MAKALAH FISIKA: CAHAYA

A.  Sifat – Sifat Cahaya

Cahaya dapat merambat melewati ruang hampa sehingga cahaya termasuk gelombang elektromagnetik.cahaya juga merambat dalam bentuk garis lurus.

Sifat –sifat cahaya antara lain:

­ Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik

­ Cahaya merambat dalam bentuk garis lurus

B.  Pemantulan cahaya

Pantulan cahaya yang sampai ke mata membentuk citra benda pada otak sehingga benda terlihat oleh mata.di ruang yang gelap,mata tidak dapat melihat benda karena tidak ada pantulan cahaya dari benda yang jatuh ke mata. Itu sebabnya kita tidak dapat melihat benda di ruang gelap.

1.     Hukum pemantulah cahaya

Pemantulan cahaya ketika cahaya mengenai objek mengenai suatu aturan tertentu di sebut hukum pemantulan cahaya.

2.     Pemantulan pada cermin datar

Hukum pemantulan cahaya pada cermin datar:

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

            2.Sudut datang sama dengan sudut pantul.

            Berdasarkan hukum pemantulan cahaya , kita dapat melukiskan sinar – sinar datang dan pantul pada cermin datar. Letak bayangan yang terbentuk pada cermin datar ditentukan oleh titik pertemuan antara perpanjangan sinar pantul yang terjadi.

3.     Pemantulan pada cermin Lengkung

Posisi pusat kelengkungan cermin hanya satu dan jelas letaknya. Untuk melukis bayangan yang terjadi pada cermin cekung dan cembung,kita memanfaatkan sinar – sinar istimewa dan sinar – sinar pantulnya.titik pertemuan dari semua sinar pantulnya ini akan membentuk bayangan benda.

a.      Sinar – sinar istimewa pada cermin cekung

Bayangan nyata atau sejati hanya dapat dilihat jika bayangan itu ditangkap oleh layar.ketika kita menonton film di bioskop kita menonton bayangan nyata.pada suatu lukisan pembentukan bayangan,bayangan maya merupakan bayangan yang terbentuk oleh perpotongan perpanjangan sinar – sinar pantul.ada pun bayangan nyata merupakan bayangan yang terbentuk dari perpotongan sinar- sinar pantul.

b.      Sinar – sinar istimewa pada cermin cembung

Berbeda pada cermin cekung,posisi benda yang berada didepan cermin cembung hanya satu yaitu di depan titik O

Sifat bayangan yang terbentuk adalah maya, tegak, dan diperkecil.Oleh karena sifat bayangan pada cermin cembung inilah cermin cembung sering digunakan sebagai spion kendaraan.

Berdasarkan lukisan pemantulan pada cermin cekung dan cembung,kita dapat menyimpulkan bahwa bayangan nyata akan menghasilkan S_i bertanda (+) bayangan maya akan menghasilkan S_i bertanda (-).

Jika percobaan dan perhitunganmu akurat kamu akan memperoleh hasil sebagai berikut:

1 + 1 = 1  dimana S_o=jarak benda ke cermin.

S_o  S_i    F              S_i =jarak bayangan ke cermin

                              F =jarak titik fokus kecermin

Karena nilai f  ½ R  ,maka rumus di atas dapat diubah menjadi:

1 + 1 = 2      R = jari jari kelengkungan cermin = 2 f

S_o  S_i    R

Dari percobaan diatas juga jika percobaan mu akurat kamu akan memperoleh persamaan sebagai berikut:

S_i = h_i        dimana h_o = tinggi benda

S_o   h_o                    h_i = tinggi bayangan ( selalu +)

Perbandingan tinggi bayangan dan titik benda disebut perbesaran bayangan (M)

      Berarti persamaan tersebut dapat kita sempurnakan menjadi:

                 M=h_i = S_i

                      h_o = S_o

Setelah mempelajari pemantulan yang terjadi pada cermin datar,cermin cekung, cermin cembung.Cermin datar umumnya digunakan untuk ruang rias. Cermin cekung untuk pengumpul sinar digunakan pada lampu depan mobil, senter, dan lampu sorot. Cermin cembung lazim digunakan pada spion kendaraan dan spion di tikungan jalan karena cermin cembung banyak menghasilkan bayangan yang maya, tegak dan diperkecil.dengan cermin cembung kita akan memperoleh sudut pandang yang lebih luas di bandingkan dengan cermin datar.

Contoh

1)      Sebuah cermin cekung mempunyai jari jari kelengkungan 30 cm. Jika sebuah benda yang tingginya 1 cm berada 20 cm di depan cermin, di manakah bayangan akan terbentuk? Berapa tinggi bayangan itu? Bagaimana sifat bayangan tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui: R=30 cm

                  h_o=1 cm

                  S_o=20 cm

Ditanya:a.S_i=........?

              b.h_i=........?

              c.Sifat bayangan

Jawab;

a.Letak bayangan                         b.tinggi bayangan

1 + 1 = 2                                         h_i=S_i

S_o  S_i  R                                         h_o=S_o

1 + 1 = 2                                        h_i=60

20  S_i  30                                        1    20

     1 = 2 – 1                                   h_i = 3 cm

     S_i   30   20                               c.Sifat bayangan:

     1 = 4 – 3 = 1                             1) Nyata (karena S_i+)

     S_i   60  60  60                           2) terbalik (setiap bayangan nyata pasti

     S_i = 60                                          terbalik)

1                                                                              3)di perbesar

S_i = 60 cm                                  (S_i > S_o)

C.    Pembiasan Cahaya

Contoh pembiasan yaitu dengan cara memperhatikan sedotan yang di celupkan ke dalam gelas berisi air? Sedotan yang dicelupkan ke dalam air pada gelas akan terlihat seolah patah.

1.      Pengertian pembiasan cahaya

Pembiasan cahaya terjadi akibat pembelokan cahaya ketika melewati batas dua media yang berbeda.Pada kasus sedotan yang terlihat patah, cahaya membelok ketika masuk dari udara ke air. Air memiliki kerapatan yang lebih besar dari pada udara. Perbedaan kerapatan inilah yang menyebabkan terjadinya pembiasan cahaya.

Secara umum ada dua macam pembiasan sebagai berikut:

a.       Sinar yang datang dari media yang lebih renggang kemedia yang lebih rapat akan di biaskan mendekati garis normal (i > r)

b.      Sinar yang datang dari media yang lebih rapat kemedia yang lebih renggang yang akan di biaskan menjauhi garis normal (i < r).

2.      Indeks Bias Media

Kerapatan suatu media dinyatakan dengan indeks bias media tersebut. Indeks bias (n) berkaitan dengan cepat rambat dan panjang gelombang cahaya ketika melewati media teersebut. Hubungan cepat rambat cahaya dan indeks bias dikemukakan oleh Cristian Huygens. Menurut Cristian Huygens (1629 – 1695) pembiasan terjadi karena cahaya mengalami perubahan cepat rambat ketika memasuki media yang berbeda kerapatannya.cahaya akan bergerak lebih lambat di media yang lebih rapat. Indeks bias suatu media dapat dinyatakan dengan persamaan:

n_media = c        c = cepat rambat cahaya di udara

             v          = 300.000.000 m/s

                      v = cepat rambat cahaya pada media

                      n = indeks

Persamaan ini menyatakan bahwa indeks bias media adalah perbandingan cepat rambat cahaya di udara dengan cepat rambat cahaya di media.cahaya merupakan gelombang sehingga mempunyai frekuensi dan panjang gelombang. Meskipun cepat rambat gelombang cahaya berubah ketika memasuki media yang berbeda, frekuensi gelombangnya tetap.

Indeks bias berbagai media

N0	Nama media	Indeks bias (n)
1	Es	1,31
2	Air	1,33
3	Kaca Kuartsa	1,45
4	Kaca Korona	1,52
5	Kaca Flinta	1,58
6	Intan	2,45

3.      Pemantulan sempurna

Sinar dtangdari media rapat ke media yang relatif renggang akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Pemantulan sempurna akan terjadi apabila:

a.       Sinar datang dari media rapat ke media renggang

b.      Sudut datang melebihi sudut kritis.Sudut kritis adalah sudut datang yang sudut biasanya 90^o atau  yang sinar biasnya terletak pada bidang batas.

a.      Fatamorgana

Fatamorgana dapat terjadi misalnya di jalan yang ber aspal pada terik matahari. Sinar pantul dari jalan membuat udara bagian bawah lebih panas dari pada bagian atasnya.

Udara yang panas memiliki kerapatan yang relatif renggang. Kerapatan udara makin ke bawah makin panas. Perbedaan kerapatan udara ini menimbulkan pembiasan cahaya dari matahari. Sinar matahari yang datang dari atas makin kebawah makin di biaskan menjauhi garis normal sehingga apabila sudut datangnya melebihi sudut kritis akan terjadi pemantulan sempurna. Sinar pantul yang diterima oleh kita akan terlihat seperti air yang menggenang di jalan raya. Inilah yang di maksud dengan fatamorgana.

b.      Kilauan berlian

Berlian mempunyai indeks bias 2,4 dengan sudut kritis kerang lebih 24^o. Agar berlian tampak berkilau berlian harus di potang dengan sudut sudut tertentu. Pemotangan tersebut menyebabkan sinar datang selalu melebihi sudut kritis dan terjadilah pemantulan sempurna hingga beberapa kali dalam berlian.

c.       Pembiasan pada lensa

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang optik sedemikian rupa sehingga ketebalan bagian tengah dan tepinya berbeda.

Berbagai bentuk lensa adalah

1)      Bikonfeks (lensa cembung)

Lensa cembung  (bikonfeks) seolah olah terbentuk dari dua cermin cembung yang saling bertolak belakang dengan sumbu utamanya berimpit.

Tiga lensa istimewa dari cermin cembung adalah :

1.      Sinar yang datang pada sumbu pertama di biaskan melalui titik fokus

2.      Sinar datang melalui titik fokus di biaskan sejajar sumbu utama

3.      Sinar datang melalui titik pusat bidang lensa tidak di biaskan.

Semua sinar sejajar sumbu utama akan di kumpulkan pada titik fokus sehingga lensa cembung sering di sebut konvergen.

2)      Bikonkaf (lensa cekung)

Lensa cekung terbentuk seolah olah dari dua cermin cekung yang saling bertolak belakang dan kedua sumbi utamanya ber impit.

Pembiasan yang terjadi pada lensa cekung menggynakan tiga sinar istimewa.

1.      Sinar datang sejajar sumbu utama di biaskan seolah olah berasal dari titik fokus

2.      Sinar datang menuju titik fokus di biarkan sejajar sumbu utama

3.      Sinar datang melalui titik pusat bidang lensa tidak di biaskan

Lensa cekung mempunyai sifat menyebarkan cahaya, sehingga lensa cekung di  sebut lensa divergen.

1 + 1 = 1  dimana S_o=jarak benda ke cermin.

S_o  S_i    F              S_i =jarak bayangan ke cermin

                              F =jarak titik fokus kecermin

Semua benda yang jika berada di sisi benda bertanda positif (+)

Dan semua besaran bayangan jika berada pada sisi bayangan bertanda positif (+)

Begitu sebaliknya ,semua besran bayangan jika berada di sisi benda bertanda negatif (-).

N0	Dalam perhitungan	Dalam lukisan	Kesimpulan
1	Si bertanda “+” (+100 cm)	Bayangan dari sinar konvergen (mengumpul). Sifat bayangan nyata.	Sesuai
2	f=+20 cm 2f=+40 cm Si=+100 cm	Si pada gambar derada lebih jauh dari 2f	Sesuai
3	ho=1 cm hi=4cm M=4 kali	hi terlihat lebih besar dibanding ho	sesuai

D.    Kekuatan lensa

Dalam kehidupan sehari hari  ukuran lensa tidak menggunakan jarak titik api atau titik fokusnya, melainkan menggunakan ukuran kekuatan lensa (P).

Kekuatan lensa adalah kemampuan sebuah lensa untuk mengumpulkan cahaya pada lensa cembung dan menyebarkan cahaya pada lensa cekung. Makin besar kekuatan suatu lensa, makin besar lensa itu membelokan cahaya. Dalam perhitungan, kekuatan lensa (P) didefinisikan sebagai kebalikan jarak fokus lensa (f). Jadi, kekuatan lensa dapat dinyatakan sebagai:

P = 1        Dimana P = Kekuatan lensa ( diopri )

      F                      f = jarak fokus lensa ( meter)

Satuan untuk kekuatan lensa adalah dioptri.