sifat-sifat cahaya

IPA fisika IX

SIFAT-SIFAT CAHAYA

I. Defenisi cahaya

Cahaya merupakan salah satu bentuk energy yang merambat dalam

bentuk gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat dalam ruang

hampa. Jika kita melihat benda bercahaya, maka sinar-sinarnya masuk ke

mata kita. Sinar merupakan garis-garis atau lintasan yang menunjukkan arah

rambat gelombang.

II. Menyelidiki sifat-sifat cahaya

Untuk mengetahui bagaimanakah sifat cahaya yang sebenarnya, tentu

saja kita harus melakukan penelitian. Penelitian dapat dilakukan dengan

pengamtan atau percobaan sederhana.

Pernahkah kamu memperhatikan, mengapa saat kita berdiri di depan

sebuah lampu atau sumber cahaya lain, yang dibelakang kita terdapat

tembok, akan terbentuk bayang-bayang yang menyerupai bentuk tubuh

kita. Atau mengapa pada saat gelapa kita tidak dapat melihat benda- benda

yang ada di sekitar kita?, mengapa saat kita membenamkan kayu ke dalam

air maka kyatersebut tampak bengkok? Tentu semua itu ada jwabannya.

Dan peristiwa-peristiwa di atas erat hubungannya dengan sifat cahaya.

1. Cahaya merambat lurus

Cahaya merupakan salah satu bentuk energy yang dapat merambat tanpa

adanya medium perantara ( gelombang elektromagnetik). Tentu, dari kata

merambata itu, timbul pertanyaan, bagaaimanakah arah atau pola rambatan

cahaya? Untuk menjawabnya, maka kita akan melakukan penyelidikan.

Langkak atau prosedur penelitiannya adalah sebagai berikut:

Sifat-sifat cahaya 1

IPA fisika IX

Percoban 1:Menyelidiki bahwa cahaya Merambat lurus

Alat yang digunakan pun cukup sederhana yaitu, sebuah sumber cahaya apakah lampu pijar, atau lilin, tiga buah potongan karton yang telah dilubangi bagian tengahnya yang dianggap sebagai layar dan seutas tasi untuk membantu menyejajarkan layar.

Langkah kerja:

Menyiapkan sumber cahaya dan tiga buah karton dengan lubang kecil di tengahnya.

Meletakkan ketiga karton tersebut di depan suber cahaya dengan lubang yang telah disejajarkan dengan tasi tersebut, sehingga terletak pada satu garis lurus.

Lihatlah melalui ketiga benang tersebut, apakah yang kamu lihat?

Selanjutnya geserlah layar tersebut sehingga lubang-lubangnya tidak terletak sejajar lagi.

Lihatlah melalui lubang yang terakhir apakah yang terjadi?

Simpulkanlah hasil pengamatannu

Percoban 1:Menyelidiki bahwa cahaya Merambat lurus

Alat yang digunakan pun cukup sederhana yaitu, sebuah sumber cahaya apakah lampu pijar, atau lilin, tiga buah potongan karton yang telah dilubangi bagian tengahnya yang dianggap sebagai layar dan seutas tasi untuk membantu menyejajarkan layar.

Langkah kerja:

Menyiapkan sumber cahaya dan tiga buah karton dengan lubang kecil di tengahnya.

Meletakkan ketiga karton tersebut di depan suber cahaya dengan lubang yang telah disejajarkan dengan tasi tersebut, sehingga terletak pada satu garis lurus.

Lihatlah melalui ketiga benang tersebut, apakah yang kamu lihat?

Selanjutnya geserlah layar tersebut sehingga lubang-lubangnya tidak terletak sejajar lagi.

Lihatlah melalui lubang yang terakhir apakah yang terjadi?

Simpulkanlah hasil pengamatannu

Berdasarkan dari hasil percobaan sederhana di atas, pada saat lubang-

lubang layar sejajar, maka kita dapat melihat cahaya dari lampu tersebut, tetapi

saat salah satu layar di geser sehinnga celahnya menutupi celah yang di

depannnya, kita tidak lagi melihat cahaya tersebut. Ini dikarenakan cahaya

merambat lurus sehingga cahaya sampai ke mata kita, sama halnya dengan

peristiwa terbentuknya bayang bayang tubuh kita di tembok seperti tel;ah di

uraikan di atas. Terbentuknya bayang-bayang merupakan bukti bahwa cahaya

merambat lurus . Pada sumber cahaya yang besara bayang-bayang yang

terbentuk ada dua macam yaitu Bayang-bayang gelap atau inti(umbra), dan

baying-bayang kabur(penumbra) seperti pada gambar berikut


IPA fisika IX

di dalam umbra sama sekali tidak ada cahaya, sedangkan dalam penumbra

hanya sebagian cahaya yang dipancarkan melalui layar, sedangkan bagian di luar

penumbra seluruhnya terkena cahanya.

Pemantulan Cahaya

Kita dapat melihat benda di sekitar kita karena benda tersebut

memantulkan cahaya.benda seperti cermin dan megkilap dapat

memantulkan hamper semua cahaya yang mengenainya

2. Cahaya dapat dipantulkan

Mengapa kita tidak dapat melihat benda-benda yang ada di sekiutar kita

pada saat gelap dan kita dapat melihat bena pada saat terang? Hali ini

tentu saja menimbulkan pertayaan besar, mengapa hal itu bisa terjdi?

Dari kenyattan tersebut dapat kita simpulkan bahwa kita dapat melihat

benda yang ada di sekitar kita, jika ada cahaya yang masuk ke mata kita

yang berasal dari benda tersebut. Dri hal tersebut, kita juga dapat

menyimpulkan bahwa setiap benda dapat memantulkan cahaya yang

mengenainya.

Untuk mengetahui bagaimanaka pemantulan cahaya pada benda, kita

dapat melakukan percobaan sederhana :


Percobaan II: menyelidiki pemantulan cahaya

Alat dan bahan:Kotak cahaya(box ray), cermin datar, busur derajat.

Prosedur kerja:

Susunlah alat tersebut seperti gambar berikut ini:

Cermin datar

Sinar pantul

Garis normal

Sinar datang

Berilah sinar datang sebesar 45 derajat( sinar yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.

Hitunglah besarnya sinar pantul yang dihasilkan dengan busur derajat

Ulanglah langkah 2 dan 3 dengan sudut sinar datang yang berbeda.

Buatlah kesimpulanmu berdasarakan data yang kamu peroleh.

Percobaan II: menyelidiki pemantulan cahaya

Alat dan bahan:Kotak cahaya(box ray), cermin datar, busur derajat.

Prosedur kerja:

Susunlah alat tersebut seperti gambar berikut ini:

Cermin datar

Sinar pantul

Garis normal

Sinar datang

Berilah sinar datang sebesar 45 derajat( sinar yang dibentuk oleh sinar datang dan garis normal.

Hitunglah besarnya sinar pantul yang dihasilkan dengan busur derajat

Ulanglah langkah 2 dan 3 dengan sudut sinar datang yang berbeda.

Buatlah kesimpulanmu berdasarakan data yang kamu peroleh.

IPA fisika IX

Data hasil percobaan yang diperoleh dari percobaan di atas,

sinar pantul dan besar sinar datangnya selalu sama. Ini sesuai dfengan

hokum pemantulan cahaya:

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

datar.

2. Besar sudut datang sama dengan sudut pantul.

Pemantula cahaya juga berbeda polanya jika bidang pantulnya

berbeda.

Pemantulan berdasarkan bidang pantulnya di bedakan menjadi dua yaitu;

Pemantulan teratur

Pemantulan teratur merupakan pemantulan cahaya yang terjadi pada

permukaan benda yang sangat halus (rata). Misalnya pemantulan pada cermin

dan permukaan air. Pemantulan cahayanya edipantulkan ke suatu arah tertentu.

Pemantulan baur


IPA fisika IX

Pemantulan baur merupakan pemantulan yang terjadi pada bidang yang kasar.

Pemantulan ini sangat penting dalam kehidupan, karena jika cahaya matahri

tidak dippantulkan secara baur oleh benda dan tidak dihamburkan oleh butir-

butir debu di udara, maka temta di bawah pohon atau dalam rumah akan gelap

gulita.

Bagaimanakah pemantulan cahaya pada saat mengenai cermin? Cahaya

yang dipantulkan oleh cerminpun berbeda-beda.

1. Cermin datar

Untuk mengetahui sifat –sifat bayangan yang dipantulkan oleh cermin

datar maka kita dapat melakukan percobaan sederhana berikut ini:


Percobaan: III

Menyelidiki sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar:

Alat dan bahan:

Balok kecil, cermin datar

Langkah kerja:

1. Meletakkan balok kecil di depan sebuah cermin datar2. Amatilah dengan seksama bayangan yang terbentuk oleh

cermin datar!3. Ubahlah jarak balok kecermin tersebut, dan amati dengan

seksama apa yang terjadi pada bayangan tersebut4. Simpulkanlah hasil pengamatanmu

IPA fisika IX

Berdasarkan hasil pengamatan dari percobaan di atas maka kita dapat

menyimpulkan si

sifat bayangan pada cermin datar adala:

Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin

Tinggi (besar) bayangan sama dengan tinggi (besar) benda

Maya (semu)

2. Cermin cekung

Cermin cekung dan sifatnya

Permukaan cermin cekung merupakan bagian dalam dari suatu bola.

Untuk mengetahui sifat-sifat bayangan pada cermin cekung kita dapat

melakukan langkah sederhana sebagai berikut:


Percobaa IV: Menyelidiki pembentukan bayangan pada cermin cekung

Alat dan bahan:

Cermin cekung, sumber cahaya

Layar berlubang

M F O

LANGKAH KERJA:

Menyalakan sumber cahaya, meletaakan layar agak jauh dari cermin.

Layar digeser menjauhi cermin, amati apa yang terjadi

Simpulkan hasil pengamatanmu

IPA fisika IX

Dari hasil percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa bayangan

berkas-berkas sinar datang pada cermin cekung akan dikumpulkan pada satu

titik, titik tersebut di namakan titik fokus.

Sifat bayangan pada cermin cekung ditentukan oleh letak benda

terhadap cermin

1). Benda yang berada di antara O dan F = ruang I

2). Benda yang berada di antara F dan M =ruang II

3). Benda yang berada di M sampai jauh tak terhingga =ruang III

Adapun proses terbentuknya bayangan pada cermin cekung dilukis

berdasarkan sinar-sinar istimewa pada cermin cekung yaitu :

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

utama(F).

2. Sinar datang yang melalui pusat kelengkungan dipantulkan kembali

melalui pusat kelengkungan(M).

3. Sinar datang melalui titik focus utama dipantulkan sejajar dengan

sumbu utama .

Dari hasil pelukisan bayangan tersebutlah maka kita dapat mengetahui sifat-sifat

bayangan yang dibentuk oleh cermin cekung.

d. Rumus Pembentukan Bayangan pada Cermin Ceung dan Cermin Cembung1.) Cermin cekung

Rumus pembentukan bayangan berhubungan dengan letak bayangan, letak benda dan jarak focus pada sebuah cermin cekung.


IPA fisika IX

Jarak focus diberi lambing dengan huruf f dan besarnya adalah setengah jari-jari lengkungan cermin.

Letak benda atau jarak benda diberi lambang s , yang didefenisikan sebagai jarak antara benda dengantitik pusat permukaan cermin.

Letak bayangan atau jarak bayangan diberi lambangdengan huruf s’ , yang didefenisikan sebagai jarak antara bayangan yang terbentuk dengan titik pusat permukaan cermin. Satu hal yang perlu diingat, bahwa jarak bayangan akan diberi tanda negative bila bayangan yang terbentuk adalah bayangan maya.

Hubungan jarak focus, jarak benda, dan jarak bayangan ditunjukkan pada persamaan berikut :

3. Cermin cembung

Cermin cembung merupakan cermin yang bersifat divergen atau

menyebarkan sinar. Permukaan cermin cembung merupakan bagian luar

dari sebuah bola, atau kebalikan dari cermin cekung. Titik fokus cermin

cembung berada dibelakang cermin, sehingga bersifat maya. Bayangan

pada cermin cembung bersifat maya/sejati, diperkecil atau diperbesar .

sifat cermin cembung dapat digambarkan sebagai berikut:


1

F M

2

3

F M

IPA fisika IX

Sifat bayangan yang dihasilakn dari cermin cembung, dapat

diketahui berdasarkan hasil pelukisan bayangan oleh sinar-sinar

istimewanya.

Sinar istimewa cermin cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan seolah-olah berasal

dari titik fokus utama (F).

2. Sinar datang yang menuju ke titik pusat kelengkungan

(M)dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat kelengkungan.

3. Sinar datang yang menuju titik fokus utama dipantulkan sejajar

dengan sumbu utama

maan yang digunakan dalam penentuan letak bayangan dan perbesaran bayangan pada cermin cembung sama dengan rumus yang digunakan pada cermin cekung.

atau


IPA fisika IX

3. Cahaya dapat dibiaskan

Pembiasan cahaya merupakan peristiwa pembelokan cahaya karena adanya

perbedaan indeks bias dari medium biasnya.

Untuk menyelidiki peristiwa pembiasan pada cahaya, maka kita dapat

melakukan percobaan sederhana sebagai berikut


Percobaan V: Menyelidiki peristiwa pembiasan cahaya

Alat dan bahan:

Gelas, air, pensil

Prosedur kerja:

Sediakan gelas berisi air kira-kira dua per tiga dari gelas tersebut!

Masukkan pensil ke dalam gelas tersebut!

Amatilah apa yang terjadi pada pensil dari bayangan pensil dalam gelas tersebut!

Simpulkan hasil pengamatanmu!

IPA fisika IX

Dari percobaan tersebut, pensil yang di masukkan ke dalam gelas

dengan sudut yang tidak tegak lurus terhadap permukaan air ( medium 2)

terlihat patah. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan medium. Cahaya

merupakan gelombang elektromagnetik yang kecepatannya berubah apabila

melewati medium yang berbeda. Dalam percobaan ini medium yang

digunakan adalah air dan udara. Akibat dari perubahan kecepatan tersebut,

berkas cahaya di udara akan tampak berbelok ketika masuk dalam air.

Peristiwa pembelokan inilah yang disebut pembiasan cahaya (refraksi).

Tetapi apabila pensil di masukkan ke dalam air tegak lurus terhadap

medium kedua, maka cahaya tidak akan dibiaskan tapi akan diteruskan.

Pembiasan cahaya dalam kehidupan sehari-hari banyak ditemukan,

seperti pembiasan pada air dan lensa. Tetapi dalam sub pokok bahasan ini

yang akan dibahas adalah pembiasa pada lensa.

A. Lensa

1. Defenisi lensa

Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua atau satu bidang

lengkung dan satu bidang datar.

2. jenis-jenis lensa

Lensa terdiri atas dua macam yaitu lensa cembung yang merupakan

lensa yang bagian tengahnya lebih tebal dari pada bagian tepinya. Dan

lensa cekung yaitu lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada

bagian tepinya.


c

IPA fisika IX

a b

ed f

Keterangan:a. lensa cembung cembung (bikonveks)b. lensa cembung datar (plankonveks)c. lensa cembung cekung(konkaf konveks)d. lensa cekung cekung (bikonkaf)e. lensa cekung datar (plankonkaf)f. lensa cembung cekung (konveks konkaf)

Sifat- sifat bayangan pada lensaa. lensa cembung

Lensa cembung mempunyai sifat mengumpulkan cahaya atau konvergen.Peggambaran bayanga pada lensa cembung melalui sinar istimewanya:

12 F2

F1 3

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

(F2)

2. Sinar datang yang menuju titik pusat optik F1 tidak dibiaskan.


IPA fisika IX

3. Sinar datang yang menuju titik fokus F1 dibiaskan sejajar dengan

sumbu utama

Sifat bayangan pada lensa cembung iini bergantung pada hasil lukis bayangan

dari 3 sinar istimewa di atas. Untuk lebih memahaminya maka perhatikanlah

dan lakukanlah praktikum berikut ini :

Dari praktikum yang telh anda lakukan, seperti pada percoban VI diatas

maka anda akan meneemukan bahwa lensa juga memiliki sinar-sinar istimewa

sepert halnya cermin. Dengan sinar-sina istimewa Pembentukan bayangan pada

lensa dilukiskan. Sifat bayangan yang terbentuk tergantung letak bendanya.

Letak benda yang berada di antara pusaat lensaa dan ttitik fokus dikatakan

benda berada pada ruang I, Benda antara F dan 2F dikatakan berada pada ruang

II, dan bend yang berada pada 2F saampai ak terhingga dikatakan berada pada

ruang III.


Percobaan VI: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cebung

Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa f=+100, lensa f=+200, difragma anak panah, meja optic, rel presisi, penyambung rel dan tumpakan berpenjepit.

Lankah kerja:

1. Susunlah alat dan bahan mulai dari ujung rel presisi kanan ke kiri yaitu sumber cahaya, lensa f=+100, lensa f=+200, diafagma anak panah, dan meja optic sebagai benda.

2. Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I. 3. Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layarr

maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.

4. Catatlah hasiil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.5. Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.6. Setelah itu, lakukan kegiatan yang sama tetapi dengan jara lensa yan

berbeda, misalny llensa F= +30 atau lensa lainnyayng tersedia pada KIT anda.

7. Simpulkan hasil pengamatan anda.

IPA fisika IX

b. lensa cekung

Berdasarkan dari uraian sebeelumnya, maka kita telah mngetahui

bahwa lensa cekungjuga terdapat tiga jenis.

Lensa cekung mempunyai sifat menyebarkan cahaya atau divergen , seperti

pada gambar berikut:

1 2

F2 F2

3

Sifat bayangannya yang dihasilakan berdasarkan dari hasil melukis bayangan

dengan 3 sinar istimewanya:

1. Sinar datang sejajar sumbu utama keluar dari lensa, seolah-olah berasal

dari titik fokus utama (F2).

2. Sinar datang yang melalui pusat optik diteruskan tanpa dibiaskan

3. Sinar datang yang menuju titik fokus utama F 1 dibiaskan sejajar dengan

sumbu utama.


Percobaan VII: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cekung

Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa cekuung

Lankah kerja:

Susunlah alat dan bahan mulai dari kotak cahaya setelah itu lensa cekung,da layar.

Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I.

Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layar maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.

Catatlah hasil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.

Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.

Simpulkan hasil pengamatan anda

Percobaan VII: Menyelidiki sifat bayangan yang terbentuk pada lensa cekung

Alat dan bahan: sumber cahaya (laser) lensa cekuung

Lankah kerja:

Susunlah alat dan bahan mulai dari kotak cahaya setelah itu lensa cekung,da layar.

Nyalakan sumber cahaya, letakkan benda pada ruang I.

Perhatikanlah bayangan benda yang terbentuk pada layar, Geser layar maju atau mundur sampai terbentuk bayangan yang menurut anda paling jelas.

Catatlah hasil pengamatan anda ke dalam table hasil pengamatan.

Ulangi langkah 2-4 tetapi dengan jarak benda yang berbeda.

Simpulkan hasil pengamatan anda

IPA fisika IX

Dri percobaan di atas terlihat bahwa luas layar yang terkena cahayalebih

luas dari luas penampang kotak cahaya / laser. Hal ini berarti sinar yang melalui

lensa cekung mengalami divergensi atau penyebaran. Oleh karena itu disebut

sebagai lensa divergen.

Karena sifatnya yang berkebalikan dengan lensa cemung, tentu sinar

istimewanyapun berbeda. Lensa cembung atau cekung memiliki daya bias

tertentu. Daya bias lensa sering dikatakan sebagai kekuatan lensa (P) Kekuatan

lensa berganttungg pada jarak fokusnya. Pada lensa cembung makin kecil jarak

fokusnya semakin besar kekuatan lensanya. Hal ini berarti daya berbannding

terbalik dengan jarak fokusnya. Secara matematis dirumuskan

P = di mana P: Daya lensa

f: Jarak fokus.

Daya lensa di nyatakan dengan Dioptri, sedanngkan jarak fokus dengan

meter. Jadi, 1 dioptri adalah jarak suatu lensa yang mempunyai jarak fokus 1

meter.

Contoh penerapan system pemantulan dalam kehidupan sehari, hari

adalah:


IPA fisika IX

Ketika kita bercermin, maka kita dapat melihat bayangan kita karena adanya

pantulan cahaya dari benda yang sampai ke mata kita.

Kaca spion pada kendaraan yang membantu kita dalam mengawasi kendarran di

belakang kita. Dan masih banyak lagi yang lainnya.

CONTOH SOAL

1. Benda dapat terlihat oleh mata kita karena…A. Adanyan pantulan cahaya dari mataB. Adanya pemantulan cahaya pada lensa mataC. Adanya pantulan cahaya dari benda yang mengenai mataD. Adanya pembiasan cahaya

2. Apaka yang meyebabkan terjadinya bayangan benda?A. Karena adanya pembiasan cahaya oleh biddang panntul secara teraturB. Karena adanya disperse cahayaC. Karena adanya polarrisasi cahayaD. Karena adanya pemantulan sinar-sinar oleh bidang pantul secara teratur

3. Sebuah benda di letakkan 25 cm di depan lensa cekung yang jarak fokusnya 50 cm. Daya lensa tersebut adalah


IPA fisika IX

A. -2 dioptriB. -1 dioptriC. 2 dioptriD. 1,5 dioptri

4. Sebuah benda terletak pada ruang II di depan lensa cembung. Sifat bayangan yang terbentuk adalah…A. Maya, tegak dan diperbesarB. Maya, tegak dan diperkecilC. Nyata, tegak dan diperbesarD. Nyata, terbalik dan diperkecil

5. Kapankah peristiwa pembiasan cahaya erjadi?A. Jika cahaya mengenai permukaan mengkilap dan memantulkan cahaya

secara sempurnaB. Karena adanya perbedaan indeks bias cahaya monokromatikC. Jika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain yang berbeda

kerapatan optiknyaD. Jika cahaya merambat dari satu medium ke medium lain yang sama

kerapatan optiknya

KUNCI JAWABAN

1. B2. D3. A4. A5. C


sifat-sifat cahaya

Documents