16 GETARAN DAN GELOMBANG
B. Pemantulan Cahaya
RINGKASAN MATERI A. Perambatan Gelombang Cahaya
1. Cahaya Sebagai Gelombang Elektro-magnetik
b. Pemantulan teratur
Terjadi jika cahaya jatuh kebenda yang permukaannya rata/halus, memberikan kesan menyilaukan.
2. Hukum Pemantulan Cahaya
Cahaya dipantulkan oleh permukaan suatu benda memenuhi ketentuan dalam hukum pemantulan cahaya :
a. Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang pantul datar.
b. Sudut datang (i) = sudut pantul (r).
3. Pemantulan Cahaya Oleh Cemin Datar
Pemantulan cahaya yang teratur akan cenderung membentuk bayangan.
a. Sifat bayangan yang dibentuk cermin datar:
▪ Maya.
▪ Tegak.
▪ Sama besar.
Titik bayangan maya:
adalah titik potong perpanjangan sinar – sinar pantul divergen.
Titik bayangan nyata:
adalah titik potong sinar – sinar pantul konvergen.
b. Bayangan yang dibentuk oleh dua cermin datar yang membentuk sudut 𝛼 .
360−1
=
nn = banyaknya bayangan
4. Pemantulan Cahaya Oleh Cermin Cekung Sinar – sinar istimewa :
1) Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.
2) Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
3) Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan kembali melalui titik tersebut.
Sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung
RI : ruang antara O dan F.
RII : ruang antara F dan M.
RIII : ruang antara M dan ~.
RIV : ruang dibelakang cermin.
Letak
obyek Letak
bayangan Sifat bayangan I IV Maya, tegak, lebih besar
F - -
II III Nyata, terbalik, lebih besar M M Nyata, terbalik sama besar III II Nyata, terbalik, lebih kecil
~ F Nyata, terbalik, lebih kecil
▪ Hubungan jarak benda (S0), jarak bayangan (S1) dan jarak fokus (f).
1 𝑆0+ 1
𝑆1=1
𝑓 𝑓 =1 2𝑅 1
𝑆0+ 1 𝑆1=2
𝑅
▪ Perbesaran bayangan:
𝑀 = |𝑆1
𝑆0| 𝑀 = ℎ1
ℎ0 𝑆0 = jarak benda pada cermin 𝑆1 = jarak bayangan kecermin ℎ0 = tinggi benda
ℎ1 = tinggi bayangan
𝑅 = jari – jari kelengkungan cermin 𝑓 = jarak fokus
𝑀 = perbesaran bayangan
Catatan : nilai jarak fokus pada cermin cekung selalu positif (+).
5. Pemantulan Cahaya Oleh Cermin Cembung
▪ Sinar – sinar istimewa :
1) Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah – olah berasal dari titik fokus.
2) Sinar datang seolah – olah menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
3) Sinar datang seolah – olah menuju titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan sepalah – olah dari titik tersebut.
▪ Sifat bayangan 1) Maya.
2) Tegak . 3) Lebih kecil.
Cermin cembung bersifat divergen, sedang cermin cekung bersifat konvergen.
▪ Hubungan jarak benda pada (S0), jarak bayangan (S1)dan jarak fokus (f) :
1 𝑆0
+ 1 𝑆1
=1
𝑓 𝑓 =1 2𝑅 1
𝑆0
+ 1 𝑆1
=2 𝑅
▪ Perbesaran bayangan:
𝑀 = |𝑆1
𝑆0| 𝑀 = ℎ1
ℎ0
= jarak benda pada cermin
𝑆1 = jarak bayangan kecermin ℎ0 = tinggi benda
ℎ1 = tinggi bayangan
𝑅 = jari – jari kelengkungan cermin 𝑓 = jarak fokus
𝑀 = perbesaran bayangan Catatan :
nilai jarak fokus pada cermin cembung selalu negatif (-), nilai jarak bayangan selalu negatif (berada dibelakang cermin) (S1= - ).
|𝑆0| > |𝑆1| |𝑓| > |𝑆1| C. Pembiasan Cahaya
1. Hukum – Hukum Pembiasan
Bila cahaya melalui dua medium yang berbeda jenis kerapatannya, maka cahaya mengalami pembiasan, yang ditandai dengan perubahan besar kecepatan.
2. Hukum Snellius a. Hukum I Snellius :
1) Sinar datang dari medium (optik) kurang rapat menuju kemedium (optik) yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal.
2) Sinar datang dari medium (optik) lebih rapat menuju medium (optik) yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.
b. Hukum II Snellius :
1) Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak pada satu bidang datar.
2) Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias yang sama panjangnya ke bidang batas antara 2 medium adalah konstan (indeks bias zat).
Indeks bias zat menurut christian huygens 𝑛𝑥= 𝐶
𝐶𝑥
nx = indeks bias zat x
C = cepat rambat cahaya didalam ruang hampa = 3x108 m/s
Cx = cepat rambat cahaya di dalam zat x 3. Pembiasahan Cahaya Oleh Lensa Cembung
Lensa : adalah benda optik yang dibatasi oleh 2 bidang yang permukaan keduanya lengkung atau datar dan lengkung.
a. Sinar – sinar istimewa :
1) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskna melalui titik fokus.
2) Sinar datang melalui titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.
3) Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan.
b. Sifat – sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cembung.
Letak benda di Sifat bayangan Antara O dan F1 Maya, tegak, lebih besar
F1 -
Antara F1 dan 2F1 Nyata, terbalik, lebih besar 2F1 Nyata, terbalik sama besar Antara 2F1 dan ~ Nyata, terbalik, lebih kecil
c. Hubungan jarak benda (S0), jarak bayangan (S1)dan jarak fokus (f):
1 𝑆0+ 1
𝑆1=1
𝑓 𝑓 =1 2𝑅 1
𝑆0+ 1 𝑆1=2
𝑅
d. Perbesaran bayangan:
𝑀 = |𝑆1
𝑆0| 𝑀 = ℎ1
ℎ0
Catatan : nilai jarak fokus pada lensa cembung selalu positif.
4. Pembiasan Cahaya Oleh Lensa Cekung a. Bagian – bagian lensa cekung
b. Sinar – sinar istimewa
1) Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah – olah berasal dari titik fokus.
2) Sinar datang seolah – olah menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.
3) Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan.
c. Sifat bayangan 1) Maya . 2) Tegak.
3) Lebih kecil.
d. Hubungan jarak benda (S0), jarak bayangan (S1)dan jarak fokus (f):
1 𝑆0+ 1
𝑆1=1
𝑓 𝑓 =1 2𝑅 1
𝑆0+ 1 𝑆1=2
𝑅
e. Perbesaran bayangan:
𝑀 = |𝑆1
𝑆0| 𝑀 = ℎ1 ℎ0
Catatan : nilai jarak fokus (f) pada lensa cekung selalu negatif.
5. Kuat Lensa 𝑃 = 1
𝑓 f dalam satuan (m) 𝑃 = 100
𝑓 f dalam satuan (cm) P = kuat lensa, satuan : dioptri D. Mata dan Kamera
1. Mata
a.
Bagian – bagian mata :Pupil mengatur banyak cahaya yang masuk.
Iris memberi warna pada mata.
Lensa pengumpul cahaya di retina.
Retina sebagai layar dalam menangkap bayangan.
Otot lensa penguat dan pengatur kecembungan lensa mata.
b.
Sifat bayanganMata dapat melihat suatu bayangan benda jika bayangan benda tersebut terdapat di retina yang sifatnya :
1) Nyata.
2) Terbalik.
3) Lebih kecil.
c.
Daya akomodasiKemampuan mata untuk mengatur kecembungan lensa mata disebut daya akomodasi.
Berkaitan dengan daya akomodasi minimum dan daya akomodasi maksimum adalah :
1) Punctum proximum (titik dekat)
Adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata berakomodasi maksimum
Jarak baca dewasa normal 20 – 30 cm.
2) Punctum remotum ( titik terjauh)
Adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat dengan jelas oleh mata tak berakomodasi
Jarak benda tak terhingga (~).
d.
Cacat mataKarena lancar tidaknya mata berakomodasi berkaitan dengan kelenturan otot lensa mata, maka lensa mata terganggu atau dengan kata lain mengalami cacat mata.
1) Miopi ( rabun jauh)
Lensa mata tidak dapat dalam keadaan pipih seperti semula, sehingga jarak fokus lensa lebih kecil.
Akibat bayangan dari punctum remotum didepan retina.
Untuk dapat melihat dengan jelas penderita mata miop menggunakan lensa negatif. Kekuatan lensa negatif yang digunakan :
PR P=−100
PR = punctum remotum (cm) P = kekuatan lensa (dioptri) 2) Hipermetropi (rabun dekat)
Lensa mata tidak dapat lagi dalam keadaan cembung, sehingga jarak fokus lensa lebih besar.
Akibatnya bayangan dari punctum proximum dibelakang retina.
Untuk dapat melihat PP dengan jelas mata hipermetropi menggunakan lensa positif.
Kekuatan lensa positif yang digunakan :
PP 100 Sn P = 100 −
Sn = jarak baca normal = 25 cm PP = punctum proximum (cm) 3) Presbiopi (mata tua)
Daya akomodasi sudah berkurang karena usia lanjut .
PR dan PP tidak dapat terlihat dengan jelas untuk dapat melihat dengan jelas lagi digunakan lensa rangkap.
2. Kamera
1) Bagian – bagian kamera ;
Aperture lubang cahaya.
Diafragma pengatur cahaya yang masuk.
Lensa
cembung menangkap bayangan.
Shutter pembuka dan penutup aperture.
2) Sifat bayangan dan letak obyek : a) Sifat bayangan :
▪ Nyata.
▪ Terbalik.
▪ Lebih kecil . b) Letak obyek :
𝑆0 > 2f atau diruang III E. Kaca Pembesar (Lup)
Lup hanya berupa sebuah lensa cembung.
1) Lup berfungsi untuk melihat benda hingga terlihat lebih besar.
2) Sifat bayangan dan letak obyek : a) Sifat bayangan :
▪ Maya.
▪ Tegak .
▪ Lebih besar.
b) Letak obyek :
▪ Diantara O dan F mata berakomo-dasi.
▪ Dititik F mata tak berakomodasi.
3) Perbesaran bayangan a) Mata berakomodasi
𝑀𝑚𝑎𝑥 =25 𝑓 + 1
b) Mata tak berakomodasi 𝑀𝑚𝑖𝑛= 25
𝑓