CAHAYA DAN OPTIKBAGIAN II

Gita Nurul Puspita, M. Pd.

D. Pembiasan Cahaya

Mengapa hal ini terjadi?

Adanya perbedaan kerapatan optik antara medium air dan udara sehingga cahaya dibiaskan.

Percobaan Pembiasan Cahaya

Gambar 2. Cahaya Tunggal Dilewatkan pada Kaca Plan Paralel

Gambar 3. Sinar Datang Sejajar dengan Sinar yang Keluar dari Kaca Plan Paralel.

KESIMPULANBerkas cahaya dari udara yang masuk ke dalam kaca akan mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan cahaya. Hal ini disebabkan medium udara dan medium kaca memiliki kerapatan optik yang berbeda.

Hukum Pembiasan Cahaya

Hukum Snellius : Sinar datang, sinar bias, dan

garis normal terletak pada satu bidang datar.

Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium yang lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.

Secara umum dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

n1 sin i  = n2 sin r

n1 dan n2   = indeks bias medium 1 dan indeks bias medium 2

i = sudut datang, r = sudut pantul Indeks bias medium adalah

perbandingan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa dengan cepat rambat cahaya dalam medium tersebut, secara matematis ditulis:

n = indeks bias medium c = kecepatan cahaya di ruang

hampa (3.108 m/s) v = kecepatan cahaya pada medium.

Lensa

Pembiasan merupakan dasar untuk menjelaskan kejadian pada lensa atau medium transparan lainnya.

Pembiasan pada lensa cekung (konkaf) dan cembung (konveks) dasar untuk mempelajari alat-alat optik

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung sehingga pada lensa terdapat dua titik fokus.

Gambar 5. Titik Fokus pada Lensa Cekung

Gambar 6. Titik Fokus pada Lensa Cembung

1. Pembiasan pada Lensa Cekung Jika sinar-sinar sejajar

dikenakan pada lensa cekung, sinar-sinar biasnya akan menyebar seolah-olah berasal dari satu titik yang disebut titik fokus.

Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar (divergen);

Titik fokus lensa cekung berada pada sisi yang sama dengan sinar datang sehingga titik fokus lensa cekung bersifat maya atau semu dan bernilai negatif. Lensa cekung disebut lensa negatif

Gambar 7. Lensa Cekung Bersifat Divergen

Sinar Istimewa pada Lensa Cekung

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus (F2)

Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus lensa pertama (F1) akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar yang

datang melewati pusat optik lensa (O) tidak dibiaskan

Pembentukan Bayangan Jika Jarak Benda Lebih Besar daripada 2F2

Pakai sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letaknya?

Pembentukan Bayangan Jika Jarak Benda di Antara 2F2 dan F

Pakai sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letaknya?

Bagaimana Pembentukan Bayangan Jika Benda Diletakkan di Antara F dan Pusat Lensa?

Gunakan sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letak bayangan?

Kesimpulan Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung

Bayangan yang dibentuk selalu maya, tegak dan diperkecil

2. Pembiasan pada Lensa Cembung

Jika sinar-sinar sejajar kamu lewatkan pada lensa cembung, sinar-sinar biasnya akan berkumpul pada satu titik. Sifat lensa cembung adalah mengumpulkan sinar (konvergen). Titik pertemuan sinar-sinar bias disebut titik fokus (titik api).

Arahkan lensa cembung pada sinar matahari, lalu letakkan di bawahnya kertas. Atur jarak kertas ke lensa sampai titik api lensa tepat pada kertas. Diamkan beberapa saat. Jika Matahari cukup terik, sinar bias cahaya matahari akan membakar kertas. Hal tersebut membuktikan bahwa titik fokus lensa cembung bersifat nyata dan bernilai positif sehingga lensa cembung disebut lensa positif.

Gambar 13. Lensa Cembung Bersifat Konvergen

Sinar Istimewa pada Lensa Cembung

Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus (F1) di belakang lensa.

Sinar datang menuju titik fokus di depan lensa (F2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

Sinar yang datang melewati pusat optik lensa (O) diteruskan, tidak dibiaskan.

Pembentukan Bayangan Jika Jarak Benda Lebih Besar daripada 2F2

Pakai sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letaknya?

Pembentukan Bayangan Jika Benda Ada di Antara 2F2 dan F2

Pakai sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letaknya?

Pembentukan Bayangan Jika Benda Ada di Titik F2

Gunakan sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letaknya?

Pembentukan Bayangan Jika Benda Ada di Antara F2 dan Pusat Lensa

Pakai sinar istimewa ke-1 dan ke-3. Sifat bayangan? Letak bayangan?

Kesimpulan Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung

Aturan pemakaian ruang benda dan bayangan:

Jumlah ruang benda dan ruang bayangan sama dengan 5.

Jika nomor ruang bayangan lebih besar dari ruang benda, bayangan akan diperbesar.

Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada ruang benda, bayangan akan diperkecil.

Jika bayangan berada di belakang lensa, sifatnya nyata dan terbalik.

Jika bayangan berada di depan lensa, sifatnya maya dan tegak.

Gambar 20. Pembagian Nomor Ruangan pada Lensa Cembung

Hubungan antara jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus f. hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis

M = Perbesaran h’ = Tinggi bayangan h = Tinggi benda

E. ALAT OPTIK

1. Mata Sebagai Alat Optik

Iris

Ligamen pemeganglensa

Kornea

Pupil

Cairan aqueous(aqueous humor)

Lensakristalin

Cairan vitreous(vit reous humor)

Bintik buta

Pembuluh nadi (arteri) dan pembuluh balik (vena)

Sarafmata

Bintik kuning

Retina

Gambar 22. Bagian-bagian Mata

Otot

Koroid

Bagian-bagian Mata

Kornea bersifat tembus pandang dan berfungsi sebagai pelindung mata. Agar tetap bening dan bersih, kornea dibasahi oleh air mata yang berasal dari kelenjar air mata.

Cairan aqueous ada di belakang kornea. Cairan ini berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terfokus ke lensa mata.

Iris berpigmen. Pigmen menentukan warna pada mata seseorang.

Pupil terdapat di tengah-tengah iris. Pupil dapat mengecil dan membesar, seperti fungsi diafragma pada kamera dan mikroskop. Pupil membuka dan menutup secara refleks bergantung pada cahaya yang masuk. Jika cahaya terang, pupil akan mengecil, sedangkan ketika gelap, pupil akan membesar.

Retina merupakan selaput yang mengandung sel-sel indera. Retina berfungsi sebagai layar, tempat terbentuknya bayangan, seperti halnya pelat film pada kamera.

Lensa Kristalin merupakan lensa mata yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan kenyal. Untuk memfokuskan bayangan pada retina, lensa mencembung atau memipih. Daya untuk membuat lensa mata cembung dan memipih sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi.

Gambar 23. Pupil dalam Berbagai Kondisi Cahaya

Cara Kerja Mata

Lensa (memipih)

Lensa (mencembung)

Otot

Ligamen

KoroidRetina

Lensa dan Otot Tampak DepanOtot berkontraksi menarik koroid

Ligamen relaksasi

Lensa menebal dan mencembung, memfokuskan cahaya dari benda yang dekat

Gambar 23 a. Melihat dekat (akomodasi)

Gambar 23 b. Melihat jauh

Otot berelaksasi, koroid kembali ke posisi semula sehingga menjauh dari lensa

Ligamen menarik lensa

Lensa memipih, memfokuskan cahaya dari benda yang jauh

Proses Pembentukan Bayangan Oleh karena benda yang

dilihat di depan 2F (ruang III) lensa cembung, bayangan yang terbentuk nyata, terbalik, diperkecil dan berada di antara F dan 2F di belakang lensa (ruang II). Lihat slide ke-21.

Otak mengolah informasi sehingga benda tidak terlihat terbalik.

Cacat Mata

Orang yang bermata normal dapat melihat benda-benda jauh ataupun dekat dengan normal. Hal ini disebabkan daya akomodasi mata yang masih baik. Mata yang masih normal disebut emmetrop. Mata normal akan melihat dengan jelas sedekat-dekatnya 25 cm (titik dekat) dan sejauh-jauhnya tak terhingga.

Tidak semua orang memiliki titik dekat dan titik jauh yang normal. Ada beberapa orang yang sudah tidak dapat melihat dengan jelas benda-benda dekat atau atau tidak bisa melihat benda-benda jauh, atau kedua-duanya. Hal inidisebabkan otot sudah tidak dapat membuat akomodasi maksimum atau minimum. Orang seperti itu disebut memiliki cacat mata.

Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis: hipermetropi (rabun jauh), miopi (rabun jauh), dan presbiopi (mata tua).

Rabun Dekat (Hipermetropi)

Mata tidak bisa melihat jarak dekat.

Disebabkan bola mata terlalu datar. Berkas sinar bias yang seharusnya berpotongan di retina akan berpotongan di belakang retina.

Rabun dekat harus ditolong oleh lensa yang dapat mengumpulkan sinar sehingga sinar yang masuk dapat difokuskan di retina, yaitu lensa cembung atau lensa positif.

Rabun Jauh (Miopi)

Tidak dapat melihat benda yang jaraknya jauh.

Disebabkan bola mata terlalu panjang/tebal. Kecilnya daya akomodasi menyebabkan berkas cahaya yang seharusnya tiba di retina berpotongan di depan retina. Dengan kata lain, bayangan berada jauh di depan retina.

Untuk mengatasinya digunakan lensa yang dapat menyebarkan sinar agar bayangan tepat di retina. Lensa tersebut adalah lensa cekung atau lensa negatif.

Presbiopi (Mata Tua)

Disebabkan oleh faktor usia.

Orang yang usianya sudah lanjut, daya akomodasinya semakin lemah sehingga lensa mata sukar mencembung secembung-cembungnya dan sukar memipih sepipih-pipihnya.

Cacat mata presbiopi adalah cacat mata yang tidak dapat melihat benda-benda jauh atau dekat dengan jelas.

Gambar 29. Lensa rangkap dapat membantu orang yang memiliki presbiopi.

Untuk menolong orang yang menderita cacat mata presbiopi, harus digunakan kacamata rangkap. Lensa kacamata rangkap terdiri atas lensa cekung untuk melihat benda-benda jauh dan lensa cembung untuk melihat benda-benda dekat.

Pelajari CONTOH SOAL di Buku Paket halaman 255.

Baca dan pahami pembentukan bayangan pada alat optik yang lain (kamera, lup, mikroskop, teleskop, periskop).

CONTOH SOAL

Orang yang tidak dapat melihat dengan jelas jika melihat benda-benda pada jarak jauh dapat ditolong dengan .... (UAS 2006)

a. lensa cembung-cekung

b. lensa cekung

c. lensa cembung

d. lensa silindris Jawaban (b)

Miopi atau rabun jauh, dapat ditolong dengan menggunakan lensa cekung.

REFERENSI

Teks dan Gambar:

Campbell, N., et al. (2003). Biologi Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

http://mominaction.files.wordpress.com/2008/03/myopia_big.gif

http://3.bp.blogspot.com/_8nhQT1LbhwY/S9RQUkIKShI/AAAAAAAAAKI/8aAWJe_QkhU/s1600/hiper.bmp

Karim, S., et al. (2008). Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar. Jakarta: Pusat Perbukuan.

Samsudin, A. (2008). Program Multimedia Interaktif Optik untuk Siswa SMP. Bandung: Sekolah Pascasarjana UPI.

Wasis dan Irianto, S. (2008). Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VIII. Jakarta: Pusat Perbukuan.