Upload
reza
View
256
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
1/63
OPTIKOPTIKGEOMETRIGEOMETRI
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
2/63
PEMANTULAN CAHAYA
Cermin merupakan salah satu benda yg memantulkan cahaya.
Berdasarkan bentuk permukaannya: (1) cermin datar dan (2)
cermin lengkung. Cermin lengkung ada dua macam, yaitucermin cembung dan cermin cekung.
PEMANTULAN CAHAYA PADA CERMIN DATAR
Cermin datar yaitu cermin yg permukaan bidang pantulnya datar dan
tidak melengkung. Cermin datar biasa digunakan utk bercermin. Pada
saat bercermin, kamu akan melihat bayanganmu di dalam cermin.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
3/63
Melukis Pembentukan Bayanganpada Cermin Datar
Sifat Bayangan pada cermin datar :
Maya atau semu. Artinya bayangan dapat dilihat dalam cermin
tetapi tidak dapat ditangkap oleh layar.
Ukuran (besar dan tinggi) bayangan sama besar dengan ukuran
benda (perbesaran 1)
Tegak dan menghadap berlawanan arah terhadap bendanya. Misal:
tangan kirimu akan menjadi tangan kanan bayanganmu
Jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan dari cermin.
Cermin Datar
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
4/63
Lukisanpembentukanbayanganoleh
cermindatar
h
B
S O
D
C
S
h
B
Dari sifat kesebangunan OAB dengan OAB diperoleh :
AB = AB atau h = h
OA = OA atau s = s
A A
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
5/63
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
6/63
Jumlah bayangan
Berapakahbanyaknya
bayanganyangterbentukbilakitaberadadidepan
duabuahcerminyang
membentuksudut ?
n = banyaknya bayangan
= besar sudut
Untuk dua buah cermin yangsaling membentuk sudut
satu dengan yanglainnya,jumlah bayangan adalah:
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
7/63
Cermincekungyaitucerminyangbidang
pantulnyamelengkungkearahdalam.Cermin
cekungbiasanyadigunakansebagaireflektorpada
lampumobildanlampusenter.
PEMANTULAN CAHAYA PADA CERMIN CEKUNG
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
8/63
Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan cahaya
R f
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
9/63
Depan
P
OM
Gambar Bagian-bagian cermin Cekung
Ada 2 jenis cermin cekung yaitu cermin silinder dan cerminbola. Cermin yang akan kita pelajari adalah cermin bola.
M adalah titik pusat lengkung cermin, yaitu pusat bola, dan Odisebut sumbu utama cermin.
Jika titik P dan O adalah ujung-ujung cermin, maka sudutPMO adalah sudut buka cermin.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
10/63
Hukum pemantulan juga berlaku pada cermin cekung
Tiga sinar istimewa pada Cermin Cekung.
1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melaluititik fokus (F)
M F O
Sinar Datang
Sinar Pantul
Sumbu Utama
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
11/63
2. Sinar datang melalui titik fokus (F) dipantulkan sejajar sumbu utama.
M F O
Sinar Datang
Sinar Pantul
Sumbu Utama
Cermin Cekung
3. Sinar datang melalui titik pusat lengkung M dipantulkan kembali ketitik pusat lengkung tersebut.
M F O
Sinar Datang
Sinar Pantul
Sumbu Utama
Cermin Cekung
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
12/63
HUBUNGAN JARAK FOKUS DAN JARI-JARILENGKUNG CERMIN
M F O
Berdasarkan gambar diatas Jarak titik pusat lengkung M ke titik
tengah Cermin O yaitu MO, disebutjari-jari lengkung cermin
(R). Jarak fokus ke Titik tengah cermin O yaitu FO disebutjarak
fokus (f). Oleh karena itu Berlakujarak fokus sama dengansetengah jari-jari lengkung cermin.
Rf
2
1
Sumbu Utama
Cermin Cekung
f
R
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
13/63
MELUKIS BAYANGAN PADA CERMIN CEKUNG
Bayangan yang dibentuk dalam cermin cekung dapat
diperbesar dan diperkecil. Jika ukuran bayangan lebih
besar daripada ukuran benda maka dikatakan bayangandiperbesar. Jika ukuran bayangan lebih kecil daripada ukuran
benda maka dikatakan bayangan diperkecil.
M F O
a. Bayangan diperkecil
1. Nyata2. Terbalik
3. Diperkecil
Pembentukan bayangan, saat
benda berada di depan M (benda
jauh dari cermin cekung) maka
bayangan yang terjadi :
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
14/63
b. Bayangan diperbesar
M F O
Pembentukan bayangan, saat benda berada antara
F dan O (benda dekat dengan cermin cekung) maka
bayangan yang terjadi :
1. Tegak2. Maya
3. Diperbesar
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
15/63
Perbesaran didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi
bayangan (h) dan tinggi benda (h), maka dapat didefinisikan:
h
hM
'
PERBESARAN BAYANGAN
Rumus perbesaran cermin cekung :
s
s
h
hM
''
Catatan :
h positif (+) menyatakan bayangan adalah tegak (maya)
h negatif (-) meyatakan bayangan adalah terbalik (nyata)
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
16/63
Untuk mempemudah menentukan sifat bayangan dapat
digunakan tabel berikut :
NilaiM SifatBayangan
M>1(positif)
0
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
17/63
Rumus umum cermin menyatakan hubungan antara jarak
benda (s) dan jarak bayangan (s) dari cermin.
Rumus umum cermin Lengkung adalah :
fRss
12
'
11
Keterangan:
f = fokus
s = letak benda
s = letak bayanganM = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h = tinggi bayangan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
18/63
Contoh:
Sebuahbendayangtingginya20cmdiletakkan10cmdidepan
sebuahcermincekungyangmemilikifokus15cm.Hitunglah:
a.letakbayangan
b.perbesaranbayangan
c.tinggibayangan
Diketahui:
h=20cmf=15cm
s=10cm
Ditanya:a.s=?
b.M=?
c.h=?
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
19/63
Jawab:
a.1/f=1/s+1/s
1/15=1/10+1/ss=-30cm
c.M=h/h
3=h/20h=20x3
=60cm
The image is virtual, upright, and enlarged.
Because s is negative, the image
is virtual
Because of 3 more than 1, the image is enlarged
Because Mis positive, the image is upright
b. M = - s/s
= - (-30/10)
= 3 kali
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
20/63
Penggunaan cermin cekung
Kaca rias
Cermincekungdenganfokusyangbesardapatdijadikankacarias,karenamenghasilkanbayanganyangdiperbesar
Parabola
Cermincekungbanyakdigunakansebagaiparabolakarenasifatnyayangmengumpulkangelombang
Teropong
Cermincekungdigunakanpadateropongpantulpenggantilensaokuler
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
21/63
Cermincembungyaitucerminyangpermukaanbidangpantulnyamelengkungkearahluar.Cermincembungbiasa
digunakanuntukspionpadakendaraanbermotor.Bayangan
padacermincembungbersifatmaya,tegak,dandiperkecil
daripadabendayangsesungguhnya.
PEMANTULAN CAHAYA PADA
CERMIN CEMBUNG
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
22/63
PEMANTULAN CAHAYAPADA CERMIN CEMBUNG
Titik fokus pada cermin cembung bersifat maya karenaberada di bagian belakang cermin. Sinar-sinar pantul pada
cermin cembung bersifat divergen (menyebar).
M
Depan
P
O
Belakang
Gambar Bagian-bagian cermin Cembung
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
23/63
Cermincembungbersifatmenyebarkancahaya.
f R
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
24/63
Hukum pemantulan juga berlaku pada cermin cembung
Tiga sinar istimewa pada Cermin Cembung.
1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan
seakan-akan datang dari titik fokus (F)
F M
Sinar Datang
Sinar Pantul
Sumbu Utama
Cermin Cembung
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
25/63
2. Sinar datang menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar
sumbu utama.
F M
Sinar Pantul
Sinar Datang
Sumbu Utama
Cermin Cembung
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
26/63
3. Sinar datang menuju titik pusat lengkung M dipantulkan
kembali ke titik pusat lengkung tersebut.
F M
Sinar Pantul
Sinar Datang
Sumbu Utama
Cermin Cembung
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
27/63
Melukis pembentukan bayangan
pada cermin cembung
Dalammelukispembentukanbayanganpadacermin
cembung, Hanyadiperlukanduabuahsinaristimewa.
F M
SinarPantul
SinarDatang
CerminCembung
Bayanganmaya,tegak
diperkecil
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
28/63
Medan penglihatan cermin cembung
Untuk ukuran yang sama, cermin cembungmemberikan penglihatan yang luas
dibandingkan cermin cekung.
Oleh karena itu, cermin cembung digunakan
pada kaca spion mobil. Dengan kaca spion inipengemudi dapat melihat dengan pandangan
yang lebih luas pada keadaan dibelakangnya.
Medan penglihatan luas yang dihasilkan cermincembung juga dimanfaatkan di supermarket. Dengan
memasang cermin cembung di bagian tertentu, dapat
diamati keadaan ruang toko yang lebih luas.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
29/63
Rumus umum dari cermin cembung adalah :
Catatan:Jarak fokus (f) dan jari-jari lengkung cermin
(R) selalu bertanda negatif (-)
fRss
12
'
11
Contoh:
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
30/63
Contoh:
Sebuahbendayangtingginya20cmdiletakkan10
cmdidepansebuahcermincembungyangmemiliki
fokus15cm.Hitunglah:a.letakbayangan
b.perbesaranbayangan
c.tinggibayangan
Diketahui:h=20cmf=-15cms10cm
Ditanya:a.s=?b.M=?c.h=?
Jawab:
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
31/63
Jawab:
a.1/f=1/s+1/s
1/-15=1/10+1/s1/s=-1/151/10
=-2/303/30
=-5/30
s=-30/5
=-6cm
b.M=- s/s
=6/10=0,6kali
c.M=h/h
0,6=h/20
h=20x0,6
=12cm
If the image is virtual, upright, and reduced in size.
Because s is negative,
the image is virtual Because Mis positive, theimage is upright
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
32/63
Cermin Cembung dalam
kehidupan sehari-hari
Cermincembungmemilikisifatselalumembentukbayanganyangtegak,mayadandiperkecil,sehinggacermininimampumembentukbayangan
bendayangsangatluas.Dengansifatinimakacermincembungbanyakdigunakanpada:
- kacaspionpadakendaraan
- kacapengintaipadasupermarket
- kacaspionpadatikunganjalan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
33/63
LENSA
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
34/63
PEMBIASAN CAHAYA OLEH
LENSA TIPIS
Lensa adalah benda bening yang dibentuk sedemikian
rupa sehingga dapat membiaskan atau meneruskan
hampir semua cahaya yang melaluinya.
Ada dua jenis lensa yaitu:
1. Lensa cembung atau lensa positif
2. Lensa cekung atau lensa negatif
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
35/63
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 3jenis,yaitu:
a.lensa cembung-cembung (biconvex)
b.lensa cembung-datar (planconvex)c.lensa cembung-cekung (concaveconvex)
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
36/63
JenisLensaCembung
Biconvex plan convex concave convex
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
37/63
Sifat
Lensa Cembung
Lensacembung
memilikisifat
mengumpulkan
cahaya(perhatikan
gambar)
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
38/63
Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa
cembung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU)
akan dibiaskan melalui titik api (fokus/f);
b. Sinar datang melalui titik api (f) akan
dibiaskan sejajar sumbu utama (SU);
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa
(O) tidak dibiaskan melainkan
diteruskan.
Ti Si Ut d L C b
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
39/63
TigaSinarUtamapadaLensaCembung
+
f 2 R2R1 f1
+
f 2 R2R1 f1
+
f 2 R2R1 f1
Sinar datang sejajar sumbu
utama (SU) akan dibiaskan
melalui titik api (fokus/f)
Sinar datang melalui titik api
(f) akan dibiaskan sejajar
sumbu utama (SU);
Sinar datang melalui titik pusat
optik lensa (O) tidak dibiaskanmelainkan diteruskan.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
40/63
Persamaan Lensa Cembung
Lensa cembung memiliki persamaan:
Ket: f = fokus
s = letak benda
s = letak bayangan
M = perbesaran bayangan
h = tinggi bendah = tinggi bayangan
s positif bayangan nyatas negatif bayangan maya
M < 1 bayangan diperkecil
M > 1 bayangan diperbesar
M = 1 bayangan sama besar
s
s
h
hM
''
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
41/63
Lensa Cekung
Lensa cekung biasa disebut juga lensa negatifatau 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)
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
42/63
Jenis Lensa Cekung
biconcave plan-concave convex-concave
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
43/63
SifatLensaCekung
Lensacekungmemiliki
sifatmenyebarkancahaya
(lihatgambar)
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
44/63
Tiga berkas cahaya/sinar istimewa pada lensa
cekung
a. Sinar datang sejajar sumbu utama (SU)
akan dibiaskan seolah-olah dari titik
api (f1);
b. Sinar datang seolah-olah menuju titik api (f2)akan dibiaskan sejajar sumbu utama (SU)
c. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa (O)
tidak dibiaskan melainkan diteruskan.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
45/63
Tiga Sinar Utama pada Lensa Cekung
_
f 1 R1R2 f2
_
f 1 R1R2 f2
_
f 1 R1R2 f2
Sinar datang sejajar sumbu
utama akan dibiaskan
seolah-olah dari titik api (f1)
Sinar datang seolah-olah
menuju titik api (f2) akan
dibiaskan sejajar sumbu utama
Sinar datang melalui titik pusat
optik lensa (O) tidak dibiaskan
melainkan diteruskan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
46/63
Persamaan Lensa Cekung
Lensacekungmemilikipersamaan:
Ket: f = fokus
s = letak benda
s = letak bayangan
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h = tinggi bayangan
f selalu negatif
s positif bayangan nyatas negatif bayangan maya
M < 1 bayangan diperkecil
M > 1 bayangan diperbesar
M = 1 bayangan sama besar
s
s
h
hM
''
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
47/63
Kegunaan Lensa
Lensacembungbanyakdigunakanpada
kamera,lup,mikroskop,dankacamata
Sedangkanlensacekungbanyakpula
digunakanpadaalat-alatoptikdiantaranya
kacamatadanteropong.
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
48/63
Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Bayangan,
dan Jarak Titik Fokus pada Lensa cembung
Keterangan:
So = jarak benda ke lensa
Si = jarak bayangan ke lensa (bernilai negatif
bila bayangan yg dihasilkan bersifat maya)
f = jarak titik api lensa (berharga positif)M = perbesaran bayangan
ho = tinggi benda
hi = tinggi bayangan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
49/63
Hubungan antara jarak benda So), jarak bayangan Si),
dan jarak fokus f) pada lensa cekung
Keterangan :
So=jarak benda
Si=jarak bayangan
f=jarak fokus
R=jari-jari kelengkungan lensa
M=perbesaran bayangan
ho=tinggi benda
hi=tinggi bayangan
Untuk lensa cembung penggunaan persamaan tsb dgn
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
50/63
Untuk lensa cembung, penggunaan persamaan tsb dgn
memperhatikan tanda sebagai berikut :
- f bernilai positif (+) menunjukkan jarak fokus lensa cembung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.- Si bernilai positif (+) menunjukkan bayangannya nyata
(berada dibelakang lensa)
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya
(berada di depan lensa)
Sedangkan untuk lensa cekung :
- f bernilai negatif (-) menunjukkan jarak fokus lensa cekung.
- So bernilai positif (+) menunjukkan bendanya nyata.
- Si bernilai negatif (-) menunjukkan bayangannya maya
(berada di depan lensa).
Lensa cekung selalu membentuk bayangan maya walaupun
letak benda diubah-ubah di depan lensa cekung.
Contoh Soal :
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
51/63
Contoh Soal :
1. Sebuah benda yang tingginya 5 cm terletak 9 cm di depan
lensa cembung. Jika jarak fokus lensa 6 cm, tentukanlah :
a. jarak bayangannya
b. perbesarannya
c. tinggi bayangannya
Penyelesaian :
Dik: ho = 5 cm
So = 9 cm
f = 6 cmDit:
a. Si = ...?
b. M = ...?
c. hi = ...?
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
52/63
2 Sebatang lilin yang tingginya 12 cm diletakan di depan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
53/63
2. Sebatang lilin yang tingginya 12 cm diletakan di depan
lensa cekung sejauh 10 cm. Jika jarak fokusnya 15 cm,
tentukan : a. jarak bayangannya
b. perbesarannyac. tinggi bayangannya
Penyelesaian :
Diketahui :ho = 12 cm
So = 10 cm
f = - 15 cm
Ditanyakan :
a. Si = ...?
b. M = ?
c. hi = ...?
Jawab :
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
54/63
The image is real and enlarged.
Because Siis negative,
the image is virtual
Because Mless than 1, theimage is reduced in size
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
55/63
PERSAMAAN PEMBUAT LENSA
)11()1(121 RR
nf
Dimana: n =indeksbiasbahanlensaR1,R2 =jari-jarikelengkungan
keduapermukaanlensa
R(+)ketikapusatkelengkungannyaterletakdi
sebelahkananpermukaan
R(-)ketikapusatkelengkungannyaterletakdi
sebelahkiripermukaan
Semua Jenis Lensa
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
56/63
Contohsoal:
Sebuahlensatipismemilikipermukaan
yangcembungdgnjari-jari20cmdan
permukaancekungdgnjari-jari40cm
danterbuatdarikacadgnindeksbias
1,54.Hitunglahpanjangfokuslensatsbdannyatakanapakahlensatsbadalah
lensakonvergenataudivergen.
R1>0 dan R2>0 karena lensa permukaan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
57/63
R1>0danR2>0,karenalensapermukaan
memilikititikpusatkelengkungandikanan.
b.Lensakonvergen,karenafbernilaipositif(+)
cmf
RRn
f
74
40
54,0
)40
1
20
1()154,1(
)11()1(1
21
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
58/63
Jika sebuah lensa dengan indeks relatif n1
dicelupkan ke dalam sebuah mediumdengan
indeks n2,maka ndiganti dengan n1/n2
Contoh soal:
Sebuah lensa tipis cembung ganda (bikonveks)
memiliki jari-jari 20cm.Indeks biaskaca adalah1,50.hitunglah panjang fokus lensa ini
a.di udara
b.jika terendam dalam karbon disulfida (n=1,63)
)11
()1(1
212
1
RRn
n
f
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
59/63
R1=+20cm
R2=- 20cm
a. f=+20cm
b. f=- 125cm
Karena n2>n1,panjang fokusnya adalah
negatif dan lensanya adalah lensadivergen
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
60/63
Kekuatan Lensa
Keterangan :
P = daya lensa (dioptri)
f = jarak titik api (meter (m))
Kekuatan lensa: kemampuan suatu lensa untuk memusatkan/
mengumpulkan atau menyebarkan cahaya.Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan fokus lensa. Lensa
dengan fokus kecil memiliki kekuatan lensa yang besar.
Kekuatan lensa ( P ) dapat dihitung dengan persamaan:
Kekuatan lensa dihitung dengan satuan dioptri
Lensa cembung memiliki kekuatan lensa positif dan lensa
cekung memiliki kekuatan lensa negatif
1. Raka seorang pelajar SMP menggunakan kacamata dari lensa
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
61/63
g p j gg
yang mempunyai titik api 200 cm. Hitung daya lensa
kacamata tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :
f = - 200 cm = - 2 m
Ditanyakan :
P = ... .?Jawab :
Jadi, daya lensa dari kacamata itu
0,5 dioptri atau dengan kata lain
Raka menggunakan kacamataminus setengah ( - 0,5 ).
2. Pak Agus adalah seorang guru yang menggunakan kacamata
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
62/63
+ dioptri. Hitung titik api dari kacamata tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :P = + dioptri
P = + 0,75 dioptri
Ditanyakan :
f = ....?
Jawab :
Jadi, titik api dari lensa kacamata tersebut besarnya
1,33 meter.
Latihan
7/23/2019 2_Optik Geometri.pdf
63/63
Latihan
1. Jarak fokus sebuah cermin cekung 8 cm. Tentukanlah letak
bayangan dari benda yang terletak di depan cermin
sejauh 20 cm.
Latihan
2. Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan lensa cembung
dengan jarak fokus 15 cm, tentukan letakan bayangannya.
Latihan
3. Assume that a certain spherical mirror has a focal length of
+10.0 cm. Locate and describe the image for object distances
of a) 25.0 cm, b) 10.0 cm, and c) 5.00 cm.