Optika Geometri

A. Sifat-sifat Cahaya

Cahaya dapat merambat diruang hampa. Artinya, cahaya tak memerlukan

medium untuk merambat. Cahaya merambat lintasan lurus.

Ketika mengenai benda, seberkas cahaya akan diteruskan, dipantulkan, dan

dibiaskan. Jika mengenai benda halus dan rata, cahaya akan dipantulkan secara

teratur. Jika mengenai benda yang tidak rata cahaya akan dipantulkan secara

tidak teratur. Pemantulan yang tidak teratur disebut pemantulan baur.

1. Pemantulan Cahaya

Pada fenomena pemantulan cahaya berlaku hukum pemantulan. Perhatikan

Gambar 4.3. Hukum pemantulan cahaya menyatakan bahwa:

- Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (rp)

- Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang

datar

Gambar 4.3. hukum pemantulan cahaya

˚

a. Pembentukan bayangan pada cermin datar

Jika ada banyak cermin dihadapan kita, akan banyak pula bayangan kita yang

terbentuk. Jika dua cermin datar disusun sedemikian rupa sehingga membentuk

sudut , jumlah sudut bayangan yang terbentuk adalah:

n=360∘

α−1

(4.1)

Ada 3 bayangan yang terbentuk. Hal inisesuai dengan persamaan 4.1

Gambar 4.5 bayangan yang dibentuk oleh cermin datar yang disusun membentuk sudut 90˚

b. Pembentukan bayangan pada cermin lengkung

Cermin lengkung adaah cermin yang permukaan pemantulannya berbentuk

lengkung. Ada dua jenis cermin lengkung, yaitu cermin cekung dan cermin

cembung.

1) Pembentukan bayangan pada cermin cekung

Proses terbentuknya bayangan akibat pemantulan pada cermin cekung dapat

dipelajari dengan memperhatikan pemantulan beberapa sinar istimewa berikut

ini.

- Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus

- Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

- Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan

kembali melalui pusat kelengkungan itu.

Persamaan cermin cekung berlaku persamaan umum :

1s+ 1

s=1

f (4.2)

Hubungan antara jarak fokus (f) dan jari-jari kelengkungan sermin (R)

f = R2

Persamaan bayangan pada cermin cekung memenuhi persamaan

m=− ss

2) Pembentukan bayangan padaa cermin cembung

Sinar istimewa cermin cembung seperti berikut ini.

- Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari

titik fikus

- Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

- Sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali

seolah-olah berasal dari pusat kelengkungan itu

Pada cermin cembung berlaku pula persamaan-persamaan seperti pada cermin

cekung, dengan catatan bahwa jarak fokus dan jari-jari kelengkungan pada cermin

cembung diberi tanda negatif.

2. Pembiasan Cahaya

a. Hukum Snellius

Pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan cahaya. Pembiasan

terjadi jika cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optisnya.

Kerapatan optis suatu medium ditunjukan dengan nilai indeks bias.

Nilai indeks bias medium (n) adalah perbandingan antara laju cahaya diruang

hampa (c) dan laju cahaya pada medium itu (v),

n=cv

Pada pembiasan berlaku hukum Snellius,

- Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang

datar.

- Sinar datang dari medium kurang rapat kemedium lebih rapat akan

dibiaskan mendekati garis normal, sedangkan sinar datang dari medium

lebih rapat ke medium kurang rapat akan dibiaskan menjauhi garis

normal.

- Jika sinar datang dari medium berindeks bias n1 dengan sudut datang i

menuju medium berindeks bias n2 dengan sudut bias r, berlaku

persamaan ; n1 sin i =n2 sin r

B. Pembiasan cahaya pada Lensa

1. Lensa Cekung

Lensa cekung bersifat menyebarkan sinar sehingga sering disebut lensa

divergen. Lensa cekung juga disebut lensa negatif, jarak fokusnya negatif. Ada

beberapa bentuk lensa cekung seperti ditunjukan pada gambar

Gambar. Beberapa bentuk lensa cekung

Untuk mempelajari pembentukan bayangan pada lensa cekung, ada beberapa

sinar istimewa seperti berikut.

- Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan-akan berasal dari

titik fokus pertama. (titik fokus pertama F1 adalah titik fokus bagian lensa

yang berhadapan langsung dengan benda)

- Sinar datang menuju titik fokus kedua dibiaskan sejajr sumbu utama.

(titik fokus kedua F2 adalah titik fokus bagian lensa yang tidak

berhadapan langsung dengan benda)

- Sinar datang melalui pusat optik diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

Gambar. Contoh pembentukan bayangan pada lensa cekung dengan bantuan sinar-sinar istimewa

Sebagaimana pada cermin, pada lensa cembung juga berlaku rumus

1s 0

+ 1si

=1f

So=jarak benda

Si=jarak bayangan

f=jarak fokus

selain itu, pada lensa juga berlaku rumus perbesaran bayangan

sebegaimana pada cermin.

M=[ sis0

]=¿]

M=perbesaran

hi=tinggi bayangan

ho=tinggi benda

2. Lensa Cembung

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar sehingga sering disebut

lensa konvergen. Lensa cembung juga disebut lensa positif, jarak fokusnya

positif.

Gambar. Beberapa bentuk lensa cembung

Untuk mempelajari pembentukan bayangan pada lensa cembung, kita

perlu memahami beberapa sinar-sinar istimewa seperti berikut:

- Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus pertama.

(titik fokus pertama F1 adalah titik fokus bagian lensa yang berhadapan

langsung dengan benda)

- Sinar datang melalui titik fokus kedua dibiaskan sejajar sumbu utama.

- Sinar datang melalui pusat optik diteruskan tanpa mengalami pembiasan.

Gambar. Contoh pembentukan bayangan pada lensa cembung dengan bantuan sinar-sinar istimewa

Sebagaimana pada cermin, pada lensa cembung juga berlaku rumus

1s 0

+ 1s i

=1f

So=jarak benda

Si=jarak bayangan

f=jarak fokus

selain itu, pada lensa juga berlaku rumus perbesaran bayangan

sebegaimana pada cermin.

M=[ sis0

]=¿]

M=perbesaran

hi=tinggi bayangan

ho=tinggi benda