Telepon-Kaleng
Gelombang Bunyi dan Penerapannya
March 14, 2021
Indra Pengelihatan dan Alat Optik
July 14, 2021

BACKGROUND READING:

CAHAYA

“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.”

A. Definisi Cahaya

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.

B. Sifat-sifat Cahaya

Agar dapat mengenali cahaya dengan baik, kita perlu mengetahui sifat-sifat cahaya yang dijabarkan sebagai berikut.

  1. Cahaya merambat lurus, lampu senter dan lampu sorot kendaraan bermotor ketika dinyalakan dapat merambat lurus.

Ilustrasi cahaya merambat lurus. Sumber: (www.clickview.com)
  1. Cahaya dapat dipantulkan, jenis pemantulan ada dua yaitu pemantulan baur dan pemantulan teratur. Pemantulan teratur terjadi ketika cahaya mengenai permukaan rata, licin, dan mengilap. Pemantulan baur terjadi ketika cahaya mengenai permukaan tidak rata, kasar, dan bergelombang.
Ilustrasi pemantulan teratur. Sumber: (www.dosenpendidikan.co.id))
Ilustrasi pemantulan baur. Sumber: (www.dosenpendidikan.co.id))
  1. Cahaya dapat dibiaskan, artinya jika cahaya merambat melalui dua zat yang kerapatannya berbeda, cahaya tersebut akan dibelokkan. Contohnya dasar kolam terlihat lebih dangkal daripada kedalaman sebenarnya.
Ilustrasi sinar dari medium rapat ke medium kurang rapat. Sumber: (www.fismath.com)
Ilustrasi sinar dari medium kurang rapat ke medium rapat. Sumber: (www.fismath.com)
  1. Cahaya dapat diuraikan, contohnya penguraian cahaya putih menjadi cahaya berwarna seperti terbentuknya pelangi saat hujan.
Cahaya terurai setelah melewati prisma
Ilustrasi cahaya terurai setelah melewati prisma. Sumber: (www.clickview.com)

  1. Cahaya sebagai gelombang elektromagnetik, hal ini karena gelombang cahaya terbentuk karena adanya perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik. Contohnya matahari yang memancarkan gelombang cahayanya melalui ruang angkasa (tanpa medium). Klasifikasi gelombang elektromagnetik dapat dilihat pada spektrum gelombang elektromagnetik berikut.
Ilustrasi spektrum gelombang elektromagnetik. Sumber: (id.wikipedia.org)

C. Hukum Pemantulan Cahaya

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

Info Menarik: “Bagaimana Terbentuknya Pelangi?”

Ilustrasi pelangi sebagai fenomena pembiasan cahaya
Ilustrasi pelangi sebagai fenomena pembiasan cahaya. Sumber: (www.popsci.com)

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.

  1. Pelangi terbentuk karena adanya pembiasan sinar matahari (cahaya) yang dibelokkan berpindah tempat ke arah lain dari perjalanan satu medium ke medium lainnya oleh tetesan air yang ada di atmosfer.
  2. Ketika cahaya matahari melewati tetesan air maka cahaya tersebut akan dibengkokkan sehingga akan membuat warna-warna tersebut berpisah dengan warna lainnya.
  3. Setiap warna-warna pelangi akan dibelokkan pada sudut yang berbeda sehingga akan memberikan warna yang indah pada pelangi.
  4. Warna yang akan dibelokkan pertama adalah warna ungu, sedangkan warna terakhir yang akan di belokkan adalah warna merah serta akan menyusul warna pelangi lainnya yaitu jingga, kuning, hijau, biru, dan nila maka kita akan melihat warna pelangi secara utuh yang disebabkan oleh geometri optik dalam proses penguraian warna. Hal ini disebabkan karena cahaya warna merah merupakan bagian dari spektrum cahaya tampak yang memiliki frekuensi paling rendah atau memiliki panjang gelombang paling panjang bila dibandingkan dengan cahaya tampak yang lainnya dan cahaya ungu memiliki frekuensi paling tinggi serta panjang gelombang paling pendek.

CERMIN DATAR, CERMIN CEKUNG, DAN CERMIN CEMBUNG

“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.”

A. Proyeksi Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar, Cermin Cekung, dan Cermin Cembung

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.

Proyeksi pembentukan bayangan pada cermin datar

Cermin datar adalah cermin yang permukaannya datar, licin, dan mengkilap. Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin datar dijarabkan sebagai berikut:

  1. Melukis sebuah sinar dari benda menuju cermin dan dipantulkan ke mata. Sesuai hukum pemantulan cahaya yaitu sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul
  2. Melukis sinar kedua sesuai dengan langkah pertama.
  3. Melukis perpanjangan sinar-sinar pantul dibelakang cermin sehingga berpotongan. Perpotongan sinar pantul merupakan bayangan benda.
  4. Jarak benda (s) terhadap cermin sama dengan jarak benda terhadap bayangan (s’).
Ilustrasi proyeksi bayangan pada cermin datar
Ilustrasi proyeksi bayangan pada cermin datar. Sumber: (www.fokusfisika.com)

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.

Proyeksi pembentukan bayangan pada cermin cekung

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.

Pembagian ruang pada cermin cekung
Pembagian ruang pada cermin cekung. Sumber: (www.idschool.net)

Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin cekung dijabarkan sebagai berikut.

  1. Melukis sebuah titik pada bagian ujung atas benda dan lukis dua sinar datang melalui titik tersebut menuju cermin.
  2. Melukis sinar-sinar datang tersebut mengenai cermin, pantulkan kedua sinar tersebut sesuia kaidah sinar istimewa cermin cekung.
  3. Menandai titik potong sinar pantul sebagai tempat bayangan benda.
  4. Melukis perpotongan sinar-sinar pantul tersebut.

Pembentukan bayangan dapat melalui sinar-sinar istimewa pada cermin cekung yang dimuat pada tabel berikut:

Cahaya terurai setelah melewati prisma
Ilustrasi sinar-sinar istimewa pada cermin cekung. Sumber: (www.idschool.net)

Contohnya, sebuah benda terlekak di ruang II antara folus dan pusat kelengkungan cermin. Jalannya sinar membentuk bayangan yang terjadi adalah seperti gambar berikut:

Cahaya terurai setelah melewati prisma
Letak bayangan pada cermin cekung. Sumber: (www.idschool.net)

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:

Cahaya terurai setelah melewati prisma
Proyeksi Pembentukan Bayangan Pada Cermin Cembung

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.

Pembagian ruang pada cermin cembung
Pembagian ruang pada cermin cembung. Sumber: (www.idschool.net)

Langkah-langkah melukis pembentukan bayangan pada cermin cembung dijabarkan sebagai berikut:

  1. Memilih sebuah titik pada bagian ujung atas benda dan lukis dua sinar datang melalui titik tersebut menuju cermin.
  2. Meletakkan sinar-sinar datang mengenai cermin, memantulkan kedua sinar tersebut sesuai kaidah sinar istimewa pada cermin cembung.
  3. Menandai titik potong sinar-sinar pantul atau perpanjangan sinar-sinar pantul sebagai tempat bayangan benda.
  4. Melukis bayangan benda pada perpotongan perpanjangan sinar-sinar pantul tersebut.

Pembentukan bayangan dapat melalui sinar-sinar istimewa pada cermin cembung yang dimuat pada table berikut:

Ilustrasi sinar-sinar istimewa pada cermin cembung
Ilustrasi sinar-sinar istimewa pada cermin cembung. Sumber: (www.idschool.net)

Contohnya, sebuah benda diletakkan di depan cermin cembung, jalannya sinar dapat diluhat pada langkah-langkah berikut:

Cahaya terurai setelah melewati prisma
Letak bayangan pada cermin cembung. Sumber: (www.idschool.net)

Letak bayangan pada cermin cembung dimanapun letak bendanya akan selalu maya, tegak, dan diperkecil.

B. Persamaan yang Digunakan pada Cermin Datar, Cemrin Cekung, dan Cermin Cembung

Rumus menghitung banyaknya bayangan benda yang terbentuk oleh dua buah cermin datar yang membentuk sudut θ.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus menghitung jarak fokus pada cermin cekung pada cermin cekung.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus menghitung jarak fokus pada cermin cekung pada cermin cembung.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus pembesaran bayangan (M) pada cermin cekung dan cermin cembung.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Info Menarik: “Ukuran minimal cermin datar yang diperlukan untuk melihat seluruh tubuh seseorang?”

Ilustrasi pantulan objek ketika bercermin
Ilustrasi pantulan objek ketika bercermin. Sumber: (www.fisikaabc.com)

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.

LENSA CEKUNG DAN LENSA CEMBUNG

“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.”

A. Proyeksi Pembentukan Bayangan pada Lensa Cekung dan Lensa Cembung

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.

Proyeksi pembentukan bayangan pada lensa cekung

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.

Bentuk-bentuk lensa cekung

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.

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung. Sumber: (www.idschool.net)

Contohnya, sebuah benda diletakkan di antara f dan 2 f di depan lensa cekung. Pembentukan bayangan akan berbentuk seperti berikut.

Pembentukan bayangan pada lensa cekung
Pembentukan bayangan pada lensa cekung. Sumber: (www.idschool.net)

Sesuai dengan sifat bayangan, lensa cekung selalu maya, tegak, dan diperkecil.

Proyeksi pembentukan bayangan pada lensa cembung

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.

Jenis-jenis lensa cembung

Pembentukan bayangan pada lensa cekung dapat melalui sinar istimewa yang dimuat pada tabel berikut.

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung. Sumber: (www.idschool.net)

Contohnya, sebuah benda diletakkan diantara f dan 2f di depan lensa cembung. Pembentukan bayangan akan terjadi seperti gamabr berikut.

Pembentukan bayangan pada lensa cembung
Pembentukan bayangan pada lensa cembung. Sumber: (www.idschool.net)

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.

Sifat bayangan pada lensa cembung
Sifat bayangan pada lensa cembung. Sumber: (www.idschool.net)

B. Persamaan yang Digunakan pada Lensa Cekung dan Lensa Cembung

Rumus jarak fokus pada lensa cembung dapat diperoleh melalui persamaan berikut.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus jarak fokus pada lensa cekung dapat diperoleh melalui persamaan berikut.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus perbesaran bayangan (M) pada lensa cembung dan lensa cekung.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Rumus untuk mengetahui kekuatan lensa (P) pada lensa cembung dan lensa cekung sebagai berikut.

Cahaya terurai setelah melewati prisma

Info Menarik: “Kapan pertama kali lensa digunakan?”

Pembentukan bayangan pada lensa cekung
Pembentukan bayangan pada lensa cekung. Sumber: (id.wikipedia.org)

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).

TELUSUR, TULIS, DAN TERANGKAN

  1. Setelah selesai membaca tentang sifat-sifat cahaya, jenis cermin, dan karakteristik cermin, ayo kita coba amati sekitar kita dan temukan contoh penerapan lainnya tentang materi ini dan permasalahan yang terjadi lalu ceritakanlah dalam bentuk paragraf (latar belakang).
  2. Selanjutnya buatlah pertanyaan-pertanyaan dari permasalahan yang kamu temukan pada poin 1.
  3. Buatlah tujuan yang ingin kamu capai dan menjawab pertanyaan kamu pada poin 2.
  4. Latar belakang, rumusan masalah, dan tujuan pembelajaran ditulis pada buku latihan ya dan dikumpul ke gurumu pada pertemuan pertama saat membahas materi ini ya.
Ayu Candra Wesnawati
Ayu Candra Wesnawati
Penikmat melodi, penjelajah sastra, peneliti semesta. Aku menulis karena aku ada dan agar aku senantiasa ada sebagai bagian dari semesta. Aku berbagi karena semesta telah berbaik hati mengizinkan aku untuk menjadi bagian darinya. "Ilmu pengetahuan adalah berasal dari semesta, lahir dan tumbuh untuk kembali memberi manfaat bagi semesta", sebagaimana hutan yang rimbun yang menjadi paru-paru dunia, yang memberi kehidupan bagi setiap makhluk yang bersuaka di dalamnya - WANAPUSTAKA

Comments are closed.

Buy now