Cahaya dan Optik

Apakah cahaya itu?

Cahaya termasuk gelombang EM karena dapat merambat tanpa medium

Pemantulan cahaya : Pemantulan teratur Pemantulan baur

Hukum I pemantulan bila cahaya dipantulkan oleh suatu bidang pemantul maka sinar datang, sinar pantul dan garis normal bertemu pada satu titik dan terletak pada satu bidang yang sama

Hukum II Pemantulan sudut antara sinar pantul dengan garis normal (sudut pantul) adalah sama besar dengan sudut antara sinar datang dengan garis normal (sudut datang)

Sinar pantulSinar datang

i

r

Garis Normal

Cermin datar

Sifat bayangan cermin datar :

1. Sama besar dengan bendanya

2. Jarak bayangan (dari cermin) = jarak benda

3. Bayangan bersifat khayal/semu dan tegak

Cermin lengkung

Cermin cekung :bidang pantul

pada sisi bagian dalam

Cermin cembung :bidang pantul

pada sisi bagian luar

Sinar Istimewa Cermin Lengkung

Sinar datangsinar pantul

Cermin Cekung Cermin Cembung

Sejajar sumbu utamaMelalui titik fokus

Seakan-akan berasal dari titik fokus

Melalui titik fokusSejajar sumbu utama

Sejajar sumbu utama

melalui titik pusat kelengkungan

Kembali melalui titik tersebut

Kembali melalui titik tersebut

Sinar Istimewa pada Cermin Lengkung

PF

12

3

PF

1

2

3

Pada cermin lengkung berlaku :

dengan :

R = jari-jari kelengkungan

f = jarak fokus

M = perbesaran bayangan

h = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

s = jarak benda ke cermin

s’ = jarak bayangan ke cermin

fR 21.

2. s

s

h

hM

''

3.fss

11

'

1

f dan RPositif cermin cekung

Negatif cermin cembung

Pada cermin lengkung berlaku :

MPositif bayangan tegakNegatif bayangan terbalik

| M |> 1 bayangan tegak

< 1 bayangan terbalik= 1 bayangan terbalik

S dan s’ Positif terletak di depan cerminNegatif terletak di belakang cermin

PembiasanPembelokan cahaya ketika melewati permukaan suatu

bahan tertentu (melewati satu medium ke medium lainnya)

Hukum Pembiasan sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar

Pada pembiasan berlaku (hukum Snellius):

nr

i

sin

sini

r

Garis normal

udara

mediumdengan : i = sudut datang

r = sudut bias

n = indeks bias

Hukum Snellius…..

2,11

2

2

1

2211

sin

sin

sinsin

nn

n

atau

nn

Dengan : n1 = indeks bias medium 1n2 = indeks bias medium 21 = sudut datang medium 12 = sudut bias medium 2n1,2 = indeks bias medium 2 terhadap medium 1

Jika n2 > n1 1 > 2

n1 > n2 1 < 2

Jika sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang rapat (n1 < n2) sinar akan dibelokkan mendekati garis normal dan sebaliknya.

Sudut kritisYaitu sudut datang yang menghasilkan sudut

bias sebesar 900.Jika sudut datang dibuat lebih besar daripada

sudut kritis maka cahaya akan dipantulkan semua dan tidak ada cahaya yang dibiaskan pemantulan total (dari medium rapat ke medium kurang rapat)

Contoh : Fiber optik cahaya dapat menempuh fiber optik dan keluar ke ujung lainnya tanpa kehilangan intensitas

121

2 ;sin nndengann

nik

Pergeseran sinar dalam kaca plan paralel

1

11

cos

)sin(

r

ridt

i1

i2 tr1r2

d

dengan :d = tebal kaca t = jarak pergeseran

Pembiasan cahaya pada prismaD = i1 + r2 -

dengan :

D = sudut deviasi

= sudut pembias prisma (sudut puncak)

1

2

2

1

sin

sin

n

n

v

v

r

i

Hubungan kecepatan, frekuensi dan panjang gelombang cahaya dengan indeks bias

dengan :n = indeks bias mediumc = kec. Cahaya dalam udarav = kec. Cahaya dalam medium

v

cn

n

udaran

dengan :n = indeks bias medium = panjang gelombang udara

udara, dan panjang gelombang medium n

v = f .

dengan : = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) v = kec. Cahaya dalam medium (m/s)

Warna cahaya

Sinar putih memiliki 7 komponen warna (spektrum warna) : merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu

SinarPolikromatik; dapat diurai

Monokromatik; tidak dapat diurai

Jika permukaan benda menyerap semua warna (panjang gelombang) yang mengenainya maka benda akan tampak hitam

Warna cahaya . . . . . . .

Jika permukaan benda menyerap warna dalam perbandingan yang sama dan selebihnya dipantulkan maka benda akan tampak abu-abu dalam cahaya putih.

Jika permukaan benda menyerap warna dalam perbandingan yang berbeda maka benda akan tampak memiliki warna tertentu.

Jika permukaan benda memantulkan semua warna maka akan nampak berwarna putih.

Warna cahaya . . . . . . .

Warna benda tergantung pada :Warna cahaya yang jatuh pada bendaWarna-warna yang dipantulkan atau

diterima benda

Pembiasan dan Spektrum Warna

Lensa

Lensa benda bening yang tembus cahaya yang permukaannya merupakan bidang lengkung bola, terbuat dari gelas atau plastik

Lensa lensa cembung dan lensa cekung

Lensa Cembung (lensa konvergen/lensa positif lensa yang memiliki bagian tengah lebih tebal dari bagian ujungnya

Lensa cembung

Bentuk lensa cembung :Bi-convex (cembung – cembung)Planconvex (cembung – datar)Convexconcave (cembung – cekung)

Lensa cekungBentuk lensa cekung :Bi-concave (cekung – cekung)Planconcave (cekung – datar)Concavconvex (cekung – cembung)

Alat – alat optik• Mata dan kacamata

• Lup dan mikroskop

• Teropong atau teleskop

Mata terdiri dari :Kornea; selaput cahayaCairan (aqueous humor); membiaskan

cahaya yang masuk ke dalam mataLensa kristalin; mengatur pembiasan yang

disebutkan oleh aqueous humor

Mata terdiri dari : ……..

Mata terdiri dari :Iris; selaput yang membentuk celah

lingkaran (memberi warna mata)Pupil; celah lingkaran yang dibentuk irisRetina; permukaan belakang mata

Kemampuan mata untuk mengatur titik fokus mata dengan mengatur lensa kristalin daya akomodasi mata

Mata . . . . . .

Mata normal (emetropik); mata yang memiliki titik dekat 15 cm, dan titik jauh tak berhingga

Miopik (terang dekat); sinar benda difokuskan di depan retina, titik jauhnya berada pada jarak tak berhingga lensa cekung

Hiperopik (terang jauh); sinar benda difokuskan di belakang retina lensa positif

Astigmatisma; kornea mata tidak berbentuk bola tetapi lebih melengkung pada satu bidang daripada bidang lain.

Lup dan mikroskop

Lup lensa konvergen yang digunakan untuk memperbesar sudut penglihatan yang tidak dapat dilakukan mata.

Mikroskop dua buah lensa konvergen (lensa obyektif dan lensa okuler)

Lensa okuler pada mikroskop berfungsi sebagai lup

Perbesaran pada mikroskop

Perbesaran lensa obyektif

Perbesaran lensa okulerobs

sM ob

ob

'

asiberakotidakmatauntukf

M

maksasiberakomatauntukf

M

okok

okok

mod;25

mod;125

Perbesaran total mikroskop

Mtotal = Mob x Mok