Bab Cahaya

  6     CAHAYA

 

Kompetensi  Dasar

·       Menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya berbagai bentuk cermin dan lensa

Sub.bab :

a.     Merancang dan melakukan percobaan untuk menunjukkan perambatan cahaya

b.     Menjelaskan hukum pemantulan yang diperoleh melalui percobaan

A.     Cahaya

Adalah radiasi yang dapat dilihat oleh mata manusia.

Gelombang sebagai gelombang elektromagnetik ( tidak memerlukan medium )

Sifat-sifat cahaya :

a.        Dapat dilihat oleh mata

b.       Memiliki arah rambat yang tegak lurus arah getar ( gelombang transversal )

c.        Merambat menurut garis lurus

d.       Memiliki energi

e.       Dipancarkan dalam bentuk radiasi

f.         Dapat mengalami pembantulan, pembiasan ( refraksi ), interfrensi, disfraksi ( lenturan ) dan polarisasi.

Perambatan cahaya

Cahaya merambat dimedium yang homogen (  serba sama ) menurut garis lurus

Sinar adalah lintasan cahaya

               

V = s                        s = V . t                   t = s

                      t                                                              v

V = cepat rambat bunyi ( m/s )

s = jarak ( m )

t = waktu ( s )

               

                Pemantulan cahaya

Hukum pemantulan cahaya = pemantulan cahaya ketika cahaya mengenai objek mengikuti suatu aturan tertentu.

Jenis-jenis bayangan pantul : umbra ( bayangan gelap ) dan penumbra ( bayangan kabur )

Bunyi hukum pemantulan cahaya :

1.       Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar

2.       Sudut datang sama dengan sudut pantul

	N

 

i = r

                                                                                               

i

r

                                                                                                i = sudut datang

                                                                                                r = sudut pantul

                                                                                                N = garis normal

                Macam-macam pemantulan cahaya

1.       Pemantulan baur ( difus )  kesan teduh                   2. Pemantulan teratur / kesan silau

 

                Cermin dibedakan 3 macam :

1.       Cermin datar

2.       Cermin cekung

3.       Cermin cembung

 

Sub.bab :

1. Mendeskripsikan proses pembentukkan dan sifat-sifat bayangan pada cermin datar, cermin cekung dan cermin cembung

B.      Cermin

Lapisan cermin datar amalgam yaitu campuran perak dan raksa

Cermin datar

Sifat-sifat bayangan cermin datar :

a.        Maya                                                              d. Menghadap terbalik dengan benda

b.       Sama besar dengan benda                         e. Jarak bayangan sama dengan jarak benda

c.        Tegak

Kegunaan cermin datar dalam keseharian :

-          Bercermin / berhias                                    - periskop

-          Kaca spion motor / mobil                           - dll

Bayangan cermin dibedakan 2 macam :

1.       Bayangan nyata / sejati = bayangan yang bisa ditangkap oleh layar

Contoh : - bayangan pada saat nonton film dibioskop

  bayangan pada proyektor

2.       Bayangan maya / semu = bayangan yang tidak bisa ditangkap oleh layar

Contoh : - bayangan saat kita bercermin

                Melukis bayangan benda pada cermin datar :

1.      

Cermin datar

Pada benda berbentuk garis

 

2.      

Cermin datar

Pada benda berbentuk titik

 

3.       Pada 2 buah cermin datar

 

3 langkah melukis bayangan benda pada cermin datar :

1.       Lukis sinar datang pertama yang datang dari benda kecermin dan dipantulkan kemata sesuai hukum pemantulan

2.       Lukis sinar kedua yang datang dari benda kecermin dan dipantulkan kemata sesuai hukum pemantulan

3.       Perpanjangan sinar pantul pertama dan sinar pantul kedua dibelakang cermin akan berpotongan dibelakang cermin

Jarak bayangan = jarak benda

 

Panjang minimum cermin datar saat kita bercermin

 

                h_min = 1 x h_max                        h_max = tinggi badan ( cm )

                          2                                    h_min = panjang cermin ( cm )

Bayangan yang dibentuk oleh dua cermin datar

 

                n = 360⁰ – 1                          n = banyak bayangan ( x )

                         α                                     α = sudut cermin ( ⁰ / derjat )

                                                                1 = jumlah benda didepan cermin

Semakin kecil sudut cermin dan benda semakin banyak menghasilkan bayangan yang lebih banyak

 

Cermin Cekung ( konkaf )

Adalah jika permukaan yang mengkilapnya ( bagian depannya ) melengkung ke dalam.

Belakang

Depan

Konvergen ( mengumpul )

 

Bagian-bagian cermin cekung :

1.       Titik pusat kelengkungan cermin ( P )

2.       Sumbu utama ( Po )

3.       Titik pusat bidang cermin ( o )

Kegunaan cermin cekung dalam keseharian :

-          Berdandan                                                    - Dokter gigi

-          Pemantul pada lampu mobil / motor        - Pengumpul sinar matahari pada PLTS

-          Lampu senter

Hubungan titik fokus ( f ) dan titik pusat bidang cermin ( o )

	Sumbu utama

 

                                                                                                f = 1 . R                   f = titik fokus ( cm )

o

P

f

                                                                                                     2                         R = jari-jari kelengkungan (cm)

 

                                                                                                R = 2 . f

 

                Sinar–sinar istimewa cermin cekung :

1.       Sinar datang sejajar sumbu utama cermin dipantulkan melalui titik fokus ( f )

 

2.       Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama

 

3.       Sinar datang melalui titik pusat kelengkungan cermin ( P ) dipantulkan kembali melalui titik pusat kelengkungan tersebut.

 

                Aturan penomoran ruang pada cermin cekung

IV

I

II

III

                                                                                                Ruang I   = o - f

P

f

                                                                                                           II  = f - P

o

                                                                                                           III = P - ∞

                                                                                                           IV = dibelakang cermin

                3 langkah melukis bayangan benda pada cermin cekung

1.       Lukislah 2 buah sinar istimewa

2.       Sinar datang pada bagian depan cermin dipantulkan juga ke depan. Perpanjangan sinar-sinar dibelakang cermin di lukis dengan garis putus-putus

3.       Jika kedua sinar pantul berpotongan di depan cermin, maka bayangan ( nyata dan terbalik ). Jika kedua sinar pantul berpotongan dibelakang cermin, maka bayangan ( maya dan tegak )

Melukis pembentukkan dan sifat bayangan

-         

Benda

Ruang III

                                                                                Sifat bayangan :

f

P

                                                                                - Nyata

o

                                                                                - Terbalik

                                                                                - Diperkecil

	Bayangan benda

 

-         

Benda

Ruang II

                                                                                Sifat bayangan :

f

P

                                                                                - Nyata

o

                                                                                - Terbalik

                                                                                - Diperbesar

 

-         

Benda

Ruang I

                                                                                                Sifat bayangan :

f

P

                                                                                                - Maya

Bayangan benda

o

                                                                                                - Tegak

                                                                                                - Diperbesar

                Perhitungan cermin cekung

s

                                                                                               

f

                                                                                               

f

P

o

                                                                                               

sI

                                                                                               

 

                Hubungan jarak benda ( s ), jarak bayangan ( s^I ) dan titik fokus ( f )

 

                                                           

                               

                           R = 2 . f                                   f = 1 . R

                                                                                                                      2       

s = jarak benda ( cm )                          f = titik fokus ( cm )

s^I = jarak bayangan (cm )                     R = jari-jari kelengkungan (cm)

Nilai f pada cermin cekung selalu (+ )                             

                Pembesaran bayangan = perbandingan antara tinggi bayangan dan tinggi benda

                      h^I = m . h                h = h^I     

                                                                                                                      m      

                                s^I = m . s                                 s = s^I

                                                                                     m

M = pembesaran bayangan ( x )

                h^I = tinggi bayangan ( cm )

                h = tinggi benda ( cm )

Cermin Cembung ( konveks )

                Adalah jika permukaan yang mengkilap ( bagian depannya ) melengkung ke luar.

Divergen ( menyebar )

Belakang

Depan

 

 

Bagian – bagian cermin cembung :

                     i.          Titik pusat kelengkungan cermin ( p )

                   ii.          Sumbu utama ( po )

                  iii.          Titik pusat bidang cermin ( co )

Kegunaan cermin cembung dalam keseharian :

-       Kaca spion cembung

-       Kaca persimpangan jalan

Sinar-sinar istimewa

1.     Sinar datang sejajar sumbu utama cermin di pantulkan seakan datang dari titik fokus ( f )

 

2.     Sinar datang menuju ke  titik fokus ( f ) di pantulkan sejajar sumbu utama

 

3.     Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan ( p ) di pantulkan kembali seakan –akan datang dari titik pusat kelengkungan tersebut.

 

3 langkah melukis bayangan benda pada cermin cembung :

1.     Lukislah dua buah sinar istimewa

2.     Sinar datang pada bagian depan cermin di pantulkan juga ke bagiaan depan. Perpanjangan sinar- sinar di belakang cermin di lukis dengan garis putus-putus.

3.     Pada kedua sinar pantul berpotongan di belakang cermin, maka bayangan selalu ( maya, tegak, diperkecil )

Aturan penomoran ruang pada cermin cembung

IV

                                                                                                                Ruang IV = o - P

 

Melukis pambentukan bayangan dan sifat bayangan

 

Sifat bayangan :

-        Maya

-        Tegak

-        Diperkecil

Perhitungan cermin cembung

Hubungan jarak benda ( s ), jarak bayangan( s^I ) dan titik fokus ( f )

 

                              R = 2 . f

 

                           f = 1 . R

                                                                      2       

s = jarak benda ( cm )                          f = titik fokus ( cm )

s^I = jarak bayangan (cm )                     R = jari-jari kelengkungan (cm)

Nilai f pada cermin cembung selalu ( - )                          

                Nilai s^I berada dibelakang cermin ( - )

                               

                Pembesaran bayangan = perbandingan antara tinggi bayangan dan tinggi benda

                      M = pembesaran bayangan ( x )

                                                                                h^I = tinggi bayangan ( cm )

                                                                                h = tinggi benda ( cm )       

 

Sub.bab :

1. Menjelaskan hukum pembiasan yang diperoleh berdasarkan percobaan

C.      Pembiasan Cahaya

Adalah pembelokan seberkas cahaya yang merambat dari satu medium ke medium lainnya yang berbeda kerapatannya ( refraksi )

 

Udara

                                                                                                i= sinar datang

Air susu

                                                                                                r= sudut bias

 

                                                                d = proyeksi sinar datang dari udara ke bidang batas.

                n_kaca = d                                  n_kaca= indek bias kaca relatif terhadap udara (  ruang hampa )

                           b                                   b = proyeksi sinar bias dalam kaca ke bidang batas.

Hukum pembiasan I ( oleh willeboard snellius )

-          Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar dan ketiga nya berpotongan pada satu titik.

Hukum pembiasan II

-         

N

Sinar datang dari medium kurang rapat menuju ke medium lebih rapat di biaskan mendekati garis normal.

 

-          Sinar datang dari medium lebih rapat menuju ke medium kurang rapat di biaskan menjauhi garis normal.

Indeks Bias Medium

Oleh Christian Huygens ( 1629 – 1695 )

Adalah perbandingan cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ( c ) dengan cepat rambat dalam medium tertentu ( c_n )

 

n = c                       n = λ₁                      n₁ . v₁ = n₂ . v₂

                      v                              λ₂

                                                                                n₁ . λ₁ = n₂ . λ₂

n = indeks bias medium                                                                      v₁, v₂ = cepat rambat cahaya pada medium

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa ( 3.10⁸ m/s )               λ₁, λ₂ = panjang gelombang cahaya pada medium

v = kecepatan cahaya dalam medium                                              1λ = 1Å =           1             m

λ₂ = cepat rambat cahaya pada medium                                                          10.000.000.000

λ₁ = cepat rambat cahaya pada udara                                              Å = Angstrong

Tabel indeks bias medium

No.	Medium	Indeks bias	Cepat rambat ( m/s )
1.	Udara	1	3 x 108
2.	Air	1,33 = 4/3	2,25 x 108
3.	Gliserin	1,47	2,04 x 108
4.	Intan	2,42	1,24 x 108
5.	Kaca	1,5 = 2/3	2 x 108

Pemantulan Sempurna / Pembiasan Cahaya

Syarat pemantulan sempuran :

a.        Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat

b.       Sudut datang lebih besar dari sudut batas

Sudut batas = sudut datang yang menyebabkan sudut bias 90⁰

 

r

Udara

                                                                                                r = sudut bias

 

Contoh pemantulan sempurna dalam keseharian :

-             Terjadinya fata morgana            - Kilau cahaya intan berlian

-             Pemantulan pada prisma           - Kolam renang tampak dangkal bila di pandang dari atas

-             Terlihatnya pelangi                     - Batang pensil tampak bengkok bila di lihat dalam bejana air

Sudut Deviasi

Adalah sudut yang di bentuk oleh perpanjangan sinar datang dengan sinar bias yang meninggalkan prisma.

Mejikuhibiniu ( merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu ) = spektrum warna

Dispersi cahaya = pengurangan cahaya putih atas komponen-komponen warna pelangi.

Jenis warna sinar :

1. mono kromatik = warna sinar dapat di uraikan contoh : merah, kuning, hijau dll

2. polikromatik = warna sinar dapat di uraikan contoh : sinar putih, sinar matahari.

 

D = i + r – β                      D = sudut deviasi

                                          i = sudut datang dari udara

D_m= i₁ + i₁ – β                   β = sudut pembias prisma

    = 2i₁ + β                        r = sudut bias udara

D_m= r₂ + r₂ – β                

    = 2r₂ – β                      

D_m = deviasi minimum terjadi jika i = r       

i₁ = i₂

 

Sub.bab :

1. Mendeskripsikan proses pembentukkan dan sifat bayangan pada lensa cekung dan lensa cembung

1.    Lensa

Adalah sebuah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau satu bidang datar dan satu bidang lengkung. Ada dua jenis lensa :

1.     Lensa cembung

2.     Lensa cekung

Lensa Cembung

Adalah lensa yang memiliki bagian tengah lebih tebal dari pada bagian ujungnya. Macam- macam lensa cembung dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 

Arah sinar datang

F₁ = fokus aktif ( nyata )

F₂ = fokus pasif ( maya )

 

Bagian-bagian lensa cembung yaitu :

1.     Titik fokus ( F )

2.     Titik pusat kelengkungan lensa ( o )

3.     Sumbu utama

Ada 3 sinar-sinar istimewa pada lensa cembung yaitu :

1.       Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif yang terdapat dibagian belakang lensa.

 

2.       Sinar datang melalui titik fokus pasif yang terdapat didepan lensa dibiaskan sejajar sumbu utama.

 

3.       Sinar datang melalui titik pusat optik ( o ) diteruskan tanpa membias.

 

Cara melukis pembentukan bayangan dan sifat bayangan pada lensa cembung,

3 langkah- langkah sebagai berikut :

1.       Lukislah 2 buah sinar istimewa lensa cembung ( biasanya sinar 1 dan 3 ).

2.       Sinar selalu datang dari depan lensa dan dibiaskan ke bagian belakang lensa.

3.       Perpotongan kedua sinar bias adalah bayangan. Jika perpotongan didapat dari perpanjangan sinar bias, bayangan yang terjadi maya dan dilukis dengan garis putus-putus.

Melukis pembentukan bayangan dan sifat bayangan pada lensa cembung.

a.        Jika jarak benda ( s ) menjauhi lensa        b. Jika jarak benda ( s ) mendekati lensa

 

Sifat bayangan :                                                                    Sifat bayangan :

-   Nyata                                                                                   - Nyata

-  

Bayangan benda

Terbalik                                                                               - Terbalik

-   Diperkecil                                                                           - Diperbesar

Perhitungan lensa cembung

 

                                                                      

S =  jarak benda ke lensa cembung ( cm )                                       h¹ =  tinggi bayangan benda ( cm )

S¹ =  jarak bayangan ke lensa cembung ( cm )                                h =  tinggi benda ( cm )      

R =  jari-jari kelengkungan lensa ( cm )                                            f =  jarak fokus lensa ( cm )

M =  pembesaran bayangan lensa cembung ( x )          

f =  selalu ( + )  

s = ( + ) bila didepan lensa

s^I= ( + ) bila dibelakng lensa ( nyata )

Lensa Cekung

Adalah lensa yang memiliki bagian tengah yang menipis dari pada bagian ujungnya.

 

Bagian-bagian lensa cekung :

1.     Titik fokus ( f )

2.     Titik pusat kelengkungan cermin ( o )

3.     Sumbu utama

Sinar istimewa lensa cekung

1.     Sinar yang datang sejajar sumbu utama di biaskan seakan-akan berasal dari titik fokus aktif ( f₁ )

 

2.     Sinar yang datang seakan – akan menuju ke titik fokus pasif ( f₂ ) di biaskan sejajar sumbu utama.

 

3.     Sinar yang datang melalui titik pusat optik 0 diteruskan tanpa membias

 

Melukis pembentuka bayangan dan sifat bayangan pada lensa cekung

1.     Lukislah dua buah sinar istimewa

2.     Sinar datng dari depan lensa di biaskan dengan garis putus-putus dan sebaliknya

3.     Perpotongan sinar bias menghasilkan bayang maya, tegak di perkecil.

 

Sifat bayangan :

-        Maya

-        Tegak

-        Diperkecil

Perhitungan lensa cekung

 

                                                                      

S =  jarak benda ke lensa cembung ( cm )                                       h¹ =  tinggi bayangan benda ( cm )

S¹ =  jarak bayangan ke lensa cembung ( cm )                                h =  tinggi benda ( cm )      

R =  jari-jari kelengkungan lensa ( cm )                                            f =  jarak fokus lensa ( cm )

M =  pembesaran bayangan lensa cembung ( x )

f= selalu ( - )

s= (+) benda di depan lensa

s¹=(+) bayangan di depan lensa

kuat lensa

Adalah kemampuan lensa untuk memfokuskan sinar-sinar.

 

Perhitungan kuat lensa

 

                P = 1       = dalam cm           P = 100         = dalam meter

                       F                                                 f

P = kuat lensa ( dioptri )

f = jarak fokus ( cm atau m )

Materi Cahaya yang diatas bisa di download disini
http://www.scribd.com/doc/142930675/MATERI-CAHAYA

Materi Cahaya dalam Power Point Kelas VIII bisa di download disini
http://www.scribd.com/doc/141353669/Bab-Cahaya-Kelas-VIII