commit to user 38
terlihatnya suatu benda ataupun bayangan dari suatu benda, tetapi jalannya cahaya dan proses terbentuknya bayangan tidak dapat diamati secara langsung. Sehingga
dalam  pembelajarannya  memerlukan  media  yang  tepat  agar  pemantulan  dan pembiasan sebagai sifat dari cahaya mudah diamati dan dipahami oleh siswa.
b.  Sifat-sifat Cahaya dan hubungannya dengan Cermin dan Lensa 1  Sifat  Cahaya
Cahaya  merupakan  gelombang  elektromagnetik,  yaitu  gelombang  yang dapat  merambat  tanpa  medium  perantara.  Cahaya  sebagai  gelombang  memiliki
sifat-sifat  gelombang.  Sifat-sifat  tersebut  diantaranya  adalah  pemantulan  yaitu terjadi  ketika  gelombang  cahaya  mengenai  sebuah  penghalang  dan  pembiasan
yaitu pembelokan berkas cahaya pada medium berbeda.
2  Pembentukan Bayangan
Cahaya merambat lurus. Lampu senter yang disorotkan pada tempat yang gelap  akan  menunjukkan  bahwa  cahaya  senter  merambat  lurus  tidak  berbelok.
Oleh karena itu, dinyatakan bahwa cahaya merambat menurut garis lurus. Cahaya yang merambat lurus akan membentuk bayangan
ketika dihalangi oleh benda tak tembus cahaya. Jika sumber cahaya  sangat kecil dibandingkan dengan
ukuran benda maka  terbentuk bayangan  benda  yang sepenuhnya gelap. Bayang- bayang  seperti  itu  disebut  bayang-bayang  gelap  atau  umbra.  Sebaliknya,  jika
ukuran sumber cukup besar dibandingkan ukuran benda maka di belakang benda terdapat  bayang-bayang  gelap  umbra  dan  juga  bayang-bayang  yang  suram.
Bayang-bayang yang suram seperti ini disebut penumbra.
commit to user 39
3  Pemantulan Cahaya
Seberkas  cahaya  mengenai  suatu  benda  atau  dinding  penghalang,  maka cahaya  tersebut  akan  dipantulkan
.
Jika  berkas  cahaya  pantul  tersebut  mengenai mata  kita,  maka  kita  akan  melihat  benda  tersebut.  Jadi,  pemantulan  cahaya
membantu proses penglihatan. Pemantulan cahaya dibedakan menjadi dua jenis yaitu sebagai berikut:
a  Pemantulan  teratur
,
yaitu  pemantulan  cahaya  oleh  permukaan  halus  seperti cermin datar. Berkas-berkas sinar sejajar yang mengenai cermin datar dipantulkan
juga sebagai berkas sinar-sinar sejajar Gambar 2.3a. b
Pemantulan  baurdifus
,
yaitu  pemantulan  cahaya  oleh  permukaan-permukaan kasar seperti kertas. Berkas-berkas sinar sejajar yang mengenai kertas dipantulkan
ke segala arah Gambar 2.3b.
Gambar 2.3. a Pemantulan teratur dan b pemantulan baurdifus
4  Hukum Pemantulan Cahaya
Pemantulan cahaya telah diselidiki oleh
Willebrord  Snellius
1591-1626. Snellius  mengemukakan  hukum  pemantulan
yang  juga  disebut  hukum  Snellius. Snellius  dalam  Kanginan  2007  menyatakan  bahwa  hukum  pemantulan  cahaya
berbunyi sebagai berikut:
Permukaan datar dan halus
a b
Permukaan kasar dan tidak rata
commit to user 40
a Sinar datang, garis normal N dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. b Besar sudut sinar datang i sama dengan besar sudut sinar pantul r.
Gambar 2.4. Hukum pemantulan
5  Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar
Ada lima sifat bayangan pada cermin datar, yaitu sebagai berikut: a Bayangannya maya.
b Bayangannya sama tegak dengan bendanya c Bayangannya sama besar dengan bendanya
d Bayangannya sama tinggi dengan bendanya. e  Bayangan  benda  bertukar  sisinya,  bagian  kanan  benda  menjadi  bagian  kiri
bayangan. Ada tiga langkah dalam melukiskan pembentukan bayangan pada cermin
datar, yaitu sebagai berikut: a  Melukis sinar pertama yang datang dari benda menuju cermin dan dipantul kan
sesuai dengan hukum pemantulan, yaitu sudut datang = sudut pantul. b  Melukis  sinar  kedua  yang  datang  dari  benda  menuju  cermin  dan  dipantulkan
sesuai dengan hukum pemantulan. c Perpanjangan sinar pantul pertama dan sinar pantul kedua di  belakang  cermin
akan  berpotongan.  Perpotongan  inilah  yang  merupakan  letak  bayangan. Cermin
N
i r
commit to user 41
Bayangan  yang  terjadi  karena  perpotongan  perpanjangan  sinar-sinar  pantul disebut bayangan maya.
Gambar 2.5. Lukisan pembentukan bayangan pada cermin datar
6  Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung a  Sifat Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung
Cermin  cekung  bersifat
konvergen,
yaitu  bersifat  mengumpulkan  sinar. Artinya,  sinar-sinar  yang  datang  sejajar  dengan  sumbu  utama  dipantulkan
mengumpul  pada  satu  titik  yang  dinamakan  titik  fokus  F cermin  seperti  pada
Gambar 4. Oleh karena itu, cermin cekung juga disebut cermin konvergen.
Gambar 2.6. Sinar-sinar sejajar yang jatuh pada cermin cekung dipantulkan menuju titik fokus F
Titik  fokus  F  terletak  di  tengah-tengah  garis  hubung  antara  titik  pusat kelengkungan  cermin  M  dengan  titik  pusat  bidang  cermin  O  seperti  pada
benda bayangan
R
F M
O
Sumbu utama cermin
f
Belakang cermin
Depan cermin
commit to user 42
Gambar  2.6.  Jarak  antara  titik  fokus  F  dan  titik  pusat  bidang  cermin  O  diberi lambang
f
, berlaku persamaan:
……….. 1
f
adalah jarak fokus cermin cekung dan
R
adalah jari-jari kelengkungan cermin. b  Sinar Istimewa pada Cemin Cekung
Terdapat  tiga  jenis  sinar  istimewa  pada  cermin  cekung.  Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut:
1 Sinar datang yang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus
F Gambar 2.7a. 2
Sinar  datang  yang  melalui  titik  fokus  F  dipantulkan  sejajar  dengan  sumbu utama Gambar 2.7b.
3 Sinar  yang melalui titik pusat kelengkungan cermin M dipantulkan melalui
titik itu juga Gambar 2.7c.
Gambar 2.7, Tiga jenis sinar istimewa cermin cekung
F M
O F
M O
F M
O a
b
c
f =
2
R
commit to user 43
c  Melukis Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung Bayangan benda  yang dihasilkan  cermin cekung, dapat dilketahui dengan
melukis  bayangan  menggunakan  sinar-sinar  istimewa  pada  cermin  cekung. Pembentukan  bayangan  pada  cermin  cekung  dapat  dilakukan  langkah-langkah
berikut. 1
Melukis dua buah sinar istimewa lebih sederhana menggunakan sinar 1 dan sinar 3.
2 Sinar  selalu  datang  dari  depan  cermin  dan  dipantulkan  kembali  ke  depan.
Perpanjangan sinar-sinar di belakang cermin dilukis sebagai garis putus-putus. 3
Perpotongan dua sinar pantul yang dilukis pada langkah 1 merupakan letak bayangan.  Jika  kedua  sinar  pantul  berpotongan  di  depan  cermin,  bayangan
yang  dihasilkan  bersifat  nyata  sejati, akan  tetapi  jika  perpotongannya  di
dapat  dari  perpanjangan  sinar  pantul  dan  terletak  di  belakang cermin,
bayangan yang dihasilkan bersifat maya semu.
benda
F M
O a
bayangan
b F
M O
benda bayangan
F M
O c
benda bayangan
Gambar 2.8, Bayangan yang terbentuk pada cermin cekung untuk letak benda yang berbeda
commit to user 44
7  Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung
a  Sifat Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung Cermin cembung merupakan cermin yang bagian depannya bagian yang
mengilap  adalah  permukaan  luar  irisan  bola.  Cermin  cembung  memiliki  titik pusat kelengkungan M dan jarak fokus cermin F yang terletak dibagian belakang
cermin. Oleh karena itu, R dan f pada cermin cembung bertanda negatif
.
Cermin  cembung  bersifat  divergen
,
yaitu  bersifat  memencarkan  cahaya
.
Artinya, berkas sinar sejajar yang datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan
berpencar.
Gambar  2.9. Sinar-sinar sejajar yang jatuh pada cermin cembung dipantulkan berpencar seolah-olah berasal dari satu titik fokus di belakang cermin
b  Sinar-sinar Istimewa pada Cermin Cembung
Ada tiga sinar istimewa pada cermin cembung, yaitu sebagai berikut: 1
Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan seolah-olah datang dari titik fokus F gambar 2.10a
2 Sinar  datang  menuju  ke  titik  fokus  F  dipantulkan  sejajar  sumbu  utama
gambar 2.10b. 3
Sinar  datang  menuju  ke  titik  pusat  kelengkungan  M  dipantulkan  kembali seakan-akan datang dari titik tersebut gambar 2.10c.
F O
M
Sumbu utama cermin
belakang cermin
Depan cermin
commit to user 45
Gambar a Gambar b
Gambar c Gambar 2.10. sinar-sinar istimewa pada cermin cembung.
Benda  nyata  yang  terletak  di  depan  cermin    cembung  selalu akan
dihasilkan bayangan maya, tegak dan
diperkecil. Oleh karena itu, cermin cembung sering  digunakan  sebagai  kaca  spion.  Dengan  cermin  cembung  ini  pengemudi
dapat  melihat  kendaraan  di  belakangnya  dengan  medan  penglihatan  yang  lebih
luas.
Gambar 2.11. Pembentukan bayangan pada cermin cembung
c Rumus Perhitungan pada Cermin Cekung dan Cermin Cembung
Hubungan antara jarak benda s, jarak bayangan s’, dan jarak fokus f untuk cermin cekung adalah:
………………..2
F F
M F
Benda Bayangan
s s
f
1 1
1
 
M F
commit to user 46
keterangan : f   =  jarak fokus cermin, R adalah jari-jari kelengkungan cermin
s  =  jarak benda ke cermin s’  =  jarak bayangan ke cermin
Ada tiga kemungkinan bayangan yang dibentuk sebuah cermin, yaitu lebih besar,  lebih  kecil,  atau  sama  besar  dengan  bendanya.  Dengan  kata  lain  terdapat
perbesaran  bayangan
.
Perbesaran  bayangan  didefinisikan  sebagai  perbandingan antara  tinggi  bayangan  h’  dengan  tinggi  benda  h.  Secara  matematis  dapat
dituliskan sebagai berikut: ……………..3
8 Pembiasan Cahaya a Pengertian Pembiasan Cahaya
Salah  satu  sifat  cahaya  adalah  merambat  lurus  di  dalam  medium  yang sama. Namun, ketika cahaya berada pada dua medium berbeda, maka cahaya akan
mengalami  pembiasan
.
Pembiasan  cahaya
refraksi
merupakan  peristiwa pembelokan  arah  rambat  cahaya  ketika  memasuki  medium  lain  yang  berbeda
kerapatan  optiknya.  Dengan  perkataan  lain,  pada  peristiwa  pembiasan,  cahaya melewati dua medium yang mempunyai kerapatan yang berbeda.
Cahaya  yang  merambat  dalam  medium  yang  kurang  rapat  mempunyai kecepatan  yang  besar.  Sedangkan  cahaya  yang  merambat  dalam  medium  yang
lebih rapat akan mengalami pengurangan kecepatan. Itulah sebabnya cahaya pada saat merambat melalui dua medium yang berbeda, tepat pada bidang batas kedua
M =
s s
h h
commit to user 47
medium  mengalami  perubahan  kecepatan  sehingga  cahaya  akan  mengalami pembelokan
.
Jadi,  peristiwa  pembiasan  terjadi  karena  cepat  rambat  cahaya  pada
kedua medium mengalami perubahan. b Hukum Pembiasan Cahaya
Hukum Snellius tentang pembiasan cahaya  berbunyi sebagai berikut: 1 Sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
2  Sinar  datang  dari  medium  yang  kurang  rapat  menuju  ke  medium  yang  lebih rapat  maka  sinar  dibiaskan  mendekati
garis  normal  Gambar  2.12a.  Sebaliknya, sinar  datang  dari  medium  lebih  rapat  ke  medium  kurang  rapat  maka  sinar  akan
dibiaskan menjauhi garis normal Gambar 2.12b.
Gambar 2.12.Hukum Pembiasan Cahaya
9 Jenis-Jenis Lensa
Lensa  adalah  benda  bening  yang  dibatasi  oleh  dua  bidang  lengkung  atau satu  bidang  datar  dan  satu  bidang  lengkung.  Permukaan  lengkung  ini  biasanya
merupakan  bagian  permukaan  bola.  Lensa  tipis  adalah  lensa  bola  lensa
sferik
yang  tipis  atau  lebih  dikenal  dengan  lensa  tipis,  yaitu  lensa  yang  ketebalannya dapat diabaikan.
Air Air
Garis Normal
Garis Normal
udara udara
a b
commit to user 48
Lensa  dibedakan  menjadi  2 jenis,  yaitu  lensa cembung  dan  lensa cekung. Lensa  cembung  memiliki  bagian  tengah  yang  lebih  tebal  dari  bagian  tepinya.
Lensa cekung memiliki bagian tengah lebih tipis dari bagian tepinya.
Lensa Cembung
Cembung-rangkap
bikonveks
Cembung –datar
plan-konveks
Cembung-cekung
konkaf-konveks
Lensa Cekung
Cekung-rangkap
bikonkaf
Cekung-datar
plan-konkaf
Cekung-cembung
konveks-konkaf
Gambar 2.13. Macam-macam lensa cembung dan lensa cekung a  Lensa Cembung
Lensa cembung memiliki sifat mengumpulkan sinar sehingga disebut lensa konvergen.  Sinar  yang  datang  sejajar  dengan  sumbu  utama  lensa  cembung
dibiaskan  sehingga  mengumpul  pada  satu  titik  fokus  F  lensa.  Sinar  datang berasal dari bagian depan lensa dan bagian belakang lensa tempat sinar dibiaskan.
Titik  fokus  tempat  sinar-sinar  sejajar  yang  dibiaskan  sebagai  fokus  aktif  diberi lambang  F
1
dan  titik  fokus  lainnya  ditetapkan  sebagai  fokus  pasif diberi
lambang  F
2
.
Titik  fokus  aktif  F
1
atau  fokus  utama  pada  lensa  cembung  berada  di belakang  lensa  Gambar  2.14.  Titik  fokus  F
1
diperoleh  dari  perpotongan  langsung
commit to user 49
sinar-sinar  bias,  sehingga  fokus  aktif  F
1
adalah  fokus  nyatasejati  dan  jarak  fokus  f bertanda positif. Oleh karena itu, lensa cembung disebut juga lensa positif.
Gambar 2.14. Diagram sinar sejajar pada lensa cembung dibiaskan pada
titik fokus
dibelakang lensa
Lensa  cembung  memiliki  3  sinar  istimewa.  Sinar-sinar  istimewa  tersebut adalah sebagai berikut:
1  Sinar  yang  datang  sejajar  sumbu  utama  lensa  cembung  dibiaskan  melalui  titik fokus aktif F
1
yang terdapat dibelakang lensa cembung gambar 2.15a 2   Sinar  yang  datang    melalui  titik  fokus  pasif  F
2
di  depan  lensa  cembung dibiaskan sejajar sumbu utama gambar 2.15b.
3 Sinar melalui pusat optik lensa O diteruskan tanpa dibiaskan gambar 2.15c.
Gambar 2.14a Gambar 2.14b
Gambar 2.14c
Gambar 2.15. sinar-sinar istimewa pada lensa cembung.
F
1
F
2
depan lensa
belakang lensa
sinar datang sinar bias
+
F
1
F
2
+
F
1
F
2
O O
+
F F
O
commit to user 50
Melukis  pembentukan  bayangan  pada  lensa  cembung  diperlukan  langkah- langkah sebagai berikut:
1 Lukis dua buah sinar istimewa lebih sederhana dengan menggunakan sinar 1 dan
sinar 3. 2
Sinar  selalu  datang  dari  bagian  depan  lensa  dan  dibiaskan  ke  belakang  lensa. Perpanjangan sinar-sinar bias ke depan lensa dilukis sebagai garis putus-putus.
3 Perpotongan  kedua  sinar  bias  yang  dilukis  pada  langkah  1  adalah  letak
bayangan.  Jika  perpotongan  didapat  dari  sinar  bias  maka  terjadi  bayangan  nyata sejati,  akan  tetapi  jika  perpotongan  didapat  dari  perpanjangan  sinar  bias  maka
bayangan yang dihasilkan adalah maya semu.
Gambar 2.16.
Bayangan yang terbentuk pada lensa cembung untuk letak benda yang berbeda
b Lensa Cekung
Lensa cekung memiliki sifat menyebarkan berkas cahaya sehingga disebut lensa
divergen.
Lensa  cekung  memiliki  bagian  tengah  yang  lebih  tipis  daripada bagian  tepinya.  Sinar  yang  datang  sejajar  dengan  sumbu  utama  dibiaskan
menyebar  seolah-olah  berasal  dari  titik  fokus  F
1
di  depan  lensa  cekung.  Titik +
F
1
F
2
O 2F
2
2F
1
+
F
1
F
2
O 2F
2F
+
F
1
F
2
O 2F
2
2F
1
+
F
1
F
2
O 2F
2
2F
1
commit to user 51
fokus  F
1
ini  merupakan  titik  fokus  aktif lensa  cekung.  Jadi,  karena  titik  fokus
aktif F
1
lensa cekung berada di depan lensa maka fokus aktif lensa cekung adalah fokus maya
,
dan jarak fokus lensa cekung selalu bertanda negatif
.
Oleh karena itu, lensa cekung disebut juga lensa negatif.
Gambar 2.17. Lensa cekung bersifat
divergen
atau memancarkan sinar seolah-olah berasal dari titik fokus di depan lensa
Terdapat tiga sinar istimewa pada lensa cekung. Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut.
a  Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dibiaskan seakan-akan datang dari titik fokus di depan lensa Gambar 2.18a.
b Sinar datang ditujukan ke titik fokus di belakang lensa dibiaskan sejajar sumbu utama Gambar 2.18b.
c  Sinar melalui pusat optik tidak dibiaskan tetapi diteruskan Gambar 2.18c.
Gambar 2.18a Gambar 2.18b
Gambar 2.18c
Gambar 2.17. sinar-sinar istimewa pada lensa cekung
F
1
F
2
depan lensa belakang
lensa sinar datang
sinar bias
-
F
1
F
2
O
F F
O
- -
F
1
F
2
O
-
commit to user 52
Seperti halnya pada lensa cembung, hanya perlu melukis dua sinar istimewa, yaitu  sinar  1  dan  3.  Pada  Gambar  diperlihatkan  lukisan  pembentukan  bayangan
untuk  benda  yang  diletakkan  di  depan  lensa  cekung.  Bayangan  yang  dihasilkan adalah selalu bersifat maya, tegak dan diperkecil.
Gambar 2.19 Pembetukan bayangan pada lensa cekung
c  Persamaan Lensa
Persamaan lensa dirumuskan sebagai : …………..4
keterangan: f  =  jarak fokus lensa
s  =  jarak benda dari lensa s’ =  jarak bayangan dari lensa
Seperti  halnya  pada  cermin  lengkung,  perbesaran  linear  didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan dengan tinggi benda dan memenuhi
hubungan berikut: …………………5
dengan : M  =  perbesaran linear
h  = tinggi benda   dan h’ = tinggi bayangan
s s
f
1 1
1
 
M =
s s
h h
depan lensa
belakang lensa
commit to user 53
B. Penelitian yang Relevan
Penelitian.  yang  dilakukan  oleh  Literzet  Sobri  UNS,  2004,  tentang Efektivitas Pembelajaran Fisika Dengan Menggunakan Media Komputer, Media
Audio Visual Dan Sistem Konvensional Terhadap Prestasi Belajar Siswa ditinjau dari Kemampuan Konkret dan Abstrak. Pada penelitian ini dijelaskan bahwa ada