Pengantar Optika

Definisi

Optika adalah ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya, yaitu sifat-sifat cahaya dan hubungan sifat-sifat cahaya tersebut dengan bahan atau material di sekitarnya.

Tinjauan Optika

1.Optika Geometris : mempelajari sifat-sifat geometri

cahaya, yaitu tentang pemantulan dan pembiasan,

didekati dengan konsep bahwa cahaya merambat lurus.

2.Optika Fisis : mempelajari cahaya dengan memandang

bahwa cahaya mempunyai sifat-sifat gelombang.

3.Optika Kuantum : mempelajari cahaya dengan konsep

interaksi cahaya dengan bahan.

Optika Geometris

Pengertian dan Sifat-Sifat Cahaya

Cahaya adalah rentang frekuensi gelombang elektromagnetik

(gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium) yang

merangsang retina mata. Gelombang cahaya mempunyai panjang

gelombang dari ± 400 nm sampai 700 nm.

Sifat-Sifat Cahaya

Sifat-sifat cahaya adalah sebagai berikut:

a. Dapat dilihat oleh mata

b. Memiliki arah rambat yang tegak lurus arah getar (transversal)

c. Cahaya merambat lurus sehingga dapat menjelaskan konsep

pemantulan dan pembiasan.

d. Cahaya ditinjau sebagai gelombang dapat menjelaskan konsep

difraksi dan interferensi.

e. Cahaya dapat berinteraksi dengan bahan sehingga diperoleh pola

spektrum bahan yang menjelaskan tingkat energi bahan

Laju Cahaya1. Percobaan Fizeau (secara nonastronomis)

S

E8,67 km

L1

G

L2 L3 M

Roda bergerigi

• Pada saat itu frekuensi roda adalah 25 putaran/sekon, dan roda berisi 720 gigi. Sehingga waktu yang dibutuhkan oleh tiap pulsa gelombang untuk pulang pergi adalah

s18000

1

25

1

720

1

• Dengan demikian cepat rambat cahaya adalah

• Hasil percobaan dengan alat Fizeau memang kurang teliti, hasil ini kemudian diperbaiki oleh Foucault.

skms

km

t

dv 000.312

180001

67,82

2. Percobaaan Foucault

mengukur laju cahaya di udara dan di air.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa laju cahaya di air lebih kecil dari pada laju cahaya di udara.

3. Percobaan Albert Abraham Michelson

dengan penggunaan cermin rotasi untuk mengukur waktu yang dibutuhkan cahaya pada 2 x jarak tempuh antara Gunung Wilson dan Gunung San Antonio, di California. Hasil pengukuran menunjukkan 299.796.000 meter/detik.

4. Percobaan Louis Essen dan A. C. Gordon-Smith

dengan pengukuran konstanta (permitivitas vakum) dan (permeabilitas vakum)

c = 299.792.457 m / sekon

00

00

1

c

Indeks Bias

Indeks bias adalah perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa c

terhadap laju cahayadalam medium tersebut, atau perbandingan sinus

sudut datang terhadap sinus sudut bias.

Rapat optik medium transparan (bening) merupakan ukuran dari

indeks biasnya, artinya jika indeks bias tinggi, maka rapat optik juga

tinggi dan sebaliknya.

v

cn

00

00

1

1

n

Lintasan Optik

lintasan optik salah satu besaran yang sangat penting didalam optika

geometri. Jika lintasan cahaya di dalam suatu medium adalah d, maka

dapat dinyatakan

Dengan v adalah kecepatan cahaya di dalam medium dan t adalah

waktu.

Sudah kita ketahui bahwa

sehingga

Maka atau

Perkalian dn inilah yang dinamakan lintasan optis

vtd

v

cn

n

cv

n

ctd ctdn

nd

Jika cahaya melewati suatu susunan medium optik dengan ketebalan d, d’, d’’,…………… dan dengan indeks bias n, n’, n’’,……………………, maka lintasan optik totalnya adalah

Gambar 1.2. lintasan optik yang melewati susunan medium optik

.....................'''''' dndnnd

n n’ n”

d d’ d”

Hukum Pemantulan dan

Pembiasan

1. Sinar yang dipantulkan dan dibiaskan

terletak pada satu bidang yang

dibentuk oleh sinar datang dan normal

bidang batas di titik datang.

2. Untuk pemantulan berlaku : sudut

datang = sudut pantul,

udara

air

11 '

211

2

2

1

sin

sinn

n

n

3. Untuk pembiasan berlaku :

perbandingan sinus sudut datang

dengan sinus sudut bias berharga

konstan.

n21 adalah konstanta yang disebut

indeks refraksi dari medium 2 terhadap

medium 1.

Melukis Sinar Bias

A

P

B

N

Q

R

O

0’

0”

n1

n2

Melukis Sinar Bias

Pertama kali, kita lukiskan terlebih dulu bidang batas AB dan garis

normal N. Kita lukiskan sinar datang PO dengan sudut datang,

kemudian kita buat dua buah lingkaran dengan jari-jari OQ dan OR

yang memiliki perbandingan

O”R adalah proyeksi O’Q pada lingkaran kedua, dengan demikian

OR adalah sinar bias.

dan

O’Q = O”R, maka

2

1

n

n

OR

OQ

OQ

QO'sin 1 OR

RO"sin 2

21 sinsin OROQ

2211 sinsin nn

1

2

2

1

sin

sin

n

n

Prinsip Fermat Aufa