OPTIK(Pemantulan Dan Pembiasan Cahaya

7/30/2019 OPTIK(Pemantulan Dan Pembiasan Cahaya

1/28

Anda telah pelajari Pembiasan Cahaya yang terbagi atas tiga kegiatan. Mudah-mudahanAnda dapat memahami keseluruhan uraian yang ada pada setiap kegiatan tersebut.Sebab memahami pembiasan cahaya, merupakan syarat untuk mempelajari modulselanjutnya, yakni tentang Alat-alat Optik. Lagi pula pembiasan cahaya merupakanperistiwa yang sering kita jumpai di dalam kehidupan kita sehari-hari. Memahaminyaberarti kita dapat menjelaskan peristiwa yang sering kita jumpai dalam kehidupan kita

sehari-hari itu. Sekarang, marilah kita ulangi secara ringkas, apa sebenarnya yang telahAnda pelajari!

Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidangbatas dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalahperbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan

tersebut. Indeks bias relatif merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda.Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama adalah perbandinganindeks bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasancahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.

Pada balok kaca, prisma dan lensa, berkas cahaya mengalami dua kali pembiasan.

Pembiasan menyebabkan berkas sinar yang masuk pada balok kaca mengalamipergeseran saat keluar dari balok kaca tersebut. Pada prisma berkas cahaya mengalamideviasi atau penyimpangan dengan besar sudut deviasi yang bergantung pada sudut

datang berkas cahaya dan sudut bias saat berkas cahaya itu keluar dari prisma tersebut.Pembiasan pada permukaan lengkung menyebabkan bayangan tampak lebih besar ataulebih kecil dari yang sesungguhnya. Lensa tipis merupakan salah satu bentuk permukaanlengkung yang memiliki dua bidang batas dengan ketebalan yang diabaikan.

Lensa tipis dibedakan berdasarkan kemampuannya mengumpulkan atau menyebarkan

berkas sinar yang melewatinya. Dikenal adanya lensa positif (lensa cembung atau lensakonvergen) dan lensa negatif (lensa cekung atau lensa divergen). Bayangan sebuahbenda di depan lensa dapat bersifat nyata atau maya, tegak atau terbalik, diperbesar

atau diperkecil bergantung posisi benda dan jenis lensanya. Dalil Esbach membantu kitauntuk menentukan posisi bayangan yang dibentuk oleh lensa tipis dengan caramenjumlahkan nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan.

Bayangan yang dibentuk oleh lensa kadang tidak tajam atau buram karena adanya cacatlensa. Beberapa cacat lensa antara lain aberasi sferis, distorsi dan aberasi kromatis.

Persamaan-persamaan yang ada pada modul ini:

1. Persamaan indeks bias mutlak

n =

2. Persamaan indeks bias relatif

n21 =

=

= n21


2/28

3. Persamaan pemendekan semu

4. Persamaan sudut batas (sudut kritik)

sin ik =5. Persamaan pergeseran sinar pada balok kaca

t

6. Persamaan sudut pembias prisma

= r1 + i2

7. Persamaan sudut deviasi prisma

D = (i1 + r2)

Dm = 2 i1

= (n2-1 1)

8. Persamaan permukaan lengkung

9. Persamaan lensa tipis

= +

M =

10.Persamaan fokus lensa gabungan

http://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/penutup.htm

MAKALAH PEMANTULAN DAN PEMBIASAN CAHAYA
http://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/penutup.htmhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/penutup.htmhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/penutup.htm


3/28

PEMANTULAN DAN PEMBIASAN CAHAYA

ABSTRAK

Pada percobaan pemantulan dan pembiasan cahaya ini bertujuan untuk memahami

pemantulan dan pembiasan pada : plan pararel , prisma segitiga dan prisma setengah lingkaran,

menentukan nilai indeks biasdan pergeseran pada plan pararel,menentukan nilai indeks bias dan

deviasi minimum pada prisma segitiga, memahami pemantulan internal.

Bila seberkas cahaya mengenai bidang batas antara dua medium transparan maka pada

keadaan tertentu sebagian dari cahaya akan dipantulkan dan sebagian yang lain akan masuk ke

medium yang kedua, di mana berkas cahaya tersebut akan dibelokan mendekati atau menjauhi garis

normal. Fenomena pembelokan atau perubahan arah yang dialami berkas cahaya di medium yang

kedua inilah yang disebut pembiasan cahaya.

Diperoleh besarnya indeks bias pada plan pararel dengan perhitungan 1, 453 dan dengan

grafik 1, 478 , dimana berbeda dengan teori dimana indeks bias kaca 1,5. Sudut deviasi pada deviasi

minimum pada prisma segitiga 42o

pada perhitungan sedangkan pada gambar 50o. Sudut pantul

pada prisma setengah lingkaran sama dengan sudut pantulnya sebesar 42 o.

Key Word: Pemantulan dan Pembiasan

A. PENDAHULUAN

Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Karena itu cahaya dapat merambat baik

melalui medium ataupun tanpa medium (vakum). Ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya

disebut optika, yang dibagi menjadi dua : optika geometris dan optika fisis. Optika geometrismempelajari tentang pemantulan dan pembiasan , sedangkan optika fisis mempelajari tentang

polarisasi, interferensi , dan difaraksi cahaya. Diketahui bahwa ketika cahaya mengenai bidang batas

antara dua medium (misalnya udara dan prisma), cahaya akan dibelokkkan . Peristiwa

pembelokakan cahaya ketika mengenai pembatas medium inilah yang disebut pembiasan. Dan

sebagian cahaya akan dipantulkan, cahaya yang dipantulkan akan memiliki sudut pantul yang sama

dengan sudut sinar datangnya.

Berbagai peristiwa dalam kehidupan sehari-hari mengenai pembiasandan pemantulan antara lain : Saat mencelupkan pensil pada air di gelas, pensil akan tampak
http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=9055837298131896026http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=9055837298131896026http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=9055837298131896026


4/28

patah dipermukaan air. Saat meliat kolam renang yang airnya tampak tenang maka

akan terlihat dangkal pada dasar kolam. Peristiwa peristiwa tersebut adalah

salahsatu dari peristiwa pembiasan cahaya. Seperti pada balo k kaca prisma merupakan

benda bening yang terbuat dari kaca. Ke gunaannya antara lain untuk mengarahkan

berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayangan serta menguraikan cahaya puti h

menjadi warna spektrum (warna pelangi). Dengan mengg unakan prisma segitiga maka

akan diperoleh sudut deviasi, sudut pantul dan sudut bias. S edangkan dengan plan

pararel akan diperoleh sudut bias dan jarak sinar bi as terhadap sinar datang dan sudut

pantulnya, serta yang terakhir menggunakan prisma setengah lingka ran menentukan

sudut pantulnya.

B. TUJUAN

1. Memahami pemantulan dan pembiasan pada: plan pararel, prisma segitiga dan prisma setengah

lingkaran.

2. Menentukan nilai indeks biasdan pergeseran pada plan pararel.

3. Menentukan nilai indeks bias dan deviasi minimum pada prisma segitiga.

4. Memahami pemantulan internal.

C. TINJAUAN PUSTAKA

PEMANTULAN

Pemantulan cahaya terdiri dari dua jenis, yaitu pemantulan baur dan pemantulan teratur.

Pemantulan cahaya pada permukaan datar seperti cermin, atau permukaan air yang tenang,

termasuk pemantulan teratur. Sedangkan pemantulan cahaya pada permukaan kasar seperti

pakaian, kertas dan aspal jalan, termasuk dalam pemantulan baur.

a. Pemantulan Teratur (Pada permukaan rata)

b. Pemantulan Baur (Pada permukaan tidak rata)

Hukum Pemantulan cahaya dapat diilustrasikan dengan gambar berikut ini :

Berdasarkan gambar di atas, sinar yang menuju cermin ( P ), diketahui sebagai sinar datang (

i ), sedangkan yang meninggalkan cermin ( Q ) diketahui sebagai sinar pantul ( r ).Pada titik dimana

sinar mengenai cermin, sebuah garis dapat digambarkan tegak lurus terhadap permukaan cermin,


5/28

garis ini diketahui sebagai garis normal. Garis normal membagi sudut antara sinar datang dan sudut

sinar pantul menjadi dua sudut yang sama.

Berdasarkan uraian di atas, maka hukum pemantulan cahaya dapat dinyatakan sebagai berikut :

1. Sinar datang, sinar pantul, garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidangdatar.

2. Sudut datang = sudut pantul

Jika seberkas cahaya mengenai sebuah cermin datar, maka cahaya tersebut akan dipantulkan secara

teratur. Peristiwa pemantulan cahaya pada cermin datar dapat menyebabkan pembentukan

bayangan benda di dalam cermin.

Bayangan benda yang terbentuk pada cermin datar mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

1. Bayangan bersifat maya (tidak dapat ditangkap oleh layar)

2. Tegak dan menghadap berlawanan arah terhadap bendanya

3. Bayangan sama besar dengan bendanya

4. Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.

Perhatikan pembentukan bayangan pada cermin datar dalam gambar berikut ini !

Berdasarkan gambar di atas, bayangan benda pada cermin datar terbentuk di belakang

cermin dan tidak dapat dilalui atau dilewati oleh cahaya yang sesungguhnya sehingga bayangan

tidak dapat ditangkap oleh layar. Bayangan benda yang seperti ini disebut bayangan maya.Jika

sebuah benda ditempatkan di depan sebuah cermin datar, maka akan terbentuk sebuah bayangan

yang sama besar di dalam cermin. Lalu bagaimana jika sebuah benda terletak didepan dua buah

cermin datar yang mengapit sudut tertentu ?

Perhatikan gambar di bawah ini :

Sebuah obyek di depan dua cermin yang membentuk sudut 80, didapat jumlah bayangan

sebanyak 4 buah. Dari ilustrasi di atas maka, persamaan untuk menentukan jumlah bayangan yang

dibentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk sudut tertentu sebagai berikut

PEMBIASAN
http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQtlshpUs-iHRRCLsLE9uHgszuK8KikuRUE6Df70qeV-XgOxCkr


6/28

Kaca plan pararel atau blok kaca adalah keping kaca tiga dimensi yang kedua sisinya dibuat

sejajar

Berdasarkan gambar di atas, cahaya yang mengenai kaca planparalel akan mengalami dua

pembiasan, yaitu pembiasan ketika memasuki kaca planparalel dan pembiasan ketika keluar dari

kaca plan paralel.

Pada saat sinar memasuki kaca :

Sinar datang ( i ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan

dibiaskan ( r ) mendekati garis normal ( N ).

Pada saat sinar keluar dari kaca:

Sinar datang ( i' ) dari udara (medium renggang) ke kaca (medium rapat) maka akan

dibiaskan ( r' ) menjauhi garis normal ( N )

Selain itu, sinar yang keluar dari kaca palnparalel mengalami pergeseran sejauh t dari arah semula,

dan besarnya pergeseran arah sinar tersebut memenuhi persamaan berikut :

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,


7/28

= 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

= 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


8/28

n2 = indeks bias prisma

Dm = deviasi minimum

= sudut pembias prisma

b. Bila sudut pembias kurang dari 15

Keterangan

= deviasi minimum untuk b = 15

n 2-1 = indeks bias relatif prisma terhadap medium

= sudut pembias

D. METODELOGI

a. Alat dan Bahan

Blok Kaca:

o Plan pararel 1buah

o Prisma Segitiga 1buah

o Prisma Setengah Lingkaran 1buah

Laser pointer 1buah

Penggaris 1buah

Busur derajad 1buah

Jarum pentul secukupnya

Bolpen warna 3buah

Alas steroform 1buah

b. Cara Kerja


9/28

1. Alat-alat percobaan disusun sesuai dengan gambar.

2. HVS diletakkan dibawah blok yang beralaskan steroform.

3. Keberadaan sinar pantul dan bias diamati pada tiap blok :

Gambar 1 : Blok yang digunakan adalah plan pararel, kemudian dihitung nilai d ( jarak antara sinar

pantul dan sinar bias) dan sudut bias dengan variasi sudut datang dari 10o 80

o.

Gambar 2 : Blok yang digunakan prisma segitiga, kemudian dihitung sudut bias dan sudut deviasi

dengan 3 variasi sudut datang. Serta menetukan sudut internal/ sudut pantulnya.

Gambar 3 : Blok yang digunakan adalah prisma setengah lingkaran, dihitung sudut internal/ sudut

pantulnya.

4. Ketika percobaan digunakan jarum pentul untuk menandai sinar bias dan sinar pantul sehingga tidakbergeser.

5. Lukis setiap sinar datang, sinar pantul dan sinar bias pada HVS yang digunakan sebagai media alas.

E. DATA PERCOBAAN

a. Plan Parael:

Lebar ; 0,1m

b. Prisma Segitiga

NO Sudut Datang(i) Sudut Bias (r) Jarak (m)

1 10 o 7 o 0,008

2 20 o 13,5 o 0,023

3 30 o 18 o 0,026

4 40 o 25 o 0,027

5 50 o 31 o 0,035

6 60 o 35 o 0,049

7 70 o 39 o 0,066

8 80 o 42 o 0,073


10/28

A (sudut prisma) = 90o

NO Sudut Datang(i) Sudut Bias (r) Sudut deviasi

1 12 o 13 o 66 o

2 19 o 20 o 53 o

3 24 o 16 o 50 o

Sudut internal/ sudut pantul = 47o

c. Prisma Setengah Lingkaran


F. ANALISA DATA :

Pada percobaan pemantulan dan pembiasan cahaya ini bertujuan untuk memahami pemantulan

dan pembiasan pada: plan pararel, prisma segitiga, dan prisma setengah lingkaran. Fungsi dari

masing-masing alat pada percobaan ini antara lain:

Blok (plan pararel, prisma segitiga, dan prisma setengah lingkaran) sebagai bidang/ medium rapat.

Laser pointer sebagai sinar datang.

Busur derajad sebagai alat mengukur sudut.

Jarum pentul untuk menandai sinar bias atau sinar pantul agar tidak bergeser.

Prinsip kerja dari percobaan ini adalah seberkas cahaya mengenai bidang batas antara dua

medium transparan maka pada keadaan tertentu sebagian cahaya akan dipantulkan dan sebagian

cahaya akan masuk ke medium kedua.

Percobaan pertama mengukur sudut bias dan jarak antara sinar datang dan sinar bias (d) pada

blok plan pararel. Untuk lebih memudahkan mengukur agar blok tidak bergeser posisinya, blok plan


11/28

pararel digambar pada HVS yang dipasang dibawah blok sesuai dengan pola blok serta garis

normalnya. Sinar yang datang divariasi dengan 8 sudut variasi dari 10o

-80o. Kemudian diamati jarak

antara sinar datang dan sinar bias, kemudian diukur berapa jaraknya dengan menggunakan gambar

berkas sinar. Selain dengan menghitung jarak melalui gambar berkas sinar, jarak dapa dihitung

dengan persamaan:

Hasil yang diperoleh melalui perhitungan dan gambar berbeda, dikarenakan dalam melukis

berkas sinar tidak teliti dan jarumpentul bergeser.

Ketika sinar datang divariasi 8 kali dihasilkan sudut bias yang sebanding dengan sudut

datangnya, dimana sudut datang semakin besar maka sudut biasnya juga semakin besar pula.

Kemudian mencari indeks bias pada plan pararel dengan menggunakan perhitungan grafik (sin i Vs

sin r) dimana sumbu x adalah (sin r ) sudut bias dan sumbu y adalah (sin i) sudut datang. Sehingga

diperoleh persamaan y = mx +c , m adalah gradien garis yaitu nilai indeks biasnya. Grafik yang

terbentuk adalah grafik linier yang mana nilai sinus sudut dtang sebanding dengan sinus sudut

biasnya.

Untukmencari nilai indeks bias dengan perhitungan menggunakan persamaan snellius :

Sehingga terdapat 8 indeks bias tiap sudut,kemudian didapat indeks bias rata-rata sebesar

1,453. Lalu dibandingkan dengan nilai indeks bias dengan menggunakan gradien persamaan grafik y

= 1,478x + 0,009. Sehingga indeks bias pada grafik 1,478. Indeks bias kaca secara teori 1,5 tetapi

setelah dilakukan percobaan berbeda dengan teori baik dalam perhitungan dan persamaan grafik, ini

disebabkan karena ketika melihat sudut bias kurang teliti dan ketika menandai sudut biasnya jarum

pentul ditancapkan kurang tepat atau bergeser.

Pada percobaan kedua mengukur sudut bias, sudut deviasi, sudut pantul dan indeks bias pada

prisma segitiga. Sudut sinar datang divariasi tiga kali yaitu 12,o

19o, dan 24

o. Sudut deviasi pada

gambar diperoleh hasil 66o, 53

o, dan 50

o. Sedangkan ketika dilakukan perhitungan dengan

persamaan:

Diproleh hasil sudut deviasinya 66o, 52

o,dan 42

o.Terlihat jika gambar dan perhitungan

berbeda, ini disebabkan karena kurang teliti ketika mengamati sinar bias dan saat menandai sinarbias jarum pentul tergeser.Sedangkan indeks bias dihitung dengan menggunakan persamaan :

Didapat indeks bias sebesar 0,294.Ketika sinar datang dipantulkan dan membentuk sudut

pantul, sudut pantul besarnya sama dengan sudut datangnya sebesar 47o. Sesuai dengan teori jika

sinar yang terpatulkan memiliki sudut pantul yang sama dengan sudut datangnya.

Pada percobaan yang terakhir menggunakan prisma setengah lingkaran, pada prisma ini hanya

mencari sudut pantul, apakah sama dengan sudut datangnya. Kemudian ketika dilakukan percobaan

sudut datang sebesar 42o, dann ketika sinar dipantulkan membentuk sudut yang sama pula.

Sehingga pada percobban ini sesuai dengan teori dimana sinar yang dipantulkan memiliki sudut

datng yang sama dengan sudut pantulnya.


12/28

G. KESIMPULAN

1. Plan Pararel:

NO n (indeks bias)

d (pergeseran)

meter

1 1,42 0,005

2 1,106 0,012

3 1,618 0,022

4 1,521 0,029

5 1,487 0,038

6 1,509 0,052

7 1,493 0,066

8 1,472 0,082

2. Prisma Segitiga:

Sudut deviasi pada perhitungan: Sudut deviasi pada gambar:

1. 1 = 66o 1. 1 = 66

o

2. 2 = 52o 2. 2 = 53

o

3. 3 = 42o

3. 3 = 50o

min = 42o min = 50

o

Indeks bias = 0,294


3. Prisma Setengah Lingkaran :


13/28


4. Pemantulan adalah seberkas cahaya mengenai permukaan bidang datar yang rata dimana sudut

datang sama dengan sudut pantulnya.

Pembiasan adalah pembelokkan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua medium

yang berbeda indeks biasnya.

1. LAMPIRAN

Perhitungan

Grafik

Gambar

2. DAFTAR PUSTAKA

Giancoli Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Erlangga : Jakarta

Hidayat, Lirik. 2004. Kamus Fisika Bergambar. Bandung:

Pakar RayaSutrisno. 1994. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB

Anonim . 2011. Pemantulan Cahaya. http://fisikasemesta.blogspot.com/2011/03/pemantulan-

cahaya.html

Anonim. 2011. Pembiasan Cahaya. http://fisikasemesta.blogspot.com/2011/04/pembiasan-

cahaya.html

http://ajengridho.blogspot.com/2012/01/makalah-pemantulan-dan-pembiasan-cahaya.html

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan dan minimal salah satupermukaannya itu merupakan bidang lengkung. Lensa tidak harus terbuat dari kacayang penting ia merupakan benda bening (tembus cahaya) sehingga memungkinkan

terjadinya pembiasan cahaya. Oleh karena lensa tipis merupakan bidang lengkung, adabaiknya sebelum kita membahas lensa tipis, kita bahas terlebih dahulu pembiasan padabidang lengkung secara umum.

A. Pembiasan Pada Bidang Lengkung/SferisPerlu Anda pahami bahwa hukum Snellius tentang pembiasan, tidak hanya berlaku untuk

bidang datar yang bening, namun hukum ini berlaku juga untuk bidang lengkung sepertipada gambar 16 di bawah ini.
http://ajengridho.blogspot.com/2012/01/makalah-pemantulan-dan-pembiasan-cahaya.htmlhttp://ajengridho.blogspot.com/2012/01/makalah-pemantulan-dan-pembiasan-cahaya.htmlhttp://ajengridho.blogspot.com/2012/01/makalah-pemantulan-dan-pembiasan-cahaya.html


14/28

Gambar 16. Pembiasan cahaya pada bidang lengkung yang bening.

Pada gambar 16 di atas benda A berada pada medium 1 dengan indeks bias mutlak n1 di

depan sebuah permukaan cembung bening yang indeks bias mutlaknya n2. Sinar-sinar

yang dekat sumbu utama datang melalui benda A menuju permukaan lengkung itu dantiba di titik P lalu dibiaskan sehingga terbentuk bayangan benda A yakni di titik

Bayangan ini bersifat nyata sebab dapat ditangkap oleh layar yang ditempatkan di titik

tersebut.

Sekarang, Anda perhatikan segi tiga APP', segi tiga CPP' dan segi tiga A'PP'.

tan =

tan =

tan =

untuk sinar-sinar paraksial (sudut kecil) harga tan = , tan = dan tan = serta

jarak t = 0 sehingga tiga persamaan di atas berubah menjadi

tan =

tan =

tan =


15/28

Selanjutnya, bila Anda perhatikan sudut i, nampak sudut datang ini bertolak belakangdengan sudut ( + ) sehingga kita dapatkan

i = +

atau

i =

dan sudut bias r yang besarnya r = sama dengan

r =

Hukum Snellius untuk permukaan lengkung ini adalah

n1 sin i = n2 sin r

namun karena i dan r merupakan sudut-sudut kecil, maka besar sin i = i dansin r = r, sehingga persamaan di atas dapat diubah menjadi

Pada persamaan ini d ada di ruas kiri dan kanan persamaan sehingga dapat dihilangkandari persamaan, kita dapatkan

dan bila kita tata ulang persamaan di atas akan kita peroleh

Persamaan permukaan lengkungdengan

n1 = indeks bias medium di sekitar permukaan lengkungn2 = indeks bias permukaan lengkung

s = jarak bendas' = jarak bayangan

R = jari-jari kelengkungan permukaan lengkung

Seperti pada pemantulan cahaya, pada pembiasan cahaya juga ada perjanjian tandaberkaitan dengan persamaan-persamaan pada permukaan lengkung seperti dijelaskan

dalam tabel berikut ini.

s+s-

Benda sejati (di depan permukaan lengkung)Benda maya (di belakang permukaan lengkung)

s'+s'- Jika benda nyata (di belakang permukaan lengkung)Jika bayangan maya (di depan permukaan lengkung)


16/28

R+R-

Jika permukaan cembung dilihat dari letak bendaJika permukaan cekung dilihat dari letak benda

Pembiasan pada permukaan lengkung tidak harus menghasilkan bayangan yang

ukurannya sama dengan ukuran bendanya. Jadi istilah perbesaran (M) yang Andatemukan sewaktu mempelajari modul pemantulan cahaya, Anda jumpai kembali di sini

dan persamaannya dapat ditentukan dengan bantuan gambar 17 di bawah ini.

Gambar 17. Pembentukan bayangan benda di depan permukaan cembung.

Pada gambar 17, tampak 3 sinar yang melalui benda AB dan menuju permukaan

lengkung dibiaskan sedemikian oleh permukaan tersebut sehingga terbentuk bayanganA'B'. Bila tinggi benda AB = h dan tinggi bayangan A'B' = h', kita dapatkan

tan i = atau h = s tan i

tan r = atau h = - s tan r (tanda s negatif karena bayangan terbalik)

Perbesaran yang terjadi adalah

Bila i dan r merupakan sudut-sudut kecil, maka harga tan i = sin i dan tan r = sin rsehingga

dengan memasukkan harga-harga sin r dan sin i pada persamaan sebelumnya, makadidapat

Persamaan perbesaran pada permukaan lengkung

Contoh:1. Jari-jari salah satu ujung permukaan sebuah silinder kaca (nkaca = 1,5) setengah

bola adalah 2 cm. Sebuah benda setinggi 2 mm ditempatkan pada sumbu silinder

tersebut pada jarak 8 cm dari permukaan itu. Tentukan jarak dan tinggi bayanganbila silinder berada:


17/28

a) di udara (nudara = 1)

b) di air (nair = )

Penyelesaian:a. Diketahui : n1 = nu = 1

n2 = nkaca = 1,5s = 8 cmh = 2 mm = 0,2 cmR = +2 cm (R bertanda positif karena permukaan cembung)

Ditanya : s' dan h'

Jawab :

s' = 1,5 x 8 = 12 cm

Jadi jarak bayangan bernilai positif, yakni 12 cm di sebelah kanan permukaanlengkung, berlawanan pihak dengan sinar datang.

Sementara itu perbesaran bayangan dapat dihitung dengan menggunakan persamaanperbesaran pada permukaan lengkung,

= -1

Perbesaran -1 berarti bayangan terbalik dan tingginya sama dengan tinggi bendanya,

yakni 2 mm.

b. Diketahui :n1 = nair =

n2 = nkaca = 1,5s = 8 cm

h = 2 mm = 0,2 cm

R = + 2 cm (R bertanda positif karena permukaan cembung)


18/28

Ditanya : s' dan h'

Jawab :

s' = -1,5 x 12 = -18 cm

Jadi jarak bayangan bernilai negatif, yakni 18 cm di sebelah kiri permukaan lengkung,sepihak dengan sinar datang.

Sementara itu sama dengan jawaban a, perbesaran bayangan dapat dihitung denganmenggunakan persamaan perbesaran pada permukaan lengkung,

= +2

Perbesaran +2 berarti bayangan tegak dan tingginya 2 kali tinggi bendanya, yakni 4

mm.

Contoh:2. Sebuah balok gelas (n = 1,5) salah satu ujungnya cekung dengan jari-jari 18 cm.

Sebuah benda tegak berada 24 cm dari permukaan lengkung itu pada sumbu balokkaca itu. Tentukan letak dan perbesaran bayangan!

Penyelesaian:Diketahui : n1 = nkaca = 1,5 (benda ada di dalam permukaan lengkung)

n2 = nu = 1s = 24 cmR = +18 cm (R bertanda positif karena permukaan cembung)

Ditanya : s dan h

Jawab :


19/28

Jadi jarak bayangan bernilai negatif, yakni 11,08 cm di sebelah kiri permukaan

lengkung, sepihak dengan sinar datang.

Sementara itu perbesaran bayangan dapat dihitung dengan menggunakan persamaanperbesaran pada permukaan lengkung,

= +0,69

Perbesaran +0,69 berarti bayangan tegak dan besar atau tingginya 0,69 kali besar atautinggi bendanya.

Contoh:3. 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 tentukanlah

jarak orang terhadap ikan menurut

a) orang itub) menurut ikan.

Penyelesaian:Data soal akan berbeda menurut orang dan ikan. Menurut orang berkas sinar datangdari ikan ke orang. Menurut ikan, berkas sinar datang dari orang ke ikan. Karenanyadata soal ditulis untuk setiap pertanyaan.

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


20/28

Diketahui :n1 = nair =

n2 = nu = 1s = 20 cmR = -30

(R bertanda negatif karena sinar datang dari ikan menembus

permukaan cekung akuarium ke mata orang)Ditanya : s

Jawab :

= -18 cm

Jadi, jarak bayangan ikan atau jarak ikan ke dinding akuarium menurut oranghanya 18 cm (bukan 20 cm!). Tanda negatif pada jarak s menyatakan bahwa

bayangan ikan yang dilihat orang bersifat maya. Sedangkan jarak orang ke ikanmenurut orang adalah 45 cm ditambah 18 cm, yaitu 63 cm (bukan 65 cm!).

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

Diketahui : n1 = nu = 1

n2 = nair =s = 45 cm

R = +30(R bertanda positif karena sinar datang dari orang menembuspermukaan cekung akuarium ke mata ikan)

Ditanya : s

Jawab :

= -120 cm


21/28

Jadi, jarak bayangan orang atau jarak orang ke dinding akuarium menurut ikanbukan 45 cm melainkan 120 cm. Tanda minus pada jarak bayangan menyatakanbahwa bayangan bersifat maya. Jarak orang ke ikan menurut ikan sama dengan 20cm ditambah 120 cm, yakni 140 cm.

Ikan pada soal di atas hanya contoh saja sebab kita tidak tahu apakah ikan benar-

benar melihat kita seperti halnya kita melihatnya.

Bagaimana? Mudah-mudahan tiga contoh soal di atas dapat Anda pahami dengan baik.

Tentu saja asal Anda serius dalam mempelajarinya. Cobalah kerjakan latihan soal dibawah ini. Gunakan cara yang sama seperti pada Contoh 3 di atas. Bila Anda benar akan

Anda dapatkan jawaban untuk pertanyaan (a) 126 cm dan bayangan bersifat maya,untuk pertanyaan (b) bayangan juga bersifat maya berjarak 280 cm.

Latihan

Sebuah akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 60 cm berisi air yang indeks biasnya

. Seekor ikan di dalam akuarium itu berada pada jarak 40 cm dari dinding akuarium dan

diamati oleh orang di luar akuarium 90 cm dari dinding akuarium tersebut. Tentukanlahjarak orang ke ikan:

a) menurut orangb) menurut ikan

Selamat mencoba!

Fokus Permukaan Lengkung

Gambar 18. (a) Fokus pertama permukaan lengkung;(b) Fokus kedua permukaan lengkung.

Permukaan lengkung mempunyai dua titik api atau fokus. Fokus pertama (F1) adalahsuatu titik asal sinar yang mengakibatkan sinar-sinar dibiaskan sejajar. Artinya

bayangan akan terbentuk di jauh tak terhingga (s = ~) dan jarak benda s sama denganjarak fokus pertama F1 (Gambar 18.a) sehingga dari persamaan permukaan lengkung

kita dapatkan

berapapun besar indeks bias bila dibagi tak terhingga hasilnya akan nol, sehingga


22/28

atau

Sehingga kita dapatkan,

Persamaan fokus pertama permukaan lengkung/sferis

Fokus kedua (F2) permukaan lengkung adalah titik pertemuan sinar-sinar bias apa bilasinar-sinar yang datang pada bidang lengkung adalah sinar-sinar sejajar (Gambar 18.b).

Artinya benda berada jauh di tak terhingga (s = ) sehingga dengan cara yang samaseperti pada penurunan fokus pertama di atas, kita dapatkan fokus kedua permukaan

lengkung.

Persamaan fokus kedua permukaan lengkung

Contoh:

4. Tentukan jarak fokus suatu permukaan lengkung dari kaca (nkaca = 1,5) yang

berjari-jari 15 cm di udara.

Penyelesaian:Jari-jari permukaan bertanda positif berarti permukaan cembung. Anggaplah sinardatang seperti pada gambar 18.a sehingga jarak fokus yang dimaksud sama dengan

jarak benda dan bayangan di titik tak terhingga,

Jadi, jarak fokus pertama permukaan lengkung positif 30 cm.http://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/kb3_1.htm

seberkas cahaya datang pada salah satupermukaan sisi prismakaca (indeks bias n2) yangterletak di udara (indeks bias n1), seperti di tunjukkan pada gambar. Prisma memilikisudut

puncakatausudut pembias. Perhatikan lintasan sinarsebelum memasuki prisma dan

setelah memasuki prisma.
http://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/kb3_1.htmhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/kb3_1.htmhttp://110.138.206.53/bahan-ajar/modul_online/fisika/MO_90/kb3_1.htm


23/28

Mula-mula sinar datang dari udara memasuki prisma dari sisi sebelah kiri. Sinar ini di

biaskan mendekati garis normalN1. Di dalam prisma, sinar merambat menujusisi kanan

prisma. Di sisi kanan prisma, sinar ini mengalamipembiasan lagi ke udara. Pada pembiasan

yang kedua,sinar datangdari medium rapat(prisma) ke medium renggang(udara)

sehingga sinar di biaskan menjauhi garis normal N2. Jika sinar datang padapermukaan

pertama prisma dan sinar bias pada permukaan kedua prisma di perpanjang ke dalam prisma,

maka kedua garis ini akan berpotongan di satu titik dengan membentuk sudut tertentu (lihat

gambar). Sudut ini di kenal sebagai sudut deviasi pr isma, dengan simbol . Jadi, sudut

deviasi prisma didefinisikan sebagai sudut yang terbentuk oleh perpanjangan sinar datang

dan perpanjangan sinar bias. berapakah besar sudut deviasi ? Untuk menentukan deviasi ,

terlebih dahulu perhatikan gambar. Jumlah sudut dalam segitiga BPCadalah 180o

. jadi,BPC+ + = 180o,

BPC= 180o( + ). Selanjutnya,

BPC+ = 180o

BPC= 180o -

Dua persamaan di atas menghasilkan

180o( + ) = 180o

= +

pada titikBberlaku = i1 - r1, sedangkan pada titik C berlaku = r2 - i2. Dengan demikian,

persamaan di atas menghasilkan

= (i1r1) + (r2i2) atau = (i1 + r2) - (r1 + i2)

jumlah sudut dalam segitigaBCQ adalah 180o. Jadi,BQC+ r1+ i2 = 180

o atau BQC= 180o(r1 + i2)

Selanjutnya,

BQC+ = 180o atau BQC= 180o

Kedua persamaan di atas menghasilkan

180o(r1 + i2) = 180 -

= r1+ i2

substitusi persamaan = r1+ i2 ke = (i1 + r2) - (r1 + i2) memberikan sudut deviasi :

= i1 + r2

dengan i1sudut datang pada permukaan pertama, r2sudut biaspada permukaan kedua dan

sudut pembias prisma.

Jika sudut datang i1 diubah-ubah, sudut deviasi juga berubah-ubah. Akan tetapi, kita dapat

memperoleh nilai sudut deviasi yang paling kecil atau deviasi minimum min. berapakah nilai


24/28

min ? persamaan = i1 + r2 menunjukkan bahwa sudut deviasi bergantung pada i1 , r2

dan . Akan tetapi, tetap sehingga hanya bergantung pada i1dan r2.Oleh karena it, min

terjadi ketika i1= r2. Dengan kata lain, sudut deviasi minimum prisma terjadi jiak sudut

datang pada permukaan yang pertama sama dengan sudut bias pada permukaan kedua.

Substitusi i1= r2 ke persamaan = i1 + r2 menghasilkan

min = i1 + i1 - = 2i1i1 = ( min + ) / 2

Jika i1 = r2, maka i2 = r1 dan persamaan = r1+ i2 menjadi

= r1 + i1 = 2r1s

r1= / 2

persamaan i1 = ( min + ) / 2 dan r1= / 2 berturut-turut menunjukkan sudut datang dan

sudut bias pada permukaan pertama prisma. Dengan menggunakan hukum snellius, di

peroleh

n1 sin i1 = n2 sin i2

n1sin (( min + )/2) = n2sin(/2)

n2/n1 = n21 = sin(( min + )/2) / sin(/2)

perhatikan bahwa n21 = n2/n1 menunjukkan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1.Jika prisma dengan indeks bias n2 = n terletak di udara (n1 = 1), persamaan n2/n1 = n21 =

sin(( min + )/2) / sin(/2) menjadi

n = sin(( min + )/2) / sin(/2)

jika sudut pembias prisma kecil ( < 10o), harga sinus sudut mendekati nilai sudutnya

(dalam radian). Jadi, untuk sudut pembias kecil persamaan n2/n1 = n21 = sin(( min + )/2) /

sin(/2) menjadi :

n21 = ( min + )/2) / (/2) = ( min + ) /

min = (n211)

Contoh soal :

1. Menentukan sudut deviasi prismaSebuah prisma dengan sudut pembias = 60o dan di buat dari bahan gelas (n = 1,6) terletak

di udara. Sinar datang pada salah satu sisi prisma membentuk sudut 53o. hitunglah:

(a) Sudut sinar bias yang keluar dari prisma

(b) Sudut deviasi prisma

Penyelesaian :

(a) Untuk menyelesaikan soal ini, kita akan gunakan gambar skema di atas. Pembiasan pada

permukaan pertama, kita mempunyai n1 = 1, dan n2 = 1,6 dan i1= 53o. Hukum snellius pada

permukaan pertama menghasilkan

n1 sin i1 = n2 sin r1

sin r1 = (n1 sin i1) / n2 = (1 sin 53

o

)/ 1,6 = 0,5r1 = 30o

untuk menentukan sudut datang pada permukaan kedua yaitu i2, di gunakan persamaan :

= r1 + i2

i2 = r1 = 60o30o = 30o

jadi, untuk pembiasan pada permukaan kedua, kita mempunyai n1 = 1,6 ; n2 = 1 ; dan i2 =

30o.

Hukum snellius pada permukaan kedua ini menghasilkan

n1 sin i2 = n2 sin r2

sin r2 = ( n1 sin i2)/n2 = (1,6 sin 30o)/1 = 0,8

r2 = 53o

(b) Untuk menghitung sudut deviasi di gunakan persamaan :


25/28

= i1 + r2 = 53o + 53o60o = 46o.

2. Menentukan sudut deviasi minimum prismaSebuah prisma dengan sudut pembias = 60o dan di buat dari bahan gelas (n = 1,6) terletak

di udara. jika sudut datang pada permukaan pertama prisma sama dengan sudut bias pada

permukaan kedua, hitunglah sudut deviasi minimum prisma.Penyelesaian :

Karena sudut datang pada permukaan pertama prisma sama dengan sudut bias pada

permukaan kedua, maka terjadi deviasi minimum. Sudut pembias = 60o > 10o sehingga

untuk menemukan sudut deviasi minimum di gunakan persamaan :

n = sin(( min + )/2) / sin(/2)

1,6 = sin(( min + 60o)/2) / sin(60/2)

1,6 sin 30o = sin(( min + 60o)/2)

0,8 = sin(( min + 60o)/2)

53o= ( min + 60o)/2

min = 106o60o = 46o.

http://syakir-berbagiilmu.blogspot.com/2012/04/pembiasan-pada-prisma.html

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.

Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat

optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca.

Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar

datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga

seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah

semula. Marilah kita mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewatisebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya.

1. Sudut Deviasi

Gambar 2.1 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut

memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan

sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi

sejajar.

Sudut yang dibentuk antara arah sinar datangdengan arah sinar yang meninggalkan prisma

disebut sudut deviasi diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut
http://syakir-berbagiilmu.blogspot.com/2012/04/pembiasan-pada-prisma.htmlhttp://syakir-berbagiilmu.blogspot.com/2012/04/pembiasan-pada-prisma.htmlhttp://4.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TU__uHBL5vI/AAAAAAAAAbA/vBIE4Xwyx0E/s1600/1.pnghttp://syakir-berbagiilmu.blogspot.com/2012/04/pembiasan-pada-prisma.html


26/28

datangnya sinar.

D = i1 + r2 - B .... (2.1)

Keterangan :

D = sudut deviasi

i1 = sudut datang pada prisma

r2 = sudut bias sinar meninggalkan prismaB = sudut pembias prisma Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya

cahaya ke prisma.

Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil.

Sudut deviasi akan mencapai minimum (Dm) jika sudut datang cahaya ke prisma sama

dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk

ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlaku

i1 = r2 = i (dengan i = sudut datang cahaya

ke prisma) dan

i2 = r1 = r (dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma).

Sudut deviasi minimum dapat dinyatakan:

dengan :

n1 = indeks bias medium di sekitar prisma

n2 = indeks bias prisma

B = sudut pembias prisma

Dm = sudut deviasi minimum prisma

2. Dispersi CahayaDispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti

terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-

butiran air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias darimasing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya

ungu memiliki indeks bias paling besar.

Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya

polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya

monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya

matahari dilewatkan pada suatu prisma.
http://4.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TVAEXAH9MkI/AAAAAAAAAbU/ZIVJCVJu7Lg/s1600/a.png


27/28

Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga,

kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya warna tersebut disebut spektrum. Lebar

spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya

ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan merah disebut sudut

dispersi yang dirumuskan :0 = Du - Dm .... (2.4)

Jika sudut pembias prisma kecil (


28/28

Pada prisma akromatik berlaku :

4. Prisma Pandang Lurus

Prisma pandang lurus yaitu susunan dua buah prisma yang disusun untuk menghilangkan

sudut deviasi salah satu warna sinar, misalnya sinar hijau atau kuning. Sebagai contoh sebuah

prisma yang terbuat dari kaca flinta dengan indeks bias untuk sinar hijau nh dan sudut

pembiasnya B disusun dengan prisma yang terbuat dari kaca kerona dengan indeks bias sinar

hijau nh dan sudut pembiasnya B'. Untuk meniadakan sudut dispersi sinar hijau

maka akan berlaku :

http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html
http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.htmlhttp://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.htmlhttp://3.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TVAFMg2u0SI/AAAAAAAAAbY/NsIt7AcG_m0/s1600/1.pnghttp://4.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TVADTzjG0DI/AAAAAAAAAbQ/H69GIHw_x7Y/s1600/1.pnghttp://3.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TVAFMg2u0SI/AAAAAAAAAbY/NsIt7AcG_m0/s1600/1.pnghttp://4.bp.blogspot.com/_5xaCYIuvcYw/TVADTzjG0DI/AAAAAAAAAbQ/H69GIHw_x7Y/s1600/1.pnghttp://masteropik.blogspot.com/2010/05/pembiasan-cahaya-pada-prisma.html

OPTIK(Pemantulan Dan Pembiasan Cahaya

Documents

Transcript of OPTIK(Pemantulan Dan Pembiasan Cahaya