PENDAHULUAN

PEMANTULAN CAHAYA

C A H A Y A

(OPTIK)

OPTIK FISIS

OPTIK GEOMETRIS

ALATALAT OPTIK

MATA DAN KACA MATA

PEMBIASAN CAHAYA

CERMIN

LENSA

TELESKOP

L U P

PRISMA

KACA PLAN PARALEL

MIKROSKOP

KAMERA

OPTIK GEOMETRI

1. Pemantulan Cahaya

Seseorang dapat melihat benda karena benda tersebut mengeluarkan atau

memantulkan cahaya ke mata kita. Karena ada cahaya dari benda ke mata kita, entah

cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan

cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Jadi, gejala melihat erat

kaitannya dengan keberadaan cahaya atau sinar.

Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya

cahaya, bagaiamana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-

sifat cahaya dikenal dengan nama Optika. Dari sini kemudian dikenal kata optik yang

berkaitan dengan kacamata sebagai alat bantu penglihatan. Optika dibedakan atas

optik geometri dan optik fisik .

Pada optik geometri dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-

alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang

cahaya. Sedangkan pada optik fisik cahaya dipelajari dengan menggunakan alat-alat

yang ukurannya relatif sama atau lebih kecil dibanding panjang gelombang cahaya

sendiri.

Cahaya selalu merambat lurus seperti yang terlihat manakala cahaya

matahari menerobos dedaunan. Sehingga cahaya yang merambat digambarkan

sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya, sedangkan berkas cahaya terdiri

dari beberapa garis berarah. Berkas cahaya bisa parallel z, divergen (menyebar) atau

konvergen (mengumpul).

Seorang ahli matematika berkebangsaan belanda yang bernama Willebrod

Snellius (1591 – 1626) dalam penelitiannya ia berhasil menemukan hukum pemantulan

cahaya yang berbunyi :

1. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul.

Secara garis besar pemantulan cahaya terbagi menjadi dua yaitu pemantulan

teratur dan pemantulan baur (pemantulan difus). Pemantulan teratur terjadi jika

berkas sinar sejajar jatuh pada permukaan halus sehingga berkas sinar tersebut akan

dipantulkan sejajar dan searah, sedangkan pemantulan baur terjadi jika sinar sejajar

jatuh pada permukaan yang kasar sehingga sinar tersebut akan dipantulkan ke segala

arah.

Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan

membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan

cermin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat

membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur

atau pemantulan biasa .

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya

mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada

permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar. Pemantulan seperti

ini disebut pemantulan baur. Akibat pemantulan baur ini manusia dapat melihat benda

dari berbagai arah. Misalnya pada kain atau kertas yang disinari lampu sorot di dalam

ruang gelap, dapat terlihat apa yang ada pada kain atau kertas tersebut dari berbagai

arah. Pemantulan baur yang dilakukan oleh partikel-partikel debu di udara yang

berperan dalam mengurangi kesilauan sinar matahari.

Gambar 1. Diagram pemantulan cahaya, dengan keterangan (1) garis normal, (2) sinar datang, dan (3) sinar pantul. Sudut b adalah sudut datang, sudut c adalah sudut pantul.

a. Pemantulan pada Cermin Datar

Cermin datar adalah cermin yang bentuk permukaannya datar. Di

rumahmu pasti memiliki cermin datar yang digunakan setiap hari untuk bercermin.

Sekarang cobalah kamu bercermin di depan cermin tersebut! Apa yang terjadi?

Perhatikan bayanganmu di cermin tersebut! Besarnya bayangan yang ada di cermin

tidak berubah sama sekali masih sama dengan besar kamu yang sesungguhnya,

demikian juga jarakmu ke cermin juga sama dengan jarak bayangan ke cermin.

Sekarang ambilah kertas kemudian tulis namamu di atas kertas tersebut kemudian

hadapkan tulisan tersebut menghadap cermin. Perhatikan tulisan yang ada di kertas!

Kamu akan mendapatkan kesan bahwa tulisan tersebut terbalik seolah-olah posisi

sebelah kanan menjadi kiri.

Dari percobaan ini dapat kita simpulkan bahwa cermin datar akan membentuk

bayangan dengan sifat-sifat maya, sama tegak dengan benda aslinya dan sama besar

dengan benda aslinya.

1) Melukis Pembentukan Bayangan Pada Cermin Datar

Untuk melukis bayangan pada cermin datar menggunakan hukum pemantulan

cahaya. Misalkan saja Anda hendak menentukan bayangan benda O sebagaimana

terlihat pada gambar 2. Sinar datang dari O ke cermin membentuk sudut datang (i) , di

titik tersebut ada garis normal tegak yang lurus permukaan cermin. Dengan bantuan

busur derajat, ukurlah besar sudut datang (i) yakni sudut yang dibentuk oleh sinar

datang dengan garis normal. Ukurlah sudut pantul (r) yaitu sudut antara garis normal

dan sinar pantul yang besarnya sama dengan sudut datang. Posisi bayangan dapat

ditentukan dengan memperpanjang sinar pantul D melalui C hingga ke O' yang

berpotongan dengan garis OO' melalui B.

Gambar 2.a. Melukis pembentukan bayangan sebuah benda titik pada cermin datar.

2) Menggabung Dua Cermin Datar

Dua buah cermin datar yang digabung dengan cara tertentu dapat

memperbanyak jumlah bayangan sebuah benda. Jumlah bayangan yang terjadi

bergantung pada besar sudut yang dibentuk oleh kedua cermin itu. Jika kamu memiliki

dua buah cermin segi empat lakukanlah percobaan berikut. Letakkan kedua cermin

tersebut saling berhadapan dengan salah satu sisi segi empat tersebut berhimpit

hingga membentuk sudut 900, kemudian letakkanlah sebuah benda P (pensil misalnya)

diantara kedua cermin tersebut! Perhatikanlah berapa jumlah bayangan yang

terbentuk?

Gambar 2.b. Melukis pembentukan bayangan sebuah benda garis pada cermin datar.

Gambar 3. Dua cermin datar A dan B yang dipertemukan kedua ujungnya membentuk sudut 90 satu sama lain dapat memantulkan cahaya dari benda P hingga membentuk tiga buah bayangan A’, B’, dan A”= B”

Ubahlah sudut cermin hingga membentuk sudut 600, berapakah jumlah

bayangan yang terbentuk sekarang? Hitunglah seluruh bayangan pensil yang tampak di

permukaan kedua cermin A maupun B. Ternyata sebanyak lima bayangan.

Bila sudut antara dua cermin datar 90 menghasilkan 3 bayangan dari suatu

benda yang diletakkan di antara kedua cermin tersebut dan sudut 60° menghasilkan 5

bayangan, berapakah jumlah bayangan yang dibentuk bila sudut antara dua cermin 30°

, 22,5° , 15° dan seterusnya?

Ternyata jika sudut kedua cermin diubah-ubah (0<α<900) jumlah bayangan

benda juga akan berubah-ubah sesuai dengan persamaan empiris

n=360α

−1

dengan :

n : Jumlah bayangan

α : sudut antara kedua cermin

Penggunaan gabungan dua cermin datar dapat dijumpai misalnya di toko

sepatu atau toko pakaian dan digunakan oleh para pelanggan toko tersebut saat

mencoba sepatu atau pakaian yang hendak mereka beli. Gabungan dua cermin ini

dapat juga kamu temui di salon-salon kecantikan, di tempat fitness centre, atau di

rumah main bagi kanak-kanak.

Gambar 4. Dengan mempertemukan dua permukaan sermin A dan B di titik C membentuk sudut apit sebesar 60 menghasilkan jumlah bayangan sebanyak lima buah.

3) Tinggi Minimal Cermin Datar Agar Saat Bercermin Seluruh Bayangan Tubuh

Tampak di dalam Cermin

Bila seorang anak yang tingginya 150 cm ingin melihat bayangannya pada

cermin datar, haruskah cermin itu mempunyai tinggi yang sama dengan anak itu?

Bila d = jarak mata ke ujung rambut (m), L = tinggi minimal cermin datar yang

diperlukan (m), h = tinggi orang dari ujung kaki sampai ujung rambut (m), maka

diperoleh hubungan bahwa L = ½ h. Jadi, agar dapat melihat tinggi seluruh bayangan

benda pada sebuah cermin datar maka tinggi cermin itu haruslah sama dengan

setengah tinggi badan. Sedangkan pemasangan bagian bawah cermin haruslah ½ jarak

ujung jari kaki ke mata.

Bagaimana dengan jarak orang ke cermin datar, apakah berpengaruh dalam

pembentukan bayangan? Jawabnya tidak. Perubahan jarak badan dari cermin datar,

hanya merubah besar sudut datang (i). Akan tetapi karena sudut pantul (r) selalu sama

dengan sudut datang (i), maka besar sudut-sudut pantul akan berubah sesuai dengan

perubahan besar sudut-sudut datang sehingga tidak merubah bayangan yang

terbentuk.

Gambar 5. Panjang minimal cermin yang diperlukan agar bayangan anak tampak seluruhnya dari ujung kaki sampai ujung rambut di dalam cermin adalah cukup L = ½ h, dimana h sebagai tinggi badan anak tersebut.

b. Pemantulan pada Cermin Sferik (Lengkung)

Cermin sferik adalah cermin lengkung seperti permukaan lengkung sebuah

bola dengan jari-jari kelengkungan R. Cemin ini dibedakan atas cermin cekung (konkaf)

dan cermin cembung (konveks). Setiap cermin sferik baik itu cermin cekung ataupun

cermin cembung memiliki fokus f yang besarnya setengah jari-jari kelengkungan

cermin tersebut.

f= R2

dengan

f : jarak fokus

R : jari-jari kelengkungan cermin

Bagian-bagian cermin lengkung antara lain adalah sumbu utama (C-O), titik

pusat kelengkungan cermin ( C ), titik pusat bidang cermin ( O ), jari-jari

kelengkungan cermin ( R ), titik fokus / titik api ( F ) , jarak fokus (f) dan bidang fokus .

Gambar 6 Bagian-bagian pada cermin (a) cermin cekung, (b) cermin cembung

Garis pada cermin sferik yang menghubungkan antara pusat kelengkungan C,

titik fokus f dan titik tengah cermin O disebut sumbu utama.

Menurut dalil Esbach jarak antara dua titik tertentu pada cermin cekung dapat

diberi nomor-nomor ruang. Jarak sepanjang OF diberi nomor ruang I, sepanjang FC

diberi nomor ruang II, lebih jauh dari C diberi nomor ruang III dan dari O masuk ke

dalam cermin diberi nomor ruang IV. Ruang I sampai III ada di depan cermin cekung

(daerah nyata) dan ruang IV ada di belakang cermin cekung (daerah maya).

Pada cermin cekung semua cahaya yang datang sejajar sumbu utama akan

difokuskan sesuai dengan sifatnya yaitu mengumpulkan cahaya. Titik berkumpulnya

sinar-sinar pantul disebut titik fokus atau titik api yang terletak di sumbu utama. Cara

melukis sinar-sinar pantulnya tetap menggunakan hukum pemantulan cahaya.

Bagaimana jika sinar-sinar yang datang ke cermin cekung tidak sejajar sumbu

utama? Ternyata berkas-berkas sinar pantul akan berpotongan di satu titik yang tidak

terletak pada sumbu utama. Oleh cermin sinar-sinar tersebut akan dipantulkan tidak

melalui fokus melainkan melewati suatu titik tertentu pada bidang fokus utama seperti

tampak pada gambar 8.

Gambar 9. Pemantulan berkas cahaya yang datangnya tidak sejajar sumbu utama pada cermin cekung

Gambar 8. Pemantulan berkas cahaya sejajar sumbu utama pada cermin cekung

Gambar 7. Penomoran ruang pada cermin cekung. Daerah di depan cermin disebut daerah nyata, dan daerah di belakang cermin disebut daerah maya.

1) Pembentukan bayangan oleh cermin cekung

Untuk menggambarkan bagaimana terbentuknya bayangan pada cermin

cekung dapat menggunakan bantuan sinar-sinar istimewa, dengan demikian lukisan

bayangan akan dapat dilukis dengan mudah karena sinar-sinar tersebut mudah diingat

ketentuannya tanpa harus mengukur sudut datang dan sudut bias. Sinar-sinaar

istimewa inipun tetap berdasarkan hukum pemantulan cahaya. Untuk

menggambarkan bagaimana terbentuknya bayangan pada cermin sferik kita dapat

menggunakan bantuan sinar-sinar istimewa, dengan demikian lukisan bayangan akan

dapat kita lukis dengan mudah.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung adalah sebagai berikut:

1. Sinar yang datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus (F).

2. Sinar yang datang melalui titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

\

3. Sinar-sinar yang datang melalui pusat kelengkungan ( C ) akan dipantulkan kembali

melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

Gambar 10. Sinar yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan cermin cekung melalui titik fokus

Gambar 11. Sinar yang melalui fokus akan dipantulkan cermin cekung sejajar sumbu utama

Gambar 12. Sinar yang melewati titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan cermin cekung melewati titik tersebut.

Contoh melukis bayangan pada cermin cekung

Benda berada di jauh tak terhingga

Benda berada di titik pusat kelengkungan cermin (titikC)

Benda berada di ruang II

Sinar-sinar yang berasal dari benda yang

jauh tak terhingga datang ke cermin

berupa sinar-sinar sejajar dan oleh

cermin sinar-sinar ini akan dikumpulkan

di fokus utama sehingga bayangan benda

yang terbentuk berupa titik di titik fokus

cermin.

Benda AB berada di titik pusat

kelengkungan cermin cekung akan

menghasilkan bayangan yang tepat

berada di titik pusat kelengkungan

cermin pula. Dapatkah kamu

menyebutkan sifat-sifat bayangan yang

terbentuk ?

Benda AB berada di ruang II cermin

cekung akan menghasilkan

bayangan di ruang III. Sebutkan

sifat-sifat bayangan yang

terbentuk !

Benda berada di ruang III

Benda berada di titik fokus

Benda berada di ruang I

Benda AB terletak di ruang III

cermin cekung akan menghasilkan

bayangan di ruang II. Cobalah

kamu sebutkan sifat-sifat

bayangan yang terbentuk !

Benda AB tepat di titik fokus maka

sinar-sinar yang datang dari benda

dipantulkan oleh cermin cekung

sejajar sumbu utama sehingga tidak

terbentuk bayangan, atau sering

juga dikatakan bahwa bayangan

benda berada di jauh tak terhingga.

Bila benda berada di ruang I,

bayangan yang terbentuk

merupakan perpotongan dari

perpanjangan sinar-sinar pantul,

sehingga bayangan berada di

belakang cermin.

Dari contoh-contoh tersebut dapat disimpulkan bahwa antara ruang tempat

benda berada dan tempat bayangan berada bila dijumlah hasilnya adalah 5. Kecuali

benda yang berada di titik-titik khusus. Dengan demikian berlaku:

2) Pembentukan Bayangan Oleh Cermin Cembung

Sama halnya dengan cermin cekung, pada cermin cembung juga mempunyai

tiga macam sinar istimewa. Karena jarak fokus dan pusat kelengkungan cermin

cembung berada di belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin cembung

tersebut adalah :

1. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah

berasal dari titik fokus (F).

2. Sinar yang datang menuju titik fokus (F) akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar-sinar yang menuju titik pusat kelengkungan ( C ) akan dipantulkan seolah-

olah berasal dari titik pusat kelengkungan tersebut.

Nomor ruang benda + nomor ruang bayangan = 5

Gambar 13. Sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus

Gambar 14. Sinar yang datang seolah-olah menuju fokus akan di pantulkan sejajar sumbu utama

Gambar 15. Sinar yang datang menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali melalui sinar itu juga.

Contoh melukis bayangan pada cermin cembung

Seperti halnya pada cermin cekung, melukis bayangan pada cermin cembung juga

diperlukan minimal dua sinar istimewa. Karena depan cermin adalah ruang IV maka

berapapun jarak benda nyata dari cermin tetap berada di ruang IV . Dengan demikian

bayangan yang terbentuk berada di ruang I cermin cembung dan bersifat maya,

diperkecil.

Itulah sebabnya bayangan yang terlihat di dalam kaca spion dari benda-benda nyata di

depan kaca spion tampak mengecil dan spion mampu mengamati ruang yang lebih

luas.

Ketentuan Sifat-sifat Bayangan oleh Cermin Lengkung

Selain dengan cara melukis secara cepat kamu dapat menentukan sifat-

sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin-cermin sferik dengan menggunakan

ketentuan-ketentuan berikut :

- Jumlah nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan selalu sama dengan

lima

- Benda yang terletak di ruang II dan III selalu menghasilkan bayangan yang

terbalikterhadap bendanya. Sedangkan benda-benda yang berada di ruang I

dan IV akan selalu menghasilkan bayangan yang sama tegak dengan bendanya.

- Jika nomor ruang bayangan lebih besar daripada nomor ruang benda,

bayangan selalu lebih besar daripada bendanya (diperbesar).

- Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada nomor ruang benda, bayangan

selalu lebih kecil daripada bendanya (diperkecil).

Gambar 16. Proses pembentukan bayangan pada cermin cembung. Bayangan dari benda nyata selalu di ruang I cermin, bersifat maya, diperkecil dan sama tegak dengan bendanya.

3) Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Fokus dan Jarak Bayangan

Hubungan antara jarak benda (s), jarak fokus (f) dan jarak bayangan (s’) pada

cermin cekung dapat ditentukan dengan bantuan geometrik.

Perhatikan perbandingan-perbandingan geometri dan trigonometri dari

gambar 17 tersebut di atas. Jarak AB ke O adalah jarak benda (s), jarak A’B’ ke cermin

adalah jarak bayangan (s’) dan jarak F ke O adalah jaraak fokus (f). Pada gambar

tersebut tampak bahwa segitiga GFO dan A'B'F sebangun sehingga berlaku,

A'B'GO

=A'FFO sehingga

h'h

=s'-ff

Pada gambar tampak juga bahwa segitiga ABO dan A'B'O sebangun sehingga diperoleh,

A'B'AB

=OA'OA sehingga

h'h

=s's . Substitusikan kedua persamaan

sehingga diperoleh persamaan

s's=s'-ff , gunakan perkalian silang sehingga,

s’.f = s.s’ – s.f

Bagilah semua ruas dengan ss'f, akhirnya diperoleh :

1s=1f− 1s '

atau

1f=1s+ 1s '

Gambar 17. Hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s’), dan jarak fokus (f) dalam ukuran geometri.

Bila jarak fokus sama dengan separuh jarak pusat kelengkungan cermin f = ½ R,

sehingga persamaan cermin lengkung juga dapat dituliskan dalam bentuk sebagai

berikut

2R

=1s+ 1s '

Dalam menggunakan persamaan tersebut perlu diperhatikan kesepakatan

tanda yang telah disepakati bersama yaitu :

a. Jarak benda s bernilai positif (+) jika benda nyata terletak di depan cermin.

Jarak benda s bernilai negatif (-) jika benda maya terletak di belakang cermin.

b. Jarak bayangan s’ bernilai positif (+) jika bayangan nyata di depan cermin.

Jarak bayangan s’ bernilai negatif (-) jika bayangan maya di belakang cermin.

c. R dan f bertanda positif (+) untuk cermin cekung dan bertanda (-) untuk cermin

cembung.

Berbeda dengan cermin datar besar bayangan yang dibentuk oleh cermin

lengkung berbeda-beda sesuai dengan letak benda tersebut terhadap cermin. Untuk

mengetahui perbesaran linier pada pembentukan bayangan pada cermin lengkung

maka dapat dibandingkan tinggi bayangan h’ dengan tinggi benda h atau jarak

bayangan terhadap cermin s’ dengan jarak benda terhadap cermin s.

M=|h 'h

|=|s 's|

dengan

M : perbesaran linier

h’ : tinggi bayangan

h : tinggi benda

s’ : jarak bayangan terhadap cermin

s : jarak benda terhadap cermin

Jika dalam penghitungan ternyata diperoleh M >1 artinya bayangan yang

dibentuk lebih besar daripada bendanya, jika M = 1 maka bayangan sama besar

dengan bendanya sedangkan jika 0<M<1 maka bayangan yang dibentuk akan lebih

kecil dari bendanya.

3. Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat melewati bidang

batas dua medium tembus cahaya yang berbeda indeks biasnya. Pembiasan cahaya

mempengaruhi penglihatan pengamat. Contoh yang jelas adalah bila sebatang tongkat

yang sebagiannya tercelup di dalam kolam berisi air dan bening akan terlihat patah.

a. Indeks Bias Medium

Kecepatan merambat cahaya pada tiap-tiap medium berbeda-beda

tergantung pada kerapatan medium tersebut. Perbandingan perbedaan kecepatan

rambat cahaya ini selanjutnya disebut sebagai indeks bias. Dalam dunia optik dikenal

ada dua macam indeks bias yaitu indeks bias mutlak dan indeks bias relatif. Indeks bias

mutlak adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan

cahaya di medium tersebut

nmedium=cv

dengan

nmedium : indeks bias mutlak medium

c : cepat rambat cahaya di ruang hampa

v : cepat rambat cahaya di suatu medium

Indeks bias mutlak medium yaitu indeks bias medium saat berkas cahaya dari

ruang hampa melewati medium tersebut. Indek bias mutlak suatu medium dituliskan

nmedium. Indeks bias mutlak kaca dituliskan nkaca, indeks bias mutlak air dituliskan nair dan

seterusnya. Oleh karena c selalu lebih besar dari pada v maka indeks bias suatu

medium selalu lebih dari satu nmedium >1.

Contoh indeks bias mutlak beberapa zat.

Medium Indeks bias mutlak

Udara (1 atm, 0° C)

Udara (1 atm, 0° C)

Udara (1 atm, 0° C)

Air

Alkohol

Gliserin

Kaca kuarsa

Kaca kerona

Kaca flinta

Intan

1,00029

1,00028

1,00026

1,33

1,36

1,47

1,46

1,52

1,65

2,42

Indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias suatu medium terhadap

indeks bias medium yang lain.

n12=n1

n2 atau n21=

n2

n1

dengan

n12 : indeks bias relatif medium 1 terhadap medium 2

n21 : indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

n1 : indeks bias mutlak medium 1

n2 : indeks bias mutlak medium 2

Setiap medium memiliki indeks bias yang berbeda-beda, karena perbedaan

indeks bias inilah maka jika ada seberkas sinar yang melalui dua medium yang berbeda

kerapatannya maka berkas sinar tersebut akan dibiaskan. Pada tahun 1621

Snellius,seorang fisikawan berkebangsaan Belanda melakukan serangkaian percobaan

untuk menyelidiki hubungan antara sudut datang (i) dan sudut bias (r).

Hukum pembiasan Snellius berbunyi:

1. Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias dari suatu cahaya yang

melewati dua medium yang berbeda merupakan suatu konstanta.

sin isin r

=n2

n1

Menurut teori muka gelombang rambatan cahaya dapat digambarkan sebagai

muka gelombang yang tegak lurus arah rambatan dan muka gelombang itu membelok

saat menembus bidang batas medium 1 dan medium 2 seperti diperlihatkan gambar

18.

Gambar 18. Muka gelombang pada pembiasan cahaya dari medium1 ke medium 2.

Cahaya datang dengan

sudut i dan dibiaskan

dengan sudut r. Cepat

rambat cahaya di medium

1 adalah v1 dan di medium

2 adalah v2. Waktu yang

diperlukan cahaya untuk

merambat dari B ke D

sama dengan waktu yang

dibutuhkan dari A ke E

sehingga DE menjadi

muka gelombang pada

medium 2.

Pada segitiga ABD berlaku persamaan trigonometri sebagai berikut

Sin i = BDAD

=v1. t

AD ,

sedangkan pada segitiga AED berlaku persamaan trigonometri sebagai berikut,

Sin r = AEAD

=v2 .t

AD .

Bila kedua persamaan dibandingkan akan diperoleh

sin isin r

=v1

v2

Pada peristiwa pembelokan cahaya dari medium 1 ke medium 2 ini besaran frekuensi cahaya tetap atau tidak mengalami perubahan. Karena v = .f maka berlaku pula,

sin isin r

=λ1

λ2

Sehingga berlaku persamaan pembiasan

sin isin r

=n2

n1

=v1

v2

=λ1

λ2

Dengan keterangan,

n1 : indeks bias medium 1

n2 : indeks bias medium 2

v1 : cepat rambat cahaya di medium 1

v2 : cepat rambat cahaya di medium 2

λ1 : panjang gelombang cahaya di medium 1

λ2 : panjang gelombang cahaya di medium 2

Di samping menunjukkan perbandingan cepat rambat cahaya di dalam suatu

medium, indeks bias juga menunjukkan kerapatan optik suatu medium. Semakin besar

indeks bias suatu medium berarti semakin besar kerapatan optik medium tersebut.

Bila cahaya merambat dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat, cahaya

akan dibiaskan mendekati garis normal, sebaliknya bila cahaya merambat dari medium

lebih rapat ke medium kurang rapat akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Pemantulan Total

Pada saat cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik

kurang rapat dengan sudut datang tertentu, cahaya akan dibiaskan menjauhi garis

normal. Artinya sudut bias akan selalu lebih besar dibandingkan sudut datang. Apabila

sudut datang cukup besar, maka sudut bias akan lebih besar lagi, Apa yang terjadi, bila

sudut datang terus diperbesar?

Bila sudut datang terus diperbesar, maka suatu saat sinar bias akan sejajar

dengan bidang yang berarti besar sudut biasnya (r) 90°. Tidak ada lagi cahaya yang

dibiaskan, seluruhnya akan dipantulkan. Sudut datang pada saat sudut biasnya

mencapai 90° ini disebut sudut kritis atau sudut batas. Pemantulan yang terjadi

disebut pemantulan total atau pemantulan sempurna. Persamaan sudut kritis sebagai

berikut.

sin isin r

=n2

n1

sin iksin 900

=n2

n1

sin ik =

n2

n1

Gambar 19. sinar merambat dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal, sudut r < i

Keterangan

ik = sudut kritis medium lebih rapat (asal sinar datang)

n1 = indeks bias medium kurang rapat (tempat sinar

bias)

n2 = indeks bias bahan lebih rapat (asal sinar datang)

n1> n2

Gambar 20. Intan berkilauan akibat pemantulan sempurna

Pemantulan total diterapkan pada banyak alat optik antara lain periskop,

teleskop, mikroskop, dan teropong binokuler. Dewasa ini dikembangkan pemakaian

serat optik. Serat optik adalah pipa kecil dan panjang terbuat dari plastik atau kaca

yang digunakan untuk penyalur cahaya. Serat optik terdiri dari inti serat yang terbuat

dari kaca berkualitas dan berindeks bias tinggi yang dibungkus oleh lapisan tipis kaca

yang indeks biasnya lebih rendah serta bagian luar serat yang terbuat dari plastik atau

bahan lain untuk melindungi inti serat. Cahaya dapat melewati serat optik dari ujung

yang satu ke ujung yang lain meskipun serat optik itu dibengkokkan. Endoskop dibuat

dengan memanfaatkan serat optik. Dengan bantuan endoskop para dokter dapat

melihat bagian dalam tubuh manusia (misalnya lambung) dan bahkan memotretnya.

Dalam teknologi komunikasi serat optik digunakan untuk mengirim sinyal-sinyal

komunikasi.

Gambar 21. Alat kedokteran endoskop dibuat dari serat optic yang mempunyai kemampuan untuk pemantulan sempurna di dalamnya, sehingga dokter dapat melihat bagian dalam tubuh, saluran pencernaan misalnya.

Dt

CB

d

A

r2

s

i1

b. Pembiasan Cahaya Pada Plan Paralel (Balok Kaca)

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang dibatasi

oleh sisi-sisi yang sejajar.

Cahaya dari udara memasuki sisi pembias kaca plan paralel akan dibiaskan

mendekati garis normal. Demikian pula pada saat cahaya meninggalkan sisi pembias

lainnya ke udara akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pengamat dari sisi pembias

yang berseberangan akan melihat sinar dari benda bergeser akibat pembiasan. Sinar

bias akhir mengalami pergeseran sinar terhadap arah semula.

Menentukan besar pergeseran sinar.

Gambar 22. Sebuah kaca plan paralel atau balok kaca. Dibatasi oleh tiga pasang sisi – sisi sejajar

Gambar 23. Pergeseran sinar bias terhadap arah semula dari sinar datang pada kaca plan paralel. Berkas sinar bias akhir sejajar dengan sinar datang namun bergeser sejauh jarak titik G-C

Tinjau arah sinar di dalam kaca plan paralel.

Pada segitiga ABC siku-siku di B:

cos r1=

ds maka

s= dcosr1

Pada segitiga ACD siku-siku di D:

sinα= ts maka t=s . sinα

Pergeseran sinarnya sejauh t, maka:

t= dcosr1

.sinα .

Karena

i1=α+r 1

α=i1−r1 maka t=d . sin( i1−r1 )cosr1

Ketentuan lain adalah berlaku: i1 = r2

r1 = i2

dengan keterangan

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

c. Pembiasan Cahaya Pada Prisma Kaca

Prisma juga merupakan benda bening yang terbuat dari kaca, kegunaannya

antara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayangan

serta menguraikan cahaya putih menjadi warna spektrum (warna pelangi).

Cahaya dari udara memasuki salah satu bidang pembias prisma akan dibiaskan

dan pada saat meninggalkan bidang pembias lainnya ke udara juga dibiaskan.

Rumus sudut puncak/pembias : β=r1+i2

Sedangkan rumus sudut deviasi : δ=i1+r 2−β

pada bidang pembias I :

sini1

sinr1

=nknud

pada bidang pembias II :

sini1

sinr2

=nud

nk

Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpanjangan sinar datang dan

sinar bias prisma.

Pada saat i1 = r2 dan r1 = i2, sudut deviasi menjadi sekecil-kecilnya disebut sudut

Deviasi Minimum (δ m).

Menentukan persamaan sudut deviasi minimum.

Karena i1 = r2 δ=i1+r 2−β

Gambar 24. Sebuah prisma kaca dibatasi oleh dua segitiga dan tiga segiempat

δm=i1+i1−β

δm+β=2i1

i1=δm+β2

dan r1 = i2β=r1+i2

β=r1+r1

β=2r1 r1=

β2

sehingga :

sini1

sinr1

=n2

n1

sin( δm+β2

)

sin(β2

)=n2

n1

untuk prisma dengan sudut pembias β ≤ 150, sudut deviasi minimum

ditentukan tersendiri. Karena sudut deviasi menjadi sangat kecil (δm) sehingga nilai sin

α = α. Akibatnya persamaan Hukum Snellius di atas berubah dari,

sin( δm+β2

)

sin(β2

)=n2

n1

(δm+ β2

)

(β2

)=n2

n1

δm+ββ

=n2

n1

δm=n 2

n1

β−β

δm=(n 2

n1

−1) β

d. Pembiasan Cahaya Pada Permukaan Lengkung

Permukaan lengkung lebih dikenal sebagai Lensa tebal, dalam kehidupan sehari-

hari dapat diambilkan contoh, antara lain :

- Akuarium berbentuk bola

- Silinder kaca

- Tabung Elenmeyer

- Plastik berisi air di warung makan

Gambar 25. Permukaan lengkung atau lensa tebal

Sinar-sinar dari benda benda yang berada pada medium 1 dengan indeks bias

mutlak n1 di depan sebuah permukaan lengkung bening yang indeks bias mutlaknya

akan dibiaskan sehingga terbentuk bayangan benda. Bayangan ini bersifat nyata

karena dapat ditangkap layar.

Persamaan yang menyatakan hubungan antara indeks bias medium, indeks bias

permukaan lengkung, jarak benda, jarak bayangan, dan jari-jari permukaan lengkung

dapat dirumuskan sebagai berikut.

[ n1

s+n2

s' ]=[n2−n1

R ]

Dengan 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

Syarat : R = (+) jika sinar datang menjumpai permukaan cembung

R = (-) jika sinar datang menjumpai permukaan cekung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian

tanda berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung seperti

dijelaskan dalam tabel berikut ini.

s+

s-

Jika benda nyata/sejati (di depan permukaan lengkung)

Jika benda maya (di belakang permukaan lengkung)

s'+

s'-

Jika bayangan nyata (di belakang permukaan lengkung)

Jika bayangan maya (di depan permukaan lengkung)

R+

R-

Jika permukaan berbentuk cembung dilihat dari letak benda

Jika permukaan berbentuk cekung dilihat dari letak benda

Pembiasan pada permukaan lengkung tidak harus menghasilkan bayangan yang

ukurannya sama dengan ukuran bendanya.

Pembentukan bayangan pada permukaan lengkung.

Gambar 26. Pembiasan cahaya pada permukaan lengkung

Sinar dari benda AB dan menuju permukaan lengkung dibiaskan sedemikian

oleh permukaan tersebut sehingga terbentuk bayangan A'B'. Bila tinggi benda AB = h

dan tinggi bayangan A'B' = h', akan diperoleh

tan i =

hs atau h = s tan i dan

tan r =

h's' atau h’ = s’ tan r

Perbesaran yang terjadi adalah M =

h'h =

s' tan rs tan r

Bila i dan r merupakan sudut-sudut kecil, maka harga tan i = sin i dan tan r = sin r

sehingga M =

s' sin rs sin i

Karena

sin isin r

=n2

n1 atau

sin rsin i

=n1

n2

maka diperoleh persamaan perbesaran pada permukaan lengkung sebagai berikut.

M = |s' n1

s n2

|

Permukaan lengkung mempunyai dua titik api atau fokus. Fokus pertama (F1)

adalah suatu titik asal sinar yang mengakibatkan sinar-sinar dibiaskan sejajar. Artinya

bayangan akan terbentuk di jauh tak terhingga (s’ = ~) dan jarak benda s sama dengan

jarak fokus pertama (s = f1) sehingga dari persamaan permukaan lengkung

[n1

s+n2

s' ]=[n2−n1

R ] di peroleh

[ n1

f 1

+n2

~ ]=[ n2−n1

R ],

sehingga [ n1

f 1

+0]=[ n2−n1

R ] atau

1f=n2−n1

n1R

Sehingga jarak fokus pertamanya sebesar, f1 =

n1R

n2−n1

Fokus kedua (F2) permukaan lengkung adalah titik pertemuan sinar-sinar bias

apa bila sinar-sinar yang datang pada bidang lengkung adalah sinar-sinar sejajar.

Artinya benda berada jauh di tak terhingga (s = ) sehingga dengan cara yang sama

seperti pada penurunan fokus pertama di atas, kita dapatkan persamaan fokus kedua

permukaan lengkung.

f2 =

n2R

n2−n1

e. Pembiasan Cahaya Pada Lensa Tipis

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan dan minimal

salah satu permukaannya itu merupakan bidang lengkung. Lensa tidak harus terbuat

dari kaca yang penting ia merupakan benda bening (tembus cahaya) sehingga

memungkinkan terjadinya pembiasan cahaya. Oleh karena lensa tipis merupakan

bidang lengkung. Ada dua macam kelompok lensa :

a. Lensa Cembung (lensa positif/lensa konvergen)

Yaitu lensa yang mengumpulkan sinar.

Lensa cembung dibagi lagi menjadi tiga:

1. lensa cembung dua (bikonveks)

2. lensa cembung datar (plan konveks)

3. lensa cembung cekung (konkaf konveks)

Gambar 27. Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar di satu bidang fokus

Gambar 28.Macam-macam lensa cembung

b. Lensa Cekung (lensa negatif/lensa devergen)

Yaitu lensa yang menyebarkan sinar .

Lensa cekung dibagi lagi menjadi tiga:

Gambar 30. Macam-macam lensa cekung

Untuk memudahkan pembuatan diagram lensa digambar dengan garis lurus

dan tanda di atasnya, untuk lensa cembung di tulis (+) dan lensa cekung (–). Untuk

lensa memiliki dua titik fokus.

1. lensa cekung dua (bikonkaf)

2. lensa cekung datar (plan konkaf)

3. lensa cekung cekung (koveks konkaf)

Gambar 29. Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar dari arah bidang fokus

1. Berkas Sinar Istimewa pada Lensa Tipis

Seperti pada cermin lengkung, pada lensa dikenal pula berkas-berkas sinar istimewa.

a. Berkas sinar-sinar istimewa pada lensa cembung.

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cembung.

(1). Sinar datang sejajar sumbu utama lensa, dibiaskan melalui titik fokus.

(2). Sinar datang melalui titik fokus lensa, dibiaskan sejajar sumbu utama.

(3). Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

b. Berkas sinar-sinar istimewa pada lensa cekung.

Ada tiga macam sinar istimewa pada lensa cekung.

Gambar 31 .Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

(1). Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.

(2). Sinar datang seolah-olah menuju titik fokus lensa dibiaskan sejajar sumbu

utama.

(3). Sinar datang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan.

2. Penomoran ruang pada Lensa Tipis

Untuk lensa nomor ruang untuk benda dan nomor-ruang untuk bayangan

dibedakan. nomor ruang untuk benda menggunakan angka Romawi (I, II, III, dan IV),

sedangkan untuk ruang bayangan menggunakan angka Arab (1, 2, 3 dan 4) seperti

pada gambar berikut ini:

Untuk ruang benda berlaku :

ruang I antara titik pusat optic (O) dan F2,

ruang II antara F2 dan 2F2

ruang III di sebelah kiri 2F2,

ruang IV benda (untuk benda maya) ada di belakang lensa.

Untuk ruang bayangan berlaku :

ruang 1 antara titik pusat optic (O) dan F1,

ruang 2 antara F1 dan 2F1

Gambar 32 .Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

ruang 3 di sebelah kanan 2F1,

ruang 4 (untuk bayangan maya) ada di depan lensa.

Berlaku pula : R benda + R bayangan = 5

3. Melukis pembentukan bayangan pada lensa

Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa tipis cukup menggunakan

minimal dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan titik bayangan.

Contoh melukis pembentukan bayangan.

Benda AB berada di ruang II lensa cembung

Benda AB berada di ruang III lensa cembung

Benda AB berada di ruang I lensa cembung

Sifat-sifat bayangan yang

terbentuk:

Nyata, terbalik, diperbesar

Sifat-sifat bayangan yang

terbentuk:

Nyata, terbalik, diperkecil

Sifat-sifat bayangan yang

terbentuk:

maya, tegak, diperbesar

Benda AB berada di ruang II lensa cekung

4. Rumus-rumus Pada Lensa Tipis

Untuk lensa tipis yang permukaannya sferis (merupakan permukaan bola),

hubungan antara jarak benda (s), jarak bayangan (s') dan jarak fokus (f) serta

perbesaran bayangan benda (M) diturunkan dengan bantuan geometri dapat

dijelaskan berikut ini.

Dari persamaan lensa lengkung,

[ n1

s+n2

s' ]=[ n2−n1

R ]

Sifat-sifat bayangan yang

terbentuk:

Maya, tegak, diperkecil

Gambar 33. Lensa sferis,

permukaannya

merupakan permukaan

bola.

Berkas sinar yang berasal dari O ketika melewati permukaan ABC dibiaskan

sedemikian sehingga terbentuk bayangan di titik I1. Oleh permukaan ADC bayangan I1

itu di anggap benda dan dibiaskan oleh permukaan ADC sedemikian sehingga

terbentuk bayangan akhir di titik I2

Pada permukaan lengkung ABC , sinar dari benda O dari medium n1 ke lensa n2,

sehingga s = OB, s’ = BI1

maka[ n1

OB+n2

BI1]=[ n2−n1

R1]

Pada permukaan lengkung ADC , sinar dari lensa ke medium n1, s = -DI1, s’ = DI2

maka[ n2

-DI1

+n1

DI2]=[ n1−n2

-R2]

Karena dianggap lensa tipis maka ketebalan BD diabaikan, sehingga BI1 = DI1

dan saling meniadakan karena berlawanan tanda . Apabila kedua persamaan

dijumlahkan diperoleh :

[ n1

OB+n1

DI2]=[ n2−n1

R2]+[ n1−n2

−R1]

[ n1

s+n1

s' ]=[ n2−n1

R2]

+[ n1−n2

−R1]

[ n1

s+n1

s' ]=[ n2−n1

R2]

+[ n2−n1

R1]

( n1

s+n1

s' )=( n2−n1

R2)( 1R1

+ 1R2

)Semua ruas dibagi dengan n1 akan diperoleh persamaan lensa tipis sebagai berikut.

( 1s+ 1

s' )=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

)Dengan keterangan,

s = jarak benda

s' = jarak bayangan

n1 = indeks bias medium sekeliling lensa

n2 = indeks bias lensa

R1 = jari-jari kelengkungan permukaan pertama lensa

R2 = jari-jari kelengkungan permukaan kedua lensa

Persamaan lensa tipis tersebut berlaku hanya untuk sinar-sinar datang yang

dekat dengan sumbu utama lensa (sinar-sinar paraksial) dengan ketebalan lensa jauh

lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari kelengkungannya.

Jarak fokus lensa (f) adalah jarak dari pusat optik ke titik fokus (F). Jadi bila s = ~

bayangan akan terbentuk di titik fokus (F), maka s’= f.

( 1s+ 1

s' )=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

)

( 1~

+1f )=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

)

Karena

1~ = 0 maka rumus jarak fokus lensa :

1f=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

)

Bila persamaan ( 1s+ 1

s' )=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

) disubstitusikan dengan persamaan

1f=( n2

n1

−1)( 1R1

+ 1R2

) maka akan didapat persamaan baru yang dikenal sebagai

persamaan pembuat lensa, yaitu

1f=1s+ 1

s1

Dengan keterangan,

n1 = indeks bias medium sekeliling lensa

n2 = indeks bias lensa

R1 = jari-jari kelengkungan permukaan pertama lensa

R2 = jari-jari kelengkungan permukaan kedua lensa

R = bertanda (+) jika permukaan lensa yang dijumpai berbentuk cembung

R = bertanda (-) jika permukaan lensa yang dijumpai berbentuk cekung

R = ∞ jika permukaan lensa yang dijumpai berbentuk datar

s = jarak benda bertanda positif (+) jika benda terletak di depan lensa (benda nyata).

s = jarak benda bertanda negatif (–) jika benda terletak di belakang lensa (benda

maya).

s’ = jarak bayangan bertanda positif (+) jika bayangan terletak di belakang lensa

(bayangan nyata).

s’ = karak bayangan bertanda negatif (–) jika benda terletak di depan lensa (bayangan

maya).

f = jarak fokus bertanda positif (+) untuk permukaan lensa positif (lensa cembung).

f = jarak fokus bertanda negatif (–) untuk permukaan lensa negatif (lensa cekung).

5. Perbesaran bayangan

Untuk menentukan perbesaran bayangan lensa tipis dapat menggunakan

persamaan sebagai berikut.

M=|s1

s|=|h'h|

Dengan keterangan,

s = jarak benda

s' = jarak bayangan

h = tinggi benda

h' = tinggi bayangan

M > 1 = bayangan diperbesar

M < 1 = bayangan diperkecil

s1 (+) = bayangan nyata

s1 () = bayangan maya

6. Daya / Kekuatan Lensa

Daya Lensa adalah kekuatan lensa dalam memfokuskan lensa. Daya lensa

berkaitan dengan sifat konvergen (mengumpulkan berkas sinar) dan divergen

(menyebarkan sinar) suatu lensa. Untuk Lensa positif, semakin kecil jarak fokus,

semakin kuat kemampuan lensa itu untuk mengumpulkan berkas sinar. Untuk lensa

negatif, semakin kecil jarak fokus semakin kuat kemampuan lensa itu untuk

menyebarkan berkas sinar. Oleh karena itu kuat lensa didefinisikan sebagai kebalikan

dari jarak fokus,

Rumus kekuatan lensa (power lens)

P =

1f dengan satuan

1meter = Dioptri

Untuk menambah kekuatan lensa kita dapat gunakan lensa gabungan dengan

sumbu utama dan bidang batas kedua lensa saling berhimpit satu sama lain. Dari

penggabungan lensa ini maka akan didapatkan fokus gabungan atau daya lensa

gabungan.

Gambar 34. Diagram

lensa gabungan

Suatu lensa gabungan merupakan gabungan dari dua atau lebih lensa dengan

sumbu utamanya berhimpit dan disusun berdekatan satu sama lain sehingga tidak ada

jarak antara lensa yang satu dengan lensa yang lain (d = 0).

Persamaan lensa gabungan dirumuskan sebagai berikut.

1f gab

= 1f 1

+ 1f 2

+ 1f 3

+ .. ..dan daya lensa sebagai berikut.

Pgab=P1+P2+P3+. . ..

Berlaku ketentuan untuk lensa positif (lensa cembung), jarak fokus (f) bertanda plus,

sedangkan untuk lensa negatif (lensa cekung), jarak fokus bertanda minus.

7. Pembiasan Dua Lensa yang Berhadapan

Apabila sebuah benda AB terletak di antara dua lensa yang berhadap-hadapan, akan

mengalami dua kali proses pembiasan oleh lensa I dilanjutkan oleh lensa II.

Lensa I :

1f 1

= 1s1

+ 1

s11

Lensa II :

1f 2

= 1s2

+ 1

s21

M 1=|s1

1

s1

| M 2=|s2

1

s2

|

jarak kedua lensa :

d=s11+s2

Perbesaran bayangan akhir :

M = M1 . M2

M=|s1

1

s1.s2

1

s2

|

Rangkuman

1. Ada dua jenis pemantulan yaitu pemantulan baur dan pemantulan teratur.

Pemantulan baur terjadi karena sinar-sinar sejajar yang datang ke suatu

permukaan yang tidak rata dipantulkan oleh permukaan itu tidak sebagai sinar-

sinar sejajar. Akibatnya kita dapat melihat benda dari berbagai arah.

2. Pemantulan teratur terjadi karena sinar-sinar sejajar yang datang ke suatu

permukaan rata dipantulkan oleh permukaan itu dalam arah sejajar pula sehingga

membentuk bayangan benda yang hanya dapat dilihat pada arah tertentu saja.

3. Cermin adalah benda yang dapat memantulkan cahaya. Cermin dibedakan atas

cermin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung terdiri atas cermin cekung dan

cermin cembung. Karena pemantulan, cermin dapat membentuk bayangan

4. Bayangan pada cermin dibedakan atas bayangan nyata dan bayangan maya.

Bayangan nyata dibentuk langsung oleh sinar-sinar pantul, sedangkan bayangan

maya dibentuk oleh perpanjangan sinar-sinar pantul. Bayangan nyata dapat

ditangkap layar, sedangkan bayangan maya dapat dilihat langsung pada cermin

5. Pada cermin datar bayangan selalu bersifat maya, tegak dengan ukuran sama besar

dengan bendanya, cermin cembung menghasilkan bayangan maya, tegak dan

diperkecil, sedangkan bayangan pada cermin cekung dapat bersifat nyata atau pun

maya begitu pun ukuran bayangannya dapat tegak atau terbalik, diperbesar, sama

ataupun diperkecil bergantung kedudukannya di depan cermin

6. Persamaan untuk menentukan tinggi minimal cermin datar yang ditegakkan vertikal

agar terlihat tinggi seluruh bayangan

L = ½ h

7. Jumlah bayangan yang dibentuk oleh gabungan dua cermin datar

persamaan

n =

3600

α−1

8. Persamaan untuk menyatakan hubungan antara jarak fokus (f) dan jari-jari

kelengkungan (R) pada cermin lengkung

R = 2 f

9. Persamaan untuk menyatakan hubungan antara jarak fokus (f) dan jarak benda (s)

serta jarak bayangan (s') pada cermin lengkung

1f =

1S +

1

S1

10. Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati

bidang batas dua medium yang berbeda indeks biasnya.

11. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruang

hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut.

12. 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.

13. Pembiasan cahaya menyebabkan pemantulan sempurna.

14. Pada balok kaca, prisma dan lensa, berkas cahaya mengalami dua kali pembiasan.

Pembiasan menyebabkan berkas sinar yang masuk pada balok kaca mengalami

pergeseran saat keluar dari balok kaca tersebut.

Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca

t

15. Pada prisma berkas cahaya mengalami deviasi atau penyimpangan dengan besar

sudut deviasi yang bergantung pada sudut datang berkas cahaya dan sudut bias saat

berkas cahaya itu keluar dari prisma tersebut.

Persamaan sudut deviasi prisma

D = (i1 + r2) – β

Dm = 2 i1– β

δm = (n2-1– 1)β

16. Pembiasan pada permukaan lengkung menyebabkan bayangan tampak lebih besar

atau lebih kecil dari yang sesungguhnya.

Persamaan permukaan lengkung

M = |s ' n1

sn2|

17. Lensa tipis merupakan salah satu bentuk permukaan lengkung yang memiliki dua

bidang batas dengan ketebalan yang diabaikan. Lensa tipis dibedakan berdasarkan

kemampuannya mengumpulkan atau menyebarkan berkas sinar yang melewatinya.

Dikenal adanya lensa positif (lensa cembung atau lensa konvergen) dan lensa negatif

(lensa cekung atau lensa divergen).

Persamaan lensa tipis

= +

M=|s1

s|=|h'h|

P =

1f

18. Bayangan sebuah benda di depan lensa dapat bersifat nyata atau maya, tegak atau

terbalik, diperbesar atau diperkecil bergantung posisi benda dan jenis lensanya.

GLOSARIUM

Bayangan maya : bayangan yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangan sinar-

sinar pantul. Bayangan ini tak dapat ditangkap layar.

Bayangan nyata : bayangan yang dibentuk oleh perpotongan sinar-sinar pantul.

Bayangan ini dapat ditangkap layar.

Benda maya : bayangan yang dianggap sebagai benda pada sistem yang terdiri dari

lebih dari satu cermin

Benda nyata : benda yang riil, sungguh-sungguh ada

Bidang fokus : bidang vertikal yang melalui titik fokus tegak lurus sumbu utama

Dalil Esbach : aturan untuk menentukan sifat-sifat bayangan pada cermin lengkung

berdasarkan ruang benda dan ruang bayangan

fokus cermin : sebuah titik pada sumbu utama tempat berkumpulnya sinar-sinar

yang dipantulkan oleh cermin cekung.

Garis normal

Indeks bias

: garis yang melalui suatu titik pada bidang dan tegak lurus dengan

bidang tersebut

:perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dan di suatu

mutlak

Indeks bias relatif

medium.

:perbandingan indeks bias medium yang satu terhadap medium yang

lain.

Jarak fokus : jarak dari pusat cermin ke fokus utama

Jari-jari

kelengkungan

Kekuatan lensa :

: jari-jari bola cermin

kemampuan lensa untuk mengumpulkan atau menyebarkan berkas

sinar

Lensa bikonkaf

Lensa bikonvek :

Lensa divergen :

Lensa gabungan :

Lensa konvergen:

Lensa sferis :

Lensa tipis :

Pemantulan baur

: lensa yang kedua permukaannya merupakan lensa cekung.

lensa yang kedua permukaannya merupakan lensa cembung

lensa yang dapat menguraikan berkas sinar

gabungan dua atau lebih lensa dengan sumbu utama berhimpit

lensa yang dapat mengumpulkan berkas sinar

lensa yang permukaannya lengkung seperti bola

lensa yang ketebalannya diabaikan

:pemantulan sinar pada bidang yang tidak rata

Pemantulan

biasa

:

:

pemantulan sinar pada bidang yang rata

pembelokan berkas cahaya saat melewati bidang batas dua medium

Pembiasan

cahaya

yang berbeda indeks biasnya.

Pusat

kelengkungan

: pusat kelengkungan cermin

Sinar istimewa : sinar datang yang lintasannya mudah diramalkan tanpa harus

mengukur sudut datang dan sudut pantulnya

Sudut datang

Sudut deviasi :

: sudut yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal

sudut yang dibentuk oleh berkas sinar masuk dan berkas sinar yang

keluar dari prisma.

Sudut pantul : sudut yang dibentuk oleh sinar pantul dan garis normal

Sumbu utama : garis yang menghubungkan pusat kelengkungan dan pusat cermin