
=
+
f
s
s’
s’
h’
M=| |=
s
h
Ket: f = fokus
s = letak benda
s’ = letak bayangan
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan
f selalu negatif
s’ positif bayangan nyata
s’ negatif bayangan maya
M < 1 bayangan diperkecil
M > 1 bayangan diperbesar
M = 1 bayangan sama besar
Contoh
Kekuatan Lensa
Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk
mengumpulkan cahaya
Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan fokus lensa.
Lensa dengan fokus kecil memiliki kekuatan lensa yang
besar.
Kekuatan lensa ( P ) dapat dihitung dengan persamaan:
1
P=
f dalam meter
f
100
P=
f dalam cm
f
Kekuatan lensa dihitung dengan satuan dioptri
Lensa cembung memiliki kekuatan lensa positif dan lensa cekung
memiliki kekuatan lensa negatif
Contoh