Bab cahaya

Sifat Cahaya

1. Cahaya sebagai gelombang transversal (berupalembah dan bukit)

2. Cahaya dihasilkan dari getaran-listrik dan getaranmagnet yang merambat sehingga cahaya merupakangelombang elektromagnetik ( merambat tanpa medium perantara)

3. Cahaya merambat lurus sehingga menimbulkan bayangan

4. Cahaya merambat tanpa memerlukan medium dengankecepatan 300 000 000 m/s = 3x 10 8 m/s.

5. Sebagai sebuah gelombang, cahaya dapat dipantulkandan dibiaskan, serta mengalami polarisasi dan interferensi.

Cahaya merambat lurus

Cahaya yang dipancarkan sumber cahaya akan merambat kesegala arah dengan lurus.

Karena cahaya merambat lurus, dan mengenai benda, maka dibelakang benda tidak akan terkena cahaya dan gelap.

Ruang gelap di belakang benda yang terkena cahaya disebut bayang-bayang.

Bayang-bayang ada dua jenis, yaitu bayang-bayang gelap (inti/umbra) dan bayang-bayang kabur (penumbra)

Bayang-bayang Inti

Bayangan inti terbentuk bila cahaya berasal

dari sumber cahaya yang kecil.

Bayang-bayang kabur

Bayang-bayang kabur terbentuk bila

cahaya berasal dari sumber cahaya

yang besar.

Benda dan Cahaya

Berdasarkan daya tembus terhadap

cahaya, benda digolongkan menjadi:

- benda bening: benda yang meneruskan semua

cahaya yang mengenainya, misalkan kaca

- Benda tembus cahaya: benda yang meneruskan

sebagian cahaya yang mengenainya, misalkan

kertas tipis

- Benda tidak tembus cahaya: benda yang sama

sekali tidak meneruskan cahaya yang

mengenainya misalkan kayu

Benda dan cahaya

Cahaya sebagai gelombang dapat memantul bila mengenai suatu benda.

Pemantulan cahaya sesuai dengan hukum pemantulan yang dikemukakan oleh Snellius yaitu:

1. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar

2. Sudut datang sama dengan sudut pantul

Pemantulan cahaya

i r

i = r

Macam-macam pemantulan

Pemantulan teratur, yaitu bila

cahaya mengenai permukaan

yang datar

Pemantulan baur, yaitu bila

cahaya mengenai permukaan

yang tidak rata

Keuntungan Pemantulan baur

sebagai berikut.

1. Tempat yang tidak terkena

cahaya secara langsung

masih terlihat terang.

2. Berkas cahaya pantulnya

tidak menyilaukan.

Pembentukan Bayangan

Bayangan terbentuk karena berkas cahaya mengenai suatu benda yang rata akan dipantulkan secara teratur.

Bayangan yang terbentuk ada dua jenis, yaitu

bayangan nyata: bayangan yang dapat ditangkap oleh layar

dan bayangan maya: bayangan yang tidak dapat ditangkap oleh layar

Bayangan pada cermin datar

S S’ S S’

h h’

Dari gambar di atas, sifat bayangan pada cermin datar adalah:

- tegak

- sama besar

- sama jarak

- terbalik kiri-kanan

- maya

Sifat cermin datar

Panjang cermin minimum

Berapakah panjang

minimum cermin yang

diperlukan untuk melihat

bayangan seluruh badan

kita?

Perhatikan gambar!h

½ h

Panjang minimum cermin

yang dibutuhkan adalah

setengah dari tiggi badan

kita.

Jumlah bayangan

Berapakah banyaknya

bayangan yang

terbentuk bila kita

berada di depan dua

buah cermin yang

membentuk sudut α ?

Banyaknya bayangan

yang terbentuk dapat

kita hitung dengan

persamaan:n = - 1

360

α

n = banyaknya bayangan

α = besar sudut

Cermin CekungCermin cekung adalah cermin lengkung dengan

lapisan mengkilap pada bagian dalam.

Cermin cekung memiliki sifat mengumpulkan atau

memusatkan cahaya ( konvergen )

R f

Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan dan

jarak fokus

1 1 1

so if sh

M h

i

o

sM

s

i

o

2

2

R f

Rf

1 1 1

si os f

1 1 1

so is f

Rumus jarak fokus

Rumus jarak bayangan

Rumus jarak benda

Rumus perbesaran bayangan

Hubungan R dan f

Keterangan :

f = jarak fokus

R = jari-jari kelengkungan cermin

So = jarak benda

Si = jarak bayangan

M = perbesaran bayangan

ho = tinggi benda

hi = tinggi bayangan

Sifat bayangan yang terbentuk

• Jika si bernilai positif sifat bayangan nyata,

terbalik dan di depan cermin

• Jika si bernilai negatif sifat bayangan

maya, tegak dan dibelakang cermin

• Jika :

M lebih besar dari 1 bayangan diperbesar

M sama dengan 1 bayangan sama besar

M kurang dari 1 bayangan diperkecil

Sebuah benda diletakkan 6 cm didepan

sebuah cermin cekung yang memiliki

fokus 4 cm Hitunglah:

a. letak bayangan

b. perbesaran bayangan

c. Sifat bayangan yang terbentuk

contoh

1. Sebuah paku berada 15 cm didepan

cermin cekung yang memiliki jarak fokus

10 cm. Tentukan :

a. Jarak bayangan

b. Perbesaran bayangan

c. Tinggi bayangan

d. Sifat –sifat bayangan yang terbentuk

Soal 1

Sebuah benda diletakkan 20 cm

didepan cermin cekung.

Bayangan yang dihasilkan

60 cm didepan cermin.

Berapakah:

a. jarak fokus cermin tersebut.

b. Jari – jari kelengkungan

cermin

Soal 2

Sebuah benda tingginya 2 cm berada di

depan cermin cekung yang memiliki jari –

jari kelengkungan cermin 10 cm

menghasilkan bayangan 30 cm di depan

cermin Tentukan :

a. Jarak benda

b. Perbesaran bayangan

c. Tinggi bayangan

d. Sifat bayangan yang terbentuk

Soal 3

Tiga sinar utama pada cermin cekung

R f

Sinar yang datang sejajar sumbu

utama dipantulkan menuju titik fokus

R f

Sinar yang datang melalui / menuju titik

fokus dipantulkan sejajar sumbu utama

R f

Sinar yang datang melalui / menuju titik

pusat kelengkungan cermin akan

dipantulkan melalui titik pusat itu kembali

Pembentukan bayangan pada cermin cekung

R f

Pembagian ruang benda pada cermin cekung

III

R f

I IVII

Ruang I = O – F

Ruang II = F – M

Ruang III = M – tak terhingga ( )

Ruang IV = dibelakang cermin

dirumuskan

Nomor ruang benda + nomor ruang bayangan = 5

Jika nomor ruang bayangan di ruang I, II, III sifat

bayangan : nyata, terbalik, di depan cermin

Jika nomor ruang bayangan di ruang IV sifat

bayangan maya, tegak, dibelakang cermin

Jika nomor bayangan lebih besar dari nomor benda

maka bayangan diperbesar

Jika nomor bayangan lebih kecil dari nomor benda

maka bayangan diperkecil

Penggunaan cermin cekung

Kaca rias

Cermin cekung dengan fokus yang besar dapat dijadikan kaca rias, karena menghasilkan bayangan yang diperbesar

Parabola

Cermin cekung banyak digunakan sebagai parabola karena sifatnya yang mengumpulkan gelombang

Teropong

Cermin cekung digunakan pada teropong pantul pengganti lensa okuler

Cermin Cembung

Cermin cembung adalah cermin lengkung

dengan lapisan cermin di bagian luar.

Cermin cembung bersifat

divergen/menyebarkan cahaya.

f R

f R

f R

f R

Tiga sinar utama pada cermin cembung

Pembentukan bayangan

f R

Sifat bayangan:

tegak

maya

diperkecil

= +

Persamaan Cermin Cembung

Cermin cembung memiliki fokus dan jarak

bayangan negatif.

Cermin cembung memiliki persamaan:

1 1 1

f s s’ M = =s’

s

h’

h

Ket. f = fokus (selalu negatif)

s = letak benda

s’ = letak bayangan (selalu negatif)


h = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

Contoh:

Sebuah benda yang tingginya 20 cm

diletakkan 10 cm didepan sebuah

cermin cembung yang memiliki fokus

15 cm. Hitunglah:

a. letak bayangan

b. perbesaran bayangan

c. tinggi bayangan

Cermin Cembung dalam kehidupan

sehari-hari

Cermin cembung memiliki sifat selalu membentuk bayangan yang tegak, maya dan diperkecil, sehingga cermin ini mampu membentuk bayangan benda yang sangat luas. Dengan sifat ini maka cermin cembung banyak digunakan pada:

- kaca spion pada kendaraan

- kaca pengintai pada supermarket

- kaca spion pada tikungan jalan

Latihan

Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah rambat cahaya.

Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya merambat dari suatu medium menembus ke medium lain yang memiliki kerapatan yang berbeda. Misalkan dari udara ke kaca, dari air ke udara dan dari udara ke air.

renggang

rapat

renggang

rapat

N

N

Pemantulan Sempurna

Sudut i merupakan sudut

kritis, yaitu sudut

datang yang

menyebabkan sudut

bias 90º terhadap garis

normal

Bila sudut datang lebih

besar dari sudut

kritis, cahaya tidak

dibiaskan melainkan

dipantulkan dengan

sempurna

i

Bila sinar datang dari

medium rapat ke medium

kurang rapat maka sinar

dibiaskan menjauhi garis

normal

Indeks BiasIndeks bias suatu zat

adalah perbandingan

cepat rambat cahaya di

ruang hampa dengan

cepat rambat cahaya

dalam zat tersebutOA

B

Indeks bias suatu zat dapat

dicari dengan cara metode

snellius ( lihat gambar)

n = OA

OB

n = c

cn

Pembiasan pada Prisma

r

r disebut sudut deviasi

Prisma adalah benda

optik berbentuk segitiga

atau piramit

Dispersi Cahaya

Dispersi cahaya adalah penguraian warna-warna cahaya.

Suatu berkas sinar putih bila melalui prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru dan ungu (perhatikan gambar)

Penyebab dispersi cahaya

Dispersi cahaya terjadi karena setiap warna

cayaha memiliki panjang gelombang yang

berbeda sehingga sudut biasnya berbeda-beda.

Cahaya putih terdiri dari gabungan beberapa

warna, yaitu merah, hijau dan biru.

Putih disebut warna polikromatik, yaitu warna

cahaya yang masih bisa diuraikan lagi menjadi

warna-warna dasar.

Merah, hijau dan biru merupakan warna dasar

atau warna monokromatik, yaitu warna cahaya

yang tidak dapat diuraikan kembali.

Pembiasan dan Pemantulan sempurna pada

kehidupan sehari-hari

Pembiasan sinar bintang

Karena cahaya bintang meranbat dari ruang hampa ke atmosfer yang kerapatannya berbeda-beda, maka cahaya tersebut dibiaskan mendekati garis normal, sehingga bintang yang kita lihat tidak tepat pada posisi aslinya.

Kayu yang bengkok dan

kolam yang dangkal.

Bila kita memasukkan

sebagian kayu kedalam

air, maka kita melihat

kayu membengkok.

Dan bila kita perhatikan

dasar kolam, kolam akan

tampak lebih dangkal.



Pelangi

Pelangi adalah hasil dari

pembiasan dan dispersi

cahaya oleh titik-titik air

yang ada di udara



Fatamorgana

Pada siang hari yang panas terik kita sering melihat bayangan air pada jalan. Hal ini disebabkan oleh cahaya matahari yang mengalami pemantulan sempurna karena perbedaan kerapatan udara diatas jalan.



Di sana

sepertinya

ada air?

Lensa

Lensa adalah benda optik yang salah satu

atau keduanya merupakan bidang

lengkung.

Lensa ada dua jenis, yaitu:

- lensa cembung

- lensa cekung

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 3 jenis, yaitu:

a. lensa cembung-cembung (biconvex)

b. lensa cembung-datar (plan convex)

c. lensa cembung-cekung (concave convex)

Jenis Lensa Cembung

Biconvex plan convex concave convex

Sifat Lensa Cembung

Lensa cembung

memiliki sifat

mengumpulkan

cahaya (perhatikan

gambar)

Menggambar lensa cembung

+

f 2 R2R1 f1

Tiga Sinar Utama pada Lensa Cembung

+

f 2 R2R1 f1

+

f 2 R2R1 f1

+

f 2 R2R1 f1

Menggambar bayangan pada lensa

cembung

+

f 1 R1R2 f2

Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperkecilSifat bayangan: nyata terbalik, sama besarSifat bayangan: nyata, terbalik diperbesarSifat bayanagn: nyata, terbalik, diperbesar, jarak tak terhinggaSifat bayangan: maya, tegak, diperbesar

Persamaan Lensa Cembung

Lensa cembung memiliki persamaan:

= +1 1 1

f s s’

M = | | = s’

s

h’

h

Ket: f = fokus

s = letak benda

s’ = letak bayangan


h = tinggi benda


s’ positif bayangan nyata

s’ negatif bayangan maya

M < 1 bayangan diperkecil

M > 1 bayangan diperbesar

M = 1 bayangan sama besar

Contoh.

Lensa Cekung

Lensa cekung biasa disebut juga lensa negatif

atau 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)

Jenis Lensa Cekung

biconcave plan-concave convex-concave

Menggambar Lensa Cekung

_

f 1 R1R2 f2

Sifat Lensa Cekung

Lensa cekung

memiliki sifat

menyebarkan

cahaya (lihat

gambar)

Tiga Sinar Utama pada Lensa Cekung

_

f 1 R1R2 f2

_

f 1 R1R2 f2

_

f 1 R1R2 f2

Menggambar bayangan pada lensa cekung

_

f 1 R1R2 f2

Sifat bayangan: tegak, maya, diperkecil

Persamaan Lensa Cekung

Lensa cekung memiliki persamaan:

= +1 1 1

f s s’

M = | | = s’

s

h’

h

Ket: f = fokus

s = letak benda

s’ = letak bayangan


h = tinggi benda


f selalu negatif

s’ positif bayangan nyata

s’ negatif bayangan maya

M < 1 bayangan diperkecil

M > 1 bayangan diperbesar

M = 1 bayangan sama besar

Contoh

Kekuatan LensaKekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk

mengumpulkan cahaya

Kekuatan lensa berbanding terbalik dengan fokus lensa.

Lensa dengan fokus kecil memiliki kekuatan lensa yang

besar.

Kekuatan lensa ( P ) dapat dihitung dengan persamaan:

P = f dalam meter 1

f

P = f dalam cm100

fKekuatan lensa dihitung dengan satuan dioptriLensa cembung memiliki kekuatan lensa positif dan lensa cekung

memiliki kekuatan lensa negatif

Contoh

Education

Bab cahaya