Ringkasan Fisika Cahaya

w w w . a p l u s - m e . c o m

Page 1 Cahaya merupakan salah satu spektrum gelombang

elektromagnetik sehingga dapat merambat tanpa memerlukan medium perantara (vakum).

Sifat-sifat cahaya:

(a) merambat lurus

(b) memiliki energi dalam bentuk radiasi (c) dapat dipantulkan

(d) dapat dibiaskan

(e) dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), lenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi)

Identifikasi cahaya

✓ Merupakan gelombang elektromagnetik, dapat merambat melalui vakum (hampa udara)

✓ Merupakan gelombang transversal

✓ Kelajuan cahaya (c) =

3 10 

⁸ m/s

Cahaya merambat menurut garis lurus, sehingga apabila mengenai suatu benda dapat menghasilkan bayangan. Bayang-bayang terdiri dari bayang-bayang gelap (umbra) dan bayang-bayang kabur (penumbra).

A. PEMANTULAN CAHAYA (REFLECTION)

Cahaya dapat dipantulkan. Ada 2 jenis pemantulan cahaya yaitu:

 Pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi jika permukaan benda yang memantulkan rata (licin/mengkilap) dan halus.

 Pemantulan baur (difus) adalah pemantulan yang terjadi jika permukaan benda yang memantulkan tidak rata atau kasar.

1. Hukum pemantulan Cahaya

• Sinar datang, garis normal, sinar pantul, berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.

• Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).

i r

garis normal

sinar pantul sinar datang

2. Pemantulan pada cermin datar

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar

➢ Maya (di belakang cermin, tidak dapat ditangkap layar).

➢ Sama besar dengan bendanya.

➢ Tegak.

➢ Menghadap terbalik dengan bendanya.

➢ Jarak benda ke cermin = jarak bayangan dari cermin.

3. Pemantulan pada cermin lengkung

a. Pemantulan pada cermin cekung (concave mirror)

Cermin cekung bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut cermin konvergen.

Bagian-bagian cermin cekung

R f

O

depan cermin belakang cermin

Keterangan:

R = 2F = pusat kelengkungan cermin, jari-jari F = titik fokus/titik api

O = titik pusat bidang cermin

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

(i) sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin, dipantulkan melalui titik fokus.

R f

O Catatan:

1. Untuk melihat bayangan seluruh badan kita, panjang cermin minimal yang diperlukan = setengah dari tinggi seluruh badan

2. Untuk dua cermin datar yang membentuk sudut α, dapat menghasilkan bayangan sebanyak

360 1

n = −



w w w . a p l u s - m e . c o m

Page 2 (ii) sinar datang melalui titik fokus, dipantulkan sejajar

sumbu utama cermin.

R f

O

(iii) sinar datang melalui titik pusat kelengkungan R, dipantulkan melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

R f

O

Penggunaan cermin cekung: untuk berdandan, pemantul pada lampu sorot mobil dan lampu senter.

b. Pemantulan pada cermin cembung (convex mirror) Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut dengan cermin divergen.

Bagian-bagian cermin cembung

O

depan cermin belakang cermin

f R

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

(i) sinar datang sejajar dengan sumbu utama cermin, dipantulkan seolah-olah datang dari titik fokus.

O

f R

(ii) sinar datang menuju titik fokus, dipantulkan sejajar sumbu utama cermin.

O

f R

(iii) sinar datang melalui titik pusat kelengkungan R, dipantulkan melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

O

f R

Sifat bayangan pada cermin cembung selalu: maya, tegak, diperkecil.

Penggunaan cermin cembung: kaca spion mobil, kaca yang dipasang pada persimpangan jalan

4. Rumus pembentukan bayangan pada cermin

1 1 1

o i

f = s + s 2 R = f

o i

o i

i o

i o i

o

f s s s s s s f

s f s s f

s f

=  +

= 

−

= 

i i

−

o o

s h

M = s = h

Keterangan:

f

= fokus cermin

s

o = jarak benda ke cermin

s

i = jarak bayangan ke cermin

M

= perbesaran cermin

h

o = tinggi benda

h

i = tinggi bayangan

w w w . a p l u s - m e . c o m

Page 3

B. PEMBIASAN CAHAYA (REFRACTION)

Pembiasan adalah peristiwa pembelokkan cahaya pada saat mengenai bidang batas antara dua medium yang berbeda kerapatannya.

1. Hukum Snellius tentang Pembiasan

Hukum I Snellius: “sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.”

Hukum II Snellius: “jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat, maka sinar dibelokkan mendekati garis normal; dan sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, maka sinar dibelokkan menjauhi garis normal.

i

r

bidang batas sinar datang garis normal

sinar bias

Rapat atau tidaknya medium ditentukan berdasarkan angka indeks bias mediumnya (n). Makin besar nilai indeks bias mediumnya maka semakin rapat mediumnya.

Medium Indeks bias

Vakum 1,0000

Udara 1,0003 = 1

Air 1,33 =

4

3

Gelas 1,5 – 1,9

Intan 2,42

Sewaktu cahaya merambat dari suatu medium ke medium lainnya maka:

Cepat rambar gelombang berubah (v) Panjang gelombang (λ)

Frekuensi gelombang cahaya tetap (f)

2. Pemantulan Sempurna

Keterangan:

 Sinar datang tegak lurus (sudut datang 0°) dari air ke udara, tidak dibiaskan tetapi diteruskan.

 Sinar datang dari air ke udara dibiaskan menjauhi garis normal.

 Sinar datang dari air ke udara, dibiaskan maksimum 90°.

Sudut datang ini disebut sudut kritis (sudut batas).

 Sinar datang lebih besar dari sudut kritis, tidak mengalami pembiasan lagi, tetapi mengalami pemantulan sempurna.

3. Syarat terjadinya pemantulan sempurna

 Sinar harus datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat.

 Sudut datang harus lebih besar dari sudut kritis (

i

_k)

Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90°.

Contoh pemantulan sempurna:

 Fatamorgana: permukaan jalan tampak berair.

 Pemantulan sempurna pada kabel serat optik.

 Berlian tampak berkilau.

 Pemantulan sempurna pada prisma kaca, dll.

4. Pembiasan cahaya pada lensa

Lensa adalah benda optik tembus cahaya yang dibatasi oleh dua permukaan bidang lengkung.

a. Pembiasan cahaya pada lensa cembung (convex lens) Lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya sehingga disebut lensa konvergen.

Jenis-jenis lensa cembung:

 Lensa Cembung yang datar (plan-konveks)

 Lensa Cembung rangkap (bikonveks)

 Lensa Cembung yang cekung (konveks-konkaf)

w w w . a p l u s - m e . c o m

Page 4 Bagian-bagian lensa cembung

F2

2F2 F1 2F1

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

(i) sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus aktif

F

₁.

F2

2F2 O F1 2F1

(ii) sinar datang melalui titik fokus pasif

F

₂

,

dibiaskan sejajar sumbu utama.

F2

2F2 O F1 2F1

(iii) sinar datang melalui titik pusat optik O, diteruskan tanpa dibiaskan.

F2

2F2 O F1 2F1

Penggunaan lensa cembung: kacamata rabun dekat, lup (kaca pembesar), lensa-lensa pada teropong, mikroskop.

b. Pembiasan pada lensa cekung (concave lens)

Lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya sehingga disebut dengan lensa divergen.

Jenis-jenis lensa cekung

 Lensa Cekung yang datar (plan-konkaf)

 Lensa Cekung rangkap (bikonkaf)

 Lensa Cekung yang cembung (konkaf-konveks)

Bagian-bagian lensa cekung

F1

2F1 F2 2F2

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

(i) sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan - akan berasal dari titik fokus aktif

F

₁.

F1

2F1 F2 2F2

(ii) sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif

2

,

F

dibiaskan sejajar sumbu utama.

F1

2F1 F2 2F2

w w w . a p l u s - m e . c o m

Page 5 (iii) sinar datang melalui titik pusat optik O, diteruskan

tanpa dibiaskan.

F1

2F1 O F2 2F2

Sifat bayangan pada lensa cekung selalu: maya, tegak, diperkecil.

Penggunaan lensa cekung: kacamata rabun jauh, lensa pada teropong panggung (Galileo).

5. Rumus pembentukan bayangan pada lensa sama dengan rumus pembentukan bayangan pada cermin

6. Kekuatan Lensa

1 100

(m) (cm) P = f = f

Keterangan:

P = kekuatan lensa (dioptri)