OPTIKA GEOMETRI

OPTIKA GEOMETRI

OPTIKA GEOMETRI

Optika Geometri

• Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi:o terjadinya cahaya, o perambatannya, o pengukurannyao sifat-sifat cahaya

Berkas cahaya

• Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan filamen lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri. Mereka merupakan sumber cahaya.

• Benda seperti bulan bukanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya dapat dipantulkan.

Kesan Melihat Benda

Benda menyampaikan cahaya ke mata kita

Dari dirinya sendiri

Dari sumber cahaya lain

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan

Pemantulan Teratur

Pemantulan Takteratur

Spekular

Difus

Perbedaan Spekular &

Difus

Sudut

Benda Pemantul Cermin

Cermin Datar

Cermin Lengkung

Bidang pantul permukaan datar

Bidang pantul permukaan lengkung

2 JENIS PEMANTULAN

Pemantulan cahaya dapat dikategorikan menjadi dua jenis : refleksi spekular didefinisikan sebagai cahaya yang dipantulkan dari permukaan halus pada sudut yang pasti, refleksi difus, yang dihasilkan oleh permukaan kasar yang cenderung memantulkan cahaya ke semua arah

2 JENIS PEMANTULAN

refleksi spekular refleksi difus

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan Teratur

Sinar Datang

Sinar Pantul

Bidang pantul permukaan datar

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan Takteratur

Sinar Datang

Sinar Pantul

Bidang pantul permukaan lengkung

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan Teratur

Sudut Datang Sudut Pantul

Garis Normal

N

Bidang Pantul

i r

Seragam/Datar

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Hukum Pemantulan

N

i r

i = r

sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berada pada satu bidangSinar Datang Sinar Pantul

CERMIN DATAR

Cermin Datar

Gambar virtual dihasilkan oleh cermin datar karena refleksi spekular

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Cermin Datar

Bidang Pantul Belakang

Cara kerja cermin

Sinar datang dan sinar pantul terletak pada satu bidang dimana garis normal berada

Cara kerja cermin

Cermin datar menghasilkan

gambar yang memiliki sebuah pembalikan

kiri-kanan.

Cara kerja cermin

h h’

Gambar diklasifikasikan sebagai nyata atau virtual (maya). Gambar nyata terbentuk ketika sinar cahaya melewati dan menyimpang dari titik gambar, Gambar maya terbentuk ketika sinar tidak melalui titik gambar, namun tampak menyimpang.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin datar

Benda

Bayangan

Dibelakang, maya, sama

besar, sama jauh

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Benda

Bayangan

s s’

h h’

s=s’, h= h’

s atau s’, h atau h’ bertanda negatif artinya dibelakang atau maya

Perhitungan bayangan dengan cermin datar

Contoh Soal!

Pada tampilan atas, gambar batu dilihat oleh pengamat 1 adalah pada C. dimana pengamat 2 melihat gambar? di A, di B, di C, di D, di E, atau tidak sama sekali?

Cermin Lengkung (Spherical)

Cermin lengkung, memiliki bentuk bagian dari suatu bola.Jenis cermin memfokuskan sinar sejajar melalui suatu titik, seperti yang ditunjukkan oleh sinar berwarna.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Cermin Lengkung

Bidang Pantul

Belakang

Cermin Cekung Cermin Cembung

Bidang Pantul

Belakang

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Mengetahui letak bayangan cermin Lengkung

R F

Letak bayangan + letak benda = V

IIIIII

RF

I II III

IV

IV

Concave Mirror

Convex Mirror

CERMIN CEKUNG

Cermin Cekung (Concave)

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cekung

R : Jari-jari kelengkungan

R

Titik Pangkal

F

F : Titik Fokus

Sumbu Utama

R =2f

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cekung

R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat :

Mengumpulkan sinar (konvergen)

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Sinar istimewa cermin cekung

Sumbu Utama

R

Sinar datang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan melalui titik fokus

F Sinar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama

Sinar datang melalui sumbu utama, akan dipantulkan melalui sumbu utama juga

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cekung

R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat bayangan :

1. Didepan cermin

2. Diperbesar

3. Terbalik

4. Nyata

Benda

Bayangan

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cekung

R F

Benda

Bayangan

Letak bayangan = V - letak benda

= V – II = III

IIIIII

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cekung

s

s’

h

h’

's

1

s

1

f

1

h

'h

s

'sm

s atau s’, h atau h’ bertanda negatif artinya dibelakang atau maya

Benda

bayangan

Sifat bayangan:1.Diperbesar2.Terbalik3.nyata

FR

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

FR

S

SI

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Contoh soal :

Sebuah benda tinggi 2 cm diletakkan 4 cm didepan cermin cekung yang memiliki jari-jari 12 cm.

Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan.

Diketahui :

s = 4 cm

h = 2 cm

f = ½ R = 6 cm

's

1

s

1

f

1

s

1

f

1

's

1

4

1

6

1

's

1

12

1

12

3

12

2

's

1

34

12

s

'sm

s’ = - 12 cm

cm624

12hs

's'h

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

f

Benda

Bayangan

ss’

hh’

Bayangan yang terbentuk :

- Terletak di daerah V

- Jarak 12 cm

- Letak dibelakang

- Tinggi 6 cm

- Diperbesar 3 kali

CERMIN CEMBUNG

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cembung

R : Jari-jari kelengkungan

R

Titik Pangkal

F

F : Titik Fokus

Sumbu Utama

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cembung

Sifat :

Menyeberkan sinar (diververgen)

RF

Sinar Datang

Sinar Pantul

Seolah-olah

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Sinar istimewa cermin cembung

Sumbu Utama

R

Sinar datang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan se olah dari titik fokus

F

Sinar datang se olah menuju titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama

Sinar datang melalui sumbu utama, akan dipantulkan melalui sumbu utama juga

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cembung

R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat bayangan :

1. Dibelekang cermin

2. Diperkecil

3. Tegak

4. Maya

Benda

Bayangan

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pembentukan bayangan cermin cembung

RF

Benda

Bayangan

I II III

Letak bayangan = V - letak benda

= V – IV= I

IV

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cembung

s s’

hh’

's

1

s

1

f

1

h

'h

s

'sm

s atau s’, h atau h’ bertanda negatif artinya dibelakang atau maya

f untuk cermin cembung bertanda negatif

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Contoh soal :

Sebuah benda tinggi 2 cm diletakkan 4 cm didepan cermin cembung yang memiliki jari-jari 12 cm.

Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan.

Diketahui :

s = 4 cm

h = 2 cm

f = -½ R = -6 cm

's

1

s

1

f

1

s

1

f

1

's

1

4

1

6

1

's

1

12

5

12

3

12

2

's

1

3,14

5/12

s

'sm

s’ = - 12/5 cm= -2,4 cm

cm2,124

5/12hs

's'h

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cembung

s s’

hh’

Bayangan yang terbentuk :

- Terletak di daerah I

- Jarak 2,4 cm

- Letak dibelakang

- Tinggi 1,2 cm

- Diperkecil 1,3 kali

LENSA CEMBUNG

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Lensa Cembung

bikonveksplankonveks

Konkaf konveks

Prinsipnya seperti sama seperti pembentukan bayangan pada peristiwa pemantulan cahaya, menggunakan aturan-aturan sinar istimewa :

Sinar istimewa untuk lensa tipis konvergen (lensa positif);

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju titik fokus (F).

• Sinar datang menuju titik fokus (F) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

• Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (p) akan diteruskan.

F

F p

+

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Lensa Bikonveks

F

f

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Lensa Bikonveks

F

F

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Lensa Bikonveks

F

F

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

LENSA CEKUNG & GABUNGAN LENSA

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Sinar istimewa untuk lensa tipis divergen (lensa negatif);

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah dari titik fokus (F).

• Sinar datang menuju titik fokus (F) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

• Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (p) akan diteruskan.

F

F p

-

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Persoalan pembentukan banyangan oleh lensa akan menarik apabila dilakukan penggabungan dua lensa.

Catatan:

Lambang lensa biasanya digunakan garis yang diberi keterangan “+” atau “-”.

+ +

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik

Bayangan Nyata Tegak

Pembentukan banyangan oleh lensa positif –positif :

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

+ +

F1 F1 F2 F2

Pembentukan bayangan pada mikroskop

Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung

BENDA

BAYANGAN(BENDA II)

BAYANGANAKHIR

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Pembentukan banyangan oleh lensa positif –negatif :

+-

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik

Bayangan Maya Tegak

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Pembentukan banyangan oleh lensa negatif-positif :

- +

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Maya Terbalik

Bayangan Naya Tegak

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Pembentukan banyangan oleh lensa negatif-negatif :

- -

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Maya Terbalik

Bayangan Maya Tegak

PEMBIASAN

Indeks Bias

Indeks bias didefinisikan sebagai:Kecepatan cahaya di ruang hampa dibagi dengan kecepatan cahaya pada suatu media

c = 3.108 m/s

c = 300000 km/s

Indeks Bias

Material Index, n

Vacuum 1.00000

Air 1.0008

Water 1.330

Glass 1.510

Diamond 2.417

Ruby 1.760

Ice 1.30

Pembiasan

Efek Pembiasan

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Penguraian warna

Berbagi warna dengan panjang gel. Yang

berbeda

MONOKROMATIK

POLIKROMATIK

Hukum Snellius

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

N

nk

nu i

r

k

u

u

k

v

v

n

n

rsin

isin

Hukum Snellius

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Bidang Batas

N

Sinar Diteruskan

Sinar Dipantulkan

Sinar Datang

Kaca

Udara

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Bidang Batas

N

Sinar Diteruskan

Sinar Datang

Kaca

Udara

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan sempurna :

Bidang Batas

Sinar Datang

Mediun rapat

Udara

N

Sudut Kritis

Ketika cahaya melewati medium indeks bias tinggi ke media indeks bias yang lebih rendah, sudut datang dari cahaya menjadi faktor penting. Jika sudut datang meningkat melewati nilai tertentu, maka akan mencapai titik di mana sudut yang begitu besar sehingga tidak ada cahaya dibiaskan ke dalam media indeks bias lebih rendah. Empat sinar cahaya kuning semua memiliki sudut datang (i) cukup rendah untuk melalui antarmuka antara kedua media. Namun, dua sinar cahaya merah memiliki sudut datang yang melebihi sudut kritis (sekitar 41o) dan diteruskan ke batas antara media atau kembali ke dalam media indeks bias tinggi.

Sudut Kritis(Pemantulan Total)

Gambar berikut ini menunjukkan jumlah pantulan cahaya di dalam blok kaca. Cahaya memasuki blok kaca dari kanan bawah dan berjalan dengan cara zigzag di dalam blok kaca dengan refleksi total.

Fiber Optical (Pemantulan Total)

PERALATAN OPTIK

Mata

Cahaya masuk melalui mata

Prisma

Lup

Lup Magnification

Lup

Perbesaran Lup

Akomodasi Minimum Akomodasi Maksimum

Prinsip Dasar Kamera

Struktur dalam kamera

Fokus kamera

Microskop

Microskop

M = | s' ok / s ok | | s' ob / s ob |

d = s ok + s' ob (Jarak kedua lensa)

Mo [ pp / fe ]

Mo [ pp / fe + 1 ] + 1

Akomodasi Minimum

Akomodasi Maksimum

Perbesaran Linear

Perbesaran Angular

MA = 1 / M

Teleskop

Reflector Telescope Refractor Telescope

Teleskop

Reflector Telescope Refractor Telescope

Teleskop

Monitor CRT

Monitor LCD

Plasma Monitor

97

Cathode Ray Tube

• sinar dalam tabung diarahkan

98

Display adapter

• Display adapter, Video card, Video controller• Jenis : VGA, SVGA, XGA