Sifat Gelombang Cahaya
Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik. Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 × 10⁸ m/s.
Sifat cahaya dipelajari / diselidiki oleh :
1. Teori Emisi Newton
Cahaya merupakan partikel yang sangat kecil dan ringan. Memancar ke segela arah dengan kecepatan yang sangat tinggi.
2. Teori Gelombang Huygens
Pada dasarnya cahaya sama dengan bunyi, berbeda hanya dalam hal frekuensi dan panjang gelombangnya saja.
3. Percobaan Young dan Fresnel
Cahaya mempunyai sifat dapat melentur dan berinterferensi. Peristiwa ini dapat diterangkan oleh teori emisi Newton.
4. Percobaan Foucault
Kecepatan cahaya dalam zat lebih kecil bila dibandingkan dengan kecepatannya di udara.
5. Teori Maxwell
Cepat rambat gelombang elekromaknetik sama dengan kecepatan cahaya, sehingga Macwell berkesimpulan cahaya merupakan gelombang elekromagnetik.
6. Percobaan Herzt
Cahaya merupakan gelombang elekromagnetik yang transversal sehingga dapat menunjukkan gejala polarisasi.
7. Percobaan Zeeman
Medan magnet yang kuat dapat mempengaruhi cahaya.
8. Percobaan Johanes Stark
Medan listrik yang kuat dapat mempengaruhi cahaya.
9. Percobaan Michelson dan Morley
Cahaya dapat merambat dalam ruang hampa.
10. Percobaan Planck
Cahaya merupakan partikel-partikel kecil disebut kwanta, Kwantum energi cahaya disebut foton. Teori Planck disebut juga Teori Kwantum.
11. Teori Einstein
Cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan partikel, dibuktikan dengan percobaan efek foto listrik.
Jadi sifat-sfat cahaya :
Dapat mengalami : pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), lenturan (defraksi), hamburan, cahaya dapat dijumlahkan (interferensi), diuraikan (dispersi), di serap sebagian arah getarnya (polarisasi) dan juga bersifat sebagai gelombang dan partikel.
Pemantulan Cahaya
Hukum Pemantulan Cahaya oleh SNELLIUS :
- Sinar datang, garis normal dan sinar pantul teletak pada satu bidang datar.
- Sudut sinar datang (i) = sudut sinar pantul (r).
1. Pemantulan pada sinar datar.
P = benda
P' = bayangan
S = jarak benda ke cermin
S' = jarak bayangan ke cermin
S = S'
Sifat bayangan :
- Jarak bayangan = jarak benda ke cermin.
- Tinggi benda = tinggi bayangan.
- Bayangan bersifat tegak dan maya dibelakang cermin.
Bila dua buah cermin datar, satu sama lain didekatkan sehingga membentuk sudut α, maka banyaknya bayangan yang dapat dibentuk oleh kedua cermin adalah.
n = 360 / α ; dengan n = jumlah banyangan
2. Pemantulan pada cermin cembung
P = titik pusat kelengkungan
F = titik api (fokus)
R = jari-jari kelengkungan
f = jarak fokus ke permukaan cermin
R = 2f.
Sinar-sinar istimewa:
1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah sinar dari titik fokus
2. Sinar datang menuju titik fokus, dipantulkan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah sinar datang dari titik pusat itu pula. Jadi sinar datang dari sinar pantul berimpit.
Pembentukan bayangan pada cermin cembung:
Sifat bayangan : selalu tegak, diperkecil dan maya (dibelakang cermin)
3. Pembentukan bayangan pada cermin cekung
Ⅰ = ruang antara cermin dengan titik fokus
Ⅱ = ruang antara titik fokus dengan titik pusat (P)
Ⅲ = ruang antara titik pusat (P) sampai jauh tak terhingga
Ⅳ = ruang dibelakang cemin
R = jari-jari
Sinar-sinar istimewa :
1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipentulkan melalui titik fokus
2. Sinar datang menuju titik fokus, dipantulkan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang menuju titik pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui titik pusat itu pula. Jadi sinar datang dan sinar pantul berimpit.
Perhitungan Pembentukan Bayangan
Pada kedua cermin cembung dan cermin cekung berlaku persamaan :
1/s + 1/s' = 1/f atau 1/s + 1/s' = 2/R
kerena : f 1/2 R atau R = 2f
dengan :
s = jarak benda ke cermin
s' = jarak bayangan ke cermin
f = jarak fokus
R = jari-jari kelengkungan cermin
Selain menentukan letak bayangan dari benda, dapat juga ditentukan perbesaran bayangan yang dibentuk oleh cermin, dengan persamaan :
m = ৷ h'/h ৷ = ৷ s'/s ৷
dengan :
m = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h' = tinggi bayangan
৷৷ = tanda mutlak
Untuk cermin cembung harga f dan R selalu negatip, sehingga cermin cembung disebut cermin negatip. Sedangkan cermin cekung harga f dan R selalu positip, sehingga cermin cembung disebut cermin positip.
Pembiasan Cahaya
salah satu sifat cahaya adalah mengalami pembelokan bila melewati batas dua medium. Peristiwa pembelokan cahaya ini disebut dengan pembiasan (refraksi).
Indeks Bias (n).
Yang dimaksud indeks bias cahaya adalah perbandingan kecepatan cahaya di udara terhadap kecepatan cahaya dalam medium lain.
n = C/ Cn
n = indeks bias medium
C = kecepatan cahaya diudara
Cn = kecepatan cehaya di dalam medium tersebut
Hukum Pembiasan:
- Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar
- Sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal
- Sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat dibiaskan mejauhi garis normal
- Sinar datang tegak lurus dua medium tidak dibiaskan, melainkan diteruskan.
Hukum Pembiasan menurut SNELLIUS ; Sin i / Sin r' = n ; i = sudut datang r' = sudut bias.
Lensa Cembung
Sinar-sinar istimewa :- Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik fokus.
- Sinar melalui titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama.
- Sinar melalui titik pusat optik tidak dibiaskan
Gambar:
F2 F1
Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, dan Ⅳ = ruang untuk benda
(Ⅰ), (Ⅱ), (Ⅲ), dan (Ⅳ) = ruang untuk bayangan
Sifat bayangan:
Benda di ruang Ⅰ : Maya (didepan lensa), tegak dan diperbesar.
Benda di ruang Ⅱ : Nyata (dibelakang lensa ), terbalik dan diperbesar.
Benda di ruang Ⅲ : Nyata, terbalik dan diperkecil.
Lensa Cekung
Sinar-sinar istimewa :
- Sinar sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah dari titik fokus.
- Sinar data seolah-olah menuju titik fokus dibiaskan sejajar sumbu utama
- Sinar melalui titik pusat optik tidak dibiaskan.
Dimana benda diletakkan, sifat bayangan :
Selalu maya, selalu tegak, dan selalu diperkecil.
- Pada lensa, bayangan dibelakang lensa adalah positip (nyata) sedangkan pada cermin, bayangan dibelakang cermin adalah negatip (maya).
- Cermin cekung identik dengan lensa cembung dan cermin cembung identik dengan lensa cekung.
Lensa Gabungan
Dua buah lensa atau lebih dapat digabungkan sehingga berimpit dan sumbu utamanya juga berimpit dengan lensa gabungan.
Misal lensa setiap digabungkan dengan lensa positip.
Gambar :
Jarak fokus lensa gabungannya : 1/fg = 1/f1 + 1/f2 atau fg = f1.f2/f1 + f2
Kekuatan Lensa ( P )
Kekuatan lensa didefinisikan sebagai perbandingan terbalik terhadap jarak fokus, jadi bila jarak fokus besar maka kekuatan lensa kecil dan sebaliknya.
Persamaan :
P = 1/f (dioptri) ; f dalam meter
atau
P = 100/f (dioptri) ; f dalam cm
Alat Optik
Termasuk alat optik :
- Mata
- Lup
- Mikroskop
- Teropong (Bintang, Panggung dan Bumi).
1. Mata
adalah salah satu alat optik yang dimiliki oleh setiap orang, mata memiliki sebuah lensa yang berfungsi sebagai alat optik. Mata mempunyai penglihatan jelas pada daerah yang dibatasi oleh dua titik, yaitu titik dekat (punctum proximum , PP ) dan titik jauh (Punctum remotum, PR).
Titik dekat (PP)
adalah titik terdekat yang masih dapat dilihat jelas oleh mata yang berakomodasi sekuat-kuatnya.
Titik jauh (PR)
adalah titik terjauh yang masih dapat dilihat jelas oleh mata tanpa berakomodasi.
Mata normal (Emetropi)
Untuk mata normal letak titik dekat (PP) terhadap mata sekitar 25 cm sedangkan letak titik jauhnya (PR) terhadap mata adalah tak terhingga ( ~ ). Mata normal dapat melihat dengan jelas suatu benda yang letaknya dekat maupun jauh.
Benda dekat dilihat dengan mata berakomodasi, sedangkan jauh dilihat dengan mata tidak berakomodasi.
Gambar :
mata berakomodasi , mata tanpa berakomodasi.
Cacat mata.
1. Rabun dekat (hypermetropi)
- mata tidak dapat melihat benda dekat
- titik dekatnya lebih jauh dari 25 cm
- titik jauhnya dianggap tetap ~ , (tak terhingga)
- supaya dapat melihat benda dekat seperti mata normal, dibantu dengan kaca mata lensa positip.
Gambar :
2. Rabun jauh (myopi)
- mata tidak mampu melihat benda jauh
- titik jauhnya lebih dekat dari ~ , (tak terhingga)
- supaya dapat melihat seperti normal, dibantu dengan kaca mata lensa negatip.
Gambar :
2. LUP
Lup merupakan alat optik, yang hanya mempergunakan sejauh lensa cembung. Fungsi dari Lup adalah untuk melihat benda-benda kecil sehingga tampak lebih besar dan lebih jelas.
Pembentukan bayangan pada Lup.
Sifat bayangan : diperbesar, maya (di depan lup) dan tegak
Perbesaran angular (sudut).
- untuk mata tak berakomodasi : 𝛾 = Sn / f
- untuk mata berakomodasi maksimum 𝛾 = Sn / f + 1
dengan :
𝛾 = perbesaran angular / sudut
Sn = titik dekat orang normal
f = jarak fokus lup
3. Mikroskup
Mikroskup mempergunakan dua buah lensa positip, yang berfungsi sebagai lensa obyektif (ob) dan lensa okuler (ok). Fungsi mikroskup adalah untuk melihat detail (bagian-bagian) benda supaya lebih besar dan lebih jelas.
Melihat bayangan benda tanpa berakomodasi.
Perbesarannya :
m = ৷ S₁' / S₁ ⅹ Sn / f𝜊𝜅 ৷
dengan :
m = perbesaran bayangan
S₁ = jarak benda ke lensa obyektif
S₁' = jarak bayangan (1) ke lensa obyektif
Sn = jarak titik dekat orang normal, 25 cm
f𝑜𝑘 = jarak fokus lensa okuler
Melihat bayangan benda dengan berakomodasi
Perbesarannya :
m = ৷ S₁' / S₁ х ( Sn / f𝑜𝑘 + 1 ) ৷
dengan :
m = perbesaran bayangan
S₁ = jarak benda ke lensa obyektif
S₁' = jarak bayangan (1) ke lensa obyektif
Sn = jarak titik dekat orang normal, 25 sm
f𝑜𝑘 = jarak fokus lensa okuler
4. Teropong Bintang
Perbedaannya :
Lensa mikroskup f𝑜𝑏 < f𝑜𝑘, Lensa teropong bintang f𝑜𝑏 >> f𝑜𝑘.
Letak benda mikroskup dekat dengan lensa obyektif, Latak benda teropong bintang Jauh tak terhingga ( ~ ).
Pembesarannya :
m = f𝑜𝑏 / f𝑜𝑘
5. Teropong Bumi
Teropong bumi menggunakan tiga buah lensa positif, yang berfungsi sebagai lensa obyektif, lensa pembalik dan lensa okuler. Lensa pembalik untuk membalikkan bayangan yang dibentuk oleh lensa obyektif.
Berbeda dengan mikroskup dan teropong bintang, bayangan yang diamati oleh mata pengamat semuanya terbalik. Sedang teropong bumi bayangan akhirnya yang diamati oleh mata pengamat adalah tegak.
Perbesaran bayangan.
untuk mata tak berakomodasi :
d = f𝑜𝑏 + 4 f𝑝 + f𝑜𝑘 ; f𝑝 = f𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑙𝑖𝑘
Perbesaran bayangan tanpa berakomodasi :
m = f𝑜𝑏 / f𝑜𝑘
6. Teropong Panggung
Teropong ini disebut juga teropong tonil, dan menggunakan dua buah lensa, yaitu lensa obyektif positip dan lensa okuler negatif, sehingga bayangan akhir yang terbentuk adalah tegak.
Perbesaran bayangan untuk mata tanpa berakomodasi :
m = ৷ f𝑜𝑏 / 𝑜𝑘 ৷
Sekian dari saya tentang artikel ini semoga bermanfaat dan terimakasih.
No comments:
Post a Comment