1. Pemantulan Cahaya
(a) (b)
Gambar 1. (a) pemantulan teratur dan (b) pemantulan baur
Sifat gelombang cahaya yang paling sering kita temui adalah pemantulan cahaya. Bayangan orang yang bercermin akan tampak karena cermin memantulkan cahaya yang mengenainya. Pemantulan cahaya ada dua macam, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur. Cermin merupakan alat yang dapat memantulkan hampir seluruh cahaya yang mengenainya. Cermin ada tiga macam, yaitu cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.
1) Pemantulan pada Cermin Datar
Bayangan pada cermin datar bersifat tegak, maya, dan sama besar. Hukum pemantulan cahaya berbunyi:
a. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.
b. Sudut datang sama dengan sudut pantul.
Banyak bayangan yang terbentuk antara dua cermin dapat dinyatakan dalam persamaan berikut. 360 1 o n (1) Keterangan:
n: banyaknya bayangan yang terbentuk
: besarnya sudut yang diapit oleh kedua cermin 2) Pemantulan pada Cermin Cekung
Gambar 3. Bagian-bagian cermin cekung Cermin cekung mempunyai bagian-bagian sebagai berikut: a. P: titik pusat kelengkungan cermin
b. F: titik fokus
c. O: titik pusat permukaan cermin
d. OF: jarak fokus, panjangnya 1/2 jari-jari kelengkungan cermin ( f) e. OP: sumbu utama cermin
f. R1, R2, dan R3: ruang di depan cermin g. R4: ruang di belakang cermin
Cermin cekung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Cermin cekung akan memantulkan sinar-sinar sejajar menuju titik fokusnya. b. Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya atau disebut konvergen.
R4 R1 R2 R3 F O P
Gambar 4. Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar datang melalui titik fokus, dan (c) sinar datang melalui pusat kelengkungan
Tiga sinar istimewa pada cermin cekung adalah sebagai berikut: a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus. b. Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.
c. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui jalan semula.
Sifat bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung tergantung pada letak benda dan letak bayangan.
a. Benda di R3 dan bayangan di R2 maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan diperkecil.
b. Benda di R2 dan bayangan di R3 maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan diperbesar.
c. Benda di titik P dan bayangan di titik P maka sifat bayangannya adalah nyata, terbalik, dan sama besar.
d. Benda di R1 dan bayangan di R4 maka sifat bayangannya maya, tegak, dan diperbesar.
e. Benda di titik fokus maka tidak terjadi bayangan.
Sifat bayangan yang terbentuk pada cermin cekung juga dapat ditentukan dengan cara berikut.
a. Jika jarak bayangan ke cermin (s') bernilai (+) maka bayangan bersifat nyata dan terbalik, namun jika jarak bayangan ke cermin s' bernilai (-) maka bayangan bersifat maya dan tegak.
b. Jika perbesaran > 1 (M > 1) maka bayangan diperbesar. Jika perbesaran = 1 (M = 1) maka bayangan sama besar dengan benda. Jika perbesaran < 1 (M < 1) maka bayangan diperkecil.
3) Pemantulan pada Cermin Cembung
Gambar 5. Bagian-bagian cermin cembung Cermin cembung mempunyai bagian-bagian sebagai berikut: a. P: titik pusat kelengkungan cermin
b. F: titik fokus
c. O: titik pusat permukaan cermin
d. OF: jarak fokus, panjangnya 1/2 jari-jari kelengkungan cermin (f) e. OP: sumbu utama cermin
f. R1, R2, dan R3: ruang di belakang cermin g. R4: ruang di depan cermin
Cermin cembung memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Berkas sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya atau disebut divergen.
Ada tiga buah sinar istimewa pada cermin cembung. Ketiga sinar istimewa tersebut dilukiskan pada gambar berikut.
P O
F
R3 R2 R1
n c
c n
Gambar 6. Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar datang menuju titik fokus, dan (c) sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin.
Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung adalah:
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.
c. Sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui sinar datang.
Tabel 2.2. Perbedaan bayangan nyata dan bayangan maya pada cermin Bayangan nyata Bayangan maya
1.Merupakan perpotongan dari sinar-sinar pantul
2.Dapat ditangkap oleh layar 3.Selalu terbalik
4.Kadang diperbesar (benda antara F dan C), kadang diperkecil (benda lebih jauhdari C)
1.Merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar pantul
2.Tidak dapat ditangkap oleh layar
3.Selalu tegak
2. Pembiasan Cahaya
Ketika suatu berkas sinar melalui dua buah medium yang berbeda kerapatannya maka sinar tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan sinar tersebut dikenal sebagai pembiasan. Perbandingan laju cahaya yang dibiaskan dalam ruang vakum dengan laju cahaya dalam medium uji disebut indeks bias.
Indeks bias dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan: n: indeks bias
c: cepat rambat cahaya di ruang hampa (3 . 108 m/s) cn: cepat rambat cahaya dalam medium (m/s)
Pada pembiasan berlaku hukum Snellius tentang pembiasan, yang berbunyi sebagai berikut.
a. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar. b. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang
batas merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias relatif.
Gambar 7. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar
Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau bidang lengkung dan bidang datar.
1) Pembiasan pada Lensa Cekung
Lensa cekung atau lensa konkaf merupakan lensa yang bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut sebagai lensa divergen. Jari-jari kelengkungan lensa cekung bernilai negatif.
Gambar 9. Macam-macam lensa cekung
Ada beberapa macam lensa cekung, yaitu lensa konveks konkaf, lensa plan konkaf, dan lensa bikonkaf.
Gambar 10. Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar datang melalui pusat optik, dan (c) sinar datang menuju titik fokus.
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung adalah:
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus. b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama. 2) Pembiasan pada Lenda Cembung
Lensa cembung atau lensa konveks merupakan lensa yang bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut sebagai lensa konvergen. Lensa cekung, jari-jari kelengkungan lensa cembung bernilai positif.
Gambar 11. Bagian-bagian lensa cembung
Gambar 12. Macam-macam lensa cembung
Lensa cembung ada tiga macam, yaitu konkaf konveks, plan konveks, dan bikonveks.
Gambar 13. Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung (a) sinar datang sejajar sumbu utama, (b) sinar datang melalui pusat optik, dan (c) sinar datang melalui fokus depan lensa
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah:
a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus. b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang melalui fokus depan lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama. Kekuatan lensa (P) adalah kemampuan lensa untuk menyebarkan atau mengumpulkan sinar. Kekuatan lensa suatu lensa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
'
1
1
1
s
s
f
R f 2 1 h h s s M ' ' f 1 P (3) Keterangan:P: kekuatan lensa (Dioptri) f: panjang fokus lensa (m)
Persamaan pada cermin dan lensa adalah sebagai berikut.
(4)
(5)
(6)
Keterangan:
f: panjang fokus cermin atau lensa (cm atau m) s: jarak benda ke cermin atau lensa (cm atau m) s': jarak bayangan ke cermin atau lensa (cm atau m) R: jari-jari cermin atau lensa (cm atau m)
h': tinggi bayangan (cm atau m) h: tinggi benda (cm atau m) M: perbesaran