KONSEP PEMANTULAN

Berkas cahaya sebagai sumber, jika dikenakan pada suatu benda, maka berkascahaya tersebut akan ada yang dipantulkan, diserap dan diteruskan,tergantungpada permukaan benda tersebut.

Jika berkas cahaya dikenakan pada benda permukaan halus (kaca), maka akandipantulkam teratur (specular reflection).

Jika berkas cahaya dikenakan pada benda permukaa kasar (kertas), maka akandipantulkan terbaur (diffuse reflection).

Jika berkas cahaya dikenakan pada benda yang gelap, maka akan terserap. Jika berkas cahaya dikenakan pada benda permukaan berpori (kain kasa), maka

akan diteruskan.

1. Hukum Pemantulan

Eksprimen tentang HK. Pemantulan1. Alat : cermin datar, busur derajat, kertas bercelah dan sumber cahaya (lampu

senter)2. Cara kerja :

a. busur derajat diletakkan tegak lurus dgn cermin datarb. Kertas bercelah diletakkan di depan cerminc. Lampu diarahkan pd kertas bercelah, shg berkas sinar dpt masuk pada celah

Dan mengenai cermin, maka sinar tersebut akan dipantulkan sama dengan sudutpantulnya.

Gambar eksperimen

Dari eksperimen di atas dapat diperoleh Hk. Pemantulan :1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berpotonga pada satu titik dan terletak

pada satu bidang datar.2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).

Gambar sinar datang dan sinar pantul

2. Bayangan pada cermin datar1. Kasus 1 :Suatu benda diletakkan 8 cm di depan cermin datar yang tingginya 8 cm. Berapajauh kita dapat memindahkan pandangan mata kita sepanjang garis yang melaluibenda dan sejajar dengan cermin sehingga masih dapat melihat bayangan

Solusi :Dengan menggunakan huku kedua pemantulanmenentukan berapa jauh pandangan mata dpt digesersepanjang sumbu tegakY dan benda M ditarik dua sinardatang menuju ujung-ujung cermin A dan B.Sinar pertama MA dengan sudut datang i1 menghasilkansinar pantul AP dgn sudut pantul r1 (r1 = i1). Sinar keduaMB dengan sudut datang i2 menhasilkan sinar pantul BR dengan sudut pantul r2 (i2 = r2).

Perpanjangan sinar AP dan BR berpotongan pada titik M (bayangan maya daribenda M). Dari gambar BM = BR = 4 cm dan AM dan AP = 4 cm. Utk dapatmelihat bayangan, pandangan mata kita hanya dapat digeser sepanjang garis PR pd sumbyY. Di atas titik R atau titik P bayangan tidak terlihat. Jd dapatdisimpulkan bahwa, agar bayangan dapat terlihat seluruhnya oleh cermin, makatinggi cermin maksimum adalah setengah tinggi orang yang melihat

tinggi cermin = h

Gambar kasus 1

2. Kasus 2 :Farel berdiri di depan cermin datar sejauh x meter.Jika letak mata Farel tepat pada pertengahancermin dan ia dpt melihat seluruh tinggi tembokdibelakangnya, tentukan nilai x maksimum supaya seluruh tinggi dinding belakang terlihat?Solusi :Sinar dari titik atas dinding (A) yg mengenai titikatas cermin (P) harus dipantulkan ke mata (PM).Jika PM diperpanjang ke belakang cermin diperolehA (bayangan A). Sinar dari titik bawah dinding (B) yg mengenai titik bawah cermin (Q) harus dipantulkan ke mata (QM).Jika diperpanjang ke belakang cermin diperoleh B (banyangan B).

Dari gambar diperoleh sudut pada segitiga MOP, dgn menerapkan perbandingansegitiga MOP dgn MCA utkmenghitung x :

MOP : tan = PO/ MO = 0,5/ x .(1)

MCA : tan = AC/ MC = 7,5/ 21 + x .(2)

MOP : MCA0,5/ x = 7,5/ 21 + x7,5 x = 0,5 x + 10,57 x = 10,5x = 1,5 m

Jadi jarak maksimum mata dgn cermin agar masih bisa melihat seluruh tembok adalah 1,5 meter.

KONSEP PEMANTULAN3. Cermin Cekung

menunjukkan sebuah kumpulan sinar darisebuah benda P pada sumbu sebuah cermincekung yang memantul dari cermin tsb danmengumpul pada titik P. Sinar-sinar tersebutkemudian menyebar dari titik tsb, makaseolah-olah ada obyek pada titik tsb. Obyekyg terbentuk dalah bayangan nyata, karenacahaya memang betul-betul memancar daribayangan tsb.

Sinar-sinar yg mengenai cermin pada titikdekat dgn sumbu utama AV dipantulkanmelalui titik bayangan. Sinar tsb disebutsebagai sinar paraksial. Shg bayangankelihatan tajam.Sinar-sinar yg mengenai cermin pada titikyg jauh dgn sumbu utama AV dipantulkanmenyebar titik-titiknya disekitar titikbayangan.Sinar tsb dinamakan sbg sinarnonparaksial. Shg bayangan kelihatan buram.

Sinar dari sebuah obyek P yg memantul pd cermin dan melalui titik bayangan P. Titik C adalah pusat kelengkungan cermin (jari-jarikelengkungan cermin). Sinar datangdipantulkan membentuk sudut-sudut yang sama dengan garis radial CA, yg tegak lurus pd permukaan cermin.

Misal : s adalah jarak obyek ke cermins adalah jarak bayangan ke cerminr adalah jari-jari kelengkungan cermin

Sudut adalah sudut luar segitiga PAC sehingga + , maka :

= + (1)

Demikian juga segitiga PAP :

= + 2 (2)

Dengan menghilangkan dari persamaan-persamaan di atas didapat :

2 = = 2 2

2 = + (3)

Dengan memakai pendekatan : l/s, l/r, dan l/s, maka didapat :

l/s + l/s = 2l/r

1/s + 1/s = 2/r (4)

Jika jarak obyek s = , maka jarak bayangan adalah = . Jarak tersebut disebutdengan panjang fokus (f) :

f = r (5)

maka : 1/f = 1/s + 1/s (6)

Titik fokus adalah titik dimana sinar-sinar sejajar yang masuk pada cermin difokuskan(hanya sinar-sinar paraksial yang difokuskan pada sebuah titik)

Sifat sinar pada cermin cekung

Sebuah metode yg berguna utk menentukan letak bayangan adalah dengan carakonstruksi geometris diagram sinar. Ada 3 (tiga) pd cermin cekung :1. Sinar sejajar, sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui fokus2. Sinar fokus, sinar yang melalui fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama3. Sinar radial, sinar yang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali

pd dirinya.

Perbesaran pada cermin cekung

Perbandingan antara ukuran bayangan terhadap ukuran obyek yang didefinisikan sebagai perbesaran lateral.

Sinar dari puncak obyek ke pusat cermin membentuk sudut 1 dgn sumbu utama. Sinar yang dipantulkan ke puncak bayangan membentuk dudut yang sama besarnyadengan sumbu utama 2 (1 = 2). Sebuah perbandingan segitiga yg dibentuk sudut, maka perbesarannya adalah :

M = y/y = -s/s (7)

s + adalah obyek berada di depan cermin- adalah obyek berada di belakang cermin

S + adalah bayangan berada di depan cermin- adalah bayangan berada di belakang cermin

Contoh :1. Sebuah obyek 12 cm berada di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan

cermin 6 cm. berapakah jarak bayangan dan perbesarannya?2. Sebuah obyek dengan tinggi 3 cm berada pada 12 cm di depan cermin cekung

dengan jari-jari kelengkungan cermin 6 cm. berapakah tinggi bayangannya?

Jawab :1. f = r = 1/2 .6 = 3 cm

1/s = 1/f 1/s= 1/3 1/12 = 4/12 1/12= 3/12

s = 4 cm

2. f = 1/2r = .6 = 3 cm1/s = 1/f 1/s

= 1/3 1/12 = 4/12 1/12= 3/12

s = 4 cmM = -s/s = -4/12 = -1/3M = h/h-1/3 = h/3h = -1 cm (bayangan di belakang cermin)

4. Cermin Cembung

Titik fokus dan jari-jari pusat kelengkungan cermin cembung berada di belakangcermin. Maka dengan metode konstruksi geometris diagram sinar, didapat 3 buah sinarutama pada cermin cembung.1. Sinar sejajar, sinar yang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah melalui fokus2. Sinar fokus, sinar yang melalui fokus dipantulkan seolah-olah sejajar sumbu uatama3. Sinar radial, sinara yang melalui pusat kelengkungan cermin seolah-olah

dipantulkan kembali pada dirinya.

Perbesaran cermin cembung

Rumus perbesaran pada cermin cembung sama dengan perbesaran pada cermincekung.

M = h/h = -s/s (8)

Contoh :Sebuah obyek dengan tinggi 2 cm berada 10 cm di depan cermin cembung dengan jari-jari kelengkungan cermin 10 cm. berapakah jarak bayangan dan tinggi bayangan?

Jawab :1/s = -1/f 1/s (-1/f karena fokus dibelakang cermin)

= -1/5 1/10= -2/10 1/10 = -3/10

s = -3,33 cmM = -s/s = -(-3,33)/10 = 0,33M = h/h0,33 = h/2h = 0,6 cm

TUGAS I :Gambarkan sifat-sifat bayangan cermin cekung dan cembung, dengan posisibenda berada :1. di antara fokus dan pusat kelengkungan cermin2. di antara fokus dan jari-jari kelengkungan cermin3. di fokus4. di pusat kelengkungan cermin5. di sebelah kiri jari-jari kelengkungan cermin

PEMBIASAN CAHAYA1. Pembiasan

Ketika sebuah cahaya mengenai sebuahpermukaan bidang batas yang memisahkandua medium berbeda, maka energi cahaya tsbdipantulkan dan memasuki medium kedua. Perubahan arah dari arah cahaya ygditransmisikan tsb disebut sebagai pembiasan.

Konsep dasar pembiasan cahaya

Kedua hukum tentang pembiasan adalah Hukum I dan II Snellius yg dikemukakanoleh matematikawan dari Belanda Willbrord Snellius pd tahun 1621.1. Hukum I Snellius

sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pd satu bidang datar2. Hukum II Snellius

jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium rapat, maka sinardibelokkan mendekati garis normal, begitu sebaliknya.

Pembiasan sinar dari udara ke kaca Pembiasan sinar dari kaca ke udara

Indeks bias (n)

Indeks bias adalah perbandingan laju cahaya di ruang hampa terhadap laju cahaya didalam medium selalu lebih besar dari satu (1), karena laju cahaya pd medium ruanghampa berbeda pd saat masuk ke dalam medium, maka menyebabkan panjanggelombang yg ditransmisikan berbeda dgn panjang gelombang datangnya.

= v/ f = c/ f.n = / n

n = / (9)

dengan : panjang gelombang ruang hampa dan panjang gelombang pd medium

Sebagai contoh adalah laju cahaya di dalam kaca kira-kira 2/3 laju cahaya di ruanghampa, sehingga indeks biasnya :

n = c/v = 3/2

Prinsip Huygens

setiap titik pd bidang gelombang primer (utama) bertindak sbg sebuah sumbu anakgelombang sekunder yg kemudian berkembang dgn laju dan frek