Upload
islamuddin-syam
View
349
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
IPA fisika IX
SIFAT-SIFAT CAHAYA
I. Defenisi cahaya
Cahaya merupakan salah satu bentuk energy yang merambat dalam
bentuk gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat dalam ruang
hampa. Jika kita melihat benda bercahaya, maka sinar-sinarnya masuk ke
mata kita. Sinar merupakan garis-garis atau lintasan yang menunjukkan arah
rambat gelombang.
II. Menyelidiki sifat-sifat cahaya
Untuk mengetahui bagaimanakah sifat cahaya yang sebenarnya, tentu
saja kita harus melakukan penelitian. Penelitian dapat dilakukan dengan
pengamtan atau percobaan sederhana.
Pernahkah kamu memperhatikan, mengapa saat kita berdiri di depan
sebuah lampu atau sumber cahaya lain, yang dibelakang kita terdapat
tembok, akan terbentuk bayang-bayang yang menyerupai bentuk tubuh
kita. Atau mengapa pada saat gelapa kita tidak dapat melihat benda- benda
yang ada di sekitar kita?, mengapa saat kita membenamkan kayu ke dalam
air maka kyatersebut tampak bengkok? Tentu semua itu ada jwabannya.
Dan peristiwa-peristiwa di atas erat hubungannya dengan sifat cahaya.
1. Cahaya merambat lurus
Cahaya merupakan salah satu bentuk energy yang dapat merambat tanpa
adanya medium perantara ( gelombang elektromagnetik). Tentu, dari kata
merambata itu, timbul pertanyaan, bagaaimanakah arah atau pola rambatan
cahaya? Untuk menjawabnya, maka kita akan melakukan penyelidikan.
Langkak atau prosedur penelitiannya adalah sebagai berikut:
Sifat-sifat cahaya 1
IPA fisika IX
Percoban 1:Menyelidiki bahwa cahaya Merambat lurus
Alat yang digunakan pun cukup sederhana yaitu, sebuah sumber cahaya apakah lampu pijar, atau lilin, tiga buah potongan karton yang telah dilubangi bagian tengahnya yang dianggap sebagai layar dan seutas tasi untuk membantu menyejajarkan layar.
Langkah kerja:
Menyiapkan sumber cahaya dan tiga buah karton dengan lubang kecil di tengahnya.
Meletakkan ketiga karton tersebut di depan suber cahaya dengan lubang yang telah disejajarkan dengan tasi tersebut, sehingga terletak pada satu garis lurus.
Lihatlah melalui ketiga benang tersebut, apakah yang kamu lihat?
Selanjutnya geserlah layar tersebut sehingga lubang-lubangnya tidak terletak sejajar lagi.
Lihatlah melalui lubang yang terakhir apakah yang terjadi?
Simpulkanlah hasil pengamatannu
Percoban 1:Menyelidiki bahwa cahaya Merambat lurus
Alat yang digunakan pun cukup sederhana yaitu, sebuah sumber cahaya apakah lampu pijar, atau lilin, tiga buah potongan karton yang telah dilubangi bagian tengahnya yang dianggap sebagai layar dan seutas tasi untuk membantu menyejajarkan layar.
Langkah kerja:
Menyiapkan sumber cahaya dan tiga buah karton dengan lubang kecil di tengahnya.
Meletakkan ketiga karton tersebut di depan suber cahaya dengan lubang yang telah disejajarkan dengan tasi tersebut, sehingga terletak pada satu garis lurus.
Lihatlah melalui ketiga benang tersebut, apakah yang kamu lihat?
Selanjutnya geserlah layar tersebut sehingga lubang-lubangnya tidak terletak sejajar lagi.
Lihatlah melalui lubang yang terakhir apakah yang terjadi?
Simpulkanlah hasil pengamatannu
Berdasarkan dari hasil percobaan sederhana di atas, pada saat lubang-
lubang layar sejajar, maka kita dapat melihat cahaya dari lampu tersebut, tetapi
saat salah satu layar di geser sehinnga celahnya menutupi celah yang di
depannnya, kita tidak lagi melihat cahaya tersebut. Ini dikarenakan cahaya
merambat lurus sehingga cahaya sampai ke mata kita, sama halnya dengan
peristiwa terbentuknya bayang bayang tubuh kita di tembok seperti tel;ah di
uraikan di atas. Terbentuknya bayang-bayang merupakan bukti bahwa cahaya
merambat lurus . Pada sumber cahaya yang besara bayang-bayang yang
terbentuk ada dua macam yaitu Bayang-bayang gelap atau inti(umbra), dan
baying-bayang kabur(penumbra) seperti pada gambar berikut
Sifat-sifat cahaya 2
IPA fisika IX
di dalam umbra sama sekali tidak ada cahaya, sedangkan dalam penumbra
hanya sebagian cahaya yang dipancarkan melalui layar, sedangkan bagian di luar
penumbra seluruhnya terkena cahanya.
Pemantulan Cahaya
Kita dapat melihat benda di sekitar kita karena benda tersebut
memantulkan cahaya.benda seperti cermin dan megkilap dapat
memantulkan hamper semua cahaya yang mengenainya
2. Cahaya dapat dipantulkan
Mengapa kita tidak dapat melihat benda-benda yang ada di sekiutar kita
pada saat gelap dan kita dapat melihat bena pada saat terang? Hali ini
tentu saja menimbulkan pertayaan besar, mengapa hal itu bisa terjdi?
Dari kenyattan tersebut dapat kita simpulkan bahwa kita dapat melihat
benda yang ada di sekitar kita, jika ada cahaya yang masuk ke mata kita
yang berasal dari benda tersebut. Dri hal tersebut, kita juga dapat
menyimpulkan bahwa setiap benda dapat memantulkan cahaya yang
mengenainya.
Untuk mengetahui bagaimanaka pemantulan cahaya pada benda, kita
dapat melakukan percobaan sederhana :
Sifat-sifat cahaya 3
Percobaan II: menyelidiki pemantulan cahaya
Alat dan bahan:Kotak cahaya(box ray), cermin datar, busur derajat.
Prosedur kerja:
Susunlah alat tersebut seperti gambar berikut ini:
Cermin datar
Sinar pantul
Garis normal
Sinar datang
Berilah sinar datang sebesar 45 derajat( sinar yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.
Hitunglah besarnya sinar pantul yang dihasilkan dengan busur derajat
Ulanglah langkah 2 dan 3 dengan sudut sinar datang yang berbeda.
Buatlah kesimpulanmu berdasarakan data yang kamu peroleh.
Percobaan II: menyelidiki pemantulan cahaya
Alat dan bahan:Kotak cahaya(box ray), cermin datar, busur derajat.
Prosedur kerja:
Susunlah alat tersebut seperti gambar berikut ini:
Cermin datar
Sinar pantul
Garis normal
Sinar datang
Berilah sinar datang sebesar 45 derajat( sinar yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.
Hitunglah besarnya sinar pantul yang dihasilkan dengan busur derajat
Ulanglah langkah 2 dan 3 dengan sudut sinar datang yang berbeda.
Buatlah kesimpulanmu berdasarakan data yang kamu peroleh.
IPA fisika IX
Data hasil percobaan yang diperoleh dari percobaan di atas,
sinar pantul dan besar sinar datangnya selalu sama. Ini sesuai dfengan
hokum pemantulan cahaya:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak dlam satu bidang
datar.
2. Besar sudut datang sama dengan sudut pantul.
Pemantula cahaya juga berbeda polanya jika bidang pantulnya
berbeda.
Pemantulan berdasarkan bidang pantulnya di bedakan menjadi dua yaitu;
Pemantulan teratur
Pemantulan teratur merupakan pemantulan cahaya yang terjadi pada
permukaan benda yang sangat halus (rata). Misalnya pemantulan pada cermin
dan permukaan air. Pemantulan cahayanya edipantulkan ke suatu arah tertentu.
Pemantulan baur
Sifat-sifat cahaya 4
IPA fisika IX
Pemantulan baur merupakan pemantulan yang terjadi pada bidang yang kasar.
Pemantulan ini sangat penting dalam kehidupan, karena jika cahaya matahri
tidak dippantulkan secara baur oleh benda dan tidak dihamburkan oleh butir-
butir debu di udara, maka temta di bawah pohon atau dalam rumah akan gelap
gulita.
Bagaimanakah pemantulan cahaya pada saat mengenai cermin? Cahaya
yang dipantulkan oleh cerminpun berbeda-beda.
1. Cermin datar
Untuk mengetahui sifat –sifat bayangan yang dipantulkan oleh cermin
datar maka kita dapat melakukan percobaan sederhana berikut ini:
Sifat-sifat cahaya 5
Percobaan: III
Menyelidiki sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar:
Alat dan bahan:
Balok kecil, cermin datar
Langkah kerja:
1. Meletakkan balok kecil di depan sebuah cermin datar2. Amatilah dengan seksama bayangan yang terbentuk oleh
cermin datar!3. Ubahlah jarak balok kecermin tersebut, dan amati dengan
seksama apa yang terjadi pada bayangan tersebut4. Simpulkanlah hasil pengamatanmu
IPA fisika IX
Berdasarkan hasil pengamatan dari percobaan di atas maka kita dapat
menyimpulkan si
sifat bayangan pada cermin datar adala:
Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin
Tinggi (besar) bayangan sama dengan tinggi (besar) benda
Maya (semu)
2. Cermin cekung
Cermin cekung dan sifatnya
Permukaan cermin cekung merupakan bagian dalam dari suatu bola.
Untuk mengetahui sifat-sifat bayangan pada cermin cekung kita dapat
melakukan langkah sederhana sebagai berikut:
Sifat-sifat cahaya 6
Percobaa IV: Menyelidiki pembentukan bayangan pada cermin cekung
Alat dan bahan:
Cermin cekung, sumber cahaya
Layar berlubang
M F O
LANGKAH KERJA:
Menyalakan sumber cahaya, meletaakan layar agak jauh dari cermin.
Layar digeser menjauhi cermin, amati apa yang terjadi
Simpulkan hasil pengamatanmu
IPA fisika IX
Dari hasil percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa bayangan
berkas-berkas sinar datang pada cermin cekung akan dikumpulkan pada satu
titik, titik tersebut di namakan titik fokus.
Sifat bayangan pada cermin cekung ditentukan oleh letak benda
terhadap cermin
1). Benda yang berada di antara O dan F = ruang I
2). Benda yang berada di antara F dan M =ruang II
3). Benda yang berada di M sampai jauh tak terhingga =ruang III
Adapun proses terbentuknya bayangan pada cermin cekung dilukis
berdasarkan sinar-sinar istimewa pada cermin cekung yaitu :
1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan melalui titik fokus
utama(F).
2. Sinar datang yang melalui pusat kelengkungan dipantulkan kembali
melalui pusat kelengkungan(M).
3. Sinar datang melalui titik focus utama dipantulkan sejajar dengan
sumbu utama .
Dari hasil pelukisan bayangan tersebutlah maka kita dapat mengetahui sifat-sifat
bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung.
d. Rumus Pembentukan Bayangan pada Cermin Ceung dan Cermin Cembung1.) Cermin cekung
Rumus pembentukan bayangan berhubungan dengan letak bayangan, letak benda dan jarak focus pada sebuah cermin cekung.
Sifat-sifat cahaya 7
IPA fisika IX
Jarak focus diberi lambing dengan huruf f dan besarnya adalah setengah jari-jari lengkungan cermin.
Letak benda atau jarak benda diberi lambang s , yang didefenisikan sebagai jarak antara benda dengantitik pusat permukaan cermin.
Letak bayangan atau jarak bayangan diberi lambangdengan huruf s’ , yang didefenisikan sebagai jarak antara bayangan yang terbentuk dengan titik pusat permukaan cermin. Satu hal yang perlu diingat, bahwa jarak bayangan akan diberi tanda negative bila bayangan yang terbentuk adalah bayangan maya.
Hubungan jarak focus, jarak benda, dan jarak bayangan ditunjukkan pada persamaan berikut :
3. Cermin cembung
Cermin cembung merupakan cermin yang bersifat divergen atau
menyebarkan sinar. Permukaan cermin cembung merupakan bagian luar
dari sebuah bola, atau kebalikan dari cermin cekung. Titik fokus cermin
cembung berada dibelakang cermin, sehingga bersifat maya. Bayangan
pada cermin cembung bersifat maya/sejati, diperkecil atau diperbesar .
sifat cermin cembung dapat digambarkan sebagai berikut:
Sifat-sifat cahaya 8
1
F M
2
3
F M
IPA fisika IX
Sifat bayangan yang dihasilakn dari cermin cembung, dapat
diketahui berdasarkan hasil pelukisan bayangan oleh sinar-sinar
istimewanya.
Sinar istimewa cermin cembung
1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan seolah-olah berasal
dari titik fokus utama (F).
2. Sinar datang yang menuju ke titik pusat kelengkungan
(M)dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan.
3. Sinar datang yang menuju titik fokus utama dipantulkan sejajar
dengan sumbu utama
maan yang digunakan dalam penentuan letak bayangan dan perbesaran bayangan pada cermin cembung sama dengan rumus yang digunakan pada cermin cekung.
atau
Sifat-sifat cahaya 9
IPA fisika IX
3. Cahaya dapat dibiaskan
Pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan cahaya karena adanya
perbedaan indeks bias dari medium biasnya.
Untuk menyelidiki peristiwa pembiasan pada cahaya, maka kita dapat
melakukan percobaan sederhana sebagai berikut
Sifat-sifat cahaya 10
Percobaan V: Menyelidiki peristiwa pembiasan cahaya
Alat dan bahan:
Gelas, air, pensil
Prosedur kerja:
Sediakan gelas berisi air kira-kira dua per tiga dari gelas tersebut!
Masukkan pensil ke dalam gelas tersebut!
Amatilah apa yang terjadi pada pensil dari bayangan pensil dalam gelas tersebut!
Simpulkan hasil pengamatanmu!
IPA fisika IX
Dari percobaan tersebut, pensil yang di masukkan ke dalam gelas
dengan sudut yang tidak tegak lurus terhadap permukaan air ( medium 2)
terlihat patah. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan medium. Cahaya
merupakan gelombang elektromagnetik yang kecepatannya berubah apabila
melewati medium yang berbeda. Dalam percobaan ini medium yang
digunakan adalah air dan udara. Akibat dari perubahan kecepatan tersebut,
berkas cahaya di udara akan tampak berbelok ketika masuk dalam air.
Peristiwa pembelokan inilah yang disebut pembiasan cahaya (refraksi).
Tetapi apabila pensil di masukkan ke dalam air tegak lurus terhadap
medium kedua, maka cahaya tidak akan dibiaskan tapi akan diteruskan.
Pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemukan,
seperti pembiasan pada air dan lensa. Tetapi dalam sub pokok bahasan ini
yang akan dibahas adalah pembiasa pada lensa.
A. Lensa
1. Defenisi lensa
Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua atau satu bidang
lengkung dan satu bidang datar.
2. jenis-jenis lensa
Lensa terdiri atas dua macam yaitu lensa cembung yang merupakan
lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari pada bagian tepinya. Dan
lensa cekung yaitu lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada
bagian tepinya.
Sifat-sifat cahaya 11
c
IPA fisika IX
a b
ed f
Keterangan:a. lensa cembung cembung (bikonveks)b. lensa cembung datar (plankonveks)c. lensa cembung cekung(konkaf konveks)d. lensa cekung cekung (bikonkaf)e. lensa cekung datar (plankonkaf)f. lensa cembung cekung (konveks konkaf)
Sifat- sifat bayangan pada lensaa. lensa cembung
Lensa cembung mempunyai sifat mengumpulkan cahaya atau konvergen.Peggambaran bayanga pada lensa cembung melalui sinar istimewanya:
12 F2
F1 3
1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dibiaskan melalui titik fokus utama
(F2)
2. Sinar datang yang menuju titik pusat optik F1 tidak dibiaskan.
Sifat-sifat cahaya 12
IPA fisika IX
3. Sinar datang yang menuju titik fokus F1 dibiaskan sejajar dengan
sumbu utama
Sifat bayangan pada lensa cembung iini bergantung pada hasil lukis bayangan
dari 3 sinar istimewa di atas. Untuk lebih memahaminya maka perhatikanlah
dan lakukanlah praktikum berikut ini :
Dari praktikum yang telh anda lakukan, seperti pada percoban VI diatas
maka anda akan meneemukan bahwa lensa juga memiliki sinar-sinar istimewa
sepert halnya cermin. Dengan sinar-sina istimewa Pembentukan bayangan pada
lensa dilukiskan. Sifat bayangan yang terbentuk tergantung letak bendanya.
Letak benda yang berada di antara pusaat lensaa dan ttitik fokus dikatakan
benda berada pada ruang I, Benda antara F dan 2F dikatakan berada pada ruang
II, dan bend yang berada pada 2F saampai ak terhingga dikatakan berada pada
ruang III.
Sifat-sifat cahaya 13
Percobaan VI: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cebung
Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa f=+100, lensa f=+200, difragma anak panah, meja optic, rel presisi, penyambung rel dan tumpakan berpenjepit.
Lankah kerja:
1. Susunlah alat dan bahan mulai dari ujung rel presisi kanan ke kiri yaitu sumber cahaya, lensa f=+100, lensa f=+200, diafagma anak panah, dan meja optic sebagai benda.
2. Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I. 3. Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layarr
maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.
4. Catatlah hasiil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.5. Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.6. Setelah itu, lakukan kegiatan yang sama tetapi dengan jara lensa yan
berbeda, misalny llensa F= +30 atau lensa lainnyayng tersedia pada KIT anda.
7. Simpulkan hasil pengamatan anda.
IPA fisika IX
b. lensa cekung
Berdasarkan dari uraian sebeelumnya, maka kita telah mngetahui
bahwa lensa cekungjuga terdapat tiga jenis.
Lensa cekung mempunyai sifat menyebarkan cahaya atau divergen , seperti
pada gambar berikut:
1 2
F2 F2
3
Sifat bayangannya yang dihasilakan berdasarkan dari hasil melukis bayangan
dengan 3 sinar istimewanya:
1. Sinar datang sejajar sumbu utama keluar dari lensa, seolah-olah berasal
dari titik fokus utama (F2).
2. Sinar datang yang melalui pusat optik diteruskan tanpa dibiaskan
3. Sinar datang yang menuju titik fokus utama F 1 dibiaskan sejajar dengan
sumbu utama.
Sifat-sifat cahaya 14
Percobaan VII: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cekung
Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa cekuung
Lankah kerja:
Susunlah alat dan bahan mulai dari kotak cahaya setelah itu lensa cekung,da layar.
Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I.
Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layar maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.
Catatlah hasil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.
Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.
Simpulkan hasil pengamatan anda
Percobaan VII: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cekung
Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa cekuung
Lankah kerja:
Susunlah alat dan bahan mulai dari kotak cahaya setelah itu lensa cekung,da layar.
Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I.
Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layar maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.
Catatlah hasil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.
Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.
Simpulkan hasil pengamatan anda
IPA fisika IX
Dri percobaan di atas terlihat bahwa luas layar yang terkena cahayalebih
luas dari luas penampang kotak cahaya / laser. Hal ini berarti sinar yang melalui
lensa cekung mengalami divergensi atau penyebaran. Oleh karena itu disebut
sebagai lensa divergen.
Karena sifatnya yang berkebalikan dengan lensa cemung, tentu sinar
istimewanyapun berbeda. Lensa cembung atau cekung memiliki daya bias
tertentu. Daya bias lensa sering dikatakan sebagai kekuatan lensa (P) Kekuatan
lensa berganttungg pada jarak fokusnya. Pada lensa cembung makin kecil jarak
fokusnya semakin besar kekuatan lensanya. Hal ini berarti daya berbannding
terbalik dengan jarak fokusnya. Secara matematis dirumuskan
P = di mana P: Daya lensa
f: Jarak fokus.
Daya lensa di nyatakan dengan Dioptri, sedanngkan jarak fokus dengan
meter. Jadi, 1 dioptri adalah jarak suatu lensa yang mempunyai jarak fokus 1
meter.
Contoh penerapan system pemantulan dalam kehidupan sehari, hari
adalah:
Sifat-sifat cahaya 15
IPA fisika IX
Ketika kita bercermin, maka kita dapat melihat bayangan kita karena adanya
pantulan cahaya dari benda yang sampai ke mata kita.
Kaca spion pada kendaraan yang membantu kita dalam mengawasi kendarran di
belakang kita. Dan masih banyak lagi yang lainnya.
CONTOH SOAL
1. Benda dapat terlihat oleh mata kita karena…A. Adanyan pantulan cahaya dari mataB. Adanya pemantulan cahaya pada lensa mataC. Adanya pantulan cahaya dari benda yang mengenai mataD. Adanya pembiasan cahaya
2. Apaka yang meyebabkan terjadinya bayangan benda?A. Karena adanya pembiasan cahaya oleh biddang panntul secara teraturB. Karena adanya disperse cahayaC. Karena adanya polarrisasi cahayaD. Karena adanya pemantulan sinar-sinar oleh bidang pantul secara teratur
3. Sebuah benda di letakkan 25 cm di depan lensa cekung yang jarak fokusnya 50 cm. Daya lensa tersebut adalah
Sifat-sifat cahaya 16
IPA fisika IX
A. -2 dioptriB. -1 dioptriC. 2 dioptriD. 1,5 dioptri
4. Sebuah benda terletak pada ruang II di depan lensa cembung. Sifat bayangan yang terbentuk adalah…A. Maya, tegak dan diperbesarB. Maya, tegak dan diperkecilC. Nyata, tegak dan diperbesarD. Nyata, terbalik dan diperkecil
5. Kapankah peristiwa pembiasan cahaya erjadi?A. Jika cahaya mengenai permukaan mengkilap dan memantulkan cahaya
secara sempurnaB. Karena adanya perbedaan indeks bias cahaya monokromatikC. Jika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain yang berbeda
kerapatan optiknyaD. Jika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain yang sama
kerapatan optiknya
KUNCI JAWABAN
1. B2. D3. A4. A5. C
Sifat-sifat cahaya 17