BAB V CAHAYA - · PDF filePembiasan cahaya • Pengertian cahaya yang melalui bidang batas antara dua medium, akan mengalami perubahan arah rambat atau pembelokan. Peristiwa

BAB VCAHAYA

Cahaya adalah gelombang yang memindahkan tenaga tanpa perambatan massa.

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri dari beberapa macam warna.

Di dalam ruang hampa warna –warna mempunyai kecepatan perambatan yang sama, tetapi frekuensi dan panjang gelombang masing-masing warna berbeda-beda.gelombang masing-masing warna berbeda-beda.

Persamaannya memenuhi :c = ƒ. λ = 3x108 m/s

• Sifat Gelombang Cahaya yang akan kita pelajari adalah1. Pemantulan cahaya2. Pembiasan cahaya3. Jalannya cahaya pada alat – alat optik.

Macam-macam berkas cahaya:

1. Berkas mengumpul (Konvergen)

2. Berkas Menyebar ( divergen)

3. Berkas Sejajar.

Pemantulan Cahaya• Pemantulan cahaya ada 2 yaitu :

1. Pemantulan Difuse ( pemantulan cahaya baur) yaitu : pemantulan cahaya kesegala arah

2. Pemantulan cahaya teraturyaitu pemantulan cahaya yang mempunyai arah teratur

• Bila seberkas cahaya jatuh pada suatu permukaan maka cahaya ada yang dipantulkan oleh permukaan tersebut

• Sifat-sifat pemantulan berkas cahaya itu diselidiki oleh Willebord Snellius(1581-1626). Dari hasil penyelidikan ini dapat dihasilkan suatu hukum yang disebut Hukum Pemantulan snellius; yang berbunyi :

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

2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (p)

i p

Pemantulan cahaya oleh cermin• Pemantulan cahaya oleh cermin

berlangsung secara teratur, sehingga menghasilkan pantulan yang jelas. Hukum pemantulan dari huggen :

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

2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (p)

i p

Sifat-sifat banyangan pada pemantulan oleh cermin datar

1. S’ = S

2. H’ =h

3. Banyangan bersifat manya dan tegak3. Banyangan bersifat manya dan tegak

Lukisan pembentukan banyangan oleh cermin datar

h

B

D

C

h’

B’

h

S O

D

S’

h’

Dari sifat kesebangunan OAB dengan OA’B’ diperoleh :

AB = A’B’ atau h = h’

OA = OA’ atau s=s’

Pembesaran banyangan

1h

h' M == 1h

M ==

Pemantulan cahaya oleh cermin lengkung

• Cermin lengkung adalah cermin yang permukaannya lengkung. Ada dua jenis cermin lengkung yaitu :

1. cermin cekung : permukaan yang memantulkan 1. cermin cekung : permukaan yang memantulkan cahaya bagian dalamnya. bersifat mengumpulkan sinar yang datang padanya

2. cermin cembung : permukaan yang memantulkan cahaya bagian luarnya.bersifat menyebarkan sinar yang datang padanya

Hubungan antara jarak benda, jarak banyangan dan jarak fokus

Hubungan antara jarak benda (s), jarak banyagan (s’), dan jarak fokus (f) pada cermin lengkung adalah :

111

R

f

2

s'

1

s

1

1

s'

1

s

1

=+

=+

Dengan ketentuan sebagai berikut :• Bila benda nyata (didepan cermin), maka s

bertanda (+)• Bila benda maya (dibelakang cermin), maka s

bertanda (–)• Bila bayangan nyata (didepan cermin), maka s’

bertanda (+)• Bila bayangan maya (dibelakang cermin), maka s’ • Bila bayangan maya (dibelakang cermin), maka s’

bertanda (–)• Bila f dan R di depan cermin (cermin cekung),

maka f dan R bertanda (+)• Bila f dan R di belakang cermin (cermin

cembung), maka f dan R bertanda (-)

Lukisan pembentukan bayangan oleh cermin cekung

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus

• Sinar datang melalui titik fokus akan • Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

• Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan akan dipantulkan melalui titik pusat cermin

h

h’

fO

M

S

S’

hh’

fO

M

S

S’

Lukisan pembentukan bayangan oleh cermin cembung

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus

• Sinar datang menuju titik fokus akan • Sinar datang menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama

• Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan akan dipantulkan seolah-olah datang dari titik pusat cermin

S

hh’ f

OR

S’

13

2

Analisis banyangan pada cermin lengkung

• Untuk mempermudahkan kita dalam menganalisis banyangan pada cermin lengkung dibagi dalam beberapa wilayah lengkung dibagi dalam beberapa wilayah sebagai berikut :

IV I II III IV I II III

• Dengan pembagian wilayah tersebut , sifat-sifat bayangan yang terjadi pada cermin lengkung dapat ditentukan dengan mudah. Sistem penentuannya sebagai berikut :– Jumlah nomor ruang bayangan dan benda selalu 5

– Benda yang terletak di ruang II dan III akan menghasilkan bayangan nyata dan terbalik

– Benda yang terletak di ruang I dan IV akan – Benda yang terletak di ruang I dan IV akan menghasilkan bayangan maya dan tegak

– Bila nomor ruang benda lebih kecil daripada nomor ruang bayangan, maka bayangan diperbesar

– Bila nomor ruang benda lebih besar daripada nomor ruang bayangan, maka bayangan diperkecil

Perbesaran bayangan pada cermin lengkung

• Pembesaran bayangan pada cermin lengkung dapat dirumuskan sebagai berikut :

s

s '

h

h' M ==

Pembiasan cahaya

• Pengertiancahaya yang melalui bidang batas antara dua medium, akan mengalami perubahan arah rambat atau pembelokan.atau pembelokan.

Peristiwa perubahan arah rambat cahaya dapat pada batas dua medium tersebut pada dasarnya disebabkan adanya perbedaan kecepatan merambat cahaya pada satu medium dengan medium yang lain. Peristiwa inilah yang disebut sebagai pembiasan cahaya

Hukum Snellius pada pembiasan

i

Sinar datang

Garis normal

Medium 1N1v1 i

r

Sinar bias

Medium 1Medium 2

N1

N2v2

Persamaan umum snellius tentang pembiasan adalah :

12

sin

sin

v

v

n

n

r

i ==21sin vnr

Dimana :

* n1 dan n2 menyatakan indeks bias medium 1 dan 2

* v1 dan v2 menyatakan kecepatan merambat cahaya dalam medium 1 dan 2

Pembiasan cahaya pada kaca plan-paralel

ix

Garis normal

i

r

x

r’

udara

kaca

n1

Kaca plan-paraleli’

udara

n2d

'sin

sin

sin

sin'

'

rir

i

r

in =<==>==

r

ridx

cos

)(sin −=

d = ketebalan kaca plan paralel

X = jarak pergeseran sinar

Pembiasan cahaya pada prisma

n1 n2U

C

A

T

R

Q

P S

U

B

• Berlaku :

2 r1

2

Dmin i1

- r1) (i1 D min

βββ

=+=

+=

dan

β - ) r2 (i1 +=D

))min(21

(sin)2

min(sin1sin ββ ++

DD

i

Sudut Deviasi Minimum :

Menurut Snellius :

2sin

))min(2

(sin

2sin

)2

(sin

1sin

1sin n β

β

β

+===

D

r

iMenurut Snellius :

Untuk sudut Dmin dan β yang kecil, maka :

β

ββ

β

β

)1(min

min

2sin

))min(21

(sinn

−=

+=+

=

nD

DD

Pemantulan Sempurna

Pada sudut kecil boleh dikatakan semua sinar dibiaskan

Ketika sudut bias mencapai 900, seluruh sinar dipantulkan oleh bidang batas

Sudut 900 disebut juga sudut kritis atau sudut batasSudut 900 disebut juga sudut kritis atau sudut batas

Pemantulan sempurna hanya dapat terjadi jika cahaya datang dari zat yang mempunyai kerapatan lebih besar ke zat yang mempunyai kerapatan lebih kecil.

Jika ik menyatakan sudut kritis dan nm menyatakan indeks bias medium, maka :

mk n

i1

sin =

UdaraUdara

air Pemantulan sempurna

Pembiasan Cahaya oleh Lensa Tipis

• Lensa tipis merupakan benda tembus cahaya yang terdiri atas dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

• Macam-macam lensa tipis :• Macam-macam lensa tipis :1. lensa cembung-cembung (bikonveks)2. Lensa Cembung-datar (plan konveks)3. Lensa Cembung-Cekung (konkave konveks)4. Lensa Cekung – Cekung (Bikonkave)5. Lensa Cekung – Datar ( plan Konkave)6. Lensa Cekung – Cembung ( Konveks-konkave)

Gambar

1 2 3 4 5 6

Hubungan antara f, R, dan n pada lensa tipis

)1

1

2

1()1

1

2(

11

111

'

'

RRn

n

SS

fSS

−−=+

=+

121 RRnSS

S = Jarak benda dari lensa

S’ = Jarak banyangan dari lensa

n1 = Indeks bias medium sekitar lensa

n2 = indeks bias medium lensa

R1 = jari-jari lensa pada arah sinar datang

R2 = jari-jari kelengkungan lensa pada arah sinar bias.

Ketentuan nilai :• Bila S berada sepihak dengan sinar datang, diberi

notasi (+)• Bila S berlainan pihak dengan sinar datang, diberi

notasi (-)• Bila S’ berada sepihak dengan sinar bias, diberi

notasi +• Bila S’ berlainan pihak dengan sinar bias, diberi

notasi (-)• Bila R berada sepihak dengan sinar datang, diberi

notasi (-)• Bila R berlainan pihak dengan sinar datang, diberi

notasi (+)

Pembesaran banyangan

S

S

h

hM

''

==

metersatuandalamfP ,1=

Kekuatan lensa

metersatuandalamff

P ,=

Kekuatan lensa ganda

2121 .

111

ffffPg −+=

Lukisan pembentukan banyangan oleh lensa tipis

2 f2f2

(-)

2 f1

2 f2

f1

f2A A’

Gambar sinar lensa cembung (+)

( + )

2 f1

2 f2

f1

f2