OPTIKA GEOMETRI

Optika merupakan cabang fisika yang mempelajari cahaya.  Bahasan mengenai optika terbagi menjadi dua yaitu :
1. Optika Geometri (membahas fenomena pemantulan dan pembiasan)
2. Optika Fisis (membahas fenomena polarisasi, difraksi dan interferensi)

Seperti telah diketahui cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan tiga ratus ribu kilometer tiap detik dalam ruang hampa udara ( tanpa medium ).  Kita dapat melihat benda-benda disekitar karena pantulan cahaya dari benda itu.

Yang dibahas :

1.                   cermin (datar, cekung,cembung)

2.                   lensa (tebal,tipis)

3.                   prisma.

Maya artinya :  tidak bisa ditangkap layar, dibelakang cermin

Nyata artinya : bisa ditangkap layar, di depan cermin

Persamaan umum cermin :

  f = ½ R

s    = jarak benda ke cermin

s’   = jarak bayangan ke cermin

f     = jarak titik fokus

R    = jari-jari kelengkungan

M = perbesaran bayangan = magnify

h    = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

3 sinar istimewa pada cermin cekung :

1. sinar // sbut dipantulkan ke fokus
2. sinar dari fokus dipantulkan // sbut
3. sinar melewati R dipantulkan kembali ke R.

Langkah2 menggambar ;

1 Sumbu utama,

2 Cermin,

3 tentukan titik R pada sumbu utama

4 tentukan titik F,

5 tentukan tinggi dan posisi benda s,

6 gambarkan dua Sinar Istimewa,

7 temukan ketemu s’

LKS :  dikerjakan dan ditulisk

Sebuah benda tingginya 2 cm terletak 4 cm didepan cermin datar.

a. tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

b. tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

c.  sifat bayangan.

Sebuah benda tingginya 1 cm terletak 2 cm didepan cermin cekung yang mempunyai jari-jari kelengkungan 6.

d.  tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

e.  tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

f.   sifat bayangan.

 

Sebuah benda tingginya 2 cm terletak 4 cm didepan cermin cembung

g. tentukan letak bayangan dengan menggunakan gambar (hk pemantulan)

h. tentukan letak bayangan dengan menggunakan metode rumus

i.  sifat bayangan.

Cermin Cembung

Disebut pula cermin negatif

Bersifat divergen (menyebarkan cahaya)

Sifat bayangan yang dibentuk :

- selalu maya

- selalu diperkecil

- selalu dibelakang cermin

”sinar-sinar sejajar sumbu utama cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus di belakang cermin”

”sinar-sinar menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali berimpit dengan sinar datang”

Contoh soal.

Sinar-sinar sejajar sumbu utama pada cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari sebuah titik yang teletak 1 meter di belakang cermin, jika benda yang tingginya 2 meter terletak 4 meter di depan cermin, tentukanlah

- letak bayangan

- tinggi bayangan

- perbesaran

PEMBIASAN ;

Proses perubahan arah cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Kerapatan optik dinyatakan dengan indeks bias.  Indeks bias terbagi menjadi dua indeks bias mutlak dan indeks bias relatif.

Indeks bias mutlak :

.n_x  = indek bias mutlak medium

.c   = cepat rambat cahaya di ruang hampa

.c   = 3 x 10^{8 m}/_s

.v_x  = kecepatan cahaya dalam medium

Indeks bias relatif :

n  = indek bias mutlak medium

c  = kecepatan cahaya di ruang hampa 3x10^{8  m}/_s

v  = kecepatan cahaya dalam medium

n_1-2 =  indek bias relatif med 1 thd med 2

n_2-1 =  indek bias relatif med 2 thd med 1

Hukum pembiasan (Willebrord Snellius)  1621

I.   sinardatang, sinar bias, garisnormal, bidang batas terletak pada satu bidang datar

II.  dua poin yaitu :               

Ø  sinar dari medium rapat ke renggang dibiaskan menjauhi garis normal

Ø  dari renggang ke rapat dibiaskan mendekati garis normal

n₁ = indek bias mutlak medium pertama

n₂ = indek bias mutlak medium kedua

q₁  = sudut datang

q₂ = sudut bias

Contoh soal : (pr)

1.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 2 x  10^{8 m}/_s berapakah indek bias mutlak kaca?

2.    Berapa indeks bias relatif kaca terhadap air ?

3.    Berapa indeks bias relatif air terhadap kaca ?

4.    Sudut seberkas sinar datang dari udara ke air sebesar 45° terhadap garis normal, tentukan besar sudut biasnya jika indek bias mutlak air 4/3 .

5.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 1,5 x  10^{8 m}/_s berapakah indeks bias mutlak kaca?

Pemantulan sempurna ;

Syarat terjadi pemantulan sempurna adalah :

1.sinar datang dari medium rapat ke renggang

2.sudut datang lebih besar sudut batas, yang dimaksud sudut batas adalah sudut datang yang menyebabkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan.

3.Sudut kritis atau sudut batas yaitu, sudut datang yang menghasilkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan (teta 2 = 90 derajat)

LENSA TEBAL

Yaitu medium dengan indeks bias tertentu dan jari-jari tertentu.

Persamaan pembentukan bayangan pada lensa tebal sebagai berikut :

.n_m    = indeks bias medium

.n_L      = indeks bias lensa

.s      = letak benda

.s’     = letak bayangan

.R     = jari-jari

.f      = jarak fokus

 LENSA TIPIS

Lensa tipis mempunyai bagian-bagian tertentu yaitu pusat lensa (vertex), terdapat dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Harga jari-jari tergantung jenis lensanya.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Persamaan pembuatan lensa tipis sebagai berikut ;

Sedangkan persamaan pembentukan bayangan pada lensa tipis sama dengan cermin.

jika letak bayangan dan benda sepihak maka bayangan maya

jika letak bayangan dan benda tidak sepihak maka bayangan nyata (bisa ditangkap layar)

Lensa tipis mempunyai kekuatan lensa, kekuatan lensa dengan satuan dioptri berbanding terbalik dengan jarak fokus. Semakin kecil jarak fokus maka semakin kuat lensa itu.

.p = kuat lensa (dioptri)
.f = jarak fokus dalam meter
.1 = satu



Soal :

1. Lensa bikonveks terbuat dari kaca dengan indeks bias mutlak 1,5. jika indeks bias medium udara   1   tentukan jarak fokus lensa bila jari-jari kelengkungan 15 cm.

2. Tentukan jarak fokus lensa pada nomer 1 diatas jika lensa dimasukkan dalam medium air yang indek biasnya 4/3.

3. Lensa bikonkaf terbuat dari intan dengan indeks bias 2. Jika jari jari kelengkungannya 3cm, tentukan jarak fokus lensa di udara.

4. Tentukan jarak fokus lensa jika lensa dimasukkan dalam air.

5. Lensa Plankonkaf mempunyai jari-jari 5 cm, tentukan jarak fokus lensa tersebut jika lensa terbuat dari kaca.

6. Sebuah benda terletak 10 cm didepan lensa bikonveks yang mempunyai jarak fokus 15 cm. Tentukan letak bayangan dan sifat bayangan yang terjadi.

7. Tentukan jarak benda jika bayang terjadi 5 cm dibelakang lensa yang terbuat dari kaca dengan jarak fokus 10 cm.


Lensa Gabungan

Beberapa lensa dapat digabung maka akan diperoleh fokus lensa gabungan yaitu ;