Optik cahaya

CAHAYA

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.

Persamaannya memenuhi :

c = . = 3x108 m/s

• Sifat Gelombang Cahaya yang akan kita pelajari adalah

1. Pemantulan cahaya

2. Pembiasan cahaya

3. 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 teratur

yaitu 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.

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 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 maya dan tegak

Lukisan pembentukan banyangan

oleh cermin datar

h

B

S O

D

C

S’

h’

B’

Dari sifat kesebangunan OAB dengan OA’B’ diperoleh :

AB = A’B’ atau h = h’

OA = OA’ atau s=s’

Pembesaran banyangan

1h

h' 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 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 :

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’ 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

dipantulkan sejajar sumbu utama

• Sinar datang melalui titik pusat

kelengkungan akan dipantulkan melalui

titik pusat cermin

h

h’

f

O

M

S

S’

h

h’

f

O

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 dipantulkan sejajar sumbu utama

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

S

hh’ f

O

R

S’

1

32

Analisis banyangan pada cermin

lengkung

• Untuk mempermudahkan kita dalam

menganalisis banyangan pada cermin

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

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

• Pengertian

cahaya yang melalui bidang batas antara dua medium, akan mengalami perubahan arah rambat 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

r

Sinar

datang

Garis

normal

Sinar

bias

Medium 1

Medium 2

N1

N2

v1

v2

Persamaan umum snellius tentang

pembiasan adalah :

2

1

1

2

sin

sin

v

v

n

n

r

i

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

i

r

x

Garis

normal

r’

udara

kaca

n1

Kaca plan-paralel

i’

udara

n2d

r

ridx

cos

)(sin

'sin

sin

sin

sin'

'

rir

i

r

in

d = ketebalan kaca plan paralel

X = jarak pergeseran sinar

Pembiasan cahaya pada prisma

A

T

R

Q

P

n1n2

S

U

B

C

• Berlaku :

2 r1

2

Dmin i1

- r1) (i1 Dmin

dan

- ) r2 (i1 D

2sin

))min(2

1(sin

2sin

)2

min(sin

1sin

1sin n

DD

r

i

Sudut Deviasi Minimum :

Menurut Snellius :

Untuk sudut Dmin dan β yang kecil, maka :

)1(min

min

2sin

))min(2

1(sin

n

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 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 :

m

kn

i1

sin

Udara

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 :

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

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

''

metersatuandalamff

P ,1

Kekuatan lensa

Kekuatan lensa ganda

2121 .

111

ffffPg

Lukisan pembentukan banyangan

oleh lensa tipis

2 f1

2 f2

f1

f2

A A’

(-)

Gambar sinar lensa cembung (+)

( + )

2 f1

2 f2

f1

f2