5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 1/17
A. Standar Kompetensi
Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik.
B. Kompetensi Dasar
Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif.
C. Indikator
1. Menjelaskan pengertian cermin.
2. Menjelaskan cara menentukan bayangan benda pada cermin datar.
3. Menyebutkan sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin datar.
4. Menyebutkan sifat pemantulan oleh cermin cekung.
5. Menggambarkan bayangan yang terbentuk oleh cermin cekung.
6. Menjelaskan hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan pada cermin.
7. Menjelaskan pengertian perbesaran linear.
8. Menjelaskan efek posisi benda pada sifat bayangan yang dihasilkan cermin cekung.
9. Menyebutkan sifat pemantulan sinar-sinar utama pada cermin cembung.
10. Membedakan karakteristik bayangan yang dihasilkan cermin cekung dan cembung.
11. Menjelaskan pengertian lensa.
12. Membedakan lensa cembung dan lensa cekung.
13. Menyebutkan arah pembiasan sinar-sinar utama pada lensa cembung.
14. Menjelaskan hubungan antara jarak benda dan jarak bayangan pada lensa.
15. Menentukan perbesaran bayangan yang dihasilkan oleh lensa.
16. Menjelaskan efek posisi benda terhadap bayangan yang dibentuk lensa cembung.
17. Menyebutkan arah pembiasan sinar-sinar utama pada lensa cekung.
18. Membedakan karakteristik bayangan yang dihasilkan lensa cembung dan cekung.
19. Menjelaskan pengertian daya lensa.
20. Menjelaskan hubungan antara kelengkungan dan jarak fokus lensa.
21. Menjelaskan pengertian alat optik.
D. Materi Pokok
Alat Pemantul Cahaya
o Pemantul cahaya
o Cermin datar
o Cermin Lengkung
Alat Pembias Cahaya
o Pembias cahaya
o Kaca planparalel
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 2/17
o Prisma
o Lensa
E. Konsep Prasyarat
F. Konsep-konsep Esensial
Jarak,
G. Peta Konsep
H. Uraian Materi
1. Pemantulan Cahaya (Refleksi)
Refleksi atau pemantulan cahaya terbagi menjadi 2
tipe, yaitu specular reflection/pemantulan teratur dan diffuse
reflection/pemantulan baur . Pemantulan teratur terjadi ketika
suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan halus
atau rata seperti permukaan cermin datar atau permukaan air
yang tenang sehingga dipantulkan ke arah tertentu yang
mudah diduga. Sedangkan pemantulan baur terjadi ketika
suatu berkas cahaya sejajar yang datang pada permukaan
yang kasar atau tidak rata sehingga dipantulkan ke berbagai
arah yang tidak tertentu.
Hukum Pemantulan
1) Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal
berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu
bidang datar.
2) Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).
Secara matematis i = r.
a. Cermin Datar
Permukaan cermin datar sangat halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian
pemantulannya. Cermin datar biasanya terbuat dari kaca dan dibelakangnya dilapisi logam
tipis mengkilap 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.
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 3/17
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
Cermin cekung (cermin konkaf) (+)
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 4/17
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.
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 5/17
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 (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 bernilainegatif karena bersifat semu.
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 6/17
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 sinar-sinar 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 negative
- 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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 7/17
pemantulan pada cermin gabungan
Bila kita letakkan dua cermin, cermin I dan cermin II dengan bidang pemantulan
saling berhadapan dan sumbu utamanya berimpit dan bayangan yang dibentuk oleh cermin
I merupakan benda oleh cermin II maka kita dapatkan hubungan : d = jarak antara kedua
cermin
s’1 = jarak bayangan cermin I
s2 = jarak benda cermin
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 8/17
PEMBIASAN
by fisikaceria on 24-Dec-2010 in Fisika SMA, Kelas 10, Optik , Semester Genap
“Pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu medium
ke medium lain disebut pembiasan (refraksi)”
Pembiasan cahaya adalah pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas
dua medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah
perbandingan 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 perbandingan indeks
bias antara medium kedua dengan indeks bias medium pertama. Pembiasan cahaya
menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan sempurna.
Indeks bias (n)
Indeks bias mutlak satu medium
c = laju cahaya di hampa
v= laju cahaya di medium
λo= panjang gelombang di hampa
λ= panjang gelombang di medium
Indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 9/17
n1 = indeks bias mutlak medium 1
n2 = indeks bias mutlak medium 2
Hukum Pembiasan
sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada suatu bidang datar. Sesuai dengan
hukum Snellius
Illustrasi hukum Snellius untuk n1 < n2, seperti pada antarmuka udara/air. θ1 dan θ2
adalah sudut kritis bias dimana sinar merah merambat menurut prinsip Fermat dan
membentuk jendela Snellius. Pada sudut yang lebih besar terjadi total internal reflection
sedangkan pada sudut yang lebih kecil, cahaya akan merambat lurus.
Ketika gelombang elektromagnetik menyentuh permukaan medium dielektrik dari suatu
sudut, leading edge gelombang tersebut akan melambat sementara trailing edgenya tetap
melaju normal. Penurunan kecepatan leading edge disebabkan karena interaksi dengan
elektron dalam medium tersebut. Saat leading edge menumbuk elektron, energi gelombang
tersebut akan diserap dan kemudian di radiasi kembali. Penyerapan dan re-radiasi ini
menimbulkan keterlambatan sepanjang arah perambatan gelombang. Kedua hal tersebut
menyebabkan perubahan arah rambat gelombang yang disebut refraksi atau pembiasan.
Perubahan arah rambat gelombang cahaya dapat dihitung dari indeks bias berdasarkan
hukum Snellius:
dimana:
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 10/17
θ1 dan θ2 adalah sudut antara normal dengan masing-masing sinar bias dan sinar
insiden
n1 dan n2 adalah indeks bias masing-masing medium
v1
dan v2
adalah kecepatan gelombang cahaya dalam masing-masing medium
Seberkas sinar datang dari udara ke lapisan minyak yang terapung di air dengan sudut
datang 30°. Bila indeks bias minyak 1,45 dan indeks bias air 1,33, berapakah besar sudut
sinar tersebut di dalam air?
Penyelesaian:
Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak
yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum
sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan seperti diperlihatkan gambar di
bawah.
Pada pengerjaan soal di atas besar sudut r1 tidak dicari karena tidak dibutuhkan, yang
dibutuhkan adalah sin r1 untuk mecari sin i2 karena sin r1 = sin i2.
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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 11/17
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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 12/17
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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 13/17
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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 14/17
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
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 15/17
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 menembuspermukaan cekung akuarium ke mata orang)
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 16/17
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,
5/10/2018 Fisika Sekolah 1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/fisika-sekolah-1 17/17
yakni 140 cm. Disebabkan jarak benda dengan bayangan yang dibentuk berbeda maka
bayangan juga mengalami perbesaran (M) sebesar :
Daftar Pustaka
Namapenulis.thn.judulbuku.kota:penerbit
Nama(tahun).jurnal[online]tersedia:http
Top Related