SMKN 3 MANADO

FISIKA Induksi Elektromagnetik & Cahaya dan Optika

Rizka Aprilia (XI RPL 2)

Induksi Elektromagnetik

Terjadinya Induksi Elektromagnetik

Ketika kutub utara magnet digerakkan memasuki kumparan, jarum galvanometer

menyimpang ke salah satu arah (misalnya ke kanan). Jarum galvanometer segera kembali

menunjuk ke nol (tidak menyimpang) ketika magnet tersebut didiamkan sejenak di dalam

kumparan. Ketika magnet batang dikeluarkan, maka jarum galvanometer akan menyimpang

dengan arah yang berlawanan (misalnya ke kiri).

Jarum galvanometer menyimpang disebabkan adanya arus yang mengalir dalam kumparan.

Arus listrik timbul karena pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial ketika magnet

batang digerakkan masuk atau keluar dari kumparan.

Beda potensial yang timbul ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi).

Ketika magnet batang digerakkan masuk, terjadi penambahan jumlah garis gaya magnetik

yang memotong kumparan (galvanometer menyimpang atau ada arus yang mengalir). Ketika

batang magnet diam sejenak maka jarum galvanometer kembali ke nol (tidak ada arus yang

mengalir). Ketika batang magnet dikeluarkan terjadi pengurangan jumlah garis gaya

magnetik yang memtong kumparan (galvanometer menyimpang dengan arah berlawanan).

Jadi, akibat perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan, maka pada

kedua ujung kumparan timbul beda potensial atau ggl induksi. Arus listrik yang disebabkan

oleh perubahan jumlah garis gaya magnetik yang memotong kumparan disebut arus induksi.

Faktor-Faktor yang Menentukan Besar GGL

Besarnya ggl induksi tergantung pada tiga faktor, yaitu ;

1) banyaknya lilitan kumparan

2) kecepatan keluar-masuk magnet dari dan keluar kumparan

3) kuat magnet batang yang digunakan

Alat-Alat yang Bekerja Berdasar Prinsip Induksi Elektromagnetik

1. Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.

Ada dua jenis generator, yaitu :

a. Generator arus bolak-balik (AC) atau alternator

b. Generator arus searah (DC)

Perbedaan antara generator arus bolak-balik dengan arus searah hanya terletak pada bentuk

cincin luncur yang berhubungan dengan kedua ujung kumparan. Pada generator arus bolak-

balik terdapat dua buah cincin luncur, sedangkan pada generator arus searah terdapat sebuay

cincin yang terbelah di tengahnya (cincin belah atau komutator).

Ggl atau arus induksi pada alternator dapat diperbesar dengan empat cara :

1) memakai kumparan dengan lilitan lebih banyak\

2) memakai magnet yang lebih kuat

3) melilit kumparan pada inti besi lunak

4) memutar kumparan lebih cepat

Contoh generator arus bolak-balik :

- dinamo sepeda

- generator AC pembangkit listrik

2. Transformator

Transformator atau trafo adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik

(AC) dari suatu nilai ke nilai tertentu. Trafo terdiri dari pasangan kumparan primer dan

sekunder yang terpisah dan dililitkan pada inti besi lunak.

Ada dua jenis trafo, yaitu

1) Trafo step up (penaik tegangan)

2) Trafo step down (penurun tegangan)

CAHAYA

A. CAHAYA DAN SIFATNYA

Cahaya merupakan energy terbentuk gelombang dan membantu kita untuk melihat.

Cahaya didefinisikan sebagai radiasi yang dapat mempengaruhi mata dan memiliki kecepatan

sebesar 299.792.458 meter per sekon. Salah satu sifat cahaya adalah bergerak lurus kesemua

arah.

B. PEMANTULAN

Ketika seberkas cahaya menumbuk permukaan suatu benda maka cahaya tersebut

dipantulkan. Untuk benda-benda yang berkilau seperti cermin, lebih dari 95% cahaya tersebut

dipantulkan.

Ketika seberkas cahaya yang sempit jatuh pada permukaan rata kita perlu

mendefinisikan sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan normal pada permukaan (normal

berarti yang tegak lurus) sebagai sudut datang i . kemudian kita mendefinisikan sudut yang

dibentuk oleh sinar pantul dan normal sebagai sudut r. untuk permukaan rata ditemukan

bahwa sinar datang dan sinar pantul terletak dalam satu bidang yang tegak lurus pada

permukaan dan sudut datang sama dengan sudut pantul.

Bila berkas sinar cahaya jatuh kepermukaan kasar, berkas sinar itu akan dipantulkan

kesegala arah. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan baur. Hukum pemantulan masih

berlaku,tetapi pada potongan – potongan kecil permukaan kasar. Seberkas sinar cahaya

dipantulkan oleh permukaan cermin datar (licin),yang dikenal sebagai pemantulan spekuler

(“speculum” adalah kata latin yaitu cermin).

C. PEMBIASAN

Ketika sebuah berkas cahaya mengenai sebuah permukaan bidang batas yang

memisahkan dua medium berbeda, seperti misalnya sebuah permukaan kaca, energy cahaya

tersebut dipantulkan dan memasuki medium kedua, perubahan arah dari sinar yang

ditransmisikan tersebut disebut pembiasan.

Indeks Bias dan Hukum Snell

Laju cahaya dalam ruang hampa mempunyai nilai c=2,99792458 x 10pangkat 8

m/s,laju ini berlaku untuk semua gelombang elektro magnetic,termasuk cahaya tampak.

Laju cahaya diudara sedikit lebih kecil dari pada laju cahaya dalam ruang hampa

karena absorbs dan emisi kembali oleh atom – atom dan molekul – molekul zat. Dalam hal

ini sinar datang dan sinar bias terletak dalam satu bidang,termasuk normal yang tegak lurus

pada permukaan batas dua medium.

D. CAHAYA SEBAGAI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Jika kita memusatkan sinar matahari dengan kaca pembesar pada selembar kertas

ternyata sinar matahari dapat membakar kertas sehingga timbul lubang pada kertas. Hal ini

menunjukan bahwa cahay membawa energy. Prediksi teoritis tentang gelombang

elektromagnetik ( sering disingkat EM) merupakan karya Clerk Maxwell. Teori ini

menyatukan semua gejala kelistrikan dan kemagnetan menjadi satu teori yang cemerlang.

Cahaya hanya merupakan salah satu contoh gelombang elektromagnetik. Interval

frekuensinya cukup pendek,yaitu membentang dari kira – kira 4,3 x 10 pankat 14 Hz untuk

cahay merah sampai kira – kira 7,5 x 10 pangkat 14 Hz Untuk cahaya violet.

E. INTERFERENSI CAHAYA

Asas superposisi menentukan interferensi,yang menyatakan bilamana dua gelombang

atau lebih yang mempunyai sifat sama melewati suatu titik pada saat yang sama, amplitudo

sesaat pada titik tersebut merupakan jumlah dari amplitudo sesaat masing – masing

gelombang.

Mengapa interferensi cahaya sukar di amati ? pertama panjang gelombang cahaya

adalah sangat pendek, kira – kira hanya 1 % dari tebak rambut manusia. Kedua , setiap

sumber cahaya alam memancarkan gelombang – gelombang cahaya hanya sebagai kelompok

fase yang pendek, sehingga interferensi yang terjadi biasanya menjadi berimbang selama

periode observasi tersingkat oleh mata atau film fotografis kecuali jika digunakan prosedur

khusus.

Jika dua sumber gelombang yang memancarkan gelombang–gelombang dengan

hubungan fase tetap selama gelombang–gelombang itu diamati,maka dua sumber gelombang

itu dikatakan koheren. Jika sumber–sumber tersebut mempunyai pergeseran fase relative

bolak – balik sementara observasi dilakukan,beda–beda fase itu menjadi berimbang, dan

tidak ada pola interferensi. Sumber–sumber semacam itu dikatakan inkoheren. Oleh karena

itu sumber cahay monokromatik (yaitu sumber cahaya yang memancarkan gelombang –

gelombang yang hanya terdiri dari satu panjang gelombang)

F. POLARISASI

Suatu berkas gelombang transversal terpolarisasi adalah berkas gelombang transversal

yang getaran – getarannya hanya terjadi dalam arah tunggal tegak lurus arah rambatan

gelombang. Gerak seluruh gelombang tersebut terkurung pada suatu bidang yang disebut

bidang polarisasi.polarid yang digunakan untuk mempolarisasikan cahaya disebut polarisator

sedangkan Polaroid yang digunakan untuk menentukan apakah cahaya terpolarisator atau

tidak dan atau menetukan arah bidang polarisator disebut analisator.

G. HAMBURAN CAHAYA : BIRU LANGIT, WARNA MATAHARI TERBIT DAN

TENGGELAM

Pada umumnya intensitas cahaya dengan panjang gelombang λ yang dihamburkan

(oleh suatu partikel yang kecil dibandingkan dengan λ) . makin pendek panjang gelombang,

makin besar bagian cahaya datang yang dihamburkan . inilah yang menjadi alas an mengapa

langit berwarna biru. Ketika kita memandang langit, apa yang kita lihat adalah cahaya mata

hari yang telah dihamburkan oleh molekul–molekul dalam atmosfer bagian atas, cahaya

biru,yang terdiri dari panjang gelombang pendek, dihamburkan kira–kira sepuluh kali lebih

cepat dari pada cahaya merah, sehingga cahaya yang terhanbur terutama berwarna biru.

OPTIK

A. CERMIN SFERIS

Cermin sferis adalah cermin yang permukaannya lengkung dan biasanya merupakan

bagian dari permukaan bola. Cermin dengan permukaan pemantul sferis biasanya di

kelompokan menjadii cermin cekung dan cerrmin cembung.

Perjanjian tanda untuk cermin sferis

Besaran Positif Negatif

Jarak fokus f Cermin cekung Cermin cembung

Jarak benda s Benda nyata Benda maya

Jarak bayangan s’ Bayangan nyata Bayangan maya

Perbesaran Linier m Bayangan sama tegak terhadap

bendanya

Bayangan terbalik terhadap

bendanya

B. LENSA

Lensa adalah sekepng kaca atau bahan transparan yang di bentuk sedemikian

rupasehingga dapat menghasilkan bayangan nyata atau maya,sama tegak atau terbalik

terhadap benda,lebih kecil atau lebih besar atau sama seperti ukuran benda.

Titik fokus suatu lensa dapat di temukan dengan menempatkan lensa di bawah sinar-

sinar matahari,kemudian mengatur letak lensa tersbut agar terbentuknya bayangan tajam.

Perjanjian tanda untuk persamaan

Besaran Positif Negatif

Jari-jari Konveks Konkaf

Jarak fokus Lensa Konvergen Lensa Divergen

Satuan daya lensa adalah dioptri {D}, yang merupakan kebalikan meter: 1 D=m-1

.

Sebagai contoh, lensa dengan jarak fokus 25 cm mempunyai daya P=1/{0,25 m}=4,0

dioptri.

Sebuah lensa mempunyai dua titik fokus,masing-masing sisi mempunyai satu titik

fokus. Titik fokus pada suatu lensa dimana sinar datang disebut titik fokus pertama F,

sedangkan pada titik lainnya disebut titik fokus kedua F’.

Perjanjian tanda untuk lensa.

Besaran Positif Negatif

Jarak fokus f Lensa konvergen Lensa divergen

Jarak benda s Benda nyata Bayangan maya

Jarak bayangan s’ Bayangan nyata Bayangan maya

Perbesaran Linier m Bayangan sama tegak terhadap

bendanya

Bayangan terbalik terhadap

bendanya

C. ALAT OPTIK

1. Mata

Alat optik alamiah adalah mata, baik mata manusia maupun binatang.

a. Bagian bagian mata

Di bagian bawah dinding mata terdapat selaput berisi pembuluh darah, di bagian bawah

selaput ini terdapat selaput laja yang merupakan perluasan dari syaraf mata di bagian depan

selaput ini berubah menjadi iris yang berfungsi mengatur secara otomatif dan mengendalikan

cahaya yang memasuki mata. Di tengah selaput pelangi ini terdapat lubang diafragma yang

di sebut dengan pupil. Ruang di muka lensa mata berisi zat cair yang di sebut aqueous humor

H dan di belakang lensa berwujud benda cair bening yang di sebut vitreus humor.

Adapun retina terdiri dari suatu susunan syaraf yang rumit dan penerima, di kenal

sebagai rods {batang-batang} dan cones {kerucut-kerucut} yang bekerja mengubah energi

cahaya menjadi sinyal-sinyal elektris yang merambat sepanjang syaraf-syaraf itu.

b. Daya akomodasi mata

Daya akomodasi mata adalah kemampuan mengubah ketegangan urat yang

berhubungan dengan lensa mata {pengaturan fokus lensa} dari lensa mata atau sifat

penyusuaian diri.

Titik jauh seseorang adalah jarak terjauh yang memungkinkan benda dapat terlihat

secara jelas untuk beberapa tujuan dengan mengunakan istilah mat normal,yang di

defenisikan sebagai mata yang mempunyai titik dekat 25 cm dan titik jauh tak terhingga.

c. Cacat mata di mata dan cara menanggulanginya

Titik jauh dari mata atau punctum remotum adalah titik terjauh dari objek yang dapat

dilihat dari mata yang normal jauhnya tidak terhingga tanpa lensa mata melakukan

akomodasi.

Sedangkan titik dekat dari mata {punctum proxium} adalah titik yang terdekat dari

objek untuk dapat dilihat oleh mata normal dengan akomodasi penuh atau bentuk

kecembungan maksimal dari lensa mata. Gejala bertambahnya titik dekat mata disebut

dengan presbiopi, mirip dengan hipermetropi, presbiopi terjadi karena kekurangannya

kemampuan mata untuk berakomodasi karena usia yang bertambah, dan titik dekat yang

menjauh.

Cacat astigmatisme dapat terjadi pada penderita miopi maupun hipermetropi.

Astigmatisme biasanya di sebabkan oleh cornea atau lensa mata yang kurang bundar

sehingga benda-benda titik dipusatkan sebagai garis-garis pendek yang mengaburkan

bayangan.

2. Mikroskop

Mikroskop majemuk yaitu mikroskop yang menggunakan dua lensa. Lensa yang

langsung berinteraksi dengan benda yang dalam hal ini adalah preparat disebut dengan lensa

benda atau lensa objektif, lensa yang dekat dengan mata si pengamat di sebut dengan lensa

mata atau lensa okuler.

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler kadang-kadang di anggap sebagai panjang

mikroskop. Seperti sudah disebutkan sebelumnya, jika mata menggunakan lensa okuler

dalam keadaan titik berakomodasi, maka jarak benda bagi lensa okuler sama dengan jarak

fokusnya, sok= fok sehingga d = sok+ fok

D. TEROPONG

Teropong atau teleskop adalah alat optis yang digunakan untuk melihat benda yang

sangat jauh. Teropong juga memiliki bentuk bermacam-macam. Bentuk yang diuraikan disini

adalah teropong bintang yang terdiri dari sebuah lensa objektif dari sebuah lensa okuler.

Prinsip penggunaan lensa positif dari teropong bintang adalah hampir sama dengan

mikroskop. Untuk teropong yang sederhana menggunakan dua lensa yang dekat dengan mata

di sebut dengan lensa okuler dan lensa yang dekat dengan benda di sebut dengan lensa

objektif.

E. PERISKOP

Periskop merupakan alat optik yang digunakan dalam kapal selam, untuk melihat

situasi di permukaan laut. Dalam alat ini digunakan dua prisma {atau dua cermin datar},

masing-masing prisma mempunyai satu sudut 90° dan dua sudut 45°.

F. KACA PEMBESAR

Kita akan membicarakan kaca pembesar sederhana yang hanya terdiri dari sebuah lensa

konvergen. Kemudian lensa konvergen ini menghasikan bayangan maya yang sekurang-

kurangnya harus berada pada jarak 25 cm dari mata jika mata akan memusatkan pada titik-

titik dekat itu.

Adapun kaca pembesar lensa tunggal sederhana terbatas perbesarannya kira-kira sampai 2

atau 3 kali karena aberasi sferis. Perbesaran suatu lensa dapat dinaikkan sedikit dengan

menggerakkan lensa tersebut dan mengatur mata kita sehingga mata memusatkan pada

bayanagan di titik dekat.