Cahaya dan perambatannya
—
Tuesday, September 18, 2018
—
Add Comment
—
bahan ajar 8
CAHAYA DAN PERAMBATANNYA
A. Sifat-sifat cahaya
Dalam pembahasan cahaya ini
perhatikan persamaan dan perbedaan bunyi dengan cahaya. Cahaya merupakan
gelombang elektromagnetik karena cahaya dapat merambat pada ruang hampa (tanpa
zat perantara). Di sekitar kita terdapat benda yang memancarkan cahaya maupun
benda yang tidak dapat memancarkan cahaya.
Benda-benda yang memancarkan
cahaya disebut sumber cahaya, misalnya matahari, lampu TL dan nyala kompor atau
nyala lilin, sedangkan benda yang tidak memancarkan cahaya sendiri disebut
benda gelap, misalnya olanet, bulan, tanah, batu, air dan lain-lain. Berikut ini
kita akan pelajari sifat-sifat cahaya.
Hasil pengamatan ternyata
untuk dapat melihat nyala lilin, lubang kecil pada kedua kertas karton harus
lurus dan kita tidak dapat melihat nyala lilin melalui pralon yang bengkok. Hal
ini menunjukkan bahwa apabila berkas cahaya melewati medium yang kerapatan
optiknya serba sama, cahaya tersebut merambat menurut garis lurus. Untuk
mengamati bahwa cahaya merambat lurus dapat kamu amati melalui peristiwa dala
kehidupan sehari-hari misalnya :
· Berkas cahaya matahari yang melewati celah ke
dalam rumah, tampak lurus.
· Terbentuknya bayang-bayang di belakang benda
tak tembus cahaya misalnya terjadinya gerhana.
Kelompok sinar-sinar yang
lintasannya tampat dilihat dengan mata disebut berkas cahaya. Menurut arah
penyebarannya berkas cahaya ada tiga macam, yaitu :
a.
Bayang-bayang
benda
Jika kamu berdiri dekat dengan lampu yang
menyala, apakah yang terjadi di belakangmu ? Tentunya terbentuk bayangan
tubuhmu bukan ? Bayang-bayang benda adalah daerah gelap dibelakang benda pada
saat benda menghalangi cahaya. Ada dua macam bayang-bayang yaitu umbra dan
penumbra.
a) Umbra adalah bayang-bayang gelap (inti) yaitu
daerah gelap yang tidak mendapat cahaya, karena cahaya terhalang oleh benda
tersebut.
b) Penumbra adalah bayang-bayang di sekeliling umbra
yaitu daerah di sekeliling umbra yang masih menerima sebagian kecil dari cahaya
dan tampa berwarna abu-abu.
b.
Pemantulan cahaya
Perhatikan gambar pemantulan cahaya berikut !
i + r
i = sudut datang
r = sudut pantul
Apabila cahaya mengenai
dinding pemantul, maka cahaya dapat dipantulkan. Sinar yang menuju ke dinding
pemantul disebut sinar datang, sedangkan sinar yang meninggalkan dinding
pemantul disebut sinar pantul. Garis
khayal yang dibuat tegak lurus dengan dinding pemantul disebut garis normal. Sudut
yang dibentuk antara sinar datang dengan garis normal disebut sudut datang,
sedangkan sudut yang dibentuk antara sinar pantul dengan garis normal disebut
sudut pantul. Pemantulan cahaya memenuhi hukum pemantulan yaitu :
a) Sinar datang, garis normal dan sinar pantul
terletak pada satu bidang datar
b) Besar sudut datang sama dengan besar sudut
pantul.
Berdasarkan permukaan bidang
yang memantulkannya, pemantulan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu
pemantulan teratur dan pemantulan baur (difus).
a)
Pemantulan
teratur
Pemantulan teratur adalah
pemantulan yang menghasilkan berkas sinar pantul yang sejajar. Terjadi
pemantulan teratur karena dinding pemantulannya rataatau mengkilap. Sudut
datang dari berkas-berkas sinar datang yang sama, menghasilkan sudut pantul yang
sama pula sehingga sinar pantulnya sejajar. Karena berkas sinar pantulnya
sejajar dan searah maka sinar pantul dari pemantulan teratur menyilaukan mata.
Contoh pemantulan teratur adalah pemantulan yang terjadi pada cermin datar.
b)
Pemantulan
baur
Pemanatulan baur adalah
pemantulan yang menghasilkan berkas sinar pantul tidak sejajar. Terjadinya
pemantulan baur karena permukaan dinding tidak rata maka sudut datang dari
berkas sinar datang berbeda-beda sehiongga sudut pantul juga berbeda-beda.
Karena berkas sinar
pantulnya menyebar ke segala arah, maka sinar pantulnya dari pemantulan baur
tidak menyilaukan dan memberi kesan sejuk. Pemantulan baur dapat terjadi pada
dinding, permukaan air yang bergerak, ukiran dan lain-lain. Salah satu
keuntungan dari pemantulan baur adalah benda-benda disekitar kita walaupun
tidak menerima cahaya secara langsung, tetapi benda tersebut dapat terlihat,
karena mandapat sinar dari pemantulan baur dari partikel-partikel debu, maupuin
dinding-dinding pemantulan yang lain.
Pematulan
teratur
Pematulan
teratur
B. Cermin
Cermin adalah benda yang
permukaannya mengkilap, sehingga dapat memantulkan sebagian besar vahaya yang
diterima. Menurut bentuknya cermun dibedakan menjadi 3 macam, yaitu cermin
datar, cermin cekung, dan cermin cembung.
1. Cermin Datar
Jenis cermin yang sering
kamu gunakan saat bercermin adalah cermin datar. Cermin datar adalah sepotong
kaca datar yang dilapiis dengan bahan yang bersifat memantulkan cahaya pada
salah satu permukaannya.
Apakah yang kamu lihat pada
saat kamu bercermin didepan cermin ? bayanganmu kelihatan tegak dengan ukuran
dan jarak ke cermin sama dengan ukuranmu, tetapi bayanganmu tidak ditangkap.
Sehingga cermin datar membentuk bayangan yang bersifat :
§ Bayangan maya
§ Tegak
§ Simetris (bentuk dan tinggi bayangan sama
dengan benda)
§ Berkebalikan sisi (sisi kanan benda menjadi
sisi kiri bayangan)
§ Jarak benda ke cermin sama dengan jarak
bayangan ke cermin
Apakah bayangan maya ?
Bayangan maya adalah bayangan yang berbentuk oleh perpotongan perpanjangan
sinar-sinar pantul atau sinar-sinar bias, sehingga bayangan maya tidak dapat
ditangkap dengan layar tetapi dapat dilihat. Sedangkan bayangan nyata adalah
bayangan yang terbentuk oleh perpotongan sinar-sinar pantul atau sinar-sinar
bias.
Berapakah panjang cermin
minimum yang kamu gunakan agar kamu dapat melihat bayangan seluruh anggota
tubuhmu ? Ukuran cermin datar minimum yang diperlukan agar dapat melihat
seluruh anggota badan adalah setengah dari tinggi badan.
L L
= ½ x h
h
h : tinggi badan (cm)
L : panjang cermin yang
diperlukan (cm)
Bayangan apakah yang terjadi
jika benda terletak didepan dua cermin yang membentuk sudut tertentu ? untuk
menjawab pertanyaan tersebut lakukan kegiatan berikut !
Pembentukan
bayangan
Cermin
2
Mengapa
jumlah bayangan yang terjadi pada benda yang diletakkan di depan dua cermin
datar yang membentuk sudut αo terbentuk lebih dari satu bayangan?
Karena bayangan yang dibentuk oleh cermin satu dianggap sebagai benda oleh cermin satu dianggap sebagai benda oleh
cermin yang lain. Jika αo = 900 terbentuk 3 bayangan,
pembentukan bayangan dapat dipahami sebagai berikut :
Keterangan
: B1,B2,B3 : letak bayangan
2. Cermin Cekung
Cermin tidak selalu memiliki
permukaan datar. Jika permukaan sebuah cermin cekung disebut cermin cekung.
Cermin cekung merupakan bagian dalam dari bola yang dibelah. Pada cermin cekung
memiliki tiga titik penting, yaitu titik fokus (titi P), titik pusat
kelengkungan cermin (titik F), dan titik pusat vermin (titik O). Cermin cekung
memiliki sumbu cermin atau sumbu optik yang disebut sumbu utama. Sumbu utama
adalah garis lurus yang ditarik melalui ketiga titik penting pada cermin
tersebut. Pada cermin cekung juga berlaku hukum pemantulan yaitu sudut datang
sama dengan sudut pantul.
P F o
Garis singgung cerminyang
dianggap sebagai cermin datar selalu tegak lurus dengan jari-jari cermin, maka
garis BP merupakan garis normal. Sinar datang dari A (sejajar sumbu utama)
dipantulkan ke titik F (titik fokus) dan diperoleh sudut ABP sama dengan sudut
FBP. Berdasarkan urain di atas maka pada cermin cekung terdapat sinar istimewa,
yaitu :
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan
melalui titik fokus (F)
P F O
b. Sinar datang melalui titik fokus (F)
dipantulkan sejajar sumbu utama
P F O
c.
Sinar
datang melalui pusat kelengkungan (P)
dipantulkan kembali ke P (pada garis yang sama)
P F O
Pembentukan bayangan pada
cermin cekung.
|
Nomor Ruang Benda + Nomor Ruang Bayangan = 5
|
Apabila nomor ruang letak bayangan lebih
besar dari nomor ruang letak benda, bayangan diperbesar. Sebaliknya jika nomor
ruang letak bayangan lebih kecil dari nomor ruang letak benda, bayangan
diperkecil
Contoh sebagai berikut
a.
Beda
terletak diantara titik O dan titik F (diruang 1, bayangan diruang IV )
P F
O
Bayangan bersifat maya, tegak dan diperbesar.
b.
Benda
terletak diantara titik F dan titik pusat kelengkungan cermin (P) (diruang 2,
bayangan diruang3)
P F
O
Bayangan bersifat nyata. Terbalik dan
diperbesar
c.
Benda
terletak lebih dari 2F (diruang 3, bayangan diruang 2)
Bayangan bersifat nyata, terbalik dan sama
besar dan diperkecil
Contoh penggunaan cermin cekung dalam
kehidupan sehari-hari adalah untuk replektor pada lampu mobil.
3. Cermin Cembung
Cermin cembung merupakan
bagian luar kulit bola yang dibelah. Sehingga cermin cembung adalah cermin yang
memiliki permukaan cembung. Pada cermin cembung memiliki tiga titik penting
seperti pada cermin cekung. Perbedaannya titik fokus cermin cembung memiliki
dibelakang cermin, pemantulan cahaya yang terjadi pada cermin cembung juga
memenuhi hukum pemantulan seperti pada cermin cekung di atas sehingga diperoleh
tiga sinar istimewa pada cermin cembung yaitu :
a. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan
seolah-olah berasal dari titik fokus (F)
b. Sinar datang yang menuju titik fokus (F)
dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F)
c. Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan
cermin (P) dipantulkan kembali melalui P (pada garis yang sama)
F
P F
P
O O
F P
O
Pembagian ruang pada cermin cembung sama
dengan pembagian ruang pada cermin cekung, tetapi ruang 4 didepan cermin. Benda
didepan cermin cembung berarti selalu berada diruang 4, bayangan selalu diruang
1 yang terletak dibelakang cermin, sehingga cermin cembung selalu membentuk
satu sifat bayangan, yitu maya, tegak diperkecil (seperti pada gambar berikut)
F
P
O
Contoh penggunaan cermin cembung dalam
kehidupan sehari-hari adalah untuk kaca spion pada kendaraan.
Rumus matematika pada cermin cekung maupun
cermin cembung
|
|
|
|
atau
|
ho
|
|
|
f :
Jarak fokus (cm)
R :
jari-jari kelengkungan cermin (cm)
So :
Jarak benda ke cermin (cm)
Si :
Jarak bayangan ke cermin (cm)
ho :
Tinggi benda (cm)
hi :
Tinggi bayangan (cm)
M :
Perbesaran bayangan (cm)
contoh
soal
1. Sebuah benda diletakkan pada jarak 10 cm dari
sebuah cermin cekung yang mempunyai jarak fokus 8 cm.
a. Hitunglah jarak bayangan !
b. Hitung perbesaran bayangan !
Penyelesaian
:
Diketahui : So = 10 cm
R = 16 cm
F = 8 cm
Ditanyakan a. Si = .....?
b.
M =
.....?
Jawab
:
a.
+
=
=
=
b.
|
=
=
2.
Sebuah
benda terletak 15 cm di depan cermin cembung yang jari-jarinya 24 cm. Hitunglah
!
a. Jarak bayangan !
b. Pembesaran bayangan !
Penjelasan :
Diketahui
: So = 15 cm
R = -24 cm
Maka f =
=
=
-12 cm
Ditanyakan
: a. Si = ......?
b.
M = ......?
Jawab
a.
+
=
=
=
b.
|
=
0 Response to "Cahaya dan perambatannya "