“Pernahkah kamu berpikir bagaimana bumi tanpa cahaya? Gelap, sunyi, dan tanpa kehidupan. Makhluk hidup memerlukan cahaya untuk hidup. Tanpa cahaya manusia dan hewan tidak dapat melihat, tanpa cahaya tumbuh-tumbuhan tidak dapat melakukan fotosintesis. Lalu apa definisi cahaya? Bagaimana sifat-sifatnya? Dan mengapa ia sangat diperlukan? Ayo… kita cari tahu bersama.”
Cahaya merupakan bentuk energi gelombang elektromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang 380-750 nm. Selain itu, cahaya juga disebut sebagai partikel yang disebut foton paket. Kedua definisi ini disebut sebagai dualism gelombang-partikel. Paket cahaya yang disebut spektrum kemmudian visual dirasakan oleh indera penglihatan sebagai warna.
Agar dapat mengenali cahaya dengan baik, kita perlu mengetahui sifat-sifat cahaya yang dijabarkan sebagai berikut.
Hukum pemantulan cahaya yang dikemukakan oleh Snellius. Garis normal yang merupakan garis khayal yang tegak lurus dengan bidang pantul. Garis normal berguna untuk mempermudah menggambarkan pembentukan bayangan oleh cahaya. Adapun hukum Snellius sebagai berikut:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.
2. Besar sudut sinar datang sama dengan besar sudut sinar pantul.
Snellius
Cahaya matahari memiliki beberapa warna yang memiliki peran penting dalam pembentukan pelangi. Cahaya matahari tersebut dinamakan polikromatik. Cahaya yang akan ditangkap oleh kasat mata manusia ada 7 warna yaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu yang akan muncul pada langit yang disebut dengan cahaya tampak. Menurut ilmu fisika cahaya tampak merupakan gelombang elektromagnetik yang terjadi akibat adanya medan magnet dan medan listrik. Cahaya tampak memiliki panjang yang berbeda-beda dimulai dari 4000 A sampai 7000 A dan tampak cahaya juga memiliki frekuensi 4,3 x 1014 Hz. Adapun proses pembentukan Pelangi sebagai berikut.
“Pernahkah kamu memperhatikan ada berapa jenis cermin di rumahmu? atau pernahkah kamu memperhatikan disetiap tikungan ada cermin? Cermin yang ada pada meja rias, cermin pada kendaraan orang tuamu, dan cermin yang ada ditikungan, apakah jenis cermin tersebut sama? Ada berapa saja jenis cermin? Bagaimanakah proses pembentukan bayangannya? Ayo… kita cari tahu bersama.”
Peristiwa pemantulan cahaya pada cermin dapat menyebabkan bayangan benda oleh cermin. Sekarang mari kita pelajari proyeksi bayangan yang terjadi pada cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.
Cermin datar adalah cermin yang permukaannya datar, licin, dan mengkilap. Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin datar dijarabkan sebagai berikut:
Bayangan pada cermin datar bersifat maya karena titik potong berkas sinar-sinar pantulnya merupakan hasil perpanjangan sinar-sinar pantul yang divergen (menyebar). Titik bayangan dihasilkan dari perpotongan sinar-sinar pantul yang digambarkan oleh garis putus-putus.
Cermin cekung adalah cermin yang berbentuk dari suatu bola dengan lapisan dalam yang berfungsi sebagai cermin atau memiliki permukaan cekung. Cermin cekung bersifat konvergen (mengumpulkan cahaya), fokusnya bernilai positif, sifat bayangan tergantung letak benda, dan jumlah ruang letak benda dan letak bayangan selalu sama dengan 5. Pembagian ruang pada cermin cekung yaitu ruang I berada antara cermin dan titik focus, ruang II berada antara titik focus dan titik pusat kelengkungan cermin, dan ruang III berada di depan titik kelengkungan cermin sampai titik tak berhingga.
Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin cekung dijabarkan sebagai berikut.
Pembentukan bayangan dapat melalui sinar-sinar istimewa pada cermin cekung yang dimuat pada tabel berikut:
Contohnya, sebuah benda terlekak di ruang II antara folus dan pusat kelengkungan cermin. Jalannya sinar membentuk bayangan yang terjadi adalah seperti gambar berikut:
Penentuan letak bayangan pada cermin cekung diatur dalam dalil Esbach yaitu jumlah ruang benda dengan ruang bayangan adalah sama dengan lima. Jika benda di ruang 2, maka bayangan ada di ruang 3. Ringkasan sifat bayangan pada cermin cekung dapat dilihat pada tabel berikut:
Cermin cembung adalah cermin yang berbentuk dari suatu bola dengan lapisan luar yang berfungsi sebagai cermin atau memiliki permukaan cembung. Cemrin cembung bersifat divergen (menyebarkan cahaya), fokusnya bernilai negatif, umumnya benda terletak pada ruang empat dan bayangan terletak pada ruang satu, jumlah ruang letak benda dan letak bayangan selalu sama dengan 5, dan bayangan benda yang terbentuk selalu maya, tegak, dan diperkecil. Pembagian ruang pada cermin cembung yaitu antara cermin dan titik focus merupakan ruang I, ruang antara titik fokus dan titik pusat kelengkungan cermin adalah ruang II, dan bagian terakhir dari cermin adalah ruang III (berada di belakang titik kelengkungan cermin sampai titik tak berhingga.
Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin cembung dijabarkan sebagai berikut:
Pembentukan bayangan dapat melalui sinar-sinar istimewa pada cermin cembung yang dimuat pada table berikut:
Contohnya, sebuah benda diletakkan di depan cermin cembung, jalannya sinar dapat diluhat pada langkah-langkah berikut:
Letak bayangan pada cermin cembung dimanapun letak bendanya akan selalu maya, tegak, dan diperkecil.
Rumus menghitung banyaknya bayangan benda yang terbentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk sudut θ.
Rumus menghitung jarak fokus pada cermin cekung pada cermin cekung.
Rumus menghitung jarak fokus pada cermin cekung pada cermin cembung.
Rumus pembesaran bayangan (M) pada cermin cekung dan cermin cembung.
Jika seseorang yang ingin melihat seluruh tinggi badannya tertangkap dalam sebuah cermin datar membutuhkan cermin dengan panjang tertentu. Panjang minimal cermin untuk melihat seluruh badan adalah setengah panjang benda.
“Pernahkah kamu berpikir mengapa seseorang yang rabun dekat dan rabun jauh dapat ditolong dengan menggunakan bantuan kaca mata? Ada apa di dalam kaca mata tersebut? Mengapa setelah menggunakan kaca mata mereka dapat melihat dengan baik seperti pada kondisi normal? Ya, jawabannya lensa. Lalu ada berapa jenis lensa dan bagaimana kegunaannya? Ayo… kit acari tahu bersama.”
Lensa adalah benda bening yang memiliki permukaan berbentuk cekung atau cembung dan berfungsi untuk membiaskan cahaya. Lensa cembung bagian tengahnya lebih tebal dari bagian pinggirnya. Lensa cekung bagian tengahnya lebih tipis dari bagian pinggirnya.
Lensa cekung dibagi menjadi tiga yaitu bikonkaf, plan konkaf, dan konveks konkaf. Kemampuan lensa cekung yang mampu menghamburkan cahaya (divergen) cukup banyak dimanfaatkan pada berbagai alat optik.
Sifat lensa cekung adalah menyebarkan cahaya (divergen), fokusnya bernilai negatif, dan sifat bayangan yang selalu maya, tegak, dan diperkecil. Pembentukan bayangan pada lensa cekung dapat melalui sinar istimewa yang dimuat pada tabel berikut.
Contohnya, sebuah benda diletakkan di antara f dan 2 f di depan lensa cekung. Pembentukan bayangan akan berbentuk seperti berikut.
Sesuai dengan sifat bayangan, lensa cekung selalu maya, tegak, dan diperkecil.
Lensa cembung dibagi menjadi tiga yaitu bikonveks, plan konveks, dan konkaf konveks. Sifat lensa cembung yaitu mengumpulkan cahaya (konvergen), fokusnya bernilai positif, dan sifat bayangan tergantung letak benda.
Pembentukan bayangan pada lensa cekung dapat melalui sinar istimewa yang dimuat pada tabel berikut.
Contohnya, sebuah benda diletakkan diantara f dan 2f di depan lensa cembung. Pembentukan bayangan akan terjadi seperti gamabr berikut.
Pada contoh ini bayangan memiliki sifat nyata, terbalik, dan diperbesar. Sifat bayangan pada lensa cembung tidak selalu sama. Bayangan yang dihasilkan pada lensa cembung bergantung pada letak bendanya. Berikut adalah ringkasan sifat bayangan pada lensa cembung.
Rumus jarak fokus pada lensa cembung dapat diperoleh melalui persamaan berikut.
Rumus jarak fokus pada lensa cekung dapat diperoleh melalui persamaan berikut.
Rumus perbesaran bayangan (M) pada lensa cembung dan lensa cekung.
Rumus untuk mengetahui kekuatan lensa (P) pada lensa cembung dan lensa cekung sebagai berikut.
Lensa paling awal tercatat di Yunani Kuno, dengan sandiwara Aristophanes The Clouds (424 SM) menyebutkan sebuah gelas-pembakar (sebuah lensa cembung digunakan untuk memfokuskan cahaya matahari untuk menciptakan api).