Post on 19-Jul-2015
SIFAT CAHAYA
Pembiasan Cahaya
Pemantulan Cahaya
Pembiasan Cahaya
Peristiwa pembelokan/pematahan cahayapada bidang batas antara dua media beningyang berbeda kerapatannya
Hukum Pembiasan– Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium
lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal
– Sinar datang dari medium lebih rapat ke mediumkurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal
– Sinar datang tegak lurus bidang batas tidak dibiaskanmelainkan diteruskan
Hukum Pembiasan menurut Snelliius
Berkas sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar
Perbandingan sin sudut datang (i) dengan sin sudut bias (r) merupakan konstanta
Indeks Biaso Kecepatan merambat cahaya pada tiap-tiap
medium berbeda-beda tergantung padakerapatan medium tersebut
Perbandingan perbedaan kecepatan rambatcahaya ini selanjutnya disebut sebagaiindeks bias
oIndeks Bias dibedakan menjadidua yaitu indeks bias mutlak danindeks bias relatif
Indeks Bias Mutlak
o Adalah perbandingan kecepatan cahaya di ruanghampa dengan kecepatan cahaya di medium tersebut
o Dengan
nmedium = indeks bias mutlak medium
c = cepat rambat cahaya di udara
v / Cn = cepat rambat cahaya di suatu medium
Contoh indeks bias mutlak zat - zatMedium Indeks bias mutlak
Hampa (vakum) 1,00000
Udara (1 atm, 20° C) 1,0003
Udara (1 atm, 0° C) 1,00028
Udara (1 atm, 0° C) 1,00026
Air 1,33
Alkohol 1,36
Gliserin 1,47
Kaca kuarsa 1,46
Kaca kerona 1,52
Kaca flinta 1,65
Intan 2,42
Indeks Bias Relatif
Adalah perbandingan indeks bias suatumedium terhadap indeks bias medium yang lain
n12 : indeks bias relatif medium 1 terhadapmedium 2
n21 : indeks bias relatif medium 2 terhadapmedium 1
n1 : indeks bias mutlak medium 1
n2 : indeks bias mutlak medium 2
Pada saat berkas cahaya/sinar merambat darimedium satu ke medium lain akan mengalami perubahanarah, perubahan kecepatan, serta perubahan panjanggelombang. Sedangkan frekuensinya tetap
Secara umu hukum Snellius tentang pembiasan dapatditulis dalam persamaan berikut :
i : sudut sinar datang
r : sudut sinar bias
n1 : indeks bias medium asal sinar
n2 : indeks bias medium tujuan sinar
v1 : kecepatan cahaya pada medium asal sinar
v2 : kecepatan cahaya pada medium tujuan sinar
: panjang gelombang pada medium asal
: panjang gelombang pada medium tujuan
# Catatan #
Apabila cahaya datang dari hampa
masuk ke udara, indeks bias mutlak udara
ditulis :
Oleh karena kelajuan cahaya dalam
hampa (c) hampir sama dengan kelajuan
cahaya dalam udara (vudara) maka nudara =
1 (satu)
Karena sifat pembiasan sinar datangdari zat optik rapat masuk ke zat optiklebih renggang selalu menjauhi normal,
maka, jika sudut datangnya (i) kitaperbesar sedikit demi sedikit makasudut biasnya pun akan membesar pulasedikit demi sedikit
Pembiasan Pada Prisma Prisma adalah benda optik tembus cahaya berbentuk
piramid
Dimana :
n : indeks bias prisma
: sudut pembias prisma ( Sudut antara kedua bidang sisi )
: sudut deviasi ( Sudut antara i dan r )
N1: garis normal sisi 1
N2: garis normal sisi 2
Sudut deviasi akan mencapai harga minimum jika :
Sehingga rumus yang berlaku :
n1 : indeks bias keliling prisma (indeks bias medium)
n2 : indeks bias prisma
min : deviasi minimum
Rumus diatas berlaku untuk sudut pembias besar. Untuk sudut pembias yang kecil (<10o) berlaku rumus :
Prisma
Jika seberkas cahaya polikromatikjatuh pada salah satu bidang prismaakan di uraikan ( mengalami dispersi )menjadi cahaya monokromatik.
Warna merah memiliki panjanggelombang terbesar, sedangkan warnaungu memiliki panjang gelombangterkecil
Warna merah memiliki indeks bias
Pelangi
Pada praktiknya, siswa menyemprotkan airke udara saat matahari memancarkancahaya dengan terang menggunakansprayer minyak atau berkumur laludisemprotkan ke udara pasti dapatmelihat pelangi
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, padapembiasan cahaya juga ada perjanjiantanda berkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung
Pembiasan di Lensa Tipis
• Adalah benda bening yang tembus cahaya yangmempunyai dua buah permukaan dengan jari-jarikelengkungan masing-masing R1 dan R2
• Untuk lensa tipis ketebalan lensa tidakdiperhitungkan atau dianggap nol
• Lensa tipis dibedakan menjadi 2 : Lensa Cembung Lensa Cekung
Lensa Cembung
• Ciri - ciri :Bagian tengah lebih tebal dari pada bagian tepinya
Mengumpulkan cahaya
Dengan Asumsi sinar datang dari kiri ke kanan
lensa cembung yang dibatasi oleh dua bidanglengkung yang berlawanan arah kelengkungannya
lensa cembung yang dibatasi oleh satubidang datar dan satu bidang lengkung
lensa cembung yang dibatasi oleh duabudang lengkung yang searah kelengkungannya
Lensa Cembung / lensa konvergen / lensa positif pengumpul sinar
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung (konvek = konvergen)
– Sinar sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus utama / aktif (f1)
– Sinar yang melalui titik fokus pasif (f2) akan dibiaskan sejajar sumbu utama
– Sinar yang melalui titik pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan
Sinar sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui
titik fokus utama / aktif (f1)
Sinar yang melalui titik pusat lensa tidak
dibiaskan melainkan diteruskan
Sinar yang melalui titik fokus pasif (f2)
akan dibiaskan sejajar sumbu utama
Lensa Cekung
• Ciri - ciri :Bagian tengah lensa lebih tipis dibanding bagian pinggirnya
menyebarkan cahaya
Dengan Asumsi sinar datang dari kiri ke kanan
lensa cekung yang dibatasi oleh dua bidanglengkung yang arahnya berlawanan
lensa cekung yang dibatasi oleh satu bidang datar dan satu bidang lengkung
lensa cekung yang dibatasi oleh dua
bidang lengkung yang arahnya searah
Lensa Cekung / lensa divergen / lensa negatif menyebarkan sinar
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung (konkaf = divergen)
Ada 3
Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus
Sinar yang seolah-olah menuju titik fokus, dibiaskan sejajar dengan sumbu utama
Sinar yang menuju pusat lensa tidak dibiaskan melainkan diteruskan
Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan
seolah-olah berasal dari titik fokus
Sinar yang seolah-
olah menuju titik
fokus, dibiaskan
sejajar dengan
sumbu utama
Kegunaan Lensamengobati Cacat Mata
Cacat mataDibedakan berdasarkan kemampuanoptimal daya akomodasinyadibedakan:
Rabun dekat (Hipermetropi)Rabun jauh (Myopi)Mata Tua (Presbiopi)
MIOPI• rabun jauh• Kurang jelas melihat
benda-benda yangletaknya jauh
• Titik jauhnya terbatas
• Diakibatkan karenabentuk lensa yangtidak dapat terlalupipih
• Bayangan bendaselalu jatuh di depanretina jika bendaberada di tempatjauh
Jangkauan penglihatan mata
MIOPI
X X
PP < 25 cm PR = tak terhingga
Titik jauh
Titik jauh
Lensa negatif membentuk bayangan maya di depanlensa
Benda yang berada pada jarak tak hingga (So = )
Bayangannya terbentuk pada titik jauhnya (Si = -PR)
Dengan rumus pembentukan bayangan
1/f = 1/So + 1/Si
1/f = 1/ + 1/(-PR)
1/f = 0 + 1/(-PR)
f = - PR
Kekuatan lensa yang digunakan
P = 1/f = 1/(-PR)
Atau: P = 100/f
utk f dalam cm
HIPERMETROPI• rabun dekat• Kurang jelas melihat
benda-benda yang
letaknya dekat
• Titik dekatnya lebih
besar dari 25 cm
• Diakibatkan karena
bentuk lensa yang tidak
dapat terlalu cembung
• Bayangan benda selalu
jatuh di belakang retina
jika benda berada di
tempat yang dekat (jarak
baca)
X X
Jarak baca normal
Jarak baca normal
Lensa positif membentuk bayangan maya di depanlensa
Benda yang berada pada titik bacanya (So = Sn)bayangannya terbentuk pada titik dekatnya (Si = -PP)
Dengan rumus pembentukan bayangan
1/f = 1/So + 1/Si
1/f = 1/Sn + 1/(-PP)Sn = titik baca normal (25 cm)
Kekuatan lensa yang digunakan
P = 1/f
Kumpulan Soal
1. Seekor ikan berada di dalam akuarium berbentuk boladengan jari-jari 30 cm. Posisi ikan itu 20 cm daridinding akuarium dan diamati oleh seseorang dariluar akuarium pada jarak 45 cm dari dindingakuarium. Bila indeks bias air akuarium 4/3tentukanlah 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 = 4/3n2 = nu = 1s = 20 cmR = -30(R bertanda negatif karena sinar datangdari ikan menembus permukaan cekungakuarium 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 ikanyang dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikan menurut orangadalah 45 cm ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).
b. Menurut Ikan (Ikan melihat orang, berarti Sinar datang dari orang ke mataikan)
Diketahui : n1 = nu = 1n2 = nair = 4/3s = 45 cmR = +30(R bertanda positif karena sinar datangdari orang menembus permukaan cekungakuarium ke mata ikan)Ditanya : s’ Jawab :
Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium menurut ikanbukan 45 cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayanganmenyatakan bahwa bayangan bersifat maya. Jarak orang ke ikan menurutikan sama dengan 20 cm ditambah 120 cm, yakni 140 cm.
2. Cepat rambat cahaya di medium A besarnya 2 x 108
m/s. Bila cepat rambat cahaya di ruang hampa 3 x 108
m/s, berapakah indeks bias mutlak medium itu?
Penyelesaian:Diketahui :
n1 = 1 v1 = 3 x 108 m/s v2 = 2 x 108 m/s
Ditanya : n2 = ?Jawab :
n2 = 1,5
Pembiasan Pada Kaca Plan Paralel
• Kaca plan paralel atau balok kaca adalahkeping kaca tiga dimensi yang kedua sisinyadibuat sejajar