ALAT-ALAT OPTIK (FISIKA)

Alat Optik

Pengertian Optik
Optik merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang konsep cahaya. Bahasan optika terbagi ke dalam 2 bagianm yaitu Optik Geometris dan Optik Fisis.

Optik Geometris membahas tentang pemantulan dan pembiasan. Sedangkan Optik Fisis membahas tentang Sifat-sifat cahaya, interferensi cahaya, hakikat cahaya dan pemanfaatan sifat-sifat cahaya.

Optik geometris atau optik sinar menjabarkan perambatan cahaya sebagai vektor yang disebut sinar. Sinar adalah sebuah abstraksi atau “instrumen” yang digunakan untuk menentukan arah perambatan cahaya. Sinar sebuah cahaya akan tegak lurus dengan muka gelombang cahaya tersebut, dan ko-linear terhadap vektor gelombang.

Menurut prinsip Fermat, jarak yang ditempuh sebuah sinar antara dua buah titik, adalah jarak tempuh terpendek dan tercepat. Sebelumnya, pada tahun 60, Heron dari Alexandria, seorang matematikawan berkebangsaan Yunani yang tinggal di salah satu propinsi Roma,Ptolemaic Egypt, menjelaskan prinsip refleksi sinar cahaya dengan jarak tempuh terkecil dalam medium dengan beberapa cermin datar. Ibn al-Haytham, dalam bukunya Kitab al-Manazir atau Book of Optics pada tahun 1021 memperluas prinsip Heron untuk refleksi dan refraksi dan menetapkan versi pertama principle of least time dengan definisi sinar sebagai aliran partikel energi yang merambat dengan kecepatan konstan pada jarak tempuh yang lurus dengan radiasi ke segala arah. Hanya satu sinar yang terlihat yaitu sinar dengan radiasi tegak lurus terhadap arah pandang mata. Penyederhanaan principle of least timeditulis oleh Pierre de Fermat pada suratnya ke Cureau de la Chambre tertanggal 1 Januari 1662, segera mendapat sanggahan oleh Claude Clerselier, seorang ahli optika dan juru bicara ternama golongan Cartesian pada bulan Mei 1662. Salah satu sanggahannya

Pada masa kini, definisi prinsip Fermat menambahkan jarak tempuh sinar yang stasioner.

Optika geometris menjelaskan sifat cahaya dengan pendekatan paraksial atau hampiran sudut kecil dengan penjabaran matematis yang linear, sehingga komponen optik dan sistem kerja cahaya seperti ukuran, posisi, pembesaran subyek yang dijelaskan menjadi lebih sederhana, diantaranya dengan teknik optik Gaussian dan penelusuran sinar paraksial.Cahaya didefinisikan sebagai partikel yang merambat, yang disebut sinar. Ali Sina Balkhi (980–1037), juga mengatakan bahwa the perception of light is due to the emission of some sort of particles by a luminous source. Pierre Gassendi pada tahun 1660 membuat proposal teori partikel cahaya. Isaac Newton mempelajari teori Gassendi dan teori plenum Descartes. Pada tahun 1675, Newton dalam buku Hypothesis of Light membuat Corpuscular theory of Light yang direvisi hingga tahun 1704 dalam bukunya Opticks, yang menerangkan fenomena refleksi dan refraksi cahaya dengan asumsi cepat rambat yang lebih tinggi ketika cahaya melalui medium yang padat tumpat karena daya tarik gravitasi yang lebih kuat. Teori ini mengilhami Pierre Simon marquis de Laplace dengan hipotesa lobang hitam, sebuah benda yang sangat padat hingga cahaya pun tidak dapat lepas dari padanya. Laplace menarik hipotesanya saat teori gelombang optik fisis bermunculan. Essay Laplace kemudian dikembangkan oleh Stephen Hawking dan George F.R. Ellis dalam buku The large scale structure of space-time.

by FISIKACERIA on 26-DEC-2010 in FISIKA SMA, KELAS 10, OPTIK, SEMESTER GENAP

Benda optik/alat optik adalah benda yang menggunakan lensa optik untuk melakukan fungsinya dalam membantu kegiatan tertentu. Lensa optik bisa terbuat dari bahan kaca, plastik, fiber, dan lain sebagainya. Berikut di bawah ini merupakan arti definisi / pengertian dari beberapa benda / alat optik yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari

Beberapa alat optik antara lain kamera, lup, mikroskop, teleskop, proyektor, dan episkop.
1. Kamera

Apakah kamera? Bagaimana prinsip kerja kamera? Untuk mengetahui kerja kamera, perhatikan bagian-bagian utama dari kamera.
Order gambar kamera dan pembentukan bayangan pada kamera Aperture berfungsi mengatur diafragama, sedangkan diafragma berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk ke kamera.

Pada kamera terdapat sebuah lensa cembung untuk membiaskan sinar dari benda himgga bayangan jatuh di film sebagai layer. Benda yang akan dipotret ditempatkan pada jarak lebih besar dari 2f (2 kali jarak titik api) di depan lensa. Ingatkah di mana bayangan benda akan didapatkan dan bagaimana sifat-sifat bayangan itu? Tentu saja bayangan akan jatuh antara f dan 2f yang memiliki sifat diperkecil, nyata, dan terbalik.
Bagaimanakah kesamaannya dengan mata?
Prinsip kerja kamera dan mata adalah sama. Apabila mata melihat benda, sinar dari benda yang masuk ke mata dibiaskan lensa mata. Bayangan jatuh di layer mata atau retina. Sifat bayangan yang terjadi nyata, diperkecil, dan terbalik. Tersusun dari apakah pelat film itu? Pelat film berupa selluloid. Pelat itu dilapisi perak bromide dan sangat peka terhadap cahaya. Apabila bayangan objek mengenai pelat film akan tercetak sebagai gambar negative. Setelah proses pencucian, film dapat dicetak sebagai gambar positif pada kertas foto.

2. Mata
a. Lensa Mata sebagai Alat Optik
Mengapa mata dikatakan sebagai alat optik? Untuk menjawab pertanyaan itu, perhatikan Gambar.

Order gambar mata indara penglihatan dan bagian-bagiannya

Bentuk mata menyerupai bola. Pada bola mata terdapat benda bening yang disebut lensa mata. Lensa mata bersifat tembus cahaya.Apa jenis lensa mata? Apa pula fungsi lensa mata itu? Lensa mata berupa lensa cembung. Lensa mata memiliki fungsi membiaskan sinar-sinar yang datang ke mata. Dengan demikian, bayangan benda dapat tepat jatuh di retina mata. Jadi, mata memiliki fungsi seperti pada kamera. Oleh karena itu, mata disebut alat optik.
b. Proses Terjadinya Bayangan pada Retina
Apakah fungsi pupil, retina, dan bintik kuning? Bagaimana proses melihat benda itu terjadi? Pupil adalah bagian mata yang berfungsi mengatur besar kecilnya cahaya yang masuk ke bola mata. Retina adalah selaput tipis di bagian belakang bola mata. Lapisan itu paling banyak mengandung saraf penglihatan. Fovea atau bintik kuning adalah bagian retina, tempat berkumpulnya ujing-ujung saraf penglihatan sehingga paling peka terhadap rangsang (impuls) cahaya.
Syarat kita dapat melihat benda adalah harus ada cayaha. Cahaya dapat berasal langsung dari sumber cahaya atau berasal dari cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda yang ada di sekeliling kita. Cahaya masuk menembus kornea, terus melewati lensa mata, dan akhirnya sampai ke retina. Bayangan benda jatuh tepat di bintik kuning, bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Bayangan itu merupakan rangsangan atau informasi yang dibawa oleh syaraf penglihatan menuju pusat syaraf penglihatan di otak. Di otak, rangsangan ditafsirkan dan barulah kemudian kita mendapat kesan melihat benda.

Bagaimanakah cara lensa mata mengatur agar bayangan benda tepat jatuh di retina?
Lensa mata mengatur penyesuaian terhadap jarak benda dengan jalan mengatur cembung dan pipihnya lensa sehingga bayangan jatuh di retina. Proses itu disebut berakomodasi. Apabila jarak benda sangat dekat, lensa akan mencembung. Sebaliknya, apabila jarak benda jauh, lensa mata akan memipih.
Lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya, dikatakan berakomodasi maksimum. Sebaliknya, lensa mata dalam keadaan sepipih-pipihnya, dikatakan berakomodasi minimum atau tidak berakomodasi.
c. Batasan Penglihatan
Apakah ada batasannya penglihatan mata itu? Penglihatan mata berada antara titik dekat dan titik jauh.

1) Titik dekat(punctum proximum), adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat dengan jelas apabila lensa mata berakomodasi maksimum atau lensa mata secembung-cembungnya. Pada waktu berakomodasi maksimum, oto-otot silliaris atau otot-otot lensa mata bekerja sekuat-kuatnya agar lensa mata dalam keadaan secembung-cembungnya. Keadaan seperti itu menyebabkan kelelahan mata. Daya akomodasi maksimum pun terbatas. Semakin dekat benda dengan mata, semakin kuat lensa mata harus dicembungkan, sampai suatu saat tidak mampu lagi untuk dicembungkan. Hal itu terjadi apabila bendanya berada di titik dekat. Apabila bendanya didekatkan lagi melewati batas titik dekat, penglihatan kita akan semakin kabur.
Kemampuan otot-otot lensa mata untuk bekerja dipengaruhi usia seseorang. Pada usia anak-anak otot lensa mata sangat kuat untuk mencembungkan lensa mata. Oleh karena itu, anak-anak mampu melihat benda-benda yang sangat dekat jaraknya. Pada orang dewasa otot-otot lendsa matanya semakin lemah sehingga jarak punctum proximumnya makin jauh.
Pada mata emetrop atau mata normal anak-anak, jarak punctum proximumnya antara 10 cm sampai 15 cm, sedangkan pada orang dewasa antara 20 cm sampai 30 cm.

2) Titik jauh (punctum remotum), adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas oleh mata tanpa berakomodasi. Pada waktu lensa mata tidak berakomodasi (dalam keadaan sepipih-pipihnya), berkas-berkas sinar sejajar berkumpul di retina. Keadaan ini terjadi jika mata sedanng beristirahat atau mata melihat benda yang letaknya jauh sekali. Oleh karena itu punctum remotum mata normal berada di tempat yang jauh tak terhingga.

d. Cacat Mata
Apakah kalian tau bagaimanakah cacat mata itu dan apakah sebenarnya cacat mata itu? Apakah kalian pernah mengalami ganguan pada penglihatan kalian? Gangguan ini terjadi kemungkinan karena menurunnya daya akomodasi, tidak meratanya kelengkungan lensa mata, dan terjadinya pengapuran pada lapisan kornea. Mata yang sudah mengalami kelainan ini disebut cacat mata.
Bagaimana agar orang yang menderita cacat mata dapat melihat benda secara normal kembali? Jawabannya adalah penderita cacat mata harus dibantu dengan menggunakan kaca mata. Kaca mata apakah yang tepat untuk penderita yang tidak dapat melihat benda pada jarak dekat, atau sebaliknya tidak dapat melihat benda pada jarak yang jauh?

MIOP (Rabun Jauh)

Pernahkan kalian bertemu dengan orang yang tidak dapat meelihat benda-benda yang letaknya jauh? Miop terjadi karena letak punctum remotum dan puctum proximumnya bergeser mendekati mata, lebih dekat dari pada mata normal. Hal ini terjadi karena bentuk bola mata terlalu lonjong ke belakang sehingga berkas-berkas cahaya sejajar sumbu utama berasal dari punctum remotum. Jika tidak berakomodasi, berkas cahaya itu akan mengumpul di suatu titik di depan retina.

Bagaimana agar berkas cahaya mengumpul tepat di retina? Kalian ingat bahwa lensa cekung berfungsi memancarkan cahaya sehingga berkas cahaya yang melewati bidang lensa mata lebih besar, sehingga titik potong sinar biasnya tidak didepan retina lagi tetapi mundur tepat di retina. Oleh sebab itu penderita miop harus menggunakan kaca mata negative (lensa cekung).
Hipermotropi (Rabun dekat)

Gambar mata hipermetrop Hipermetrop adalah cacat mata yang tidak dapat melihat benda-benda yang letaknya dekat. Orang yang menderita hipermiop mempunyai bentuk bola mata terlalu pendek atau lensa mata terlalu pipih, sehingga berkas vahaya sejajar sumbu utama. Pada penderita ini letak punctum proximum bergeser menjauhi mata. Jika mata tidak berakomodasi, berkas cahaya itu akan mengumpul di suatu titik di belakang retina. Perhatikan gambar berikut.

Bagaimana agar berkas cahaya dapat dikumpulkan kembali tepat di retina? Pada bab cahaya kalian sudah mempelajari bahwa sifat lensa cembung berfungsi konvergen atau mengumpulkan berkas cahaya. Sehingga berkas cahaya akan sejajar sumbu utama dan akan melewati bidang lensa mata lebih sempit. Akibatnya titik potong sinar biasnya tidak lagi berpotongan di belakang lensa, tetapi maju tepat di retina. Oleh sebab itu penderita hipermiop dapat ditolong dengan kaca mata positif.

Astigmatisma (mata silindris)/ Presmiob

Astigmatisma disebabkan karena kornea mata tidak berbentuk sferik (irisan bola), melainkan lebih melengkung pada satu bidang dari pada bidang lainnya. Akibatnya benda yang berupa titik difokuskan sebagai garis. Mata astigmatisma juga memfokuskan sinar-sinar pada bidang vertikal lebih pendek dari sinar-sinar pada bidang horisontal.Astigmatisma ditolong/dibantu dengan kacamata silindris.
Apakah kalian masih mempunyai nenek dan kakek? Usia mereka sudah sangat tua dan kekuatan mata mereka akan semakin melemah tidak seperti waktu mereka masih muda. Apakah kalian tahu jenis cacat mata yang diderita kakek dan nenek kalian?
Orang-orang yang sudah lanjut usia mengalami gangguan penglihatan terhadap benda-benda yang letaknya dekat maupun terlalu jauh. Sebenarnya gangguan ini bukan masuk golongan cacat mata. Pada usia tua, otot-otot lensa mata telah mengendur sehingga daya akomodasinya berkurang. Jarak bacanya tidak lagi 25 cm seperti halnya pada mata normal, tetapi lebih jauh lagi. Biasanya orang yang sudah tua membaca tulisan dengan dijauhkan dari matanya.
Penderita prebiop dapat ditolonng dengan kaca mata berlensa rangkap, yaitu lensa cembung dan lensa cekung dalam satu lensa. Bagian atas cekung untuk melihat benda yang jauh dan bagian bawah cembung untuk membaca.

3. Alat-Alat Optik Lain 
Cobalah kalian sebutkan alat-alat apasaja disekitar kalian yang termasuk alat optik? Biasanya alat alat optik yang ada diciptakan oleh manusia untuk membantu kerja mereka. Seperti lup (kaca pembesar), mikroskop, teleskop, dan proyektor.

Lup adalah Lensa positif yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang kecil agar tampak lebih besar dan lebih jelas. Alat ini biasa digunakan oleh tukang arloji pada waktu mereparasi kerusakan jam tangan. Perajin perhiasan emas dan perak juga menggunakan alat ini untuk memperoleh hasil yang lebih baik.
Cara menggunkan lup adalah sebagai berikut.
1) Untuk mata berakomodasi maksimum, benda diletakkan diantara F dan O atau ajarak benda (so) selalu lebih kecil daripada jarak titik api (f).
2) Untuk mata tidak berakomodasi, benda diletakkan tepat pada titik api (f) atau jarakbenda (so) sama dengan jarak titik api lup (f).
Jika mata berakomodasi maksimum, jarak bayangan benda di titik dekat punctum proximum atau pada jarak baca normal adalah 25 cm. Bayangan yang terjadi maya, si = -25 cm maka berdasarkan persamaan pada lensa:

Persamaan perbesaran lup
Pembesaran bayangan saat mata berakomodasi maksimum

Dengan ketentuan:

• M  = Pembesaran
• Sn = Titik dekat (cm)
• f     = Fokus lup (cm)

Pembesaran bayangan saat mata tidak berakomodasi

Dengan ketentuan:

• M  = Pembesaran
• Sn = Titik dekat (cm)
• f    = Fokus lup (cm)

Pembiasan Cahaya Pada Lensa

by FISIKACERIA on 24-DEC-2010 in FISIKA SMA, KELAS 10, OPTIK, SEMESTER GENAP

Letak bayangan benda akibat proses refraksi pada lensa

Perhitungan letak bayangan pada lensa dan cermin akan mengikuti:

di mana : 1/S1 + 1/S2 = 1/f

S₁ adalah jarak objek/benda dari lensa/cermin

S₂ adalah jarak bayangan benda dari lensa/cermin

f adalah jarak fokus = R/2.

Rumus perhitungan untuk perbesaran bayangan, M:

M = – S2/S1 = f/f-S1 ; di mana tanda negatif menyatakan objek yang terbalik (objek yang berdiri tegak memakai tanda positif).

Hukum Snellius juga disebut Hukum pembiasan atau Hukum sinus dikemukakan oleh Willebrord Snellius pada tahun 1621 sebagai rasio yang terjadi akibat prinsip Fermat. Pada tahun 1637, René Descartes secara terpisah menggunakan heuristic momentum conservation in terms of sines dalam tulisannya Discourse on Method untuk menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya plenum, substansi kontinu yang membentuk alam semesta.

Pembiasan Cahaya Pada Lensa
Apabila lensa tebal hanya memiliki sebuah permukaan, maka lensa tipis mempunyai dua buah permukaan dan tebal lensa dianggap nol. Lensa tipis merupakan benda tembus cahaya yang terdiri dari dua bidang lengkung atau satu bidang lengkung dan satu bidang datar.

Lensa cembung (lensa positif)

Tiga sinar istimewa pada lensa Cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F1
2. Sinar datang melalui titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Lensa cekung (lensa negatif)

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus aktif F1
2. Sinar datang seakan-akan menuju titik fokus pasif F2 dibiaskan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa pembiasan

Rumus Lensa Tipis

1/f = 1/So + 1/Si

M = Si / So

P = 1 / f

Keterangan:
So = jarak benda (m)
Si = jarak bayangan (m)
f = jarak fokus (m)
M = Perbesaran linier bayangan
P = Kuat lensa (dioptri)

Rumus-rumus di atas dipergunakan dengan perjanjian sebagai berikut.
1). Jarak fokus lensa bernilai:
a). positif untuk lensa cembung, karena lensa cembung bersifat mengumpulkan cahaya.
b). negatif untuk lensa cekung. karena lensa cekung bersifat menyebarkan cahaya.
2). Untuk benda dan bayangan nyata, nilai So, Si, ho dan hi bernilai positif.
3). Untuk benda dan bayangan maya, nilai So, Si, ho dan hi bernilai negatif.
4). Untuk perbesaran bayangan maya dan tegak, nilai M positif
5). Untuk perbesaran bayangan nyata dan terbalik, nilai M negatif.

Persamaan Lensa Tipis

Keterangan:
f = jarak fokus (m)
n1 = indeks bias medium disekitar lensa
n2 = indeks bias lensa
R1 = jari-jari kelengkungan permukaan 1
R2 = jari-jari kelengkungan permukaan 2
R1 dan R2 bertanda positif jika cembung
R1 dan R2 bertanda negatif jika cekung

Pembiasan cahaya pada prisma dan kaca plan paralel

a. kaca plan paralel

Kaca plan paralel atau balok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat sejajar

Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca :

Keterangan :

d = tebal balok kaca, (cm)

i = sudut datang, (°)

r = sudut bias, (°)

t = pergeseran cahaya, (cm)

b. Prisma

Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.

Kita dapatkan persamaan sudut puncak prisma,

β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

r1 = sudut bias saat berkas sinar memasuki bidang batas udara-prisma

i2 = sudut datang saat berkas sinar memasuki bidang batas prisma-udara

Secara otomatis persamaan di atas dapat digunakan untuk mencari besarnya i2 bila besar sudut pembias prisma diketahui….

Persamaan sudut deviasi prisma :

Keterangan :

D = sudut deviasi ; i1 = sudut datang pada bidang batas pertama ; r2 = sudut bias pada bidang batas kedua berkas sinar keluar dari prisma ; β = sudut puncak atau sudut pembias prisma

Hasilnya disajikan dalam bentuk grafik hubungan antara sudut deviasi (D) dan sudut datang pertama i1 :

dalam grafik terlihat devisiasi minimum terjadi saat i1 = r2

Persamaan deviasi minimum : a.  Bila sudut pembias lebih dari 15°

Keterangan :

n1 = indeks bias medium ; n2 = indeks bias prisma ; Dm = deviasi minimum ; β = sudut pembias prisma

b.  Bila sudut pembias kurang dari 15°

Keterangan

δ = deviasi minimum untuk b = 15° ; n2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium ; β = sudut pembias prisma

c. Pembiasan pada bidang lengkung

Keterangan :

n1 = indeks bias medium di sekitar permukaan lengkung ; n2 = indeks bias permukaan lengkung

s = jarak benda ; s’ = jarak bayangan

R = jari-jari kelengkungan permukaan lengkung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian tanda berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung seperti dijelaskan dalam tabel berikut ini :

Untuk lebih jelasnya kita perhatikan contoh berikut ini :

Seekor ikan berada di dalam akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 30 cm. Posisi ikan itu 20 cm dari dinding akuarium dan diamati oleh seseorang dari luar akuarium pada jarak 45 cm dari dinding akuarium. Bila indeks bias air akuarium 4/3 tentukanlah jarak orang terhadap ikan menurut

a) orang itu ; b) menurut ikan

a. Menurut orang (Orang melihat ikan, berarti Sinar datang dari ikan ke mata orang)

Diketahui :

n1 = nair = 4/3 ; n2 = nu = 1

s = 20 cm ; R = -30 ; (R bertanda negatif karena sinar datang dari ikan menembus permukaan cekung akuarium ke mata orang)

Ditanya : s’

Jawab :

Jadi, jarak bayangan ikan atau jarak ikan ke dinding akuarium menurut orang hanya 18 cm (bukan 20 cm!). Tanda negatif pada jarak s’ menyatakan bahwa bayangan ikan yang dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikan menurut orang adalah 45 cm ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).

b. Menurut Ikan (Ikan melihat orang, berarti Sinar datang dari orang ke mata ikan)

Diketahui :

n1 = nu = 1 ; n2 = nair = 4/3

s = 45 cm ; R = +30 (R bertanda positif karena sinar datang dari orang menembus permukaan cekung akuarium ke mata ikan)

Ditanya : s’

Jawab :

Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium menurut ikan bukan 45 cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayangan menyatakan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak orang ke ikan menurut ikan sama dengan 20 cm ditambah 120 cm, yakni 140 cm. Disebabkan jarak benda dengan bayangan yang dibentuk berbeda maka bayangan juga mengalami perbesaran (M) sebesar :

Cermin cekung (cermin konkaf)

by FISIKACERIA on 23-DEC-2010 in FISIKA SMA, KELAS 10, OPTIK, SEMESTER GENAP

Cermin cekung (cermin konkaf) (+)
Cermin cekung memiliki permukaan pemantul yang bentuknya melengkung atau membentuk cekungan. Garis normal pada cermin cekung adalah garis yang melalui pusat kelengkungan, yaitu di titik M atau 2F. Sinar yang melalui titik ini akan dipantulkan ke titik itu juga.

Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. Titik perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus (F).

Ketika sinar-sinar datang yang melalui titik fokus mengenai permukaan cermin cekung, ternyata semua sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dengan sumbu utama. Akan tetapi, jika sinar datang dilewatkan melalui titik M (2F), sinar pantulnya akan dipantulkan ke titik itu juga.

Sinar Istimewa pada Cermin Cekung adalah sebagai berikut:

a. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.

b. Sinar datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

c. Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan ke titik itu juga.

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung
Jika kita bercermin pada cermin cekung, kita tidak akan mendapatkan bayanganmu selalu di belakang cermin.

Ketika kita meletakkan sebuah benda dengan jarak lebih besar daripada titik fokus cermin cekung, bayangan benda yang terjadi selalu nyata karena merupakan perpotongan langsung sinar-sinar pantulnya (di depan cermin cekung). Akan tetapi, ketika benda kita letakkan pada jarak di antara titik fokus dan cermin, kita tidak akan mendapatkan bayangan di depan cermin. Bayangan benda akan kelihatan di belakang cermin cekung, diperbesar, dan tegak.
Beberapa hal yang harus diingat tentang cermin cekung adalah:
- Titik focus di depan cermin, maka disebut cermin positif
- Sinar pantul bersifat mengumpul (konvergen)
- sifat bayangan tergantung letak

Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin lengkung (cekung dan cembung):

1. Rumus pembentukan jarak fokus cermin : f = ½ R atau R = 2 f

2. Rumus pembentukan bayangan : 1/f = 1/So + 1/Si

3. Rumus perbesaran bayangan : M = -(Si/So) = hi/ho

Keterangan:
So = jarak benda ; Si = jarak bayangan ; f = jarak fokus ; hi = tinggi bayangan ; ho = tinggi benda ; R = jari-jari kelengkungan cermin ; M = Perbesaran linier bayangan

Cermin cembung

by FISIKACERIA on 23-DEC-2010 in FISIKA SMA, KELAS 10, OPTIK, SEMESTER GENAP

Cermin cembung (cermin konveks) (-)
Pada cermin cembung, bagian mukanya berbentuk seperti kulit bola, tetapi bagian muka cermin cembung melengkung ke luar. Titik fokus cermin cembung berada di belakang cermin sehingga bersifat maya dan bernilai negatif.
Cermin cembung memiliki sifat menyebarkan sinar (divergen). Jika sinar-sinar pantul pada cermin cembung kamu perpanjang pangkalnya, sinar akan berpotongan di titik fokus (titik api) di belakang cermin. Pada perhitungan, titik api cermin cembung bernilai negatif karena bersifat semu.

Sinar-sinar pantul pada cermin cembung seolah-olah berasal dari titik fokus menyebar ke luar. Seperti halnya pada cermin cekung.
Pada cermin cembung pun berlaku sinarsinar istimewa:
a. Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan seolah-olah dari titik fokus.

b. Sinar dating seolah olah  menuju titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.

c. Sinar datang menuju titik M (2F) akan dipantulkan seolah-olah dari titik itu juga.

Pembentukan Bayangan pada Cermin Cembung
Bayangan yang terbentuk pada cermin cembung selalu maya dan berada di belakang cermin. Mengapa demikian? Secara grafis, kita cukup menggunakan dua berkas sinar istimewa untuk mendapatkan bayangan pada cermin cembung.
Beberapa hal yang harus diingat tentang cermin cembung adalah:
- Titik focus di belakang cermin, maka disebut cermin negatif
- Sinar pantul bersifat menyebar (divergen)
- sifat bayangan : diperkecil, maya, tegak

Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin lengkung (cekung dan cembung):

1. Rumus pembentukan jarak fokus cermin : f = ½ R atau R = 2 f

2. Rumus pembentukan bayangan : 1/f = 1/So + 1/Si

3. Rumus perbesaran bayangan : M = -(Si/So) = hi/ho

Keterangan:
So = jarak benda ; Si = jarak bayangan ; f = jarak fokus ; hi = tinggi bayangan ; ho = tinggi benda ; R = jari-jari kelengkungan cermin ; M = Perbesaran linier bayangan

Refleksi [ Pemantulan Cahaya ]

by FISIKACERIA on 22-DEC-2010 in FISIKA SMA, KELAS 10, OPTIK, SEMESTER GENAP

Diagram refleksi sinar cahaya spekular

Sebelumnya kalian sudah membaca mengenai Pendahuluan OPTIK, dan sekarang kita akan masuk kedalam materi refleksi atau pemantulan cahaya.

Refleksi atau pantulan cahaya terbagi menjadi 2 tipe: specular reflection dan diffuse reflection. Specular reflection menjelaskan perilaku pantulan sinar cahaya pada permukaan yang mengkilap dan rata, seperti cermin yang memantulkan sinar cahaya ke arah yang dengan mudah dapat diduga. Kita dapat melihat citra wajah dan badan kita di dalam cermin karena pantulan sinar cahaya yang baik dan teratur. Menurut hukum refleksi untuk cermin datar, jarak subyek terhadap permukaan cermin berbanding lurus dengan jarak citra di dalam cermin namun parity inverted, persepsi arah kiri dan kanan saling terbalik. Arah sinar terpantul ditentukan oleh sudut yang dibuat oleh sinar cahaya insiden terhadap normal permukaan, garis tegak lurus terhadap permukaan pada titik temu sinar insiden. Sinar insiden dan pantulan berada pada satu bidang dengan masing-masing sudut yang sama besar terhadap normal.

Citra yang dibuat dengan pantulan dari 2 (atau jumlah kelipatannya) cermin tidak parity inverted. Corner retroreflector memantulkan sinar cahaya ke arah datangnya sinar insiden.

Diffuse reflection menjelaskan pemantulan sinar cahaya pada permukaan yang tidak mengkilap (Inggris:matte) seperti pada kertas atau batu. Pantulan sinar dari permukaan semacam ini mempunyai distribusi sinar terpantul yang bergantung pada struktur mikroskopik permukaan. Johann Heinrich Lambert dalam Photometria pada tahun 1760 dengan hukum kosinus Lambert (atau cosine emission law atau Lambert’s emission law) menjabarkan intensitas radian luminasi sinar terpantul yang proposional dengan nilai kosinus sudut θ antara pengamat dan normal permukaan Lambertian dengan persamaan:

Ada 3 buah bentuk cermin pemantul, yaitu : cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung. Pada ketiga cermin itu berlaku persamaan umum yang digunakan untuk menghitung jarak bayangan (s`) dari suatu benda yang terletak pada jarak tertentu (s) dari cermin itu.

s = jarak benda

s’ = jarak bayangan
f = jarak titk api (fokus)

sedang pembesarannya :

h’ = tinggi (besar) bayangan

h = tinggi (besar) benda

Catatan :

• Pemakaian persamaan umum tersebut, harus tetap memperhatikan perjanjian tanda.
• Bila s` menghasilkan harga negatip, berarti bayangan maya, sebaliknya jika positip, berarti bayangan nyata.
• Bila bayangan benda bersifat maya, berarti bayangan tegak terhadap bendanya.

a. Cermin Datar

Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian pemantulannya, biasanya terbuat dari kaca. Di belakang kaca dilapisi logam tipis mengilap sehingga tidak tembus cahaya.

Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar
Ketika kita bercermin, bayangan kita tidak pernah dapat dipegang atau ditangkap dengan layar. Bayangan seperti itu disebut bayangan maya atau bayangan semu.
Bayangan maya selalu terletak di belakang cermin. Bayangan ini terbentuk karena sinar-sinar pantul yang teratur pada cermin.

Sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut:

a. Bayangannya maya.
b. Bayangannya sama tegak dengan bendanya.
c. Bayangannya sama besar dengan bendanya.
d. Bayangannya sama tinggi dengan bendanya.
Permukaan datar dapat dianggap permukaan sferis dengan R = ∞
Jadi, jarak titik api (focus) untuk permukaan datar ialah :

Sehingga pemakaian persamaan umum menjadi sebagai berikut : 

sedang pembesarannya :

Sifat-sifat bayangan pada cermin datar :
1. Bayangan bersifat maya, terletak di belakang cermin bayangan tegak
2. Jarak bayangan = jarak benda
3. Tinggi benda = tinggi bayangan
4. Bayangan tegak

Banyaknya bayangan (n) yang dibentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk sudut tertentu (a) adalah : n = (360°/a)-1