5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 1/17

 

A.  Standar Kompetensi

Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik.

B.  Kompetensi Dasar

Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif.

C.  Indikator

1.  Menjelaskan pengertian cermin.

2.  Menjelaskan cara menentukan bayangan benda pada cermin datar.

3.  Menyebutkan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar.

4.  Menyebutkan sifat pemantulan oleh cermin cekung.

5.  Menggambarkan bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung.

6.  Menjelaskan hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan pada cermin.

7.  Menjelaskan pengertian perbesaran linear.

8.  Menjelaskan efek posisi benda pada sifat bayangan yang dihasilkan cermin cekung.

9.  Menyebutkan sifat pemantulan sinar-sinar utama pada cermin cembung.

10. Membedakan karakteristik bayangan yang dihasilkan cermin cekung dan cembung.

11. Menjelaskan pengertian lensa.

12. Membedakan lensa cembung dan lensa cekung.

13. Menyebutkan arah pembiasan sinar-sinar utama pada lensa cembung.

14. Menjelaskan hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan pada lensa.

15. Menentukan perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lensa.

16. Menjelaskan efek posisi benda terhadap bayangan yang dibentuk lensa cembung.

17. Menyebutkan arah pembiasan sinar-sinar utama pada lensa cekung.

18. Membedakan karakteristik bayangan yang dihasilkan lensa cembung dan cekung.

19. Menjelaskan pengertian daya lensa.

20. Menjelaskan hubungan antara kelengkungan dan jarak fokus lensa.

21. Menjelaskan pengertian alat optik.

D.  Materi Pokok 

Alat Pemantul Cahaya

o  Pemantul cahaya

o  Cermin datar

o  Cermin Lengkung

Alat Pembias Cahaya

o  Pembias cahaya

o  Kaca planparalel

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 2/17

 

o  Prisma

o  Lensa

E.  Konsep Prasyarat

F.  Konsep-konsep Esensial

Jarak,

G.  Peta Konsep

H.  Uraian Materi

1.  Pemantulan Cahaya (Refleksi)

Refleksi atau pemantulan cahaya terbagi menjadi 2

tipe, yaitu specular reflection/pemantulan teratur dan diffuse

reflection/pemantulan baur . Pemantulan teratur terjadi ketika

suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan halus

atau rata seperti permukaan cermin datar atau permukaan air

yang tenang sehingga dipantulkan ke arah tertentu yang

mudah diduga. Sedangkan pemantulan baur terjadi ketika

suatu berkas cahaya sejajar yang datang pada permukaan

yang kasar atau tidak rata sehingga dipantulkan ke berbagai

arah yang tidak tertentu.

  Hukum Pemantulan

1)  Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal

berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu

bidang datar.

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

Secara matematis i = r.

a. Cermin Datar

Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian

pemantulannya. Cermin datar biasanya terbuat dari kaca dan dibelakangnya dilapisi logam

tipis mengkilap sehingga tidak tembus cahaya.

  Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar

Ketika kita bercermin, bayangan kita tidak pernah dapat dipegang atau ditangkap

dengan layar. Bayangan seperti itu disebut bayangan maya atau bayangan semu.

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 3/17

 

Bayangan maya selalu terletak di belakang cermin. Bayangan ini terbentuk karena sinar-

sinar pantul yang teratur pada cermin.

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut:

a. Bayangannya maya.b. Bayangannya sama tegak dengan bendanya.

c. Bayangannya sama besar dengan bendanya.

d. Bayangannya sama tinggi dengan bendanya.

Permukaan datar dapat dianggap permukaan sferis dengan R = ∞. Jadi, jarak titik api

(focus) untuk permukaan datar ialah :

Sehingga pemakaian persamaan umum menjadi sebagai berikut :

sedang pembesarannya :

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar :

1. Bayangan bersifat maya, terletak di belakang cermin bayangan tegak 

2. Jarak bayangan = jarak benda

3. Tinggi benda = tinggi bayangan

4. Bayangan tegak 

Banyaknya bayangan (n) yang dibentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk 

sudut tertentu (a) adalah : n = (360°/a)-1 

  Cermin cekung (cermin konkaf) (+)

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 4/17

 

Cermin cekung memiliki permukaan pemantul yang bentuknya melengkung atau

membentuk cekungan. Garis normal pada cermin cekung adalah garis yang melalui pusat

kelengkungan, yaitu di titik M atau 2F. Sinar yang melalui titik ini akan dipantulkan ke

titik itu juga.

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika sinar-

sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu

titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus (F).

Ketika sinar-sinar datang yang melalui titik fokus mengenai permukaan cermin

cekung, ternyata semua sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama. Akan

tetapi, jika sinar datang dilewatkan melalui titik M (2F), sinar pantulnya akan dipantulkan

ke titik itu juga.

  Sinar Istimewa pada Cermin Cekung adalah sebagai berikut: 

a. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.

b. Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

c. Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan ke titik itu juga.

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 5/17

 

 

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung

Jika kita bercermin pada cermin cekung, kita tidak akan mendapatkan bayanganmu selalu

di belakang cermin.

Ketika kita meletakkan sebuah benda dengan jarak lebih besar daripada titik fokus cermin

cekung, bayangan benda yang terjadi selalu nyata karena merupakan perpotongan

langsung sinar-sinar pantulnya (di depan cermin cekung). Akan tetapi, ketika benda kita

letakkan pada jarak di antara titik fokus dan cermin, kita tidak akan mendapatkan

bayangan di depan cermin. Bayangan benda akan kelihatan di belakang cermin cekung,

diperbesar, dan tegak.

Beberapa hal yang harus diingat tentang cermin cekung adalah:

- Titik focus di depan cermin, maka disebut cermin positif 

- Sinar pantul bersifat mengumpul (konvergen)

- sifat bayangan tergantung letak 

Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin lengkung (cekung dan cembung):

1. Rumus pembentukan jarak fokus cermin : f = ½ R atau R = 2 f  

2. Rumus pembentukan bayangan : 1/f = 1/So + 1/Si 

3. Rumus perbesaran bayangan : M = -(Si/So) = hi/ho 

Keterangan:

So = jarak benda ; Si = jarak bayangan ; f = jarak fokus ; hi = tinggi bayangan ; ho = tinggi

benda ; R = jari-jari kelengkungan cermin ; M = Perbesaran linier bayangan

  Cermin cembung (cermin konveks) (-) 

Pada cermin cembung, bagian mukanya berbentuk seperti kulit bola, tetapi bagian

muka cermin cembung melengkung ke luar. Titik fokus cermin cembung berada di

belakang cermin sehingga bersifat maya dan bernilai negatif.

Cermin cembung memiliki sifat menyebarkan sinar (divergen). Jika sinar-sinar

pantul pada cermin cembung kamu perpanjang pangkalnya, sinar akan berpotongan di titik 

fokus (titik api) di belakang cermin. Pada perhitungan, titik api cermin cembung bernilainegatif karena bersifat semu.

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 6/17

 

Sinar-sinar pantul pada cermin cembung seolah-olah berasal dari titik fokus menyebar ke

luar. Seperti halnya pada cermin cekung.

  Pada cermin cembung pun berlaku sinar-sinar istimewa:

a. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.

b. Sinar dating seolah olah menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

c. Sinar datang menuju titik M (2F) akan dipantulkan seolah-olah dari titik itu juga.

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung

Bayangan yang terbentuk pada cermin cembung selalu maya dan berada di belakang

cermin. Mengapa demikian? Secara grafis, kita cukup menggunakan dua berkas sinar

istimewa untuk mendapatkan bayangan pada cermin cembung.

Beberapa hal yang harus diingat tentang cermin cembung adalah:

- Titik focus di belakang cermin, maka disebut cermin negative

- Sinar pantul bersifat menyebar (divergen)- sifat bayangan : diperkecil, maya, tegak 

Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin lengkung (cekung dan cembung):

1. Rumus pembentukan jarak fokus cermin : f = ½ R atau R = 2 f  

2. Rumus pembentukan bayangan : 1/f = 1/So + 1/Si 

3. Rumus perbesaran bayangan : M = -(Si/So) = hi/ho 

Keterangan:

So = jarak benda ; Si = jarak bayangan ; f = jarak fokus ; hi = tinggi bayangan ; ho = tinggi

benda ; R = jari-jari kelengkungan cermin ; M = Perbesaran linier bayangan

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 7/17

 

  pemantulan pada cermin gabungan

Bila kita letakkan dua cermin, cermin I dan cermin II dengan bidang pemantulan

saling berhadapan dan sumbu utamanya berimpit dan bayangan yang dibentuk oleh cermin

I merupakan benda oleh cermin II maka kita dapatkan hubungan : d = jarak antara kedua

cermin

s’1 = jarak bayangan cermin I

s2 = jarak benda cermin

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 8/17

 

PEMBIASAN

by fisikaceria on 24-Dec-2010 in Fisika SMA, Kelas 10, Optik , Semester Genap 

“Pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu medium

ke medium lain disebut pembiasan (refraksi)” 

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas

dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah

perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan

tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda.

Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks

bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya

menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

 Indeks bias (n) 

Indeks bias mutlak satu medium

c = laju cahaya di hampa

v= laju cahaya di medium

λo= panjang gelombang di hampa 

λ= panjang gelombang di medium 

Indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1 

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 9/17

 

 

n1 = indeks bias mutlak medium 1

n2 = indeks bias mutlak medium 2

Hukum Pembiasan 

sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada suatu bidang datar. Sesuai dengan

hukum Snellius

Illustrasi hukum Snellius untuk n1 < n2, seperti pada antarmuka udara/air. θ1 dan θ2

adalah sudut kritis bias dimana sinar merah merambat menurut prinsip Fermat dan

membentuk jendela Snellius. Pada sudut yang lebih besar terjadi total internal reflection 

sedangkan pada sudut yang lebih kecil, cahaya akan merambat lurus.

Ketika gelombang elektromagnetik menyentuh permukaan medium dielektrik dari suatu

sudut, leading edge gelombang tersebut akan melambat sementara trailing edgenya tetap

melaju normal. Penurunan kecepatan leading edge disebabkan karena interaksi dengan

elektron dalam medium tersebut. Saat leading edge menumbuk elektron, energi gelombang

tersebut akan diserap dan kemudian di radiasi kembali. Penyerapan dan re-radiasi ini

menimbulkan keterlambatan sepanjang arah perambatan gelombang. Kedua hal tersebut

menyebabkan perubahan arah rambat gelombang yang disebut refraksi atau pembiasan.

Perubahan arah rambat gelombang cahaya dapat dihitung dari indeks bias berdasarkan

hukum Snellius:

dimana:

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 10/17

 

  θ1 dan θ2 adalah sudut antara normal dengan masing-masing sinar bias dan sinar

insiden

  n1 dan n2 adalah indeks bias masing-masing medium

  v1

dan v2

adalah kecepatan gelombang cahaya dalam masing-masing medium

Seberkas sinar datang dari udara ke lapisan minyak yang terapung di air dengan sudut

datang 30°. Bila indeks bias minyak 1,45 dan indeks bias air 1,33, berapakah besar sudut

sinar tersebut di dalam air?

Penyelesaian:

Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak 

yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum

sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan seperti diperlihatkan gambar di

bawah.

Pada pengerjaan soal di atas besar sudut r1 tidak dicari karena tidak dibutuhkan, yang

dibutuhkan adalah sin r1 untuk mecari sin i2 karena sin r1 = sin i2.

Letak bayangan benda akibat proses refraksi pada lensa

Perhitungan letak bayangan pada lensa dan cermin akan mengikuti:

di mana : 1/S1 + 1/S2 = 1/f  

S1 adalah jarak objek/benda dari lensa/cermin

S2 adalah jarak bayangan benda dari lensa/cermin

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 11/17

 

 f adalah jarak fokus = R/2.

Rumus perhitungan untuk perbesaran bayangan, M:

M =  – S2/S1 = f/f-S1 ; di mana tanda negatif menyatakan objek yang terbalik (objek yang

berdiri tegak memakai tanda positif).

Hukum Snellius juga disebut Hukum pembiasan atau Hukum sinus dikemukakan oleh

Willebrord Snellius pada tahun 1621 sebagai rasio yang terjadi akibat prinsip Fermat. Pada

tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan heuristic momentum

conservation in terms of sines dalam tulisannya  Discourse on Method untuk menjelaskan

hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang

lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya  plenum,

substansi kontinu yang membentuk alam semesta.

Pembiasan Cahaya Pada Lensa 

Apabila lensa tebal hanya memiliki sebuah permukaan, maka lensa tipis mempunyai dua

buah permukaan dan tebal lensa dianggap nol. Lensa tipis merupakan benda tembus

cahaya yang terdiri dari dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang

datar.

Lensa cembung (lensa positif) 

Tiga sinar istimewa pada lensa Cembung

1.  Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F1

2.  Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama

3.  Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Lensa cekung (lensa negatif) 

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

1.  Sinar datang sejajar

sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus aktif F1

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 12/17

 

2.  Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu

utama

3.  Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Rumus Lensa Tipis 

1/f = 1/So + 1/Si 

M = Si / So 

P = 1 / f  

Keterangan:

So = jarak benda (m)

Si = jarak bayangan (m)

f = jarak fokus (m)

M = Perbesaran linier bayangan

P = Kuat lensa (dioptri)

Rumus-rumus di atas dipergunakan dengan perjanjian sebagai berikut.

1). Jarak fokus lensa bernilai:

a). positif untuk lensa cembung, karena lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya.

b). negatif untuk lensa cekung. karena lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya.

2). Untuk benda dan bayangan nyata, nilai So, Si, ho dan hi bernilai positif.

3). Untuk benda dan bayangan maya, nilai So, Si, ho dan hi bernilai negatif.

4). Untuk perbesaran bayangan maya dan tegak, nilai M positif 

5). Untuk perbesaran bayangan nyata dan terbalik, nilai M negatif.

Persamaan Lensa Tipis

Keterangan:

f = jarak fokus (m)

n1 = indeks bias medium disekitar lensa

n2 = indeks bias lensa

R1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1

R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2

R1 dan R2 bertanda positif jika cembung

R1 dan R2 bertanda negatif jika cekung

Pembiasan cahaya pada prisma dan kaca plan paralel 

a. kaca plan paralel 

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya

dibuat sejajar

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 13/17

 

 

Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca : 

Keterangan :

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

b. Prisma Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar

datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I,

akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar

tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma 

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 14/17

 

r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara

Secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila besar

sudut pembias prisma diketahui…. 

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan :

D = sudut deviasi ; i1 = sudut datang pada bidang batas pertama ; r2 = sudut bias pada

 bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma ; β = sudut puncak atau sudut pembias

prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut

datang pertama i1 :

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi saat i1 = r2

Persamaan deviasi minimum : a. Bila sudut pembias lebih dari 15°

Keterangan :n1 = indeks bias medium ; n2 = indeks bias prisma ; Dm = deviasi minimum ; β = sudut

pembias prisma

b. Bila sudut pembias kurang dari 15°

Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15° ; n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium ; β

= sudut pembias prisma

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 15/17

 

c. Pembiasan pada bidang lengkung

Keterangan :

n1 = indeks bias medium di sekitar permukaan lengkung ; n2 = indeks bias permukaan

lengkung

s = jarak benda ; s’ = jarak bayangan 

R = jari-jari kelengkungan permukaan lengkung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian tanda

berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung seperti dijelaskan

dalam tabel berikut ini :

Untuk lebih jelasnya kita perhatikan contoh berikut ini :

Seekor ikan berada di dalam akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 30 cm. Posisi ikan

itu 20 cm dari dinding akuarium dan diamati oleh seseorang dari luar akuarium pada jarak 

45 cm dari dinding akuarium. Bila indeks bias air akuarium 4/3 tentukanlah jarak orang

terhadap ikan menurut

a) orang itu ; b) menurut ikan

a. Menurut orang (Orang melihat ikan, berarti Sinar datang dari ikan ke mata orang)

Diketahui :

n1 = nair = 4/3 ; n2 = nu = 1

s = 20 cm ; R = -30 ; (R bertanda negatif karena sinar datang dari ikan menembuspermukaan cekung akuarium ke mata orang)

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 16/17

 

Ditanya : s’ 

Jawab :

Jadi, jarak bayangan ikan atau jarak ikan ke dinding akuarium menurut orang hanya 18 cm

(bukan 20 cm!). Tanda negatif pada jarak s’ menyatakan bahwa bayangan ikan yang

dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikan menurut orang adalah 45 cm

ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).

b. Menurut Ikan (Ikan melihat orang, berarti Sinar datang dari orang ke mata ikan)

Diketahui :

n1 = nu = 1 ; n2 = nair = 4/3

s = 45 cm ; R = +30 (R bertanda positif karena sinar datang dari orang menembus

permukaan cekung akuarium ke mata ikan)

Ditanya : s’ 

Jawab :

Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium menurut ikan bukan 45

cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayangan menyatakan bahwa bayangan

bersifat maya. Jarak orang ke ikan menurut ikan sama dengan 20 cm ditambah 120 cm,

5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 17/17

 

yakni 140 cm. Disebabkan jarak benda dengan bayangan yang dibentuk berbeda maka

bayangan juga mengalami perbesaran (M) sebesar :

Daftar Pustaka

Namapenulis.thn.judulbuku.kota:penerbit

Nama(tahun).jurnal[online]tersedia:http