OPTIKA GEOMETRI

Drs. Agus Purnomoaguspurnomosite.blogspot.com

Yang akan dibahas :

1. Pemantulan cahaya :

a. cermin datar

b. cermin lengkung (cekung dan

cembung)

2. Pembiasan cahaya :

a.Lensa Tipis

b.Prisma

Cahaya menurutNewton (1642 - 1727)terdiri dari partikel-partikel ringanberukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Sementara menurutHuygens ( 1629 -1695), cahaya adalahgelombang sepertihalnya bunyi. Perbedaan antarakeduanya hanyapada frekuensi danpanjanggelombangnya saja.

Apakah cahaya itu?

Eksperimen yang dilakukan

oleh para ilmuwan :

Thomas Young (1773 - 1829) dan

Agustin Fresnell (1788 - 1827) :

berhasil membuktikan bahwa cahayadapat melentur (difraksi) danberinterferensi merupakan sifatdasar gelombang bukan partikel.

Apakah cahaya itu?

Eksperimen yang dilakukan oleh

para ilmuwan :

Maxwell (1831 - 1874) :

Cahaya ejala kelistrikan dankemagnetan sehingga tergolonggelombang elektromagnetik.

Apakah cahaya itu?

Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel :

Max Planck (1858 - 1947) danAlbert Enstein (1879 – 1955) : teori foton

Planck cahaya dipancarkan dalambentuk paket-paket kecilyang disebut kuanta (teoriKuantum)

Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel :

Einstein menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek fotolistrik, yakni pemancaran

elektron dari permukaan logam

karena logam tersebut disinari

cahaya.

Disimpulkan : Cahaya menunjukkan sifatsebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal inidisebut dualisme cahaya

Pemantulan Cahaya Jika sebuah batu

dijatuhkan ditengah kolam, maka akan muncul gelombang lingkaran dari titik dimana batu dijatuhkan.

Sinar gelombang tegak lurus terhadap muka gelombang, menyatakan arah kemana gelombang menyebar/merambat.

Semakin jauh dari titik sumber gelombang, muka gelombang menjadi lebih datar.

Hukum pemantulan (snellius) :

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

2. Sudut datang = sudut pantul

Pemantulan cahaya dari obyek (bunga dan vas) pada cermin datar.

Cermin Datar

Sifat bayangan yang dibentukcermin datar :

a. maya

b. jarak benda-cermin =

jarak bayangan-cermin

c. tegak

Cermin Datar

Cermin DatarPanjang minimal cermin datar agar

dapat melihat seluruh tinggi benda adalah :

Dengan :

h = tinggi benda ( cm atau m )

L = panjang cermin datar ( cm atau m )

L = ½.h

Cermin DatarJika sebuah benda diletakkan didepan 2 cermin datar yang membentuk sudut tertentu, ternyata jumlah bayangan yang dihasilkan lebih dari satu dan jumlahnya ditentukan oleh besar sudut apitnya, yang secara geometris dapat ditentukan dari persamaan :

Berlaku :

n = jumlah bayangan yang dihasilkan (buah)

α = sudut apit kedua cermin datar ()

NB : jika nilai n tidak bulat, maka harus dibulatkan ke atas!

Cermin Datar

Cermin Cekung adalah cermin yang permukaan bidang pantulnya merupakan bidang lengkung fang cekung.

Sifat-sifat Cermin Cekung :

Cermin cekung disebut juga dengan cermin Konkaf (lengkung yang cekung),

Cermin cekung disebut juga dengan cermin Konvergen (bersifat mengumpulkan berkas sinar),

Cermin cekung disebut juga dengan cermin Positif (nilai f dan R selalu positif).

Cermin Cekung

Cermin CekungDepan Belakang

Sinar-sinar istimewa pads cermin cekung : Berkas sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan

melalui titik fokus cermin.

Berkas sinar datang melalui titik fokus cermin, dipantulkan sejajar sumbu utama cermin.

Berkas sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin, dipantulkan melalui titik itu juga.

NB : Untuk membentuk bayangan benda melalui gambar minimal diperlukan dua buah sinar istimewa.

Cermin Cekung

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

No Benda Bayangan

Sifat bayangan

1 I IV Maya, tegak, diperbesar

2 II III Nyata, terbalik, diperbesar

3 III II Nyata, terbalik, diperkecil

4 IV - -

5 F - -

6 M M Nyata, terbalik, sama besar

Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cekung

•Hukum Penjumlahan RuangFungsi : Untuk menentukan sifat-sifat bayangan

yang dihasilkan cermin cekung tanpa melalui

perhitungan. Hanya dengan mengamati posisi

benda terhadap cermin cekung.

Berlaku :RBENDA + RBAYANGAN = 5

Ro + RI = 5

•RO = ruang letak benda

•RI = ruang letak bayangan benda

Rumus2 Pada Cermin Cekung

Keterangan : S = jarak benda ke cermin ( cm )

S' = jarak bayangan benda ke cermin ( cm )

f = jarak fokus cermin ( cm )

R = jari-jari kelengkungan cermin ( cm )

M = perbesaran bayangan yang terjadi ( kali )

h = tinggi benda ( cm )

h' = tinggi bayangan yang terjadi ( cm )

Cermin Cembung Cermin Cembung adalah cermin yang permukaan bidang

pantulnya merupakan bidang lengkung cembung.

Bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung selalu : Maya, Tegak, dan Diperkecil. Untuk itu cermin cembung banyak digunakan sebagai kaca spion pada mobil atau sepeda motor.

Sifat-sifat cermin cembung :

Cermin Cembung disebut juga dengan cermin konvek (lengkung yang cembung),

Cermin Cembung disebut juga dengan cermin Divergen (bersifat menyebarkan berkas sinar),

Cermin Cembung disebut juga dengan cermin negatif (nilai f dan R selau negatif).

Cermin CembungSinar-sinar istimewa pada cermin

cembung :

Berkas sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan seolah-olah berasal dad titik fokus cermin.

Berkas sinar datang menuju titik fokus cermin, dipantulkan sejajar sumbu utama cermin.

Berkas sinar datang menuju titik pusat kelengkungan- cermin, dipantulkan melalui titik itu juga.

Pembentukkan Bayangan Pada Cermin Cembung

PEMBIASAN CAHAYA

n = merupakan indeks bias mediumC = cepat rambat cahaya (3 x 108 m/s)V = cepat rambat cahaya dalam medium (m/s0

Hukum pembiasan cahaya

1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletakpada satu bidang

2. Jika sinar datang dari medium kurang rapat kemedium lebih rapat sinar akan dibiaskan mendekatigaris normal

Hubungan n, v, λ

Dalam pembiasan cahaya frekuensi tidak mengalamiperubahan

PEMANTULAN PEMBIASAN

1. Sudut datang sama

dengan sudut pantul

1. Sudut datang tidak sama

dengan sudut bias

2. Berkas-berkas

sinar datang dan sinar

pantul merambat

dalam medium yang

sama.

2. Berkas-berkas sinar datang

dan sinar bias merambat

dalam medium yang tidak

sama.

3. Berkas-berkas

sinar datang dan sinar

pantul merambat

dengan kecepatan yang

sama.

3. Berkas-berkas sinar datang

dan sinar pantul merambat

dengan kecepatan yang

tidak sama.

Pemantulan sempurna

Example:

Pembiasan CahayaSoal

Cahaya merambat dari udara ke kaca yang memiliki indeks bias 1,5 dengan tebal 40 mm, tentukan panjang lintasan cahayadalam kaca?

Seberkas sinar merambat dari medium 1 kemedium 2 dengan sudut datang 600 dansudut bias 450 . Hitunglah indeks bias relatifmedium 2 terhadap medium 1

PEMBIASAN PADA PRISMA

Peristiwa dispersi cahaya

sudut deviasi, yaitu sudut yang dibentuk perpanjangansinar datang dan sinar bias yang terakhir

Ket:

δ = sudut deviasi

i1 = sudut datang

r2 = sudut bias

β = sudut puncak atau pembias prisma

Jika terjadi deviasi minimum maka i1 = r2

i1 r2δ

β

r1 i2

PEMBIASAN PADA LENSA TIPIS Lensa cembung

Lensa cekung

Beberapa rumus yang dipergunakan dalam lensa tipis

Untuk lensa gabungan

Pgab = p1 + p2 + p3 +…

Ket

p = kuat lensa (dioptri=D)

f = jarak fokus (m)

R1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1

R2 = jari-jari kelengkunagn permukaan 2

n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

Interferensi Cahaya Interferensi merupakan perpaduan 2 gelombang

cahaya yang menghasilkan pola-pola tertentu

A. Interferensi young (celah ganda)

Dari gambar di atask = 1, 2, 3, 4,…d = jarak 2 celahΘ = sudut simpang interferensiλ = panjang gelombang cahaya mono kromatikUntuk θ yang sangat kecil maka sin θ = y/L

B. Interferensi pada lapisan tipis

dn r

Contoh interferensi

DIFRAKSI CAHAYA Difraksi Pada Celah Tunggal

Difraksi Multi Celah (difraksi kisi)

Polarisasi CahayaPolarisasi cahaya adalahperistiwa pengutuban arahgetar gelombang medan listrik

1. Polarisasi karenapemantulan

Beberapa cara polarisasicahaya

ip

r

ip

Cahaya pantul terpolarisasi sempurnajika sinar pantul tegak lurus sinar bias

Medan listrik yang diteruskananalisator E=E0cosθ

θ = sudut antara sumbu polarisatordan analisator

Intensitas yang diteruskananalisator I=I0cos2θ

2. Polarisasi karenapenyerapan selaktif

Bias kembar adalah pembiasansinar alamiah yang disertaipenguraian sinar biasa(memenuhi hukum snelius) dansinar istimewa (tak memenuhihukum snelius)

3. Polarisasi karenabias kembar

Soal

1. Seberkas sinar monokromatis yang panjanggelombangnya 600nm menyinari tegak lurus kisi yangmempunyai 300 garis/mm. Tentukan Orde maksimumyang dapat diamati

2. Apabila sudut yang dibentuk polarisator dan analisatoradalah 600 , maka tentukan perbandingan intensitassinar yang lolos dan sebelum lolos dari analisator

aguspurnomosite.blogspot.com