E. PEMBIASAN CAHAYA

1. Pengertian Pembiasan Cahaya- Pembiasan cahaya adalah pembelokan arah merambat cahaya yang melewati dua

medium karena perbedaan kerapatan optiknya.

- Syarat terjadinya pembiasan cahaya

a) Sinar datang tidak tegak lurus terhadap bidang kertas

b) Cahaya merambat melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

- Sinar yang jatuh dari optik kurang rapat menuju optik lebih rapat, akan dibiaskan

mendekati garis normal. Contohnya sinar dari udara ke kaca.

- Sinar yang jatuh dari optik rapat menuju optik yang kurang rapat, akan dibiaskan

menjauhi garis normal. Contohnya sinar dari kaca ke udara.

N SB

N SD

sanar dari udara ke kaca sinar

dari kaca ke udara

Keterangan : Keterangan :

SD = Sinar datang SD = Sinar datang

SB = Sinar bias SB = Sinar bias

i = Sudut datang i = Sudut datang

r = Sudut bias r = Sudut bias

2. Indeks Biasa. Menurut Cristian Huygens (1629 – 1695)

Indeks bias adalah perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dengan cepat

rambat cahaya dalam suatu zat. Dirumuskan :

1

i

n = atau n =

Keterangan :

n = indeks bias suatu zat

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa ( m/s)

cn = kecepatan cahaya di dalam medium (m/s)

Persamaan yang menghubungkan indeks bias dengan panjang gelombang dalam

medium, dirumuskan :

Keterangan :

n = indeks bias suatu zat

λ1 = panjang gelombang di udara

λ2 = panjang gelombang dalam medium

b. Menurut SnelliusHukum Snellius berbunyi :

1) Sinar jatuh, garis normal, dan sinar bias terletak pada suatu bidang datar.

2) Perbandingan proyeksi sinar datang dengan proyeksi sinar bias pada bidang

batas merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias.

Tabel indeks bias beberapa zat.

Nama Medium Indeks Bias (n)

Air

Kaca

Intan

4/3

3/2

5/2

3. Peristiwa Pembiasan dalam Kehidupan Sehari-haria. Sungai yang airnya jernih tampak dangkal.

b. Bintang yang kita lihat tampak lebih tinggi dari letak bintang yang sebenarnya.

c. Ujung tombak tampak lebih besar, jika kita masukan ke dalam gelas yang berisi air.

d. Pembiasan pada alat optik (kaca mata).

4. Sudut Deviasi PrismaJika sinar jatuh pada salah satu sisi prisma maka sinar akan keluar melalui sisi yang

lain dan mengalami pembelokan arah. Sudut deviasi (D) adalah sudut yang dibentuk

oleh perpanjangan sinar datang dengan perpanjangan sinar bias pada prisma.

2

n =

Rumus sudut deviasi adalah :

Keterangan : D = sudut deviasi

i = sudut datang

r1 = sudut bias yang meninggalkan prisma

β = sudut pembias prisma

Sudut deviasi minimum (δ)

Dari beberapa sudut datang akan diperoleh berbagai sudut deviasi. Sudut yang

besarnya tertentu akan diperoleh sudut deviasi paling kecil yang dinamakan sudut

deviasi minimum (δ).

Sudut deviasi minimum (δ) terjadi jika sudut sinar datang sama dengan sudut bias

yang meninggalkan prisma. Sudut deviasi minimum dirumuskan :

atau

5. Pemantulan SempurnaPemantulan sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat

bening yang kerapatan optiknya berbeda.

Syarat-syarat terjadinya pemantulan sempurna :

a. Sinar datang berasal dari zat yang rapat menuju ke zat yang renggang.

b. Sinar datang lebih besar daripada sudut batas.

Sudut batas adalah sudut datang yang memiliki sudut bias 900.

udara

kaca

3

D = i + r1 - β

δ = 2i1 - β δ = - β

= sudut batas (sudut kritis)

Proses terjadinya pemantulan sempurna

Peristiwa pemantulan sempurna dalam kehidupan sehari-hari

1. Intan dan berlian tampak berkilau jika terkena sinar.

2. Terjadinya fatamorgana.

3. Pemantulan sempurna pada prisma.

F. LENSA CEMBUNG

1. Penertian Lensa Cembung- Lensa cembung adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung

dengan bidang datar.

- Lensa cembung mempunyai bentuk tebal bagian tengah dan tipis bagian tepi.

- Bentuk lensa cembung ada 3 macam yaitu :

(1) Lensa cembung dua (bikonveks)

(2) Lensa cembung datar (plankonveks)

(3) Lensa cembung cekung (konkaf konveks)

(1) (2) (3)

Lensa cembung bersifat mengumpulkan sinar (konvergen), disebut juga lensa

konvergen atau lensa positif.

2. Bagian-Bagian Lensa Cembung

III II I

2F2 F2

F1 2F1

4

O

Keterangan :

F = titik fokus

2F = titik pusat jari-jari

O = titik pusat optik lensa

ruang I = antara O dan F2

ruang II = antara F2 dan 2F2

ruang III = antara 2F2 -~

3. Sinar-Sinar Istimewa pada Lensa Cembunga. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan menuju ke titik api (fokus)

F2

b. Sinar datang melalui titik pusat optik lensa diteruskan lurus tanpa pembiasan.

F2

c. Sinar datang melalui titik api dibiaskan sejajar sumbu utama.

5

4. Pembentukan Bayangan pada Lensa Cembung- Untuk melukis pembentukan bayangan pada lensa cembung menggunakan dua

buah sinar istimewa.

- Bayangan benda diperoleh dari perpotongan sinar bias kedua sinar istimewa

tersebut, atau perpanjangan sinar bias.

5. Hubungan Antara Jarak Fokus (F), Jarak Benda (So), dan

Jarak Bayangan (Si) pada Lensa CembungRumus-rumus yang digunakan pada lensa cembung yaitu :

Keterangan : f = jarak fokus (positif)

So = jarak benda

Si = jarak bayangan

M = Perbesaran bayangan

= tinggi benda

= tinggi bayangan

6. Manfaat Lensa Cembunga) Digunakan untuk kacamata positif bagi penderita rabun dekat.

b) Sebagai kaca pembesar (Lup).

c) Digunakan pada teropong, mikroskop, dan kamera.

7. Kekuatan Lensa- Kekuatan lensa adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar-sinar.

- Kekuatan lensa, pada lensa cembung berarti kemampuan lensa untuk memusatkan

sinar-sinar yang datang menuju lensa.

- Dirumuskan sebagai : P =

Keterangan :

P = kekuatan lensa (dioptri)

F = jarak fokus lensa (m)

6

= + M = atau M =

G. LENSA CEKUNG

1. Pengertian Lensa Cekung- Lensa cekung adalah lensa yang bagian tengahnya lebih tipis daripada bagian

tepinya.

- Lensa cekung disebut juga lensa negatif atau lensa konkaf, bersifat menyebarkan

sinar/cahaya yang datang menuju lensa (bersifat divergen).

2. Bentuk-Bentuk Lensa Cekung(1) Cekung dua (bikonkaf)

(2) Cekung datar (plankonkaf)

(3) Cekung cembung (konveks konkaf)

(1) (2) (3)

3. Bagian-Bagian Lensa Cekung

2F F1 F2 2F2

Keterangan : F = titik fokus

O = titik pusat

SU = sumbu utama

2F = titik pusat kelengkungan

7

4. Jalannya Sinar Istimewa pada Lensa Cekunga. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seakan-akan berasal dari titik fokus

(F1).

F1

b. Sinar datang yang seakan-akan menuju fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.

F1

c. Sinar datang menuju titik pusat lensa diteruskan, tanpa mengalami pembiasan.

F1

5. Melukis Bayangan pada Lensa Cekung

8

Untuk melukis bayangan benda pada lensa cekung, digunakan dua sinar istimewa. Sifat

bayangan maya, tegak, diperkecil, dan di depan lensa.

6. Hubungan antara Jarak Benda (So), Jarak

Bayangan (Si), dan Jarak Fokus Pada lensa cekung berlaku rumus :

Keterangan :

f = jarak fokus (negatif)

So = jarak benda

Rumus perbesaran bayangan : Si = jarak bayangan

M = perbesaran bayangan

= tinggi benda

= tinggi bayangan

7. Manfaat Lensa Cekung- Digunakan sebagai kacamata bagi penderita rabun jauh (miopi). Agar berkas

cahaya sejajar difokuskan tepat di retina diperlukan lensa yang bersifat

menyebarkan cahaya.

- Sebagai lensa okuler pada teropong, yang berfungsi membalik bayangan yang

dihasilkan oleh lensa objektif.

- Sebagai lubang pengintai yang dipasang pada pintu.

9

= +

M = atau M =

ALAT- ALAT

OPTIK

A.MATA

1. Mata dan Bagian-Bagiannya- Mata merupakan alat indra yang sangat penting bagi kita, sehingga kita bisa melihat

dunia.

- Lensa mata mempunyai sifat seperti alat optik.

10

BAB 22

- Mata termasuk alat optik yang mempunyai keterbatasan, karena mata tidak dapat

melihat benda yang ukurannya sangat kecil dan kurang jelas melihat benda-benda

yang sangat jauh.

- Bagian mata yang mempunyai sifat seperti alat optik yaitu lensa mata.

Bagian-bagian mata :

Fungsi bagian-bagian mata :

a. Iris, yaitu selaput bola mata yang membentuk

suatu celah lingkaran.

b. Pupil, yaitu celah lingkaran yang dibentuk oleh

iris. Lebar pupil diatur oleh iris untuk

menyesuaikan banyaknya cahaya yang mengenai

mata.

c. Lensa mata, berfungsi untuk mengatur pembiasan untuk membentuk bayangan

benda.

d. Kornea, merupakan selaput bening pada bagian depan mata.

e. Retina atau selaput jala, sebagai layar untuk menangkap bayangan benda yang

dibentuk oleh lensa mata. Pada retina ini terdapat saraf mata yang akan

mengirimkan isyarat ke otak.

f. Bintik buta, bagian retina yang kurang peka terhadap cahaya sehingga bayangan

yang terbentuk pada bintik buta tampak kurang jelas.

g. Saraf mata yang berfungsi meneruskan kesan bayangan pada retina ke otak,

sehingga benda tampak seperti aslinya tanpa terbalik.

2. Proses Pembentukan Bayangan pada Mata

- Benda yang dilihat harus terletak di ruang III (lebih dari 2F).

- Bayangan benda dapat terlihat jelas bila jatuh pada bagian retina yang sangat peka

terhadap cahaya, yaitu bintik kuning.

11

- Sifat bayangan yang terbentuk yaitu nyata, terbalik, diperkecil, dan terletak di

ruang II belakang lensa (antara F dan 2F)

3. Daya Akomodasi Mata- Daya akomodasi mata adalah kemampuan lensa mata untuk menebal atau memipih

sesuai dengan jarak benda yang dilihat agar bayangan jatuh tepat pada retina.

- Titik dekat (punctum proximum) adalah titik terdekat yang dapat dilihat jelas oleh

mata dengan berakomodasi maksimum.

- Titik jauh (punctum remotum) adalah titik terjauh yang dapat dilihat jelas oleh mata

dengan tanpa berakomodasi.

- Mata normal (emitropi) memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh ditak terhingga.

.

4. Cacat Mataa. Rabun Jauh (miopi)

- Orang yang menderita rabun jauh dapat melihat benda-benda dekat tetapi tidak

dapat melihat benda-benda yang jauh dengan jelas.

- Miopi disebabkan lensa mata kurang dapat memipih sehingga bayangan benda

jatuh di depan retina.

- Dapat ditolong dengan kaca mata berlensa negatif atau cekung.

b. Rabun Dekat (hipermetropi)- Penderita rabun dekat dapat melihat benda-benda yang jauh, tetapi kurang jelas

melihat benda-benda yang dekat.

- Rabun dekat disebabkan lensa mata kurang dapat mencembung sehingga

bayangan jatuh di belakang retina.

- Dapat ditolong dengan kacamata lensa posif atau cembung.

12

c. Mata Tua (prebiopi)- Mata tua yaitu cacat mata akibat daya akomodasi mata sudah berkurang.

- Diderita oleh orang yang sudah lanjut usia.

- Letak titik dekat dan titik jauh sudah bergeser.

- Dapat ditolong dengan lensa rangkap atau bifokal.

d. Astigmatisme- Cacat mata Astigmatisme adalah cacat mata yang penderitanya tidak dapat

melihat garis vertikal dengan jelas.

- Astigmatisme disebabkan karena lngkungan kornea mata tidak sempurna.

- Penderita ini dapat ditolong dengan kacamata lensa silindris, sehingga dapat

melihat dengan jelas garis-garis vertikal.

B.KAMERA

1. Bagian-Bagian KameraKamera adalah alat yang digunakan untuk membuat atau mengabadikan kejadian

pada suatu gambar. Sedangkan bidang ilmu yang mempelajari tentang kamera disebut

fotografi.

Kamera mempunyai prinsip kerja seperti mata. Kamera merupakan alat optik

yang dapat menghasilkan gambar dengan cahaya pada film. Kamera memiliki bagian-

bagian seperti pada gambar berikut.

13

1. Lensa cembung berfungsi sebagai pembentukan bayangan benda yang dipotret.

2. Diafragma berupa celah cahaya untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk

dalam kamera.

3. Pemfokus untuk menggeser-geser lensa agar terjadi kesesuaian antara jarak benda

dengan jarak bayangan sehingga mendapatkan gambar yang tajam pada film.

4. Shutter, untuk membuka dan menutup celah diafragma.

5. Plat film sebagai layar untuk tempat terbentuknya bayangan benda.

2. Proses Terbentuknya Bayangan pada Kamera- Benda yang akan dipotret harus terletak

di ruang

III (lebih

dari 2F).

- Pengaturan jarak benda dimaksudkan

untuk memperoleh bayangan nyata di

ruang II.

- Mengatur diafragma untuk memperoleh

cahaya yang cukup.

Sifat bayangannya nyata, terbalik, dan diperkecil. Kualitas ketajaman bayangan pada

film ditentukan oleh :

1) Kecepatan membuka dan menutupnya shutter.

2) Lubang (aperture) diafragma.

3) Lama waktu penyinaran.

C. LUP, MIKROSKOP, dan TEROPONG

1. Lup atau Kaca Pembesar- Lup atau kaca pembesar adalah sebuah lensa cembung yang digunakan untuk

melihat benda-benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas.

- Pada kaca pembesar, benda diletakkan di antara O dan F sehingga bayangan yang

terbentuk I maya, tegak, dan diperbesar.

- Lup banyak dipakai oleh tukang arloji dan pedagang intan.

Perbesaran bayangan pada lup berlaku rumus :

14

a. Mata berakomodasi maksimum

Keterangan : M = Perbesaran bayangan

Sn = Titik dekat untuk mata normal (S^ = 25 cm)

f = Jarak fokus

b. Mata tak berakomodasi

2. MikroskopMikroskop adalah alat untuk mengamati benda-benda sangat kecil (renik) agar

kelihatan lebih besar dan jelas.

Mikroskop menggunakan dua lensa cembung yaitu sebagai lensa okuler (lensa

yang dekat dengan mata) dan lensa objektif (lensa yang dekat dengan objek/benda yang

diamati). Gabungan dua lensa cembung ini digunakan untuk mengamati benda-benda

renik.

Objek yang diamati, diletakan di ruang II lensa objektif, sehingga terbentuk

bayangan yang bersifat nyata, terbalik, dan diperbesar dan terletak di ruang III lensa

objektif.

Bayangan dari lensa objektif ini sebagai benda bagi lensa okuler, yang akan

terbentuk bayangan maya, tegak dan diperbesar. Bayangan akhir pada mikroskop

bersifat maya, terbalik dan diperbesar.

Perbesaran pada mikroskop dirumuskan :

= + atau

Untuk mata tak berakomodasi :

Rumus perbesaran :

15

M = + 1 atau M = + 1

M = atau M =

= ×

= ×

Panjang mikroskop : (d = + )

Untuk mata berakomodasi maksimum :

Rumus perbesaran :

Panjang mikroskop :

3. Teleskop atau TeropongTeleskop (teropong) adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-

benda yang jauh tampak lebih besar dan jelas.

Macam-macam teropong antara lain teropong bintang dan teropong bumi.

Teropong bintang, yaitu alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda

angkasa.

Bagian-bagian teropong bintang terdiri atas sebagai berikut :

a. Sebuah lensa cembung (objektif) : bayangan yang terbentuk nyata, terbalik, dan

diperbesar.

b. Sebuah lensa cembung (okoler) : bayangan yang terbentuk maya, tegak, dan

diperbesar.

Panjang dan perbesaran teropong dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan :

d = panjang

teropong

M = perbesaran

teropong

= jarak fokus lensa objektif

= jarak fokus lensa okuler

Teropong bumi, yaitu alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda

yang jauh berada di permukaan bumi.

Bagian-bagian teropong terdiri dari :

a. Lensa objektif berupa lensa cembung yang fungsinya membentuk bayangan nyata

terbalik, diperkecil.

b. Lensa pembalik berupa lensa cembung yang fungsinya membalikkan bayangan dari

lensa objektif.

okob SoSid

okob ffd

16

= ×

c. Lensa okuler, berupa lensa cembung yang fungsinya membentuk bayangan akhir

maya, tegak, dan diperkecil.

Rumus yang berlaku pada teropong bumi :

4. Periskop- Periskop adalah alat yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang ada

dipermukaan laut. Biasanya pada kapal selam.

- Pada dasarnya, periskop menggunakan dua buah cermin siku-siku sama kaki.

- Lensa okuler pada ujung dekat pengamat berfungsi sebagai lup. Sedangkan kedua

prisma sebagai pembelok jalannya sinar sehingga terbentuk bayangan nyata, tegak,

diperkecil di depan lensa okuler

L1 dan L2 = lensa objektif dan lensa okuler

P1 dan P2 = prisma siku-siku sama kaki

okulerpembalikob fffd 4

17