modul fisika sma kelas...

MODUL FISIKA SMA Kelas 10

E-book ini hanya untuk kalangan sendiri tidak untuk dijualbelikan

1

A. Pendahuluan

Optika geometri adalah ilmu yang membahas tentang sifat-sifat cahaya

Sifat-sifat Cahaya yang dipelajari meliputi

1. Pemantulam cahaya

2. Pembiasan cahaya

3. Alat-alat optik

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat merambat tanpa medium (dapat merambat dalam

hampa udara).

Berkas cahaya dibedakan menjadi 3, yaitu:

1. Berkas cahaya konvergen (mengumpul)

2. Berkas cahaya divergen (menyebar)

3. Berkas cahaya parallel (sejajar)

B. Pemantulan Cahaya

Pemantulan cahaya dapat terjadi pada:

a. permukaan datar pada cermin datar

b. permukaan lengkung pada cermin cekung dan cermin cembung.

Pemantulan cahaya pertama kali diselidiki oleh snellius, hasil percobaanya dikenal dengan hukum snellius

yang menyatakan

MODUL FISIKA SMA KELAS 10

2 E-book ini hanya untuk kalangan sendiri

tidak untuk dijualbelikan

1. sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar (batas).

2. sudut datang sama dengan sudut pantul.

N = garis normal

i = sudut datang

r = sudut pantul

AB = sinar datang

BC = sinar pantul

1. Pemantulan pada cermin datar

B = benda nyata (positif)

B’ = batangan maya (negatif)

OB = s = jarak benda ke cermin

OB’ = s’ = jarak bayangan ke cermin

Sifat-sifat bayangan yang terjadi pada cermin datar, sebagai berikut

- Jarak bayangan ke cermin datar = jarak benda ke cermin datar (s' = s).

- Tinggi bayangan same dengan tinggi benda (h’ = h).

- perbesaran bayangan 𝑀 = |𝑠′

𝑠| = |

ℎ′

ℎ| = 1.

- jika benda nyata (positif) maka bayangan maya (negatif)

Apabila tinggi orang h, agar dapat melihat seluruh bayanganya Maka tinggi cermin datar yang

digunakan:

𝐶 =1

2(ℎ − 𝑥)

dengan: C = tinggi cermin datar (m,cm)

h = tinggi orang (m,cm)

x = jarak mata ke kepala 9m,cm)

Apabila dua buah cermin datar membentuk sudut 𝜃, maka banyak bayangan yang terbentuk adalah

𝑛 =360𝑜

𝜃− 1



3

dengan:

𝜃 = sudut antar dua buah cermin datar

n = banyak bayangan

2. Pemantulan pada cermin lengkung

Cermin lengkung terdiri dari:

1. cermin cekung

2. cermin cembung

Persamaan berlaku pada lengkung adalah

dengan:

f = jarak titik api atau jarak fokus (1

2R) (m, cm)

R = jari-jari kelengkungan cermin (m, cm)

s = jarak benda ke cermin (m, cm)

s' = jarak bayangan benda ke cermin (rn, cm)

h = tinggi benda (m, cm)

h’ = tinggi bayangan (m, cm)

M = perbesaran bayangan (m, cm)

Perjanjian pada cermin /cekung

- Benda nyata jika berada di depan cermin dan benda maya jika berada di belakang cermin.

- Bayangan nyata jika berada di depan cermin dan bayangan maya (semu) jika berada di belakang

cermin

a. Pematulan Cahaya Pada Cermin Cekung

Sifat-sifat cermin cekung sebagai berikut.

mengumpulkan sinar (konvergen).

jari-jari dan fokus bernilai positif.

ruang 1,2, dan 3berupa ruang nyata Karena berada di depan cermin

ruang 4 berupa ruang maya terletak dibelakang cermin

M = pusat kelengkungan cermin

F = titik fokus

OM = R = 2f

OF = f =1

2𝑅

Nomor ruang benda + nomor ruamg bayangan = 5

Jika benda berada di ruang 2 atau 3 maka bayangan pasti nyata dan terbalik.

Jika benda berada di ruang 1 maka bayangan pasti maya, tegak, dan diperbesar.

Sinar-sinar istimewa pada Cermin Cekung:

1

𝑓=

1

𝑠+

1

𝑠′

𝑀 = [𝑠′

𝑠] = [

ℎ′

ℎ]




1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus.

2. Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali.

Untuk melukis bayangan Cukup memggunakan dua sinar istimewa.

b. Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cembung

Sifat-sifat Cermin Cembung sebagai berikut.

Menyebarkan sinar (divergen).

Jari-jari dan fokus bemilai negatif

Ruang 1, 2, dan 3 bersifat maya karena terletak di belakang cermin.

Ruang 4 berupa ruang nyata karena terletak di depan cermin.

Jika benda berada di depan cermin cembung maka bayangan maya, tegak, dan diperkecil.

Sinar-sinar istimewa pada Cermin Cembung:

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

2. Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang menuju pusat kelengungan akan dipantulkan seolah-olah dari pusat kelengkungan.

C. Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya terjadi jika cahaya merambat pada dua medium yang berbeda indeks biasnya.

hukum tentang pembiasan

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

2. Perbamdingan antara sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah tetap.

i = sudut datang AB = sinar datang

r = sudut bias BC = sinar bias

N = garis normal



5

𝑛1 𝑣1 = 𝑛2 𝑣2

𝑉1

𝑉2=

𝑁2

𝑁1, Karena 𝑣 = 𝜆𝑓 𝑑𝑎𝑛 𝑓1 = 𝑓2 maka;

𝜆1𝑓1

𝜆2𝑓2=

𝑛2

𝑛1

𝜆1

𝜆=

𝑛2

𝑛1 atau 𝑛1𝜆1 = 𝑛2𝜆2

dengan:

i = sudut dating (o)

r = sudut bias (o)

n1 dan n2 = indeks bias mutlak medium 1 dan 2

𝜆1𝑑𝑎𝑛 𝜆2 = panjang gelombang pada medium 1 dan 2 (M)

n12 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

Jika medium 1 adalah udara maka v1 = c dan n1 = 1 sehingga

dengan:

c = kecepatan cahaya di udara (3 x 108 m/s)

Jadi, apabila cahaya merambat pada dua medium yang berbeda indeks bias maka frekuensi nya tetap,

tetapi panjang gelombang dan kecepatanya berubah.

D. Pemantulan sempurna

Pemantulan sempurna dapat terjadi , jika

cahaya merambat dari medium rapat ke renggang (n1 > n2),

sudut datang > sudut kritis (I > ik).

Sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan sudut bias 90o.

ik = sudut kritis (o)

n1 dan n2 = indeks bias mutlak

Contoh pemantulan sempurna, antara lain

gejala terjadinya fatamorgana,

berlian akan tampak berkilau,

jalan yang beraspal nampak berair saat tengah hari jika terkena sinar matahari saat tengah hari.

sin 𝑖

sin 𝑟= 𝑛12 =

𝑛2

𝑛1

sin 𝑖

sin 𝑟=

𝑛2

𝑛1

=𝑣1

𝑣2

=𝜆1

𝜆2

𝑛2 =𝑐

𝑣2

sin 𝑖𝑘 =𝑛2

𝑛1




E. Pembiasan pada Dua Bidang Batas

1. Pembiasan pada Kaca Plan-Paralel

• i1 = r2 dan r1 = i2

• sinar masuk // sinar keluar (AB // CD)

Pergeseran sinar

𝑡 =𝑑 sin(𝑖1−𝑟1)

cos 𝑟1

dengan:

d = tebal kaca (m, cm)

t = CE = pergeseran sinar (m, cm)

i1 = sudut datang pada bidang batas 1

r1 = sudut bias pada bidang batas 1

2. Pembiasan pada Prisma

𝛽 = 𝑟1 + 𝑖2

𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑖1 + 𝑟2 − 𝛽

β = sudut pembias

Dtotal = sudut deviasi total

Apabila terjadi deviasi minimum, maka

𝑖1 = 𝑟2 dan 𝑟1 = 𝑖2

𝛽 = 2𝑟1 → 𝑟1 =1

2𝛽

𝐷𝑚𝑖𝑛 = 2𝑖1 − 𝛽 → 𝑖1 =1

2(𝐷𝑚𝑖𝑛 + 𝛽)

Dengan menerapkan Hukum Snellius diperoleh:

𝑛12 =sin 𝑖1

sin 𝑟1

𝑛12 =sin

1

2(𝐷𝑚𝑖𝑛+𝛽)

sin1

2𝛽



7

dengan:

n12 = indeks bias relatif prisma terhadap medium 1 (𝑛2

𝑛1)

n2 = indeks bias prisma

n1 = indeks bias medium

Dmin = sudut deviasi minimum

Jika besar sudut pembias (β) < 15o maka:

𝐷𝑚𝑖𝑛 = (𝑛12 − 1)𝛽

3. Pembiasan pada Satu Bidang Lengkung

𝑛1

𝑠+

𝑛2

𝑠′=

𝑛2−𝑛1

𝑅

dengan:

s = OB = jarak benda ke bidang Iengkung (m, cm)

s’ = OB’ = jarak bayangan ke bidang Iengkung (m, cm)

R = OM = jari-jari kelengkungan (m, cm)


n2 = indeks bias bidang lengkung

Catatan:

Apabila permukaan bidang batas

cembung dilihat dari arah sinar datang jari-jari

positif (R+).

Apabila permukaan bidang batas cekung dilihat dan arah

sinar datang jari-jari negatif (R-).

Apabila permukaan bidang batas datar jari-jarinya tak

terhingga (R~).

F. Pembiasan pada Lensa Tipis

Lensa tipis adalah benda bening yang tembus cahaya, mempunyai dua buah permukaan dengan jari-jari

kelengkungan R1 dan R2, dan ketebalan lensa dianggap nol.

Rumus untuk lensa tipis

1

𝑠+

1

𝑠′= (

𝑛2

𝑛1− 1) (

1

𝑅1+

1

𝑅2)

1

𝑓= (

𝑛2

𝑛1− 1) (

1

𝑅1+

1

𝑅2)

dengan:


n2 = indeks bias lensa

R1 dan R2 = jari-jari kelengkungan lensa (m, cm)

S = jarak benda ke lensa (m, cm)

s’ = jarak bayangan ke lensa (m, cm)

f = jarak titik fokus lensa (m, cm)

Catatan:

Benda di depan lensa nyata dan benda di belakang lensa maya.

Bayangan di depan lensa maya dan bayangan di belakang lensa nyata.




Nomor ruang benda + nomor ruang bayangan = 5.

1. Jenis-Jenis Lensa

a. Lensa Cembung

Lensa cembung disebut lensa positif atau lensa konveks. Sifat-sifat lensa cembung, antara lain:

Mengumpulkan sinar (konvergen).

Jari-jari total dan fokus bernilai positif.

Lensa cembung dibedakan menjadi 3, yaitu

bikonveks = cembung – cembung

𝑅1 = +

𝑅2 = +

plan konveks

konveks konkaf = cembung - cekung

1

2

R

R

b. Lensa Cekung

Lensa cekung juga disebut lensa negatif atau lensa divergen. Sifat-sifat lensa cekung, antara lain:

Menyebarkan sinar.

Jari-jari total dan fokus bernilai negatif.

Lensa cekung dibedakan menjadi 3, yaitu

bikonkaf = cekung – cekung

R1 = ~

plan konkaf = datar – cekung

R1 = ~

R2 = -

konkaf konveks = cekung – cembung

R1 =−

R2 = +

2. Pembagian Ruang pada Lensa

1

2

R

R



9

a. Lensa Cembung

Ruang benda nyata 1, 2, dan 3

Ruang benda maya = 4

Ruang bayangan nyata I, II, dan III

Ruang bayangan maya IV

b. Lensa Cekung

Ruang benda maya 1, 2, dan 3

Ruang benda nyata 4

Ruang bayangan nyata IV

Ruang bayangan maya I, II, dan III

c. Sinar-Sinar Istimewa pada Lensa Cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titìk fokus.

2. Sinar datang melalui titik fokus dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.

3. Sinar melalui pusat sumbu optik diteruskan.

d. Sinar-Sinar Istimewa pada Lensa Cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah-olah dari titik fokus.

2. Sinar menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang menuju pusat sumbu optik akan diteruskan.




Apabila benda berada di depan lensa cekung maka bayangannya maya, tegak, dan diperkecil.

3. Kekuatan Lensa (P)

Kekuatan lensa merupakan daya bias lensa yang mempunyai satuan dioptri (D).

Semakin besar jarak titik fokus lensa, maka daya biasnya semakin kecil, yang dinyatakan dengan persamaan:

𝑃 =100

𝑓

dengan: f = jarak titik fokus (cm)

atau

𝑃 =1

𝑓

f = jarak titik fokus lensa (m)

P = kekuatan lensa (dioptri (D))

Lensa gabungan

Jika beberapa buah lensa diletakkan berurutan dengan sumbu utama berimpit, maka jarak titik fokus

gabungan:

1

𝑓𝑔𝑎𝑏=

1

𝑓1+

1

𝑓2+ ⋯

Kekuatan lensa gabungan

𝑃𝑔𝑎𝑏 = 𝑃1 + 𝑃2 + ⋯

dengan:

fgab = jarak fokus lensa gabungan (cm)

Pgab = kekuatan lensa gabungan (dioptri)

G. Alat-Alat Optik

Alat-alat optik merupakan alat bantu yang digunakan untuk mengamati benda yang sukar diamati secara

langsung oleh mata.

Beberapa contoh alat-alat optik, yaitu:

1. mata dan kacamata,

2. lup,

3. mikroskop,

4. teropong.

1. Mata dan kacamata

Mata memiliki jarak penglihatan yang jelas pada daerah yang dibatasi oleh dua jarak, yaitu

Punctum Proximum (titik dekat) = PP adalah jarak terdekat yang masih dapat dilihat oleh mata dengan

berakomodasi maksimum. Pada mata normal PP adalah 25 cm.

Punctum Remotum (titik jauh) PR adalah jarak terjauh yang dapat dilìhat oteh mata dengan tidak

berakomodasi. Pada mata normal PR adalah (tak terhingga).

a. Mata Normal (Emetrop)

Mata normal memiliki ciri-ciri, sebagai berikut.

Titik dekat 25 cm, mata berakomodasi maksimum.

Titik jauh tak terhingga dan mata tidak berakomodasi.



11

Bayangan jatuh di retina (bintik kuning).

b. Cacat Mata (Ametrop)

1. Miopi (Rabun Jauh)

PP < 25cm dan PR < ~.

Bayangan jatuh di depan retina.

Agar dapat melihat dengan normal harus dibantu

dengan lensa cekung (memakai kacamata negatif).

𝑃 =100

−𝑃𝑅 atau 𝑓 = −𝑃𝑅

dengan:

PR = jarak terjauh yang dapat dilihat oleh mata miopi

P = kekuatan kacamata (dioptri)

2. Hipermetropi (Rabun Dekat)

PP > 25cm dan PR = ~.

Bayangan jatuh di belakang retina.

Agar dapat melihat dengan normal harus dibantu

dengan kacamata positif (lensa cembung).

𝑃 = 4 −100

𝑃𝑃

𝑓 =100

𝑃

P = kekuatan lensa (D)

PP = titik dekat mata hipermetropi

f = jarak fokus (cm)

3. Presbiopi (Rabun Tua)

PP > 25cm dan PR > ~.

Bayangan jatuh di belakang retina, akibat daya akomodasi berkurang.

Agar dapat melihat dengan normal harus dibantu dengan kacamata berlensa rangkap (bifokal).

2. Lup (Kaca Pembesar)

Terdiri dan satu lensa cembung.

Benda terletak antara titik pusat lensa dan titik fokusnya (di ruang 1).

Bayangannya maya, tegak, dan diperbesar di ruang 4.

Berfungsi untuk memperbesar bayangan.

a. Pembentukan Bayangan pada Lup

OB = s

OB’ = -s’ (maya)

b. Perbesaran sudut Lup




𝑀𝑎 =tan 𝛽

tan 𝛼=

(ℎ 𝑠⁄ )

(ℎ 𝑃𝑃⁄ )=

𝑃𝑃

𝑆

dengan:

Ma = perbesaran sudut

𝛼 = sudut penglihatan mata tanpa lup

𝛽 = sudut pengrhatan mata dengan lup

s = jarak benda ke lup

s’ = jarak bayangan ke lup

Nilai s’ = -x maka kita peroleh: 1

𝑓=

1

𝑠+

1

𝑠′

1

𝑓=

1

𝑠+

1

(−𝑥)→

1

𝑠=

1

𝑓−

1

(−𝑥)→

1

𝑠=

𝑥+𝑓

𝑥𝑓

Jika up menempel dengan mata saat mengamati suatu objek (d = 0), maka:

Pada mata berakomodasi maksimum, nilai x = PP, sehingga

𝑀𝑎 =𝑃𝑃

𝑓+1 ; 𝑠′ = −𝑃𝑃

Pada mata tidak berakomodasi, nilai s = f sehingga

𝑀𝑎 =𝑃𝑃

𝑓 ; 𝑠′ = −~

Pada mata berakomodasi pada jarak x, berlaku

𝑀𝑎 =𝑃𝑃

𝑓+

𝑃𝑃

𝑥 ; 𝑠′ = −𝑥

Jika ada jarak antara mata dengan up, maka perbesarannya:

𝑀𝑎 = 𝑃𝑃 (1

𝑠′+𝑑+

1

𝑓+

−𝑑

𝑓(−𝑠′+𝑑))

di mana:

-s’ + d = PP, untuk mata berakomodasi maksimum.

-s’ + d = x, untuk mata tidak berakomodasi.

-s’ + d = PR, untuk mata berakomodasi pada jarak x.

dengan:

PP = titik dekat mata (m, cm)

X = jarak saat mata berakomodasi ke up (m, cm)

f = jarak titik api (m, cm)


Lup sering dipergunakan oleh tukang reparasi jam.

3. Mikroskop

Mikroskop adalah sebuah alat pembesar bayangan yang terdiri dari dua lensa cembung, yaitu lensa objektif

dekat dengan benda dan lensa okuler dekat dengan mata. Benda terhadap lensa objektit terletak di ruang

2, sehingga bayangannya terbalik, nyata, dan diperbesar (𝑓𝑜𝑏 < 𝑠𝑜𝑏 ≤ 2𝑓𝑜𝑏)

Benda terhadap lensa okuler berada di ruang 1, sehingga bayangannya maya, tegak, diperbesar.

Lensa okuler berfungsi sebagai lup.

Jarak fokus objektif < jarak fokus okuler (fob < fok)

Perbesaran linier mikroskop.

𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑜𝑏 × 𝑀𝑜𝑘



13

𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [𝑠′𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑏

𝑠′𝑜𝑘

𝑠𝑜𝑘]

1

𝑓𝑜𝑏=

1

𝑠𝑜𝑏+

1

𝑠′𝑜𝑏

1

𝑓𝑜𝑘=

1

𝑠𝑜𝑘+

1

𝑠′𝑜𝑘

dengan:

fob = jarak fokus lensa objektif → 𝑃𝑜𝑏 =100

𝑓𝑜𝑏 kekuatan lensa objektif

fok = jarak fokus lensa okuler (m, cm) → 𝑃𝑜𝑘 =100

𝑓𝑜𝑘= atau lensa okuler

sob = jarak benda ke lensa objektif (m, cm)

s’ob = jarak bayangan terhadap lensa okuler (m, cm)

sok = jarak benda terhadap lensa okuler

s’ok = jarak bayangan terhadap lensa okuler

Mok = perbesaran lensa objektif

Mok = perbesaran lensa okuler

a. Pengamatan dengan Akomodasi Maksimum

O1B = sob

O1B’ = s’ok

O2B’ = sok

O2B’’ = s’ok

Fob = titik fokus lensa objektif

Fok = titik fokus

Jika mata berakomodasi maksimum maka:

𝑠′𝑜𝑘 = −𝑃𝑃

𝑑 = 𝑠′𝑜𝑏 + 𝑠𝑜𝑘

𝑀𝑎 = [𝑠′𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑏(

𝑃𝑃

𝑓𝑜𝑘+ 1)]

d = panjang mikroskop


PP = jarak titik dekat mata

b. Pengamatan dengan tidak berakomodasi

Jika mata tidak berakomodasi maka bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif tepat berada di titik

fokus lensa okuler, sehingga bayangan yang dibentuk lensa okuler berada jauh tak terhingga.




Jadi, jika mata mengamati objek dengan tidak berakomodasi maka

S’ok = ~ dan Sok=fok

𝑑 = 𝑠′𝑜𝑏 + 𝑓𝑜𝑘

𝑀𝑎 = [𝑠′𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑏

𝑃𝑃

𝑓𝑜𝑘]

4. Teropong Bintang

Teropong bintang tersusun atas dua lensa cembung, yaitu lensa objektif

dan lensa okuler.

Jarak fokus ensa objektif ebih besar daripada jarak fokus lensa okuler (fob > fok).

Benda yang diamati berada jauh takterhingga, sehingga bayangan jatuh di titik fokus lensa objektif (sob

= ~ dan s‘ob = fob).

Digunakan untuk mengamati benda-benda luar angkasa.

Memperbesar sudut penglihatan agar benda tampak Iebih jelas dan dekat (bukan untuk memperbesar).

Bayangan akhir yang dibentuk lensa okuler terbalik.

Perbesaran Sudut dan Panjang Teropong Bintang

1. Pada mata berakomodasi maksimum, berlaku:


𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 𝑠𝑜𝑘

𝑀𝑎 = [𝑓𝑜𝑏

𝑠𝑜𝑘

]

2. Pada mata tidak berakomodasi, berlaku:

𝑠′𝑜𝑘 = ~, 𝑠𝑜𝑘 = 𝑓𝑜𝑘

𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 𝑓𝑜𝑘

𝑀𝑎 =𝑓𝑜𝑏

𝑓𝑜𝑘

d = panjang teropong


5. Teropong Bumi (Teropong Yojana)

Teropong bumi tersusun atas tiga lensa cembung, yaitu lensa objektif lensa pembalik, dan lensa okuler.

Fungsi lensa pembalik untuk membalikkan bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif.

Digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh di permukaan bumi.

Jarak fokus lensa objektif Iebih besar daripada jarak fokus okuler (fob > fok)

Perbesaran Sudut dan Panjang Teropong Bumi



15

1. Pada mata berakomodasi maksimum, berlaku:


𝑑 = 𝑠′𝑜𝑏 + 4𝑓𝑝 + 𝑠𝑜𝑘

𝑀𝑎 = [𝑓𝑜𝑏

𝑓𝑜𝑘(

𝑃𝑃+𝑓𝑜𝑘

𝑃𝑃)]

2. Pada mata tidak berakomodasi, berlaku:

𝑠′𝑜𝑘 = ~ dan 𝑠𝑜𝑘 = 𝑓𝑜𝑘

𝑠′𝑜𝑏 = ~ dan 𝑠′𝑜𝑏 = 𝑓𝑜𝑏

𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 4𝑓𝑝 + 𝑠𝑜𝑘

𝑀𝑎 =𝑓𝑜𝑏

𝑓𝑜𝑘

dengan:

fp = jarak fokus lensa pembalik (m, cm)

d = panjang teropong (m, cm)


PP = titik dekat mata

6. Teropong Panggung (Teropong Tonil)

Teropong panggung tersusun atas dua buah lensa, yaitu lensa cembung sebagai objektif dan lensa cekung

sebagai okuler.

Jarak fokus objektif lebih besar daripada jarak fokus okuler (fob > fok)

Perbesar sudut untuk mata tidak berakomodasi

S’ok = ~ dan sok = fok

𝑑 = 𝑓𝑜𝑏 + 𝑓𝑜𝑘

𝑀𝑎 = [𝑓𝑜𝑘

𝑓𝑜𝑘]




1. Seberkas cahaya jatuh pada cermin datar

dengan sudut datang 40o. Cahaya akan

mengalami pembelokan dan arah semula

sebesar...

a. 90°

b. 80°

c. 60°

d. 20°

e. 50°

2. Sebuah titik cahaya terletak di depan dua

cermin datar yang membentuk sudut 60°. Pada

cermin tersebut akan terbentuk bayangan

sebanyak.. .

a. 2

b. 3

c. 4

d. 5

e. 6

3. Dua bidang cermin datar disusun berhadapan

dengan jarak 8 cm. Sebuah titik terletak di

tengah-tengah kedua cermin itu dan sinar-

sinar dan titik benda dipantulkan berturut-

turut oleh kedua cermin sampai membentuk

bayangan akhir. Banyaknya pemantulan sinar

sehingga jarak titik benda dengan bayangan

terakhir 40 cm adalah . . . .

a. 2 kali

b. 3 kali

c. 4 kali

d. 5 kali

e. 6 kali

4. Dua bidang cermin datar A dan B mem-

bentuk sudut 65°. Seberkas cahaya laser

datang pada cermin A dengan sudut datang

30o, besar sudut yang dibentuk oleh berkas

cahaya datang pada cermin A dengan cahaya

pantul pada cermin B adalah . . .

a. 95o

b. 85o

c. 75o

d. 65°

e. 55°

5. Jari-jari kelengkungan sebuah cermin cekung

berukuran 6 meter. Benda nyata diletakkan 3

meter di depan cermin tersebut, letak

bayangannya adalah . .. .

a. 2,0 meter

b. -1,5 meter

c. 1,2 meter

d. 0,5 meter

e. tak terhingga

6. Di depan cermin pada jarak 60 cm diletakkan

benda sehingga dihasilkan bayangan tegak

pada jarak 90 cm dan bendanya. Jan-jan

kelengkungan cermin dan jenis cermin adalah

. . . .

a. 40 cm, cembung

b. 40 cm, cekung

c. 120 cm,cembung

d. 120 cm, cekung

e. 180 cm, cembung

7. Benda di depan cermin cembung akan

menghasilkan bayangan . . .

a. nyata diperkecil

b. maya diperbesar

c. maya diperkecil

d. nyata diperbesar

e. nyata sama besar

8. Panjang fokus sebuah cermin cekung 24 cm.

Jika bayangan yang terbentuk maya setinggi 6

cm berada 8 cm, maka jarak benda adalah . . .

.

a. 12 cm

b. 6 cm

c. 5 cm

d. 4 cm

e. 3 cm

9. Sebuah benda diletakkan di depan cermin

cekung yang berjari-jari 12 cm. Bayangan

yang dihasilkan nyata diperbesar 1,5 kali.

Jarak benda itu terhadap cermin adalah . . . .

a. 25 cm

b. 20 cm

c. 15 cm

d. 10 cm

e. 5 cm

10. Berkas sinar-sinar yang datang dan satu titik

disebut berkas . . .

a. konvergen

b. divergen

c. paralel

d. divergen-konvergen

e. sejajar-divergen

11. Indeks bias air dan ntan masing-masing 4

3 dan

5

2 Indeks bias relatif intan terhadap air adalah .

. . .

a. 15

8

b. 10

3

c. 8

3

d. 3

10

e. 7

6

12. Jika indeks bias intan = 2 dan indeks bias

udara = 1, besar sudut batasnya adalah

a. 60°

b. 53°

c. 45°

d. 37°

e. 30°

13. Bayangan yang dibentuk oleh sebuah cermin

datar dan orang yang berdiri di depan cermin

bersifat. . . .



17

a. nyata, karena bayangan dilalui cahaya

b. nyata, terletak di belakang cermin

c. maya, karena bayangan tidak dilalui

cahaya

d. nyata, terbalik, sama besar

e. maya, terbalik, sama tinggi

14. Seberkas sinar datang dan suatu medium ke

udara. Jika sudut datang lebih besar dari 45°,

maka sinar terpantul sempurna. Indeks bias

medium adalah . . . .

a. 3

2

b. √2

c. √3

d. 2√2

e. 1

15. Suatu sinar datang tegak urus pada salah satu

sisi prisma yang indeks biasnya 1,5 dengan

sudut bias 30°. Besar sudut deviasinya adalah

. . . .

a. 18,59°

b. 14,30°

c. 14°

d. 13o

e. 10,53°

16. Berkas sinar datang dan kaca (nk = 1,5) jatuh

pada permukaan bidang batas kaca-air (na =

1,3), besar sudut batasnya adalah . .. .

a. 90o

b. 60°

c. 14o

d. 37°

e. 30°

17. Prisma di udara mempunyai sudut pembias

90°, sudut deviasi minimumnya 30°. Indeks

bias prisma adalah . . .

a. 1

3√6

b. 1

2√3

c. 1

2√6

d. √3

e. √6

18. Seberkas sinar monokromatik AB, jatuh tegak

lurus pada salah satu sisi prisma siku-siku

yang sudut puncaknya 30o dan indeks bias 1,5.

Di titik C sinar akan . . . .

a. dibiaskan dengan sudut bias > 30o

b. dibiaskan dengan sudut bias < 30°

c. dipantulkan dan dibiaskan

d. dipantulkan sempurna

e. dipantulkan ke arah A

19. Deviasi minimum sinar-sinar oleh suatu prisma

. . . .

a. tidak bergantung warna sinarnya

b. tidak bergantung besarnya sudut puncak

prisma

c. menjadi kecil bila sudut pembias besar

d. menjadi besar bila sudut pembias besar

e. tidak bergantung pada indeks bias prisma

20. Sudut pembias prisma 5°.Jika indeks bias

prisma 1,5, maka deviasi minimumnya . . . .

a. 0o

b. 3,5º

c. 3,0º

d. 2,5º

e. 2º

21. Cahaya mengenai salah satu permukaan kaca-

planparalel yang tebalnya 4 cm dengan sudut

datang 60°. Jika indeks bias kaca 1,5 maka

sudut terhadap garis normal cahaya tersebut

keluar dan kaca adalah . . .

a. 20,5°

b. 35,2º

c. 60°

d. 70º

e. 90º

22. Suatu cermin yang dapat membentuk bayangan

maya, tegak dan diperkecil adalah cermin . . . .

a. datar

b. cekung

c. cembung

d. datar dan cembung

e. datar dan cekung

23. Indeks bias mutlak medium-medium A, B dan

C adalah nA, nB, dan nC Ternyata jika sinar

datang dan A ke C akan mengalami

pemantulan sempurna, sedangkan dan B ke C

sinar dibiaskan mendekati garis normal, maka

. . . .

a. nA>nB>nC

b. nB>nC>nA

c. nA>nC>nB

d. nC>nB>nA

e. nC>nA>nB

24. Sinar datang pada prisma dengan sudut datang

53o, sehingga tercapai deviasi minimum.

Apabila sudut pembias lensa 60°, maka besar

deviasi minimumnya . . . .

a. 7o

b. 14o

c. 37,5o

d. 113°

e. 56,5°

25. Sudut batas akan terjadi bila:

1. Sinar datang dan kaca ke air

2. Sudut datangnya 60°

3. Panjang gelombang sinar datang <

panjang gelombang sinar bias

4. Sinar datang ebih lambat dan sinar bias

Pernyataan di atas yang benar adalah . . . .

a. 1,2,3,4 benar




b. 1,2, dan 3 benar

c. 1 dan 3 benar

d. 2, 4 benar

e. 1,3,4benar

26. Sebuah prisma berada dalam air (na = 4

3)

mempunyai sudut pembias 60°. Di dalam air

prisma mengalami deviasi minimum dengan

sudut deviasi 60°. Indeks bias prisma tersebut

adalah . . . .

a. 4

3√3

b. 4

3

c. 4

3√6

d. 4

3√2

e. 8

3√3

27. Jika indeks bias kaca terhadap udara 1,5 dan

indeks bias air terhadap udara 4

3 maka

perbandingan jarak titik api lensa kaca di air

dan di udara adalah . . . .

a. 1

2

b. 8

9

c. 9

8

d. 2

e. 4

28. Sebuah lensa bikonveks simetris dengan jari-

jari kelengkungan 50 cm. Jika kekuatan lensa

tersebut 2 dioptri, maka indeks bias lensa bila

berada di udara . . . .

a. 1,8

b. 1,7

c. 1,6

d. 1,5

e. 1,4

29. Agar lensa positif berkekuatan 4 dioptri

membentuk bayangan nyata 50 cm di belakang

lensa, benda harus ditempat kan di depan lensa

pada jarak . . . .

a. 0,1 m

b. 0,2 m

c. 0,3 m

d. 0,4 m

e. 0,5 m

30. Lensa bikonveks terbuat dan kaca dengan

indeks bias 1,5. Jari-jari permukaan satu sama

dengan 2 kali jan-jan permukaan dua. Jarak

titik api lensa 6 cm, besar jari-jari lensa yang

panjang adalah . . ..

a. 4,5 cm

b. 6 cm

c. 9 cm

d. 10 cm

e. 12 cm

31. Sebuah benda teletak 20 cm di depan sebuah

lensa tipis positif yang berjarak fokus 4 cm.

Jarak bayangan yang terbentuk oleh lensa

adalah . ...

a. 8 cm di depan lensa

b. 5 cm di depan lensa

c. 5 cm di belakang lensa

d. 6 cm di belakang lensa

e. 8 cm di belakang lensa

32. Di depan sebuah lensa diletakkan benda pada

jarak 60 cm dan dihasilkan bayangan maya

yang tingginya 2 kali tinggi benda. Fokus lensa

tersebut. ...

a. 40 cm, cekung

b. 40 cm, cembung

c. 60 cm, cekung

d. 60 cm, cembung

e. 120 cm, cembung

33. Sebuah lensa cembung yang berkekuatan P

dioptri di udara. Jika dicelupkan ke dalam air

kekuatan lensanya akan . . . .

a. tetap

b. bertambah

c. berkurang

d. dapat berkurang

e. dapat berkurang dan bertambah

34. Jika sebuah benda di depan lensa positif

digerakkan mendekati lensa, bayangan sejati

akan . . . .

a. bergerak dengan kecepatan yang lebih

besar dan bendanya

b. menjauhi lensa

c. tetap

d. mendekati lensa

e. bergerak dengan kecepatan yang sama

dengan bendanya

35. Berkas sinar sejajar, jika mengenai lensa

bikonveks maka . . ..

a. mungin akan menjadi konvergen, mungkin

menjadi divergen

b. selalu menjadi konvergen

c. selalu menjadi divergen

d. sama kalau mengenai cermin cekung

e. sama kalau mengenai cermin cembung

36. Sebuah benda berada pada jarak 15 cm di

depan Lensa negatif yang mempunyai titik api

10 cm, bayangan yang terbentuk akan . . . .

a. di belakang lensa

b. bayangan nyata

c. terbalik

d. diperkecil

e. sama besar di belakang lensa

37. Sebuah benda terletak di depan sebuah lensa

yang mempunyaijarakfokus 10cm. Bayangan

yang terjadi ternyata tegak dan tingginya dua

kali tinggi benda. Jarak antara benda dan Lensa

adalah . . . .

a. 3,3 cm

b. 5 cm

c. 10 cm

d. 15 cm

e. 30 cm

38. Lensa bikonveks terbuat dan kaca dengan

indeks bias 1,5, mempunyai jari-jari



19

kelengkungan 10 cm dan 20 cm. Jika lensa

terletak di udara maka jarak fokus lensa adalah

. . .

a. 10cm

b. 11,3cm

c. 12,3 cm

d. 13,3 cm

e. 14 cm

39. Sebuah benda yang panjangnya 20 cm

diletakkan sepanjang sumbu utama sebuah

lensa konvergen yang berkekuatan 2,5 dioptri.

Ujung benda yang terdekat dengan Lensa

berjarak 60 cm dan Lensa. Panjang bayangan

yang terjadi

adalah . . . .

a. 10 cm

b. 20 cm

c. 30 cm

d. 40 cm

e. 60 cm

40. Sebuah lensa konvergen di udara mem punyai

jarak fokus 20 cm. Lensa tersebut dibuat dan

gelas yang mempunyai indeks bias 1,6. Jika

Lensa diletakkan dalam zat cair, ternyata jarak

fokusnya menjadi 60 cm, besar indeks bias zat

cair tersebut adalah . . . .

a. 12

7

b. 6

5

c. 5

4

d. 4

3

e. 5

5

41. Titik jauh mata seorang anak 40 cm dari mata,

kacamata yang diperlukan agar dia dapat

melihat dengan normal

adalah . . . .

a. -0,5 D

b. -1,50 D

c. -2.0 D

d. -2,50 D

e. -4,00 D

42. Seseorang mempunyai cacat mata miopi tak

mampu melihat dengan jelas sebuah benda

yang terletak lebih dan 50 cm dan matanya.

Kacamata yang dibutuhkan untuk dapat

melihat jauh mempunyal kekuatan sebesar . . .

.

a. -4D

b. -2D

c. +3D

d. +2D

e. +1D

43. Seorang bapak menggunakan kacamata

bifokal, karena titik dekatnya 20 cm dan

titikjauhnya 5 m. Supaya dapat melihat dengan

normal harus memakai lensa dengan kekuatan

. . . .

a. 1,2D

b. -1,2 D

c. -0,8 D

d. -1 D untuk titik dekat dan -0,2 D untuk titik

jauh

e. +1 D untuk titik dekat dan -0,2 D untuk titik

jauh

44. Seorang anak menggunakan lensa kaca mata -

2 dioptri, ini berarti titik dekat mata orang

tersebut adalah . . . .

a. -25 cm

b. −50

3 cm

c. −100

3 cm

d. −200

3 cm

e. −200

7 cm

45. Pada saat membaca, jarak terdekat yang dapat

dilihat seorang kakek rabun dekat adalah 40

cm. Kekuatan lensa kacamata yang diperlukan

adalah . . . .

a. 3

2 D

b. 2

3 D

c. 4

3 D

d. 3

4 D

e. 21

4 D

46. Jika bayangan benda yang jauh tak terhingga

jatuh di belakang retina dan mata seseorang,

maka orang ini . . . .

a. emetropi

b. miopi

c. presbiopi

d. hipermetropi

e. presbiopi dan hipermetropi

47. Jika mata seseorang mempunyai titik dekat 25

cm, jara k fokus kacamata yang harus dipakai

orang itu agar melihat benda di depan matanya

dengan jelas adalah . . .

a. 12,5 cm

b. 25cm

c. 50cm

d. 75cm

e. tak terhingga

48. Titik dekat mata seorang hipermetropi 120 cm.

Untuk dapat melihat benda yang terletak 30 cm

di depan mata harus menggunakan kacamata

dengan kekuatan lensa sebesar . . . .

a. 3

2 D

b. −3

2 D

c. -2,5 D

d. 2,5 D

e. 10

3 D

49. Sebuah lup dengan titik fokus 5 cm dipakai

untuk melihat benda dengan mata normal tanpa

akomodasi, maka perbesaran sudutnya . . . .

a. 1

5 kali

b. 1 kali

c. 5 kali




d. 25 kali

e. 50 kali

50. Perbesaran sudut lup yang mempunyai jarak

fokus 10 cm, dengan mata berakomodasi

minimum yang dilakukan oleh mata normal

adaíah . . . .

a. 25 kali

b. 3,5 kali

c. 2,5 kali

d. 2 kali

e. 0,4 kali

51. Sebuah lup mempunyai jarak fokus 5 cm,

digunakan untuk melihat sebuah benda kecil

yang berjarak 5 cm dan lup. Perbesaran sudut

lup itu adalah . . . .

a. 2 kali

b. 4 kali

c. 4,5 kali

d. 5 kali

e. 6 kali

52. Sebuah mikroskop jarak fokus okulernya 2,5

cm dan jarakfokus objektifnya 0,9 cm,

digunakan oleh orang bermata normal (PP 25

cm) tanpa berakomodasi dan ternyata

perbesarannya 90 kali. Jarak benda terhadap

lensa objektif

adalah . . . .

a. 1,0 cm

b. 1,2 cm

c. 1,5 cm

d. 2,0 cm

e. 2,5 cm

53. Sebuah mikroskop memiliki lensa objektif

yang berkekuatan 25 dioptri. Jarak preparat ke

lensa objektif adalah Sob dengan nilai . ...

a. 0 < sob <4cm

b. sob = 4 cm

c. 8 cm < 5ob <4 cm

d. 4 cm <Sob < 8 cm

e. 8 cm < sob < 0

54. Sebuah mikroskop panjangnya 21,4 cm.

Fokus objektif dan okulernya masing masing

4 mm dan 5 cm. Untuk mendapat bayangan

yang jelas dengan tanpa akomodasi, maka

letak benda terhadap lensa objektif berada

pada

jarak . . . .

a. 4,0 mm

b. 4,1 mm

c. 4,2 mm

d. 4,4 mm

e. 4,6 mm

55. Sebuah mikroskop menggunakan dua Lensa

yaitu objektif dan okuler. Pengamat melihat

mikroskop dengan tidak berakomodasi, maka

. . . .

a. jarak antara objektif dan okuler = fob + fok

b. bayangan yang dibuat oleh objektif

terletak di fok

c. sinar-sinar di dalam mikroskop sejajar

d. benda terletak di fob

e. bayangan tidak terlihat

56. Objektif sebuah mikroskop berupa lensa

cembung dengan jarak fokus Benda yang

diteliti dengan mikroskop itu harus

ditempatkan di bawah objektif pada jarak . . . .

a. lebih kecil dari fob

b. sama dengan 1ob

c. terletak antara fob dan 2 fob

d. sama dengan 2 fob

e. lebih besar dari 2 fob

57. Mikroskop dengan jarak fokus objektif dan

okuler masing-masing 1 cm dan 2,5 cm. Jika

panjang fokus 13,5 cm pada saat pengamat

normal tanpa akomodasi, maka jarak preparat

dengan lensa objektif adalah . . . .

a. 0,9 cm

b. 1,0 cm

c. 1,09 cm

d. 1,1 cm

e. 1,3 cm

58. Jarak titik api Lensa objektif dan okuler dan

teropong bintang berturut-turut adalah 150 cm

dan 30 cm. Apabila teropong bintang dipakai

oleh mata normal yang tidak berakomodasi

maka panjang teropong adalah . . . .

a. 210 cm

b. 180 cm

c. 150 cm

d. 120 cm

e. 50 cm

59. Pada soal nomor 58, berapa cm dan arah

Lensa okuler harus digeser agar mata dapat

melihatjelas dengan berakomodasi pada jarak

25 cm adalah . . . .

a. 137

11cm mendekati objektif

b. 137

11 cm menjauhi objektif

c. 164

11 cm mendekati objektif

d. 164

11 cm menjauhi objektif

e. 1637

11 cm mendekati objektif

60. Teropong bumi dengan jarak fokus Lensa

objektif, pembalik, dan okuler masing masing

40 cm, 15 cm, dan 10 cm. Supaya mata tak

berakomodasi maka harus dibuatjarak Lensa

objektif ke Lensa okuler adalah . . . .

a. 45 cm

b. 50 cm

c. 55 cm

d. 65 cm

e. 110 cm

modul fisika sma kelas...

Documents