bab v cahaya - wayansupardi

BAB V
CAHAYA
Cahaya adalah gelombang yang memindahkan tenaga tanpa
perambatan massa.
Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri
dari beberapa macam warna.
Di dalam ruang hampa warna –warna mempunyai kecepatan
perambatan yang sama, tetapi frekuensi dan panjang
gelombang masing-masing warna berbeda-beda.
Persamaannya memenuhi :
c = .  = 3x108 m/s
• Sifat Gelombang Cahaya yang akan kita pelajari adalah
1. Pemantulan cahaya
2. Pembiasan cahaya
3. Jalannya cahaya pada alat – alat optik.
Macam-macam berkas cahaya:
1. Berkas mengumpul (Konvergen)
2. Berkas Menyebar ( divergen)
3. Berkas Sejajar.
Pemantulan Cahaya
• Pemantulan cahaya ada 2 yaitu :
1. Pemantulan Difuse ( pemantulan cahaya baur) yaitu :
cahaya kesegala arah
pemantulan
2. Pemantulan cahaya teratur
yaitu pemantulan cahaya yang mempunyai arah teratur
• Bila seberkas cahaya jatuh pada suatu permukaan maka
cahaya ada yang dipantulkan oleh permukaan tersebut
• Sifat-sifat pemantulan berkas cahaya itu diselidiki oleh
Willebord Snellius(1581-1626). Dari hasil penyelidikan ini
dapat dihasilkan suatu hukum yang disebut Hukum
Pemantulan snellius; yang berbunyi :
1. Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada
satu bidang datar.
2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (p)
i
p
Pemantulan cahaya oleh cermin
• Pemantulan cahaya oleh cermin
berlangsung secara teratur, sehingga
menghasilkan pantulan yang jelas. Hukum
pemantulan dari huggen :
1. Sinar datang, garis normal dan sinar pantul
terletak pada satu bidang datar.
2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul
(p)
i
p
Sifat-sifat banyangan pada
pemantulan oleh cermin datar
1. S’ = S
2. H’ =h
3. Banyangan bersifat manya dan tegak
Lukisan pembentukan banyangan
oleh cermin datar
B’
B
C
h
h’
D
S
O
S’
Dari sifat kesebangunan OAB dengan OA’B’ diperoleh :
AB = A’B’ atau
h = h’
OA = OA’ atau
s=s’
Pembesaran banyangan
h'
M
1
h
Pemantulan cahaya oleh cermin
lengkung
• Cermin lengkung adalah cermin yang
permukaannya lengkung. Ada dua jenis cermin
lengkung yaitu :
1. cermin cekung : permukaan yang memantulkan
cahaya bagian dalamnya.
bersifat mengumpulkan sinar yang datang padanya
2. cermin cembung : permukaan yang memantulkan
cahaya bagian luarnya.
bersifat menyebarkan sinar yang datang padanya
Hubungan antara jarak benda, jarak
banyangan dan jarak fokus
Hubungan antara jarak benda (s), jarak banyagan (s’), dan jarak
fokus (f) pada cermin lengkung adalah :
1
1
1


s
s'
f
1
1
2


s
s'
R
Dengan ketentuan sebagai berikut :
• Bila benda nyata (didepan cermin), maka s
bertanda (+)
• Bila benda maya (dibelakang cermin), maka s
bertanda (–)
• Bila bayangan nyata (didepan cermin), maka s’
bertanda (+)
• Bila bayangan maya (dibelakang cermin), maka s’
bertanda (–)
• Bila f dan R di depan cermin (cermin cekung),
maka f dan R bertanda (+)
• Bila f dan R di belakang cermin (cermin
cembung), maka f dan R bertanda (-)
Lukisan pembentukan bayangan oleh
cermin cekung
• Sinar datang sejajar sumbu utama akan
dipantulkan melalui titik fokus
• Sinar datang melalui titik fokus akan
dipantulkan sejajar sumbu utama
• Sinar datang melalui titik pusat
kelengkungan akan dipantulkan melalui
titik pusat cermin
S
h M
f
O
h’
S’
S’
S
h’
M
f
h
O
Lukisan pembentukan bayangan oleh
cermin cembung
• Sinar datang sejajar sumbu utama akan
dipantulkan seolah-olah berasal dari titik
fokus
• Sinar datang menuju titik fokus akan
dipantulkan sejajar sumbu utama
• Sinar datang menuju titik pusat
kelengkungan akan dipantulkan seolah-olah
datang dari titik pusat cermin
S
1
3
2
h
h’
O
S’
f
R
Analisis banyangan pada cermin
lengkung
• Untuk mempermudahkan kita dalam
menganalisis banyangan pada cermin
lengkung dibagi dalam beberapa wilayah
sebagai berikut :
IV
I
II
III
IV I
II
III
• Dengan pembagian wilayah tersebut , sifat-sifat
bayangan yang terjadi pada cermin lengkung dapat
ditentukan dengan mudah. Sistem penentuannya
sebagai berikut :
– Jumlah nomor ruang bayangan dan benda selalu 5
– Benda yang terletak di ruang II dan III akan
menghasilkan bayangan nyata dan terbalik
– Benda yang terletak di ruang I dan IV akan
menghasilkan bayangan maya dan tegak
– Bila nomor ruang benda lebih kecil daripada nomor
ruang bayangan, maka bayangan diperbesar
– Bila nomor ruang benda lebih besar daripada nomor
ruang bayangan, maka bayangan diperkecil
Perbesaran bayangan pada cermin
lengkung
• Pembesaran bayangan pada cermin
lengkung dapat dirumuskan sebagai
berikut :
h'
s'
M

h
s
Pembiasan cahaya
• Pengertian
cahaya yang melalui bidang batas antara dua
medium, akan mengalami perubahan arah rambat
atau pembelokan.
Peristiwa perubahan arah rambat cahaya dapat pada
batas dua medium tersebut pada dasarnya
disebabkan adanya perbedaan kecepatan
merambat cahaya pada satu medium dengan
medium yang lain. Peristiwa inilah yang disebut
sebagai pembiasan cahaya
Hukum Snellius pada pembiasan
Sinar
datang
v1
N1
N2
Garis
normal
i
Medium 1
Medium 2
r
v2
Sinar
bias
Persamaan umum snellius tentang
pembiasan adalah :
sin i n2 v1


sin r n1 v2
Dimana :
* n1 dan n2 menyatakan indeks bias medium 1 dan 2
* v1 dan v2 menyatakan kecepatan merambat cahaya
dalam medium 1 dan 2
Pembiasan cahaya pada kaca planparalel
Garis
normal
x
n1
d
i
n2
Kaca plan-paralel
udara
r i’
kaca
r’
udara
'
sin i sin i
n

 i  r '
'
sin r sin r
sin (i  r )
xd
cos r
d = ketebalan kaca plan paralel
X = jarak pergeseran sinar
Pembiasan cahaya pada prisma
C
n1
n2
R
U
S
P
Q
T
B
A
• Berlaku :
D  (i1  r2 ) - 
Sudut Deviasi Minimum :
Menurut Snellius :
D min  (i1  r1) - 
i1 
Dmin  

dan r1 
2
2
D min  
1
sin (
) sin ( ( D min   ))
sin i1
2
2
n




sin r1
sin
sin
2
2
Untuk sudut Dmin dan β yang kecil, maka :
1
( D min   ))
D min  
2
n



sin
2
D min  ( n  1) 
sin (
Pemantulan Sempurna
Pada sudut kecil boleh dikatakan semua sinar dibiaskan
Ketika sudut bias mencapai 900, seluruh sinar dipantulkan oleh
bidang batas
Sudut 900 disebut juga sudut kritis atau sudut batas
Pemantulan sempurna hanya dapat terjadi jika cahaya datang dari
zat yang mempunyai kerapatan lebih besar ke zat yang
mempunyai kerapatan lebih kecil.
Jika ik menyatakan sudut kritis dan nm menyatakan indeks bias
medium, maka :
1
sin ik 
nm
Udara
air
Pemantulan
sempurna
Pembiasan Cahaya oleh Lensa Tipis
• Lensa tipis merupakan benda tembus cahaya yang
terdiri atas dua bidang lengkung atau satu bidang
lengkung dan satu bidang datar.
• Macam-macam lensa tipis :
1. lensa cembung-cembung (bikonveks)
2. Lensa Cembung-datar (plan konveks)
3. Lensa Cembung-Cekung (konkave konveks)
4. Lensa Cekung – Cekung (Bikonkave)
5. Lensa Cekung – Datar ( plan Konkave)
6. Lensa Cekung – Cembung ( Konveks-konkave)
Gambar
1
2
3
4
5
6
Hubungan antara f, R, dan n pada
lensa tipis
1
1
 ' 
S
S
1
1
 ' 
S
S
1
f
n2
1
1
(
 1) (

)
n1
R2
R1
S = Jarak benda dari lensa
S’ = Jarak banyangan dari lensa
n1 = Indeks bias medium sekitar lensa
n2 = indeks bias medium lensa
R1 = jari-jari lensa pada arah sinar datang
R2 = jari-jari kelengkungan lensa pada arah sinar bias.
Ketentuan nilai :
• Bila S berada sepihak dengan sinar datang, diberi
notasi (+)
• Bila S berlainan pihak dengan sinar datang, diberi
notasi (-)
• Bila S’ berada sepihak dengan sinar bias, diberi
notasi +
• Bila S’ berlainan pihak dengan sinar bias, diberi
notasi (-)
• Bila R berada sepihak dengan sinar datang, diberi
notasi (-)
• Bila R berlainan pihak dengan sinar datang, diberi
notasi (+)
Pembesaran banyangan
h'
S'
M 

h
S
Kekuatan lensa
1
P  , f dalam satuan meter
f
Kekuatan lensa ganda
1
1
1
Pg 
 
f1
f 2 f1 . f 2
Lukisan pembentukan banyangan
oleh lensa tipis
(-)
f2
A 2 f1
f1 A’
2 f2
Gambar sinar lensa cembung (+)
(+)
f2
2 f1
f1
2 f2