Cahaya dan Sifat-Sifatnya

OLEH : IRFAN

SYARIF

CAHAYA DAN SIFAT-SIFATNYA

1. Cahaya dan Sifat-Sifatnya 2. Mata

4. Alat-Alat Optik 5. Soal - Soal

MATERI POKOK

6. Daftar Pustaka

3. Kelainan Mata

TUJUAN PEMBELAJARAN / TARGET :

Setelah mengikuti perkuliahan ini saudara diharapkan dapat:

 Menjelaskan definisi cahaya, sifat-sifat cahaya, dan proses terjadinya cahaya.

 Menjelaskan hubungan antara indeks bias, panjang gelombang,dan kecepatan rambat gelombang cahaya.

 Menjelaskan tentang optika geometris(lensa)

 Menjelaskan tentang mata, cacat mata, alat-alat

pemeriksaan mata, dan daya akomodasi mata.

CAHAYA

Merambat Lurus

BAHAN KEGUNAAN

Menembus Benda Bening

Dapat Dipantulkan

Dapat Dibiaskan

Memiliki warna

Penerapan

Alat-alat Optik

TEORI TENTANG CAHAYA

Teori lama

 Plato (429 – 348 SM) dan Euclides (287 – 212 SM) : “benda- benda di sekitar dapat dilihat oleh karena mata mengeluarkan sinar cahaya”.

Teori baru

 Abu Ali Hasan Ibn Al-Haitam / “Alhazen” (965 – sekitar 1040 M) : “setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah, namun hanya sinar yang tegak lurus saja yang masuk ke mata yang dapat dilihat”.

 Sir Isaac Newton (1642 – 1727 M) : “cahaya terdiri dari partikel halus yang memancar ke segala arah dari sumbernya”.

 Christian Huygens (1629 - 1695 M) :”cahaya dipancarkan ke semua arah sebagai gejala gelombang”.

 Thomas Young (1773 – 1829 M) dan August Fresnel (1788-

1827) : “cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi”.

TEORI TENTANG CAHAYA

 Faraday (1847 M) : “cahaya adalah getaran

elektromagnetik berfrekuensi tinggi yang dapat bertahan walaupun tidak ada medium”.

 Max Planck (1858 – 1947 M) : “sinar cahaya adalah terdiri dari paket (kuantum) energi yang disebut sebagai foton”.

 Maxwell (1831 – 1879 M) : “cahaya adalah gelombang elektromagnetik”.

 Albert Einstein (1879 – 1955 M) : “cahaya dpt bersifat

sbg partikel dan gelombang”.

CAHAYA DAN SIFAT-SIFATNYA

o CAHAYA MERUPAKAN SALAH SATU BENTUK ENERGI.

o James Clerk Maxwell (1831-1879), cahaya merupakan rambatan gelombang yang dihasilkan oleh medan listrik dan medan magnet (gelombang elektromagnet).

o SUMBER CAHAYA ADALAH BENDA-BENDA YANG DAPAT MENGHASILKAN CAHAYA ( MATAHARI, BINTANG, LAMPU, DLL)

o CAHAYA DIBEDAKAN :

o cahaya tampak : cahaya putih yang dapat ditangkap oleh mata ( cahaya matahari, lampu, api, dll).

o cahaya tak tampak : cahaya yang tidak dapat

ditangkap oleh mata (sinar X, sinar ultraviolet, sinar

gamma dan sinar inframerah).

SIFAT-SIFAT CAHAYA

1. CAHAYA MERAMBAT LURUS

o Sifat cahaya yang merambat lurus ini dimanfaatkan manusia pada lampu senter dan lampu kendaraan bermotor.

NOTE :

JIKA SALAH SATU KARTON POSISINYA DIGESER MAKA CAHAYA TIDAK DAPAT DITERUSKAN.

SIFAT-SIFAT CAHAYA

2. CAHAYA MENEMBUS BENDA BENING

BERDASARKAN DAPAT TIDAKNYA MENERUSKAN CAHAYA, BENDA DIBEDAKAN MENJADI :

o Benda tidak tembus cahaya (benda gelap) tidak dapat meneruskan cahaya yang mengenainya.

Apabila dikenai cahaya, benda ini akan membentuk bayangan.

Contoh : kertas, karton, tripleks, kayu, dan tembok

o Benda tembus cahaya (benda bening) dapat

meneruskan cahaya yang mengenainya. Contoh : kaca.

o Benda keruh adalah benda yang hanya dapat meneruskan cahaya sebagian.

o Contoh : kain, kertas, dll

SIFAT-SIFAT CAHAYA

3. CAHAYA DAPAT DIPANTULKAN

o Jika cahaya mengenai benda gelap cahaya akan dipantulkan kembali oleh benda itu.

HUKUM PEMANTULAN CAHAYA :

o “ Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul.

o Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada sebuah bidang datar ”.

Note :

JIKA SINAR DATANG MEMBENTUK SUDUT 45^O MAKA SINAR PANTUL MEMBENTUK SUDUT 45^O .

SIFAT-SIFAT CAHAYA

3. CAHAYA DAPAT DIPANTULKAN

PEMANTULAN CAHAYA TERBAGI 2 :

o a) Pemantulan teratur : terjadi jika cahaya mengenai permukaan benda yang datar atau licin.

Contoh: pada cermin

o b) Pemantulan baur /difus : terjadi jika cahaya

mengenai ermukaan benda yang tidak rata atau kasar.

SIFAT-SIFAT CAHAYA

3. CAHAYA DAPAT DIPANTULKAN

CERMIN DIBEDAKAN MENJADI 3 MACAM :

a. Cermin datar ; sifat bayangannya adalah semu, tegak, sama besar

b. Cermin cekung (diletakkan dekat); sifat bayangannya semu, tegak, dan lebih besar.

Cermin cekung (diletakkan pusat); sifat bayangannya sejati, terbalik, dan sama besar.

Cermin cekung (diletakkan jauh); sifat bayangannya sejati, terbalik, dan lebih kecil.

Contoh : sendok sisi cekung, senter, lampu mobil

SIFAT-SIFAT CAHAYA

3. CAHAYA DAPAT DIPANTULKAN

c . Cermin cembung ; sifat bayangannya adalah semu, tegak, lebih kecil dari bendanya

Contoh : kaca spion

BAYANGAN YANG TERBENTUK

Jika sebuah benda diletakkan di antara dua buah cermin

yang membentuk sudut α, maka banyaknya bayangan (n) yang dibentuk adalah :

Sebuah benda diletakkan di antara dua buah cermin datar yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk

sudut sebesar 60º satu sama lain. Berapakah jumlah bayangan benda yang terbentuk?

Penyelesaian:

Diketahui : α = 60º Ditanya : n = ?

Jawab:

= 6 – 1

= 5 buah bayangan

Jadi, banyaknya bayangan yang terbentuk adalah 5 buah

bayangan.

SIFAT-SIFAT CAHAYA

4. CAHAYA DAPAT DIBIASKAN

 PEMBIASAN CAHAYA ADALAH PEMBELOKAN ARAH RAMBAT CAHAYA.

 CAHAYA AKAN MENGALAMI PEMBIASAN JIKA MERAMBAT MELALUI DUA MEDIA YANG KERAPATANNYA BERBEDA. (SNELLIUS)

 Jika cahaya datang dari suatu zat yang kerapatannya kurang (udara) menuju ke zat

yang kerapatannya lebih besar (air), cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal.

 Jika cahaya datang dari suatu zat yang kerapatannya lebih besar (air) menuju ke zat

yang kerapatannya kurang (udara), cahaya akan dibiaskan menjauhigaris normal.

 Indeks bias (n) suatu zat adalah perbandingan laju

cahaya dalam ruang hampa (c) terhadap laju cahaya di dalam suatu medium (v) atau ditulis:

N or m al

v

₁

v

₁^*

v

₂

r

i i

^`

Medium 1

Medium 2

n

₁

n

₂

 Hukum Refleksi:

 Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada bidang datar

 Sudut datang (i) = sudut pantul (r)

 Hukum

Refraksi/Snellius:

 Sinar datang, garis normal dan sinar bias terletak pada bidang datar

 Hubungan antara indeks bias dengan sudut dalam medium yang berbeda:

r sin n

i sin

n

¹



²

SIFAT-SIFAT CAHAYA

5. CAHAYA DAPAT DIURAIKAN

 CAHAYA PUTIH MERUPAKAN GABUNGAN DARI BEBERAPA WARNA.

 PELANGI MEMILIKI WARNA ME–JI–KU–HI– BI–NI– U.

 PELANGI MERUPAKAN PROSES PENGURAIAN CAHAYA MATAHARI OLEH TITIK- TITIK AIR HUJAN. WARNA PUTIH DARI CAHAYA MATAHARI DIURAIKAN MENJADI WARNA ME-JI-KU-HI-BI-NI-U.

 PENGURAIAN CAHAYA PUTIH MENJADI CAHAYA MEJIKUHIBINIU DISEBUT DISPERSI CAHAYA.

 SPEKTRUM CAHAYA MERUPAKAN PENGGABUNGAN WARNA MEJIKUHIBINIU AKAN MENGHASILKAN WARNA PUTIH.

PENERAPAN CAHAYA DALAM BIDANG MEDIS

Penerapan Cahaya / Sinar Untuk Transilluminasi, Endoskop, Sistoskop, Protoskop, Bronkhoskop

Cahaya pada hakekatnya tidak dapat dilihat, kesan adanya cahaya apabila cahaya tersebut mengenai benda. Cahaya dapat bersifat gelombang maupun partikel. Cahaya adalah merupakan tenaga berbentuk gelombang dan dapat membantu kita melihat.Cahaya bergerak lurus ke semua arah.Cahaya di biaskan apabila bergerak secara tegak lurus melalui medium yang berbeda seperti melalui udara, kaca dan air.

cahaya dapat bergerak lebih cepat melalui udara.

Cahaya mempunyai banyak manfaat. Selain bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, cahaya juga di manfaatkan dalam bidang medis. Salah satu penerapannya adalah dalam pendeteksian suatu penyakit yang bertujuan untuk mendiagnosa dan proses penyembuhan penyakit melalui terapi.Cahaya sangat bermanfaat dalam bidang kedokteran baik sebagai pembantu dalam memperoleh informasi maupun sebagai terapi. Cahaya sangat berkaitan dengan ketajaman penglihatan.

Sebagai contohnya lampu operasi yang di gunakan pada saat operasi;

dengan bantuan cermin cekung di peroleh cahaya yang benderang.

PENERAPAN CAHAYA DALAM BIDANG MEDIS

Sinar tampak bermanfaat untuk mengetahui secara langsung bagian-bagian dari tubuh baik luar maupun dalam mengalami suatu kelainan. Untuk itu dapat di perinci sebagai berikut:

a. Transilluminasi

Transilluminasi yaitu cahaya melalui jaringan tubuh yang bermanfaat untuk mengetahui apakah ada gejala hidrosefalus ( kepala mengandung cairan oleh karena belum sempurna pembentukan tulang tengkorak ) dan juga bermanfaat untuk menentukan pneumetoraks, kelainan testes dan payudara.

b. Endoskop

Endoskop bermanfaat untuk melihat uang di dalam tubuh. Alat ini terdiri dari fiberglas, lampu. Sinar-sinar yang masuk melalui fiberglas akan dipantulkan secara sempurna sehingga gambaran yang akan di lihat di dalam tubuh akan terlihat mudah.

c. Sistoskop

Alat ini mempunyai prinsip yang sama dengan endoskop. Sistoskop dim pergunakan untuk melihat struktur didalam kandung kemih.

d. Protoskop

Protoskop juga mempunyai prinsip yang sama dengan endoskop.

Alat ini di pergunakan untuk melihat struktur rectum ( dubur ).

PENERAPAN CAHAYA DALAM BIDANG MEDIS

e. Bronkhoskop

Bronkhoskop di pergunakan untuk melihat bronchus paru-paru.

Selain penerapan cahaya pada bidang medis melalui alat-alat diatas, penerapan bidang medis juga dapat kita lihat melalui yaitu :

 Mikroskop Cahaya

Pada abad XIXahli optika menawarkan mikroskop untuk di jual di segala penjuru kota-kota Eropa.Mikroskop cahaya memiliki perbesaran maksimal 1000 kali. Mikroskop memeiliki kaki yang berat dan kokoh agar dapat berdiri dengan stabil. Mikroskop cahaya mempunyai bagian-bagian yang mengatur cahaya, bagian-bagian yang mengatur cahaya pada mikroskop yaitu:

a) Cermin

Cermin pada mikroskop cahaya di gunakan untuk menagkap cahaya dan merefreksi cahaya ke tingkat berikutnya yaitu ke kondenser. Setiap mikroskop mempunyai dua cermin yaitu cermin datar dan cermin cekung. Objektif dengan pembesaran lemah sebaiknya menggunakan cermin cembung, tetapi para peneliti biasanya menggunakan cermin datar.

PENERAPAN CAHAYA DALAM BIDANG MEDIS

b) Kondensor

Biasanya pengamat berusaha agar sumber cahaya misalnya lampu yang oleh cermin direfleksi pada kondensor dan untuk selanjutnya di fokuskan oleh kondensor tepat pada benda yang di amati. Jadi, seakan seolah-olah benda yang di amati menjadi bercahaya.

c) Coarse dan fine adjustment

Coarse adjustmen dan fine adjusmen merupakan alat yang mengatur naik turunnya tabung tubuh pada mikroskop agar bayangan terfokuskan. Kedua alat ini mempunyai prinsip yang sama hanya saja fine adjustmen di desain untuk menaikan dan menurunkan tabung tubuh mikroskop secara perlahan-lahan.

Mikroskop cahaya meruapakan salah satu contoh penerapan cahaya pada bidang medis. Mikroskop cahaya mempunyai fungsi yaitu untuk melihat mikroorganisme yang membutuhkan sampai 1000 kali pembesaran. Contonya seperti sel.

Mikroskop cahaya dapat memisahkan dua titik 0,25 mikron; agara dapat diamati oleh mata maka di perlukan pembesaran 1.000 kali sehingga jarak dua titik 0,25 mikron akan tampak sebagai dua titik terpisah 0,25.

IRFAN SYARIF

OPTIKA

Optika: penerapan lensa, cermin, dan prisma pada instrumen-instrumen yang

mengendalikan dan memainkan cahaya

Dalam ilmu optika ada dua cara pendekatan untuk menyelidiki gejala cahaya yaitu

 Optika Fisis: mempelajari tentang gejala cahaya dengan menghitung variabel fisisnya, contoh:

interferensi, difraksi, polarisasi, dsb.

 Optika Geometris : mempelajari tentang

penjalaran cahaya dalam medium secara garis

lurus, contoh: cermin,lensa, mikroskop, dsb

IRFAN SYARIF

OPTIKA GEOMETRIS

Lensa Cembung (konvergen)

 Mempunyai panjang fokus positif (f > 0)

 Bayangan yang dibentuk nyata, terbalik, dan diperbesar (kecuali untuk benda yang terletak antara titik pusat dan f)

2f f f 2f

IRFAN SYARIF

OPTIKA GEOMETRIS

2f f f 2f

Lensa Cekung (divergen)

 Mempunyai panjang fokus negatif (f < 0)

 Bayangan yang dibentuk maya, tegak, dan diperkecil

IRFAN SYARIF

OPTIKA GEOMETRIS

Untuk lensa dan cermin berlaku persamaan Snellius:

s = jarak benda (cm , m)

s’= jarak bayangan (cm , m)

h,h”= tinggi benda, tinggi bayangan (cm, m) M = perbesaran bayangan

Kekuatan lensa atau daya lensa

P = kekuatan lensa (dioptri) f = jarak fokus lensa (meter)

s - s' h

M h'

R 2 f

1 s'

1 s

1











f(meter)

 1

P

ALAT- ALAT OPTIK

1

) Kornea mata, berfungsi untuk melindungi mata bagian dalam.

2) Iris, berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk ke mata.

3) Pupil atau celah (lubang yang terdapat pada iris), berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya.

Jika cahaya yang masuk sedikit, pupil akan melebar. Jika cahaya yang masuk banyak, pupil akan mengecil.

4) Lensa mata, dapat berakomodasi. Jika melihat benda yang jauh, lensa mata akan memipih. Jika melihat benda yang dekat, lensa mata akan menebal.

5) Retina, merupakan tempat terbentuknya bayangan yang akan dikirim ke saraf.

Bagian-bagian Mata dan Fungsinya

1. MATA

KELAINAN PADA MATA

1) Rabun Jauh (Miopi)

Miopi disebabkan jarak titik api lensa mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu cembung. Titik api adalah pusat pertemuan sinar yang sudah dipecah oleh lensa. Jadi, sinar yang masuk jatuh di depan retina sehingga mata tidak dapat melihat benda jauh.

Keterangan gambar:

a) Mata yang menderita rabun jauh.

b) Penderita rabun jauh bisa ditolong dengan menggunakan lensa cekung.

Untuk menolong penderita miopi (rabun jauh) harus menggunakan kacamata dengan lensa cekung (negatif). Lensa cekung ini akan menempatkan bayangan tepat pada retina.

KELAINAN PADA MATA

2) Rabun Dekat (Hipermetropi)

Rabun dekat disebabkan lensa mata terlalu pipih. Titik api lensa berada di belakang retina sehingga mata tidak dapat melihat benda-benda yang dekat.

Jadi, penderita hipermetropi harus menggunakan kacamata berlensa

cembung. Dengan lensa cembung, sinar yang jatuh di belakang retina akan dikembalikan tepat pada retina.

Keterangan gambar:

• a) Mata yang menderita rabun dekat.

• b) Penderita rabun dekat bisa ditolong dengan menggunakan lensa cembung.

KELAINAN PADA MATA

3) Presbiopia (Mata Tua)

Presbiopi adalah kelainan pada mata yang disebabkan oleh faktor usia sehingga daya akomodasi matanya berkurang.

Penderita ini tidak dapat melihat benda dekat dan tidak dapat melihat benda jauh dengan jelas. Penderita ini harus

menggunakan kacamata berlensa cekung dan cembung sekaligus

Hal-hal yang dapat kamu lakukan agar matamu tetap sehat, di antaranya sebagai berikut.

a. Mengatur jarak baca (minimal 30 cm);

b. Menonton televisi jangan terlalu dekat;

c. Membaca di ruangan yang terang karena jika kamu membaca di tempat yang kurang terang, pupil mata mu akan melebar dengan kuat sehingga lama kelamaan akan menimbulkan kelelahan pada mata

d.Mengonsumsi makanan yang banyak mengandung vitamin A, seperti wortel.

4 ) Astigmatisma

Astigmatisma adalah kelainan pada mata yang disebabkan

tidak fokusnya bayangan jatuh pada retina melihat benda

jauh ataupun melihat sekat. Penderita ini harus

menggunakan kacamata berlensa silindris .

ALAT ALAT OPTIK 2. Lup

 Lup disebut juga kaca pembesar.

 Alat ini sering digunakan oleh tukang jam tangan.

 Lup menggunakan lensa cembung.

 Lup digunakan untuk melihat benda-benda

berukuran kecil sehingga tampak besar.

IRFAN SYARIF

LUP / KACA PEMBESAR

Digunakan untuk memperbesar sudut pandang

Perbesaran Lup:

α β

Lensa +

f ok

s s

M    1  25

ALAT ALAT OPTIK 3. Kamera Foto

 Kamera adalah alat yang digunakan untuk memotret.

 Kamera menggunakan lensa positif. Lensa tersebut disangga oleh tabung yang dapat digeser ke depan atau ke belakang untuk memfokuskan bayangan benda agar

bayangan jatuh pada film.

 Kamera memiliki diafragma yang fungsinya

menyerupai iris mata manusia. Diafragma

dapat mengatur sedikit atau banyak cahaya

yang masuk.

ALAT ALAT OPTIK 4. Teleskop

 Teleskop atau teropong adalah alat yang

digunakan untuk melihat benda-benda yang

sangat jauh, misalnya benda di ruang angkasa.

Dengan teleskop, benda ruang angkasa akan

terlihat lebih dekat.

ALAT ALAT OPTIK 5. Periskop

 Awak kapal selam yang berada di kedalaman laut dapat mengamati permukaan laut menggunakan periskop.

 Periskop menerapkan sifat cahaya yang berupa pemantulan. Cahaya dari atas permukaan laut

ditangkap oleh suatu cermin, kemudian dipantulkan menuju mata pengamat di dalam kapal

selamdilengkapi dengan periskop.

 Periskop menggunakan 2 buah cermin. Cermin ialah

kaca bening yang salah satu mukanya dicat dengan

air raksa

IRFAN SYARIF

ALAT ALAT OPTIK

Untuk perbesaran yang lebih, mis: hingga 1000 kali, maka digunakan 2 lensa positif.

M = M

1

X M

2

= M

_obyektif

x M

_okuler

Lensa obyektif Lensa okuler

 

 

  

 

ok ob

ob

f f

M s 1 25

6. Mikroskop

IRFAN SYARIF

DAYA PISAH MIKROSKOP

 Sebelum cahaya masuk ke alat optik harus melalui celah dahulu dan umumnya celah merupakan lingkaran (diafragma).

 Bayangan yang terjadi merupakan bayangan diperbesar.

Dari rumus difraksi :

 jika θ <<, maka sin θ ~ θ = z/s dengan R/s = tg u

= sin u, maka rumus daya pisah :

R n o

 0 , 61  sin 

u

z n o

sin 61 ,

0 



e-mail:

syarif_ir74

@yahoo.co m

DAFTAR PUSTAKA

• John R. Cameron, dkk. Physics of The Body

( terjemahan : “Fisika Tubuh Manusia” oleh Dra

Lamyarni I.Sardy, M.Eng edisi ke-2). Jakarta : Sagung Seto. 2006.

• Alan H. Cromer. Physics for The Life Sciences 2

^nd

( terjemahan : “Fisika untuk Ilmu-Ilmu Hayati” oleh Dr. Sumartono P., M.Sc edisi ke-2). Yogyakarta :

Gadjah Mada University Press. 1994.

IRFAN SYARIF