Cahaya dan alat optik

1. Cahaya dan Optik

2. Apakah cahaya itu?
Cahaya termasuk gelombang EM karena dapat
merambat tanpa medium
Pemantulan cahaya :
 Pemantulan teratur
 Pemantulan baur
Hukum I pemantulan  bila cahaya dipantulkan
oleh suatu bidang pemantul maka sinar datang,
sinar pantul dan garis normal bertemu pada satu
titik dan terletak pada satu bidang yang sama

3. Hukum II Pemantulan  sudut antara sinar
pantul dengan garis normal (sudut pantul)
adalah sama besar dengan sudut antara
sinar datang dengan garis normal (sudut
datang)
Sinar pantul
Sinar datang
i
r
Garis Normal

4. Cermin datar
Sifat bayangan cermin datar :
1. Sama besar dengan bendanya
2. Jarak bayangan (dari cermin) = jarak
benda
3. Bayangan bersifat khayal/semu dan
tegak

5. Cermin lengkung
Cermin cekung :
bidang pantul
pada sisi bagian dalam
Cermin cembung :
bidang pantul
pada sisi bagian luar

6. Sinar Istimewa Cermin Lengkung
Sinar datang
sinar pantul
Cermin Cekung Cermin Cembung
Sejajar sumbu utama
Melalui titik
fokus
Seakan-akan
berasal dari titik
fokus
Melalui titik fokus
Sejajar sumbu
utama
Sejajar sumbu
utama
melalui titik pusat
kelengkungan
Kembali melalui
titik tersebut
Kembali melalui
titik tersebut

7. Sinar Istimewa pada Cermin Lengkung
P
F
1
2
3
P
F
1
2
3

8. Pada cermin lengkung berlaku :
dengan :
R = jari-jari kelengkungan
f = jarak fokus
M = perbesaran bayangan
h = tinggi benda
h’ = tinggi bayangan
s = jarak benda ke cermin
s’ = jarak bayangan ke cermin
f
R 2

1.
2.
s
s
h
h
M
'
'



3.
f
s
s
1
1
'
1


f dan R
Positif  cermin cekung
Negatif  cermin cembung

9. Pada cermin lengkung berlaku :
M
Positif  bayangan tegak
Negatif  bayangan terbalik
| M |
> 1  bayangan tegak
< 1  bayangan terbalik
= 1  bayangan terbalik
S dan s’
Positif  terletak di depan cermin
Negatif  terletak di belakang cermin

10. Pembiasan
Pembelokan cahaya ketika melewati permukaan suatu
bahan tertentu (melewati satu medium ke medium
lainnya)
Hukum Pembiasan  sinar datang, sinar bias dan garis
normal terletak pada satu bidang datar
Pada pembiasan berlaku (hukum Snellius):
n
r
i

sin
sin
i
r
Garis normal
udara
medium
dengan : i = sudut datang
r = sudut bias
n = indeks bias

11. Hukum Snellius…..
2
,
1
1
2
2
1
2
2
1
1
sin
sin
sin
sin
n
n
n
atau
n
n






 Dengan :
n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
1 = sudut datang medium 1
2 = sudut bias medium 2
n1,2 = indeks bias medium 2
terhadap medium 1
Jika n2 > n1  1 > 2
n1 > n2  1 < 2
Jika sinar datang dari medium yang kurang
rapat ke medium yang rapat (n1 < n2) sinar
akan dibelokkan mendekati garis normal
dan sebaliknya.

12. Sudut kritis
Yaitu sudut datang yang menghasilkan sudut
bias sebesar 900.
Jika sudut datang dibuat lebih besar daripada
sudut kritis maka cahaya akan dipantulkan
semua dan tidak ada cahaya yang dibiaskan
pemantulan total (dari medium rapat ke
medium kurang rapat)
Contoh : Fiber optik  cahaya dapat menempuh
fiber optik dan keluar ke ujung lainnya tanpa
kehilangan intensitas
1
2
1
2
;
sin n
n
dengan
n
n
ik 


13. Pergeseran sinar dalam kaca
plan paralel
1
1
1
cos
)
sin(
r
r
i
d
t


i1
i2 t
r1
r2
d
dengan :
d = tebal kaca
t = jarak pergeseran

14. Pembiasan cahaya pada prisma
D = i1 + r2 - 
dengan :
D = sudut deviasi
 = sudut pembias prisma (sudut puncak)
1
2
2
1
sin
sin
n
n
v
v
r
i


Hubungan kecepatan, frekuensi dan
panjang gelombang cahaya dengan indeks
bias

15. dengan :
n = indeks bias medium
c = kec. Cahaya dalam udara
v = kec. Cahaya dalam medium
v
c
n 
n
udara
n



dengan :
n = indeks bias medium
 = panjang gelombang udara 
udara, dan panjang
gelombang medium  n
v = f . 
dengan :
 = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
v = kec. Cahaya dalam medium (m/s)

16. Warna cahaya
Sinar putih memiliki 7 komponen warna
(spektrum warna) : merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, ungu
Sinar
Polikromatik; dapat diurai
Monokromatik; tidak dapat diurai
Jika permukaan benda menyerap semua
warna (panjang gelombang) yang
mengenainya maka benda akan tampak
hitam

17. Warna cahaya . . . . . . .
Jika permukaan benda menyerap warna
dalam perbandingan yang sama dan
selebihnya dipantulkan maka benda akan
tampak abu-abu dalam cahaya putih.
Jika permukaan benda menyerap warna
dalam perbandingan yang berbeda maka
benda akan tampak memiliki warna
tertentu.
Jika permukaan benda memantulkan semua
warna maka akan nampak berwarna putih.

18. Warna cahaya . . . . . . .
Warna benda tergantung pada :
Warna cahaya yang jatuh pada benda
Warna-warna yang dipantulkan atau
diterima benda

19. Pembiasan dan Spektrum Warna

20. Lensa
Lensa  benda bening yang tembus cahaya yang
permukaannya merupakan bidang lengkung
bola, terbuat dari gelas atau plastik
Lensa lensa cembung dan lensa cekung
Lensa Cembung (lensa konvergen/lensa
positif  lensa yang memiliki bagian
tengah lebih tebal dari bagian ujungnya

21. Lensa cembung
Bentuk lensa cembung :
Bi-convex (cembung – cembung)
Planconvex (cembung – datar)
Convexconcave (cembung – cekung)
Lensa cekung
Bentuk lensa cekung :
Bi-concave (cekung – cekung)
Planconcave (cekung – datar)
Concavconvex (cekung – cembung)

22. Alat – alat optik
• Mata dan kacamata
• Lup dan mikroskop
• Teropong atau teleskop
Mata terdiri dari :
Kornea; selaput cahaya
Cairan (aqueous humor); membiaskan
cahaya yang masuk ke dalam mata
Lensa kristalin; mengatur pembiasan yang
disebutkan oleh aqueous humor

23. Mata terdiri dari : ……..
Mata terdiri dari :
Iris; selaput yang membentuk celah
lingkaran (memberi warna mata)
Pupil; celah lingkaran yang dibentuk iris
Retina; permukaan belakang mata
Kemampuan mata untuk mengatur titik
fokus mata dengan mengatur lensa
kristalin  daya akomodasi mata

24. Mata . . . . . .
Mata normal (emetropik); mata yang memiliki titik
dekat 15 cm, dan titik jauh tak berhingga
Miopik (terang dekat); sinar benda difokuskan di
depan retina, titik jauhnya berada pada jarak tak
berhingga  lensa cekung
Hiperopik (terang jauh); sinar benda difokuskan di
belakang retina  lensa positif
Astigmatisma; kornea mata tidak berbentuk bola
tetapi lebih melengkung pada satu bidang
daripada bidang lain.

25. Lup dan mikroskop
Lup  lensa konvergen yang digunakan
untuk memperbesar sudut penglihatan
yang tidak dapat dilakukan mata.
Mikroskop  dua buah lensa konvergen
(lensa obyektif dan lensa okuler)
Lensa okuler pada mikroskop berfungsi
sebagai lup

26. Perbesaran pada mikroskop
Perbesaran lensa obyektif
Perbesaran lensa okuler
ob
s
s
M ob
ob
'

asi
berako
tidak
mata
untuk
f
M
maks
asi
berako
mata
untuk
f
M
ok
ok
ok
ok
mod
;
25
mod
;
1
25




27. Perbesaran total mikroskop
Mtotal = Mob x Mok