bab 11 cahaya dan alat optik - … jurnal ipa-mu tulislah sebuah paragraf tentang ... pembelokan...

Bab 11 Cahaya dan Alat Optik 351

Cahayadan Alat OptikBAB 11

A. Sifat-Sifat CahayaB. Cermin dan LensaC. Alat-Alat Optik

352 IPA SMP Kelas VIII

terop

ong

caha

ya

sumb

er

peng

halan

g

baya

ng-b

ayan

g

pema

ntulan

pemb

iasan

dapa

t men

gala

mi

alat-a

lat op

tik

dari

cerm

in

mis

alny

a pa

da

mis

alny

a pa

da

lensa

cepa

t ra

mbat

kame

ra

lup

mis

alny

a

mem

iliki

ada

yang

dim

anfa

atka

n da

lam

ada

yang

datar

ceku

ngce

mbun

g

baya

ngan

dapa

t men

ghas

ilkan

nyata

ma

ya

ada

yang

mediu

m

besa

rnya

be

rgan

tung

mata

mikro

skop

men

gena

i

mem

bent

uk

caha

ya

mem

iliki

dari

Peta

Kon

sep

Cah

aya

kPeta Konsep


Peta Konsep

Alat

Optik

Peta

Kon

sep

Alat

Opt

ik

mis

alny

a

kame

ra

lensa

ce

mbun

g

men

ggun

akan

nyata

ter

balik

dip

erke

cil

sifat

bay

anga

n

mata

rabu

n de

kat da

pat m

enga

lam

i

kaca

mata

posit

if

dito

long

den

gan

rabu

n jau

h

kaca

mata

nega

tif

dito

long

den

gan

cara

ke

rja

seru

pa

lup

kaca

pemb

esar

berfu

ngsi

seba

gai

satu

lensa

ce

mbun

g

men

ggun

akan

mikro

skop

meng

amati

be

nda r

enik

berf

ungs

i unt

uk

dua l

ensa

ce

mbun

g

men

ggun

akan

teles

kop

bias

dibe

daka

n

dua l

ensa

ce

mbun

g

men

ggun

akan

teles

kop

pantu

l

1 cer

min c

ekun

g1 c

ermi

n data

r 1 l

ensa

posit

if

men

ggun

akan

teles

kop

meng

amati

bend

a jau

h

berf

ungs

i unt

uk


Cahaya dapat kita temui dimana-mana. Tetapi apakah cahaya itu? Cahaya menunjukkanbeberapa sifat tertentu yang mirip dengan sifat gelombang. Cahaya memantul dengan carayang sama seperti gelombang memantul. Pada bab ini kamu juga akan mengamati beberapasifat lain gelombang yang dimiliki cahaya, misalnya pembiasan dan dispersi. Kamu jugaakan mempelajari bagaimana mekanisme pemantulan cahaya pada cermin datar, cermincekung, dan cermin cembung. Selain itu, kamu juga akan mempelajari bagaimanakahpembentukan bayangan karena pembiasan cahaya pada lensa cekung dan lensa cembung.Kamu diharapkan dapat memanfaatkan berbagai aturan pemantulan dan pembiasan cahayadalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, fenomena pemantulan dan pembiasan ini bermanfaatuntuk merancang alat-alat optik, misalnya pada lup, kamera, mikroskop, dan teropong.

Pada bagian ini kalian akan mempelajari bagaimana cahaya dapat dipecah. Untuk itukamu dapat menggunakan compact disc (CD).

1. Arahkan bagian CD yang tidak tertutup label ke suatu sumber cahaya. Kalian dapatmenggunakan lampu atau matahari

2. Amati pola-pola warna yang dipantulkan oleh bagian CD tersebut

Mengamati Warna Cahaya

Cahayadan Alat Optik

BAB11

Sifat ZatKegiatan Penyelidikan

Diskusikan dengan temanmumunculnya pola pola warna padapermukaan CD


Amatilah alam sekitarmu. Langit cerah berwarna biru,sawah hijau kekuning-kuningan, serta bunga beranekawarna. Tahukah kamu, bahwa kamu dapat melihat semuaitu karena adanya sesuatu di alam ini yang disebut cahaya.

Mungkin pernah terjadi suatu malam lampu dirumahmu padam. Dapatkah kamu melihat benda-benda disekitarmu? Apa yang harus kamu lakukan agar benda-bendadi sekitarmu itu dapat terlihat kembali? Lakukan kegiatandalam Lab Mini 11.1 untuk menyelidiki apa yang terjadipada dirimu jika tidak ada cahaya yang dapat ditangkapoleh matamu.

ASifat-sifat Cahaya A

Apa yang terjadi seandainya kamu tidak dapatmelihat? Kegiatan ini akan memberimu pengalamanseperti apakah jadinya seandainya kamu tidak dapatmelihat.

1. Dengan dibantu teman pasanganmu, tutuplahmatamu dengan kain.

2. Mintalah temanmu untuk menuntunmu berkelilingruangan kelas sehingga kamu tidak menabrakbenda. Ingatlah untuk berkonsentrasi kemana kamumelangkah.

AnalisisDalam Jurnal IPA-mu tulislah sebuah paragraf tentangsegala sesuatu yang kamu rasakan dan alami padasaat matamu ditutup rapat.

Akan Seperti Apakah Jadinya?

Lab Mini 11.1

Kata-kata IPAcahaya

bayang-bayangpemantulanpembiasanindeks bias

dispersi cahaya

Sumber: Dok. Penulis


Gambar 11.1Sumber cahaya memancarkan cahaya kesegala arah.

Gambar 11.2Cahaya lilin hanya akan terlihat apabilanyala lilin, kedua lubang pada kertas, danmata berada pada satu garis lurus.

Sudah sejak lama manusia menemukan bahwa apidapat menghasilkan cahaya. Selanjutnya ditemukan obor,lilin, lampu minyak, sampai lampu listrik. Kita bahkanmenggunakan baterai untuk menyimpan energi yang dapatmenghasilkan cahaya pada lampu senter.

Alami atau buatan, cahaya mungkin merupakan suatumisteri bagimu. Kamu tidak dapat memegang cahaya.Cahaya tidak mempunyai wujud, namun cahaya ada disekitarmu.

Kamu mungkin mengira tidak tahu banyak tentangcahaya. Itu tidak sepenuhnya benar. Sebab cahaya memilikibeberapa sifat yang serupa dengan bunyi. Pada saat kamumempelajari cahaya, perhatikan persamaan dan perbedaanantara cahaya dan bunyi. Sekarang, marilah kita pelajarisifat-sifat cahaya itu.

Cahaya Merambat LurusDari sebuah sumber cahaya, seperti ditunjukkan

Gambar 11.1cahaya merambat ke semua arah. Apabila me-dium yang dilalui cahaya itu serba sama, bagaimanakahrambatan cahaya itu? Untuk menyelidiki bagaimana cahayamerambat, lakukan kegiatan dalam Lab Mini 11.2 sepertiditunjukkan Gambar 11.2.

Pernahkah kamu merasa takut dengan bayang-bayangmu sendiri? Pernahkah kamu membuat bayang-bayang di dinding dengan tanganmu? Mengapa bayang-bayang dapat terbentuk?

Bayang-bayang terjadi sebagai akibat cahaya merambatpada garis lurus. Hal ini tidak sulit untuk dipahami. Jikakamu menyalakan lampu senter dalam ruangan yang gelap,

Sumber: Bakalian et al., 1994.



Lab Mini 11.2

Gambar 11.3Keberadaan bayang-bayang merupakanbukti bahwa cahaya merambat lurus.

kamu melihat suatu berkas cahaya lurus. Jika sebuah bendamemasuki berkas tersebut, maka benda tersebutmenghalangi sebagian cahaya tersebut dan dihasilkansebuah bayang-bayang. Cahaya tidak membelok di sekitarbenda tersebut.

Bayang-bayang merupakan suatu daerah gelap yangterbentuk pada saat sebuah benda menghalangi cahayayang mengenai suatu permukaan. Kamu dapat melihatnyapada Gambar 11.3. Jika sumber cahaya cukup besar, bayang-bayang sering terdiri dari dua bagian. Apabila cahayatersebut terhalang seluruhnya, terbentuklah umbra, yaitubagian pertama bayang-bayang yang sangat gelap. Daerahdi luar umbra menerima sebagian cahaya, terbentuklahpenumbra, yaitu bagian kedua bayang-bayang yang terletakdi luar umbra dan tampak berwarna abu-abu kabur, sepertiGambar 11.4.

Sumber: Dok. Penulis.

Bagaimana cahayamerambat?Prosedur1. Ambil sebuah lilin dan

nyalakan lilin itu. Ambilpula dua lembar kertaskarton.

2. Buatlah sebuah lubangkecil pada masing-masing karton itu.Kemudian lihatlah nyalalilin itu melalui kedualubang karton.

Analisis1. Apa yang harus kamu

lakukan agar usahamuberhasil?

2. Berupa apakah lintasan


Umbra

Penumbra

Gambar 11.5Melihat bayanganmu sendiri di cerminmerupakan contoh pemantulan cahaya.Berapa kali cahaya dipantulkan ketikakamu menggunakan cermin?

Gambar 11.4Bayang-bayang gelap (umbra) dan bayang-bayangtambahan (penumbra) terbentuk oleh sumber cahayayang lebih besar dari titik.

Pemantulan CahayaSesaat sebelum kamu berangkat sekolah, kamu

mungkin menyempatkan bercermin sejenak untuk melihatpenampilanmu. Agar kamu dapat melihat bayanganmu dicermin, cahaya harus terpantul darimu, mengenai cermin,dan dipantulkan kembali oleh cermin ke dalam matamu.Pemantulan cahaya terjadi ketika cahaya mengenai suatubenda dan dipantulkan oleh benda tersebut. Gambar 11.5menunjukkan sebuah contoh pemantulan. Lakukankegiatan Lab. Mini 11.3.

Hukum PemantulanPerhatikan Gambar 11.6. Berkas sinar yang mengenai

cermin disebut sinar datang. Sedangkan berkas sinar yangmeninggalkan cermin disebut sinar pantul. Sebuah garisputus-putus yang digambar tegak lurus permukaan cermindisebut garis normal. Sudut yang dibentuk oleh sinardatang dan garis normal disebut sudut datang, yangdilambangkan dengan i. Sedangkan sudut yang dibentukoleh sinar pantul dan garis normal disebut sudut pantul,yang dilambangkan dengan r.

Hukum pemantulan menyatakan bahwa sudut datangsama dengan sudut pantul. Setiap cahaya yang dipantulkan,apakah dipantulkan dari sebuah cermin, aluminium foil,atau bulan mengikuti hukum pemantulan tersebut.


Sumber: McLaughin & Thonson, 1997

Lab Mini 11.3

Bayang-bayangProsedur1. Dengan cahaya

matahari atau sumbercahaya lain dibelakangmu, amatibayang-bayangmu ataubayang-bayang bendalain.

2. Identifikasilah umbradan penumbranya.

Analisis1. Apakah akan terjadi

perubahan bayang-bayang apabila jenissumber cahayaberubah?


Gambar 11.6Setiap cahaya yang dipantulkanoleh benda mengikuti hukumpemantulan.

Gambar 11.7Jalan sinar pada pemantulanteratur.

Gambar 11.8Jalan sinar pada pemantulan baur.

Permukaan halus

Permukaan tidak teratur

Jenis PemantulanMengapa kamu dapat melihat pantulanmu atau

bayanganmu pada cermin? Mengapa kamu tidak dapatmelihat pantulanmu atau bayanganmu pada dinding? Padakedua kasus tersebut cahaya dipantulkan dari suatupermukaan. Jawabannya terletak pada bagaimana cahayaitu dipantulkan. Jenis permukaan yang dikenai cahayamenentukan jenis pemantulan yang dihasilkan.

Cermin mempunyai permukaan halus. Semua sinaryang mencapai permukaan cermin datang dengan sudutyang sama sehingga sinar itu juga dipantulkan pada sudutyang sama. Jenis pemantulan ini disebut pemantulanteratur. Ini serupa dengan bola yang memantul dari lantaidatar , ditunjukkan Gambar 11.7

Permukaan suatu dinding tidak benar-benar halus. Inimungkin mengherankan kamu karena boleh jadi kamuberpikir bahwa kebanyakan dinding memiliki permukaanhalus. Jika kamu memperbesar permukaan suatu dinding,kamu akan melihat bahwa permukaan itu kasar dan tidakteratur.

Karena permukaan dinding tidak halus, tiap-tiap sinarmencapai permukaan tersebut dengan sudut berbeda. Tiap-tiap sinar masih mematuhi hukum pemantulan. Sehingga,tiap-tiap sinar tersebut dipantulkan pada sudut yangberbeda. Jadi cahaya yang dipantulkan itu dihamburkan kesegala arah. Cahaya yang dipantulkan yang tersebar kebanyak arah yang berbeda dikarenakan suatu permukaantidak teratur disebut pemantulan baur. Gambar 11.8memperlihatkan pemantulan baur.

Cermin

i = sudut datang

r = sudut pantul Garisnormal

sinar datang

sinar pantul



Pemantulan teratur

Pemantulan baur


Gambar 11.9Pemantulan dari permukaan air yang halus menghasilkanbayangan burung yang jelas. Jenis pemantulan apakah yangdihasilkan ketika cahaya matahari mengenai gorilla di atas?

Meskipun pemantulan baur tidak dikehendaki untukmelihat bayanganmu, pemantulan baur itu penting.Seandainya sinar matahari tidak dihamburkan ke segala araholeh permukaan tidak rata dan partikel-partikel debu diudara, kamu hanya akan dapat melihat benda-benda yangterkena sinar matahari langsung. Segala sesuatu yangterlindung di bawah pohon atau berada di dalam rumahakan tidak terlihat karena berada dalam tempat gelap gulita.Di samping itu, cahaya sinar matahari akan begitu kuatsehingga kamu akan mengalami kesulitan dalampenglihatan. Kamu akan sulit melihat gorilla dalamGambar 11.9.

Pembiasan CahayaGelombang-gelombang cahaya normalnya merambat

dalam garis lurus. Apabila gelombang-gelombang cahayaitu bergerak dari satu jenis zat ke jenis zat yang lain, sepertidari udara ke air, kecepatan gelombang cahaya itu berubah.Bagaimana arah rambat cahaya, apabila cahaya merambatdari satu jenis zat ke jenis zat lain, seperti dari udara menujuke air?

Kamu akan mendapatkan keanehan jika melakukankegiatan dalam Lab Mini 11.4, seperti yang ditunjukkanGambar 11.10. Cahaya di dalam gelas terisi air dan uanglogam pada Lab Mini 11.4 mengalami pembelokan.

Bakalian et al., 1994.

Lab Mini 11.4

Penampakan Uang LogamProsedur1. Letakkan uang logam

pada dasar cangkirtidak tembus cahaya.

2. Melangkahlah mundursampai titik tepat uanglogam itu tidak tampak.

3. Mintalah temanmumenuangkan air pelan-pelan ke dalam gelas.

Analisis1. Apa yang kamu amati?

Jelaskan mengapa inidapat terjadi.

2. Lukislah lintasancahaya dari uanglogam ke matamusetelah air dituangkanke dalam cangkir.


Gambar 11.12Cahaya dibiaskan pada saatmelewati air menuju ke udara.Dimanakah kedudukan ikansebenarnya?

Gambar 11.10Uang logam yang mula-mula tidaktampak, setelah gelas diisi air, uanglogam itu menjadi tampak.

Gambar 11.11Pembiasan menyebabkan tongkat di dalam akuariumi t u k e l i h a t a n p a t a h . Mengapa hal ini terjadi?

Pembelokan ini disebabkan cahaya itu merambat melewatizat-zat yang berbeda dan berubah kelajuannya.Pembelokan cahaya itu disebut pembiasan cahaya.Pembiasan cahaya adalah pembelokan gelombang cahayayang disebabkan oleh suatu perubahan dalam kelajuangelombang cahaya pada saat gelombang cahaya tersebutmerambat dari satu zat ke zat lainnya.

Mengapa kamu dapat melihat kembali uang logampada kegiatan dalam Lab Mini 11.3 setelah air dituangkanke dalam gelas? Cahaya yang berasal dari uang logamberubah arah ketika cahaya itu merambat menuju matamu.Cahaya itu dibelokkan ketika cahaya itu melewati airmenuju udara. Gambar 11.11 menunjukkan suatu contohpembiasan. Karena pembiasan, sebuah tongkat kelihatanbengkok atau patah ketika dicelupkan kedalam air. Pembiasan juga menye-babkan ikan di dalam akuarium,

Sumber: Awater et al., 1995.




seperti ditunjukkan Gambar 11.13 tampak lebih dekat kepermukaan. Demikian juga halnya uang logam, padaGambar 11.11, akan tampak lebih terangkat atau lebih dekatke permukaan sehingga terlihat oleh mata kamu.

Gambar 11.13A menunjukkan bahwa cahaya dibiaskanatau dibelokkan mendekati garis normal. Hal ini terjadikarena laju cahaya di air lebih kecil daripada laju cahaya diudara. Kelajuan cahaya akan berkurang ketika cahayamerambat dari medium kurang rapat menuju medium lebihrapat. Misalnya, dari udara menuju air.

Gambar 11.13B menunjukkan bahwa cahaya dibiaskanmenjauhi garis normal. Hal ini terjadi karena laju cahaya diudara lebih besar daripada laju cahaya di air. Kelajuancahaya akan bertambah jika cahaya merambat dari mediumlebih rapat menuju medium kurang rapat. Misalnya, dariair menuju udara.

Indeks BiasSetiap medium mempunyai suatu indeks bias tertentu,

yang merupakan suatu ukuran seberapa besar suatu bahanmembiaskan cahaya. Indeks bias suatu zat adalahperbandingan kelajuan cahaya di udara dengan kelajuancahaya di dalam zat tersebut. Kelajuan cahaya di udaraselalu lebih besar daripada di dalam zat lain. Oleh karenaitu, indeks bias zat selain udara selalu lebih besar daripadasatu. Semakin besar indeks bias suatu zat, semakin besarcahaya dibelokkan oleh zat tersebut.

Besarnya pembiasan juga bergantung pada panjanggelombang cahaya. Dalam spektrum cahaya tampak,panjang gelombang cahaya bervariasi dari gelombangmerah yang terpanjang sampai gelombang ungu yangterpendek.

Dispersi CahayaPernahkah kamu melihat pelangi di langit? Apakah

warna-warna dalam pelangi tersebut? Bagaimanakahterjadinya warna-warna dalam pelangi itu? Jika kamupernah melihat pelangi, berarti kamu pernah melihat suatucontoh peristiwa dispersi cahaya. Dispersi cahayamerupakan peristiwa terurainya cahaya putih menjadiwarna-warna spektrum.

Udara

Air

GarisNormal

Udara

Air

GarisNormal

A

B

Gambar 11.13Kelajuan cahaya menjadi lambat dandibiaskan mendekati garis normal padasaat menuju medium lebih rapat (A).Kelajuan cahaya bertambah saat cahayamenuju ke medium kurang rapat dandibiaskan menjauhi garis normal (B).



Gambar 11.14 menunjukkan apa yang terjadi ketikacahaya putih melalui sebuah prisma. Prisma segitigamembiaskan cahaya dua kali. Pertama, pada saat cahayamasuk ke dalam prisma dan kedua pada saat cahaya keluardari prisma dan keluar ke udara. Oleh karena cahayadengan panjang gelombang lebih pendek dibiaskan lebihbesar daripada cahaya dengan panjang gelombang lebihpanjang, maka warna ungu dibelokkan paling besar. Warnacahaya manakah yang kamu harapkan dibelokkan palingkecil? Sebagai hasil dari pembiasan yang berbeda-bedatersebut, warna-warna yang berbeda dipisahkan ketikawarna-warna tersebut keluar dari prisma.

Apakah cahaya yang meninggalkan prismamengingatkan kamu pada sebuah pelangi? Sama halnyadengan prisma, titik-titik hujan juga membiaskan cahaya.Pembiasan cahaya dengan panjang gelombang yangberbeda dapat menyebabkan cahaya putih dari matahariterurai menjadi warna-warna tunggal spektrum cahayatampak.

Isac Newton mengemukakan bahwa sesungguhnyacahaya putih mengandung semua dari tujuh warna yangterdapat pada pelangi. Berdasarkan urutan penurunanpanjang gelombang, maka warna-warna yang seharusnyakamu lihat pada pelangi adalah merah, jingga, kuning, hijau,biru, nila, dan ungu.

Cahaya putih MerahJingga

KuningHijau

B i r uU n g u

Gambar 11.14Cahaya putih diuraikan menjadiwarna-warna pelangi pada saatcahaya putih melalui sebuahprisma.

Sumber: cf. Bakalian etal., 1995.


Gambar 11.15Beberapa contoh benda gelap.

Benda-benda GelapTidak semua benda yang tampak oleh kita

memancarkan cahaya sendiri. Benda-benda yangmemancarkan cahaya sendiri disebut sumber cahaya. Sangatsedikit benda yang memancarkan cahaya sendiri. Dapatkahkamu menyebutkan beberapa contoh benda yangmemancarkan cahaya sendiri?

Sebagian besar benda-benda yang terdapat di sekitarkita tidak memancarkan cahaya sendiri. Benda-benda yangtidak memancarkan cahaya sendiri disebut benda gelap.Pada Gambar 11.15 ditunjukkan beberapa contoh bendagelap. Berdasarkan kemampuan suatu benda untuk dilewaticahaya, benda gelap dapat dibedakan menjadi benda tidaktembus cahaya, benda bening, dan benda tembus cahaya.

Benda-benda gelap yang menghalangi cahaya untukmelewatinya disebut opaque atau benda tidak tembuscahaya. Kayu, besi, dan sebagian besar bagian tubuhmuadalah opaque. Kayu, besi, dan sebagian besar tubuhmuitu memantulkan atau menyerap energi cahaya. PadaGambar 11.15, tembok merupakan benda tidak tembuscahaya.

Benda-benda yang membiarkan cahaya melewatinyadengan mudah disebut transparans atau benda bening. Air,udara, dan beberapa jenis kaca meneruskan cahaya dantidak menyerap cahaya. Pada Gambar 11.15, kacamerupakan benda bening.

benda beningbenda tembus cahaya

benda tidak tembus cahaya



Gambar 11.16Sinar merambat dari udara kekaca.

Benda-benda yang membiarkan sebagian cahayamelewatinya, namun menyebarkan sebagian cahaya lainnyadisebut translusens atau benda tembus cahaya. Kain kordenyang tipis, seperti yang terlihat pada Gambar 11.15, danbeberapa jenis plastik merupakan contoh-contoh bendatembus cahaya.

Hukum PembiasanTentunya kamu sudah dapat menyebutkan contoh

kejadian sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan konseppembiasan. Dasar kolam tampak lebih dangkal darisebenarnya, sebatang pensil yang dicelupkan ke dalam airtampak bengkok, merupakan contoh kejadian sehari-hariyang berkaitan dengan terjadinya pembiasan cahaya.

Untuk memahami tentang pembiasan cahaya, kamudapat melakukan kegiatan seperti dalam Gambar 11.16.Seberkas cahaya (sinar laser/kotak cahaya) arahkan kepermukaan kaca planparalel (lihat Gambar 11.16). Lakukanjuga untuk berbagai sudut datang.

Bagaimanakah arah sinar yang merambat melalui kacaterhadap sinar datang dari kotak cahaya/sinar laser?

Ternyata, sinar dibelokkan pada saat mengenai bidangbatas udara-kaca. Sinar datang dari udara dibiaskan dalamkaca mendekati garis normal. Buatlah sebuah lingkarandengan pusat pada bidang batas, tempat pertemuan sinardatang, sinar bias, dan garis normal, seperti ditunjukkanGambar 11.17. Hitunglah Perbandingan proyeksi sinardatang dan proyeksi sinar bias untuk berbagai sudutdatang, misalnya A’O dibanding B’O, dan seterusnya.Bagaimanakah nilai perbandingan tersebut?

Berdasarkan kegiatan di atas, dapat disimpulkanbahwa: “Perbandingan proyeksi sinar datang dan proyeksisinar bias pada perambatan cahaya dari satu medium kemedium lain merupakan bilangan tetap.” Orang pertamayang menemukan bahwa terdapat perbandingan yangtetap antara proyeksi sinar datang dengan proyeksi sinarbias itu adalah seorang ilmuwan Belanda bernama Snellius.Oleh karena itu, pernyataan tersebut dikenal sebagaihukum Snellius. Perhatikan Gambar 11.16 untukmemahami hukum Snellius.

i

r

Udara

Kaca

Sina

r bia

s

Sinar d

atang

Sudutbias

SudutdatangGaris

normal

Udara


Gambar 11.17Lintasan sinar berbagai sudut datang dariudara ke kaca.

. .. B’A’

A

B

Kaca

UdaraO

Nilai perbandingan tersebut dikenal dengan namaindeks bias, dan dinyatakan dengan lambang n. Jadi, untuksinar dari udara ke kaca, indeks bias kaca adalah:

Sinar datang masuk ke kaca, dibiaskan mendekati garisnormal. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk sinardatang dan garis normal. Sudut bias adalah sudut yangdibentuk sinar bias dengan garis normal.

Berdasarkan kegiatan di atas juga dapat disimpulkanbahwa:

(1) Jika sinar merambat dari zat optik kurang rapat kezat optik lebih rapat, maka sinar dibiaskan mendekati garisnormal. (2) Sebaliknya, jika sinar merambat dari zat optiklebih rapat ke zat optik kurang rapat, maka sinar dibiaskanmenjauhi garis normal. (3) Sinar datang, garis normal, dansinar bias terletak pada satu bidang datar.

nkaca =A’O

B’O


Hukum Pembiasan

Soal Contoh1. Sinar merambat dari udara ke air,

dilukiskan seperti gambar berikut.Berdasarkan gambar tersebut, berapakahindeks bias air tersebut?

Langkah-langkah Penyelesaian:1. Apa yang diketahui?

Proyeksi sinar datang, A’O = 4 satuanProyeksi sinar bias, B’O = 3 satuan

2. Apa yang ditanyakan?Indeks bias air, nair.

3. Gunakan persamaan, nair. = A’O/B’O4. Penyelesaian,

nair. = A’O/B’O = 4/3

2. Sinar merambat dari udara ke kaca,dilukiskan seperti pada gambar berikut.

Langkah-langkah Penyelesaian:1. Apa yang diketahui?

Proyeksi sinar datang, A’O = 3 satuanProyeksi sinar bias, B’O = 2 satuan

2. Apa yang ditanyakan?Indeks bias air, nkaca.

3. Gunakan persamaan, nair. = A’O/B’O4. Penyelesaian,

nair. = A’O/B’O = 3/2

Soal Latihan1. Sinar merambat dari udara ke suatu medium

yang lebih rapat, dilukiskan seperti padagambar berikut. Berapakah indeks bias me-dium tersebut?

2. Jika indeks bias suatu medium besarnya 5/3,bagaimanakah lintasan sinar jika merambatdari udara masuk ke dalam medium tersebut?

Lintasan sinar dari udara keair.

Lintasan sinar dari udara kekaca.

B

. .. B’A’

A

Kaca

UdaraO

...

B

. .. B’A’

A

Air

UdaraO

... ..

Penggunaan Matematika


1. Nyatakan hukum pemantulan.2. Pada saat cahaya merambat dari udara masuk ke kaca dengan

membentuk sudut tertentu, cahaya itu dibiaskan mendekati ataukah menjauhi garisnormal?

3. Apakah yang dimaksud dengan indeks bias?4. Warna cahaya apakah yang dibiaskan terbesar? dan warna cahaya apakah yang dibiaskan

terkecil?5. Jelaskan bagaimana bayang-bayang dapat terbentuk.6. Mengapa kamu dapat melihat bayanganmu di danau dengan jelas pada hari tak berangin,

namun kamu tidak dapat melihat bayanganmu pada hari berangin?7. Jika kamu mendesain sebuah rumah bawah tanah, apakah yang akan kamu lakukan

untuk memperoleh cahaya matahari masuk ke dalam ruangan?

Intisari Subbab


Gambar 11.18Cermin datar membentuk bayangantegak, mempunyai ukuran yangsama dengan benda, maya, danberbalik sisi.

Pada Subbab E kamu telah mempelajari sifat-sifatcahaya, yaitu pemantulan dan pembiasan. Pemantulanterkait erat dengan cermin. Sedangkan pembiasan terkaiterat dengan lensa. Pada Subbab F ini kamu akanmempelajari tentang cermin dan lensa.

CerminCermin terbuat dari kaca yang salah satu

permukaannya dilapisi dengan lembaran tipis aluminiumatau perak. Cahaya yang mengenai cermin akandipantulkan. Ada tiga jenis cermin, yaitu cermin datar,cekung, dan cembung.

Cermin DatarJenis cermin yang sering kamu gunakan untuk

bercermin setiap pagi adalah sebuah cermin datar. Cermindatar adalah sepotong kaca datar yang dilapisi denganbahan yang bersifat memantulkan cahaya pada salah satupermukaannya.

Pernahkah kamu melihat bayangan seluruh tubuhmupada cermin datar? Apa yang kamu lihat pada saat kamuberdiri di depan cermin itu? Bayanganmu kelihatan tegakdengan ukuran yang sama dengan ukuranmu.

Cermin

Bayanganmaya

Benda

Sumber: Giancolli, 2005.

ACermin dan Lensa B

Dinding

Kata-kata IPAcermin datar

bayangan mayacermin cekung

titik fokuspanjang fokus

bayangan nyatacermin cembunglensa cembunglensa cekung


Gambar 11.19Sinar-sinar datang paralel dengan sumbucermin dari sebuah cermin cekungdipantulkan memusat pada titik fokus F (A).Sinar-sinar datang paralel dengan sumbucermin dari sebuah cermin cembungdipantulkan menyebar seperti berasal darititik fokus F di belakang cermin tersebut(B).

Bayanganmu tampak di belakang cermin karena kamumerasa cahaya yang dipantulkan itu seperti datang darisuatu tempat di belakang cermin. Bayangan itu disebutbayangan maya. Bayangan maya adalah suatu bayanganyang tidak dapat ditangkap dengan layar. Artinya apabiladi belakang cermin itu diletakkan layar, pada layar itu tidakakan tampak bayangan tersebut. Hal ini dikarenakan cermintersebut tidak tembus cahaya, dan tidak ada sinar cahayadi belakang cermin yang berasal dari kamu.

Cermin Cekung dan Cermin CembungCermin tidak selalu datar. Jika permukaan sebuah

cermin melengkung ke dalam, cermin itu disebut cermincekung (Gambar 11.19A). Jika permukaan sebuah cerminmelengkung ke luar cermin itu disebut cermin cembung(Gambar 11.19B). Cermin cekung dan cermin cembungmasing-masing memiliki tiga titik penting, yaitu titik fokusF, titik pusat kelengkungan C, dan titik pusat optik A.Kedua cermin tersebut memiliki sumbu utama atau sumbuoptik, yaitu garis lurus yang ditarik melalui ke tiga titiktersebut. CA adalah jari-jari cermin (R) dan titik F berada ditengah-tengah CA. Oleh karena itu, CF = FA. FA adalahpanjang fokus (f).

Bayangan yang dihasilkan cermin cekung dan cermincembung dapat diperoleh dengan meng-gambar tiga sinaristimewa. Ketiga sinar tersebut ditandai dengan 1, 2, dan 3pada Gambar 11.20A dan Gambar 11.20B. Sinar 1 yangdatang sejajar dengan sumbu cermin dipantulkan melalui

A BSumber: Dok. Penulis

Gambar 11.18 menunjukkan bagaimana bayangan-muterbentuk oleh cermin datar. Cahaya dari kamu menujucermin dan dipantulkan kembali dari cermin ke matamu.

AFCSumbu cermin Sumbu cermin A


Gambar 11.20Tiga sinar istimewa padacermin cekung (A).Tiga sinar istimewa pada cermincembung (B).

titik fokus F untuk cermin cekung, Gambar 11.20A atas, dandipantulkan seperti datang dari titik fokus internal untukcermin cembung, Gambar 11.20B atas. Sinar 2 yang datangmelalui titik pusat kelengkungan cermin C dipantulkankembali sepanjang jalan yang sama pada saat datang untukcermin cekung, Gambar 11.20A tengah, dan tampak sepertidipantulkan dari titik pusat kelengkungan internal C untukcermin cembung, Gambar 11.20B tengah. Sinar 3 yangdatang melalui titik fokus F dipantulkan sejajar dengansumbu cermin untuk cermin cekung, Gambar 11.20A bawah,dan sinar 3 yang datang ke arah titik fokus internal cermincembung F dipantulkan sejajar dengan sumbu cermin,Gambar 11.20B bawah.

Bunga pada Gambar 11.20A dipantulkan oleh sebuahcermin cekung. Cermin cekung menghasilkan bayanganyang berbeda dengan bayangan yang dihasilkan oleh cermindatar. Bayangan yang dibentuk bergantung pada letakbenda di depan cermin tersebut. Untuk lebih memperjelaslakukan kegiatan pada Lab. Mini 11.5.

A A

A A

AA

A BSumber: Dok. Penulis


Gambar 11.20A. Bayangan pada cermin cekung

diperbesar dan terbalik .B. Diagram cahaya menunjukkan

bagaimana bayangan tersebutdiperoleh.

Benda

Titik fokus

Sumbu cermin

Bayangannyata terbalik

1

2

Sumber: McLaughin & Thonson, 1997

Gambar 11.20 B memperlihatkan salah satu carapembentukan bayangan pada cermin cekung. Sinar 1 yangsejajar dengan sumbu optik dipantulkan melalui titik fokus.Sinar 2 melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu optik.Perpotongan sinar-sinar pantul itu menghasilkan bayangannyata terbalik. Bila kamu meletakkan layar tepat padatempat bayangan tersebut, maka bayangan tersebut akantampak pada layar.

Gambar 11.21 memperlihatkan bayangan yangdihasilkan oleh benda yang diletakkan pada berbagaitempat di depan cermin cekung. Bayangan yang dihasilkanoleh benda yang berada di antara puncak cermin (A) dantitik fokus (F) adalah maya, tegak, dan diperbesar (Gambar11.21A). Pada Gambar 11.21A sinar yang datang menujupuncak cermin A tersebut dipantulkan dengan sudut pantulsama dengan sudut datang. Bayangan yang dihasilkan olehbenda yang berada di antara titik fokus (F) dan titik pusatkeleng-kungan cermin (C) adalah nyata, terbalik, dan


diperbesar (Gambar 11.22B). Bayangan yang dihasilkanoleh benda yang berada di belakang titik pusatkelengkungan cermin (C) adalah nyata, terbalik, dandiperkecil (Gambar 11.22C).

Apa yang terjadi jika kamu menempatkan sebuah bendatepat pada titik fokus cermin cekung? Gambar 6.22memperlihatkan bahwa jika benda diletakkan pada titikfokus, maka cermin memantulkan semua sinar cahayasecara sejajar dengan sumbu cermin. Tidak ada bayanganyang dapat dilihat karena sinar-sinar itu tidak berpotongan.

Gambar 11.21Bayangan yang dihasilkan oleh cermincekung bergantung pada letak bendaterhadap titik fokus. Dimanakah bendaharus diletakkan agar diperoleh bayanganmaya?

Bayanganmaya

Objek

C F A

Benda terletak di antara puncak cermin dantitik fokus

Benda terletak di antara titik fokus dantitik pusat kelengkungan cermin

Benda terletak di belakang titik pusat kelengkungancermin

Bayangannyata

ObjekFC A

Bayangannyata

FC A

Objek

B

A

C

Lab Mini 11.5

Apa yang terjadi terhadapbayangan benda padacermin cekung ketika jarakbenda terhadap cermin itudiu-bah?

Prosedur1. Peganglah sebuah

sendok besar meng-kilapdekat cahaya terang.

2. Lihatlah bayanganmupada bagian dalamsendok itu.

3. Gerakkan secara pelan-pelan sendok itumendekati dan men-jauhiwajahmu.

Analisis1. Bagaimana bayangan itu

berubah?2. Menurut pendapatmu apa

yang terjadi jika kamumenggunakan bagianbelakang sendok dalampercobaan ini? Cobalah!Bagaimanapengamatanmu berbedadengan pengamatanpertama.


Gambar 11.22Sinar cahaya datang dari titik fokusdipantulkan sejajar sumbu optik.

Berkas cahaya

Titik fokusSumbu cermin

Bola lampu

Berkas cahaya

Pernahkah kamu membuka bagian depan lampusenter? Kamu pasti menemukan cermin cekung di belakangbola lampu senter. Bola lampu tersebut diletakkan padatitik fokus cermin agar diperoleh berkas cahaya yang kuat.Cermin cekung juga digunakan pada lampu utama mobildan lampu sorot untuk menghasilkan sinar-sinar yangmendekati sejajar.

Pernahkah kamu melihat sebuah cermin besar yangdipasang di atas lorong-lorong sebuah toko? Jenis cerminyang melengkung ke luar seperti ditunjukkan pada Gambar11.23A disebut cermin cembung. Gambar 11.23Bmenunjukkan bagaimana cermin cembung tersebutmenghasilkan bayangan dengan menggam-barkan sinarsejajar sumbu cermin (Sinar 1) dan sinar menuju pusatkelengkungan cermin (Sinar 2). Sinar-sinar pantul cermincembung menyebar ke luar sehingga tidak pernah bertemu.Oleh karena itu, bayangan cermin cembung selalu maya,tegak, dan lebih kecil daripada benda sebenarnya.

Di samping itu, karena cermin cembung menyebarkansinar pantul, maka cermin cembung memungkinkandiperoleh daerah pandang yang luas. Itulah sebabnyamengapa cermin cembung banyak digunakan di tempat-tempat tertentu seperti toko swalayan, pabrik, dan kacaspion mobil.

Perlu kamu perhatikan bahwa melalui kaca spionperkiraanmu terhadap jarak dapat salah. Seperti terlihatpada Gambar 11.23B, bayangan maya lebih kecil itumenimbulkan kesan benda sebenarnya di belakang mobilitu tampak lebih jauh bila dilihat melalui kaca spion.Artinya benda yang sebenarnya sudah dekat itu terlihatmasih jauh lewat kaca spion. Sejumlah kaca spion yang


dipasang di samping luar mobil memperingatkanpengemudi bahwa jarak dan ukuran yang terlihat di kacaspion tidak seperti jarak dan ukuran yang sebenarnya.

A


Siswa

Sumbucermin

Permukaancermincembung

Bayanganmaya

F C

Persamaan Cermin Cekung dan CerminCembung

Hubungan antara jarak benda, jarak bayangan, dan jarakfokus pada cermin cekung dan cermin cembung, dapatdinyatakan dengan persamaan berikut ini.

1 1 1so si f+ =

Keterangan:so = jarak benda ke cermin (meter)si = jarak bayangan ke cermin (meter)f = jarak fokus cermin (meter)

Sedangkan jarak fokus cermin cekung maupuncermin cembung dapat dinyatakan dengan persamaan

f = ½ R

Oleh karena itu persamaan cermin cekung dancermin cembung dapat pula dinyatakan dengan persamaan:

dengan R adalah jari-jari kelengkungan cermin.

1 1 2so si R+ =

Gambar 11.23Sebuah cermin cembungmembentuk bayangan maya suatubenda yang selalu tegak dan lebihkecil daripada benda tersebut (A).Cermin itu menyebarkan sinar yangdipantulkan untuk membentukbayangan maya tersebut (B).


Dalam menggunakan persamaan cermin cekungmaupun cermin cembung, perlu diperhatikan aturan-aturantanda berikut ini.1. Jarak benda (so) bertanda positif (+) untuk benda nyata

(benda terletak di depan cermin) dan bertanda negatif(-) untuk benda maya (benda terletak di belakangcermin).

2. Jarak bayangan (si) bertanda positif (+) untuk bayangannyata (bayangan terletak di depan cermin) dan bertandanegatif (-) untuk bayangan maya (bayangan terletak dibelakang cermin).

3. Jari-jari kelengkungan (R) dan jarak fokus (f) bertandapositif (+) untuk cermin cekung dan bertanda negatif (-) untuk cermin cembung.

Perhatikan contoh berikut untuk lebih memahamihubungan jarak benda dan jarak bayangan.


Penggunaan Persamaan Cermin Cekung dan Cermin Cembung

Soal Contoh:Sebuah benda terletak 100 cm di depan cermin cekung yang memiliki jari-jarikelengkungan 120 cm. Tentukanlah letak bayangan benda itu.Langkah-langkah Penyelesaian:1. Apa yang diketahui?

Jarak benda, so = 100 cmJari-jari kelengkungan cermin cekung, R = 120 cm

2. Apa yang ditanyakan?Jarak bayangan, si

3. Gunakan persamaan:

4. Penyelesaian:

Jadi letak bayangan benda itu adalah 150 cm di depan cermin.

Soal Latihan1. Sebuah benda berada 25 cm dari sebuah cermin cekung dengan jari-jari 80 cm.

Tentukan letak bayangannya dari cermin.2. Sebuah benda diletakkan 30 cm di depan sebuah cermin cembung dengan jari-

jari 40 cm. Tentukanlah letak bayangannya dari cermin.Petunjuk: Hasilnya akan berharga positif atau negatif?

1 1 2so si R+ =

1 1 2so si R+ =

1 1 2100 si 120+ =

1 1 1100 si 60+ =

1 1 1 si 60 100

_=

1 10 6 si 600 600

_=

1 4 si 6004 si = 600si = 600/4si = 150 cm

=

Penggunaan Matematika


Melihat ke Belakang dengan Cermin-cermin MobilJenis cermin apakah yang sering kamu lihat di dalam atau di luar sebuah mobil?

Cermin-cermin yang dipasang di samping atau di dalam mobil sangat penting untukkeamanan dalam mengendarai mobil. Pernahkah kamu memperhatikan cermin-cermin samping pada mobil-mobil dan truk-truk yang diberi peringatan berbunyi“BENDA-BENDA DI DALAM CERMIN JARAK SESUNGGUHNYA LEBIH DEKAT DARIPADAJARAK YANG TAMPAK DI DALAM CERMIN!” Cermin pandangan ke belakang yangdipasang di dalam mobil di atas pengemudi tidak diberi peringatan ini.

Jika kamu memperhatikan bentuk cermin ini secara cermat, maka kamu akanmelihat bahwa cermin yang di dalam tersebut adalah cermin datar. Sementara itu,cermin-cermin dengan peringatan seperti di atas adalah cermin cembung.Dapatkah kamu pikirkan tempat-tempat lain pada permukaan mobil yang memilikisifat dapat memantulkan?

Pecahkan Masalah Berikut

1. Jelaskan bentuk bayangan yang akan kamu lihat jika kamu melihat wajahmusecara dekat pada masing-masing cermin yang telah dibahas di atas.

2. Jenis bayangan apakah yang terbentuk pada sebuah cermin cembung, nyataatau maya? Jelaskan!.

Berpikir KritisJelaskan mengapa cermincembung digunakansebagai kaca pandangan kebelakang yang dipasang disamping kiri dan kananmobil? Mengapa cermin-cermin itu kadang-kadangditempeli dengan suatuperingatan?


Pemecahan Masalah


Bayangan dari BayanganKamu mungkin sering melihat wajahmu di depan

cermin. Namun, pernahkah kamu melihat pantulan bayangan dari bagianbelakang kepalamu? Jika pernah, besar kemungkinan kamu melihat ke dalamcermin kecil yang dipegang dengan membentuk sudut di depan wajahmuke dalam cermin besar yang ditempatkan tepat di belakangmu. Kamusebenarnya melihat suatu bayangan dari bayangan pertama dari bagian

belakang kepalamu. Lakukan kegiatan berikut untuk menghasilkan banyak bayangan.

PermasalahanBagaimana kamu dapat memperbanyak

bayangan sebuah benda?Alat dan Bahan

2 buah cermin datarplester perekatbusur derajatpenjepit kertas

Prosedur1. Letakkan dua buah cermin datar secara

berdampingan dan lengketkan ke-duanya dengan plester perekat sehinggakedua cermin itu dapat dibuka danditutup. Tandai kedua cermin itu denganR dan L seperti yang ditunjukkan padagambar.

2. Letakkan cermin-cermin itu berdiri padaselembar kertas, dan dengan meng-gunakan busur derajat, buatkeduacermin itu sampai membentuk sudut72o. Tandai posisi cermin R pada kertas.

3. Bengkokkan salah satu kaki penjepitkertas secara tegak lurus dan tempatkandi depan cermin R.

4. Hitung jumlah bayangan penjepit kertasyang kamu lihat pada cermin R dan L.Jangan kamu pindahkan penjepit kertasitu.

5. Hitung jumlah bayangan pada saatkamu membuka cermin secara pelan-pelan sampai 90o dan kemudian 120o.

6. Buat sebuah tabel data untuk mencatatjumlah bayangan yang dapat kamu lihatdi cermin R dan L pada posisi 72o, 90o,dan 120o.

Analisis1. Susunan cermin tersebut menciptakan

suatu bayangan dari sebuah lingkaranutuh yang terbagi menjadi beberapapetak. Berapa banyak petak yang kamuamati dengan sudut 72o, 90o, dan 120o?

Kesimpulan dan Aplikasi1. Berapa besarnya sudut yang akan

membagi sebuah lingkaran menjadi 6petak. Rumuskan hipotesis berapabanyak bayangan yang akan dihasilkan.

2. Analisis hasil-hasilmu untukmenentukan prediktor yang lebih baiktentang banyaknya bayangan penjepityang dapat dilihat, yaitu banyakbayangan cermin atau banyak petak.

Data dan PengamatanSudut

antara duaJumlah bayangan

72oR L

90o

120o


LensaPernahkah kamu menggunakan kaca pembesar,

kamera, atau mikroskop? Jika pernah, berarti kamu pernahmenggunakan lensa untuk membentuk bayangan. Lensaadalah benda bening yang membiaskan cahaya.

Kebanyakan lensa terbuat dari kaca atau plastik dengandua permukaan. Lensa mempunyai dua permukaanlengkung (Gambar 11.24) atau satu permukaan lengkung.Seperti halnya cermin lengkung, berdasarkan bentuknya,lensa dibedakan atas lensa cembung dan lensa cekung.

Lensa CembungLensa cembung adalah lensa dengan bagian tengah

lebih tebal daripada bagian tepi. Sinar-sinar cahaya yangdatang sejajar sumbu lensa dibiaskan menuju titik fokus.Sinar-sinar itu mengumpul pada titik fokus, sehingga sinar-sinar itu bisa membentuk bayangan nyata yang dapatdiproyeksikan pada layar.

Besar pembiasan cahaya pada suatu lensa bergantungpada indeks bias bahan lensa dan lengkung permukaanlensa, sedangkan indeks bias bergantung pada cepat rambatcahaya dalam bahan lensa tersebut. Seperti ditunjukkanGambar 11.24, lensa cembung tebal akan membiaskancahaya lebih besar daripada lensa cembung tipis. Panjang

Gambar 11.24Sebuah lensa cembung tebal (A)membelokkan cahaya lebih besar daripadalensa cembung tipis (B). Lensa mana yangmempunyai panjang fokus lebih pendek?

Titik fokus

Titik fokus

Sumbulensa

Sumbulensa

Panjangfokus

Panjangfokus

Pusatlensa

A

B

Sumber: Awater, et al., 1995


fokus lensa cembung tebal lebih pendek daripada panjangfokus lensa cembung tipis.

Seperti halnya pada cermin, pada lensa juga dapatdigambarkan tiga sinar istimewa seperti ditunjukkan padaGambar 11.25. Sinar 1 digambarkan datang sejajar sumbulensa dan dibiaskan lensa tersebut sehingga sinar tersebutkeluar melalui titik fokus F (Gambar 11.25A). Sinar 2digambar datang melalui titik fokus F’ dan dibiaskan lensatersebut sehingga sinar tersebut keluar sejajar sumbu lensa(Gambar 11.25B). Sinar 3 digambar datang melalui pusatlensa dan keluar dari lensa tetap lurus segaris dengan sinardatang tersebut (Gambar 11.25C). Untuk melukiskanbayangan suatu benda, sekurang-kurangnya diperlukandua sinar istimewa (Gambar 11.25D).

Lensa cembung dapat menghasilkan banyak jenisbayangan, baik nyata maupun maya, tegak, terbalik,diperbesar, atau diperkecil. Jenis bayangan yang dibentukbergantung pada posisi benda dan panjang fokus lensa.Diagram pada Gambar 11.26 menun-jukkan bayangan yangdihasilkan dari tiga lokasi benda yang berbeda yang dilukisdengan meng-gunakan satu sinar datang sejajar sumbulensa (Sinar 1) dan satu sinar datang melalui pusat lensa(Sinar 2).

Benda

F

3

Benda

Benda

Benda

Bayangan

Sinar 1 sejajar sumbulensa dibiaskan mela-lui F.

Sinar 2 melalui F’ dandibiaskan paraleldengan sumbu lensa.

Sinar 3 melalui pusatlensa dan terusmenembus lensamenurut garis lurus.

A

B

C

Gambar 11.25Tiga sinar istimewa pada lensacembung.

Untuk melukiskanbayangan suatu benda,sekurang-kurangnyadiperlukan dua sinaristimewa.

D


Lensa Cekung

lebih tipis daripada bagian tepi. Seperti ditunjukkanpada Gambar 11.27A, cahaya yang lewat melalui sebuahlensa cekung dibelokkan ke arah tepi lensa atau menjauhisumbu lensa. Sinar-sinar yang datang sejajar sumbu lensaitu dibiaskan menyebar, sehingga tidak pernah dihasilkanbayangan nyata. Seperti diperlihatkan pada Gambar 11.27Bsinar-sinar bias itu seperti datang dari titik fokus F.Bayangan yang dibentuk selalu maya, tegak, dan lebihkecil daripada benda sesungguhnya seperti ditunjukkanpada Gambar 11.27B. Bayangan yang dibentuk lensacekung mirip dengan bayangan yang dibentuk cermincembung. Dua-duanya, lensa cekung dan cermin cembungmenyebarkan cahaya dan membentuk bayangan maya.

Gambar 11.26Bayangan yang dihasilkan oleh lensacembung bergantung pada letak bendarelatif terhadap panjang fokus lensa. Jika seseorang mengambil foto sebuah

benda yang jauh, kemungkinan sekalibenda itu berada lebih dari dua kali panjangfokus lensa kamera. Jika kamu mengikutijalannya cahaya, kamu akan melihat bahwabayangan nyata lebih kecil daripada benda,dan terbalik. Lensa matamu jugamembentuk bayangan dengan cara yangsama dengan bayangan yang dibentuk olehsebuah kamera.

Jika sebuah benda terletak di antara satudan dua panjang fokus lensa, makabayangan nyata itu terbalik, dan lebih besardaripada benda tersebut. Cara inilah yangdigunakan pada bioskop untukmemproyeksikan sebuah gambar hidupdari film kecil ke sebuah layar yang besar.Cara ini juga digunakan oleh sebuah OHP(overhead projector) yang digunakan dikelasmu.

Pernahkah kamu menggunakan kacapembesar untuk mengamati benda daridekat? Kaca pembesar adalah sebuahlensa cembung. Kamu harusmemegangnya kurang dari satu panjangfokus terhadap benda yang kamu amati.Sinar-sinar cahaya tersebut tidak dapatdipusatkan, sehingga bayangan yangterbentuk adalah maya, diperbesar, dantegak. Perhatikan bahwa benda tersebuttampak seperti lebih besar dan lebih jauhdaripada yang sebenarnya.

A

B

C

Bayangannyata

terbalik

Benda

Sumbu lensa

Satu panjang fokus

Dua panjang fokus

Bayangannyata terbalik

F

1

2

Benda

Sumbu lensa

Satu panjang fokus

Dua panjang fokus

12

Satu panjang fokus

Bayanganmaya

Sumbu lensaBenda F


Lensa seharusnya tidak dikacaukan dengan cermin. Disamping ada cermin cembung dan cekung juga ada lensacembung dan cekung. Tetapi, perlu diingat bahwa lensamembiaskan cahaya, sedangkan cermin memantulkan cahaya.

Lensa dapat ditemukan di dalam teropong, kamera, danmikroskop. Kamu mungkin membayangkan, sebuah lensaharus dari kaca. Air dapat juga digunakan sebagai lensa.Lensa air sangat mirip dengan kaca pembesar. Lab Mini11.6 dapat kamu lakukan untuk mengetahui kebenarannya.Pada Subbab selanjutnya, kamu akan mempelajari lebihmendalam tentang alat-alat optik, misalnya kamera,teleskop , dan mikroskop.

Gambar 11.27Sinar cahaya yang melalui lensa cekungmenyebar (A).Lensa cekung membentuk bayanganmaya. Mirip dengan cermin apakah lensacekung ini? (B).

A

B

Objek

F

F

Sumbu lensa

Bayanganmaya

Lab Mini 11.6

Dapatkah lensa dibuatdari cairan?

Prosedur1. Potonglah selembar

plastik ukuran 10 cm x10 cm. Tempatkanplastik itu di atas kertasyang berisi tulisan.

2. Teteskan air padaplastik itu. Perhatikantulisan itu melalui tetesanair tersebut. Apa yangkamu amati?

3. Buatlah tetesan airsedikit lebih besar danamati tulisan itu lagi.Adakah sesuatu yangberubah?

Analisis1. Jenis lensa apakah yang

dibentuk oleh tetesan airitu?

2. Apa yang terjadi padabayangan itu saat kamumenambahkan air ataumengurangi air?

3. Bagaimanakahbayangan tulisan yangterlihat jika kamumenggerakkan lensa airitu menjauhi tulisan yangkamu amati? Cobalah.


1. Digunakan untuk apakah cermin cembung? Jelaskan.2. Jelaskan perbedaan antara permukaan cermin datar, cembung, dan

cekung.3. Apa yang akan terjadi seandainya gambar hidup dari film kecil pada bioskop diletakkan

di tempat kurang dari satu panjang fokus lensa proyektor film tersebut?4. Kaca pembesar merupakan lensa sederhana. Jelaskan jenis lensa apakah yang dapat

digunakan sebagai kaca pembesar, dan gambarkan lintasan cahayanya untukmenunjukkan pembentukan bayangan tersebut.

Intisari Subbab

Bina KeterampilanPengenalan Sebab dan Akibat

Misalkan kamu menjatuhkan sebuah lampu senter yang mempunyai cermincekung di dalamnya. Pada saat kamu menghidupkan lampu senter itu, kamumemperhatikan bahwa intensitas cahayanya lebih kecil daripada sebelum kamumenjatuhkannya. Jelaskan, apakah yang mungkin telah terjadi?

bab 11 cahaya dan alat optik - … jurnal ipa-mu tulislah sebuah paragraf tentang ... pembelokan...

Documents