CAHAYA
1. Siat Gelombang Cahaya Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 x 10 8 m/s. Siat2 cahaya : Dapat mengalami pemantulan (releksi) Dapat mengalami pembiasan (reraksi) Dapat mengalami pelenturan (diraksi) Dapat dijumlahkan (intererensi) Dapat diuraikan (dispersi) Dapat diserap arah getarnya (polarisasi) Bersiat sebagai gelombang dan partikel
2. Pemantulan Cahaya Hukum Pemantulan Cahaya Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. Sudut datang (i) = sudut pantul (r) a. Pemantulan pada Cermin Datar Siat pembentukan bayangan pada cermin datar : Jarak bayangan ke cermin = jarak benda ke cermin Tinggi bayangan = tinggi benda Bayangan bersiat tegak dan maya, dibelakang cermin
b. Pemantulan pada Cermin Cekung Sinar-sinar Istimewa pada cermin Cekung : Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik okus. Sinar datang melalui titik okus dipantulkan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga. Siat Bayangan : a. Bila benda di ruang I, maka c. Bila benda di ruang III, maka Bayangan di ruang IV Bayangan di ruang II Maya, tegak, diperbesar Nyata, terbalik, diperkecil b. Bila benda di ruang II, maka Bayangan di ruang III Nyata, terbalik, diperbesar
c. Pemantulan pada Cermin Cembung Sinar-sinar Istimewa pada cermin Cembung : Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik okus. Sinar datang melalui titik okus dipantulkan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik itu juga. Siat Bayangan : Maya, tegak, diperkecil.
d. Perhitungan Pembentukan Bayangan 1 s 1 s' 1 atau 1 s 1 s' 2 R m h' h s' s Contoh : Sebuah benda berdiri tegak 10 cm di depan cermin cembung yang mempunyai titik okus 30 cm. Jika tinggi bendanya 2 m, tentukanlah tinggi bayangan yang terbentuk dan perbesaran benda.
3. Pembiasan Cahaya a. Indeks Bias n c c n n = indeks bias suatu medium c = kecepatan cahaya di udara c n = kecepatan cahaya dlm medium b. Hukum Pembiasan Cahaya i = sudut datang sin i sin r' n' n r = sudut bias n = indeks bias medium 1 n = indeks bias medium 2
c. Pembiasan pada Lensa Cembung Sinar-sinar Istimewa pada Lensa Cembung : Sinar sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik okus. Sinar melalui titik okus dipantulkan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui titik pusat optik tidak dibiaskan. Siat Bayangan : a. Bila benda di ruang I, maka Bayangan maya (di depan lensa), tegak, diperbesar b. Bila benda di ruang II, maka Bayangan nyata (dibelakang lensa), terbalik, diperbesar c. Bila benda di ruang III, maka Bayangan nyata, terbalik, diperkecil
d. Pembiasan pada Lensa Cekung Sinar-sinar Istimewa pada Lensa Cekung : Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik okus. Sinar datang seolah-olah menuju titik okus dibiaskan sejajar sumbu utama. Sinar datang melalui pusat optik tidak dibiaskan. Siat Bayangan : Maya, tegak, diperkecil.
e. Perhitungan Pembentukan Bayangan Contoh : Sebuah lensa cembung-cembung mempunyai jari2 kelengkungan 15 cm dan 10 cm, dengan indeks bias 1,5. Bila lensa itu berada di udara yang mempunyai indeks bias 1, tentukan jarak okus lensa tsb. 2 1 1 1 ) ' ( ' R R n n s n s n
e. Lensa Gabungan 1 g 1 1 1 2. Kekuatan Lensa (P) Contoh : P 1 Sebuah lensa cekung-cekung mempunyai jarak okus 50 cm, tentukan kekuatan lensa.
4. Intererensi Cahaya Adalah perpaduan dari 2 gelombang cahaya. Agar hasil intererensinya mempunyai pola yang teratur, kedua gelombang cahaya harus koheren, yaitu memiliki rekuensi dan amplitudo yg sama serta selisih ase tetap. Pola hasil intererensi ini dapat ditangkap pada layar, yaitu Garis terang, merupakan hasil intererensi maksimum (saling memperkuat atau konstrukti) Garis gelap, merupakan hasil intererensi minimum (saling memprlemah atau destrukti)
Syarat intererensi maksimum Intererensi maksimum terjadi jika kedua gel memiliki ase yg sama (sease), yaitu jika selisih lintasannya sama dgn nol atau bilangan bulat kali panjang gelombang λ. d sin m; m 0,1,2,... Bilangan m disebut orde terang. Untuk m=0 disebut terang pusat, m=1 disebut terang ke-1, dst. Karena jarak celah ke layar l jauh lebih besar dari jarak kedua celah d (l >> d), maka sudut θ sangat kecil, sehingga sin θ = tan θ = p/l, dgn demikian pd m l Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang.
Syarat intererensi minimum Intererensi minimum terjadi jika beda ase kedua gel 180 o, yaitu jika selisih lintasannya sama dgn bilangan ganjil kali setengah λ. d sin ( m 1 2) ; m 1,2,3,... Bilangan m disebut orde gelap. Tidak ada gelap ke nol. Untuk m=1 disebut gelap ke-1, dst. Mengingat sin θ = tan θ = p/l, maka pd l ( m 1) 2 Dengan p adalah jarak terang ke-m ke pusat terang. Jarak antara dua garis terang yg berurutan sama dgn jarak dua garis gelap berurutan. Jika jarak itu disebut Δp, maka pd l
Contoh : Pada suatu percobaan YOUNG, jarak antara 2 celah d = 0,25 mm sedangkan jarak celah ke layar l = 1 m. Jarak garis gelap kedua ke pusat pola interernsi pada layar adalah p = 3 mm. Tentukan : a. Panjang gelombang cahaya yg digunakan b. Jarak garis terang ketiga dari pusat c. Jarak garis terang ketiga dari pusat jika percobaan Young dicelupkan dalam air yg indeks biasnya 4/3.
5. Diraksi Jika muka gel bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang), maka gel ini akan mengalami lenturan sehingga terjadi gel2 setengah lingkaran yg melebar di belakang celah tsb. Gejala ini dikenal dgn peristiwa diraksi. Diraksi Celah Tunggal Syarat terjadinya garis gelap ke-m adalah d sin m; Untuk sudut θ yg kecil, berlaku m 1,2,3,... pd m l Syarat terjadinya garis terang ke-m adalah d sin ( m 1 2) ; m 0,1,2,... Untuk sudut θ yg kecil, berlaku pd l ( m 1) 2
Diraksi Celah Majemuk Pola diraksi maksimum d sin m; m 0,1,2,... Pola diraksi minimum d sin ( m 1 2) ; m 1,2,3,... Contoh : Celah tunggal selebar 0,12 mm disinari cahaya monokromatik sehingga menghasilkan jarak antara gelap kedua dan terang pusat 15 mm. Jika jarak layar dengan celah adalah 2 m, berapa panjang gelombang cahaya yg digunakan?
6. Alat-alat Optik 1. Mata 2. Lup 3. Mikroskop 4. Teropong 1. Mata Memiliki sebuah lensa yg berungsi sbg alat optik. Mata mempunyai penglihatan yang jelas pada daerah yang dibatasi oleh dua titik yaitu titik dekat/ punctum proximum (titik terdekat yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg berakomodasi sekuat2nya) dan titik jauh/punctum remotum (titik terjauh yg masih dapat dilihat jelas oleh mata yg tak berakomodasi)
Mata Normal Pada mata normal (emetropi) letak titik dekat (PP) terhadap mata sekitar 25 cm, sedang letak titik jauh (PR) terhadap mata adalah ~. Mata normal ini dapat melihat dg jelas suatu benda yg letaknya jauh maupun dekat. Benda jauh dilihatnya dg mata tak berakomodasi, sedang benda dekat dilihatnya dg mata berakomodasi. Cacat Mata Rabun dekat (hipermetropi) Rabun Jauh (miopi) Tidak mampu melihat benda2 dekat Tidak mampu melihat benda2 jauh Titik dekatnya > 25 cm Titik dekatnya = 25 cm Titik jauhnya ~ Titik jauhnya < ~ Dibantu dg kacamata positi Dibantu dg kacamata negati
Contoh : 1. Tentukan kekuatan lensa kacamata yg diperlukan oleh seseorang yg mempunyai titik dekat 40 cm, supaya orang tsb dapat membaca sebagaimana halnya orang normal. 2. Seorang anak mempunyai titik jauh 4 m. Supaya anak tsb dapat melihat benda2 jauh dg normal, tentukan kekuatan lensa kacamata yg diperlukan.
Lup Menggunakan sebuah lensa cembung. Untuk melihat benda2 kecil sehingga tampak lebih besar dan jelas. Siat Bayangan : Maya (didepan lup), tegak, diperbesar. Perbesaran Anguler : - mata tak berakomodasi - mata berakomodasi maks S n 1 γ = perbesaran anguler S n = titik dekat orang normal = jarak okus lup S n
Mikroskop Untuk melihat detail benda lebih jelas dan lebih besar. Menggunakan 2 lensa positi, sebagai lensa objekti dan lensa okuler. Melihat bayangan benda tanpa akomodasi Perbesaran bayangan : m S S ob ob ' x S n ok Melihat bayangan benda dengan berakomodasi S ob = jarak benda ke lensa objekti S ob' Sn m x S ob = jarak bayangan ke lensa objekti 1 Sob ok S n = jarak titik dekat mata normal ok = jarak okus lensa okuler
Contoh : Sebuah preparat diletakkan 1 cm di depan lensa objekti dari sebuah mikroskop. Jarak okus lensa objektinya 0,9 cm, jarak okus lensa okuler 5 cm. Jarak antara kedua lensa tsb 13 cm. tentukan perbesaran oleh mikroskop tsb.
Teropong Bintang Menggunakan 2 lensa positi. Beda teropong bintang dg mikroskop : mikroskop : ob < ok letak benda dekat dg lensa objekti teropong bintang: ob >> F ok letak benda di jauh tak berhingga Untuk mata tanpa akomodasi ob m ok Untuk mata berakomodasi maksimum m s ob ok ob ok S n S n ok
Teropong Bumi Menggunakan 3 lensa positi, sebagai lensa objekti, pembalik dan okuler. Utk mata tanpa akomodasi m ob ok Utk mata akomodasi maks m s ob ok ob ok S n S n ok Teropong Panggung Menggunakan 2 lensa; lensa objektinya positi, lensa okulernya negati. Utk mata tanpa akomodasi m ob ok Utk mata akomodasi maks m s ob ok ob ok S n S n ok
Contoh : Teropong bintang dg jarak okus objektinya 4 m dan jarak okus okulernya 4 cm, tentukan perbesaran bayangan yg dihasilkan masing2 untuk mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi maksimum.