Sifat-Sifat Cahaya Pembentukan Bayangan pada Alat Optik

Ilmu Pengetahuan Alam 87

A. Pembentukan Bayangan pada Alat Optik

1. Sifat-Sifat Cahaya

Mungkin di antara kamu masih ada yang bertanya-tanya tentang cahaya, karena kita tidak mengetahui wujud dan tidak dapat memegang cahaya. Cahaya tidak mempunyai wujud, namun cahaya ada di sekitar kamu dan dapat dirasakan keberadaannya. Untuk mengenali cahaya, kita perlu mengetahui dan memahami sifat-sifat cahaya dan penggunaannya pada alat-alat optik. a. Cahaya Merambat Lurus Cahaya merambat ke semua arah. Misalnya, jika lilin atau lampu yang kamu nyalakan di tempat gelap, maka kamu akan melihat bahwa daerah yang ada di sekitar lilin atau lampu tersebut akan terang. Bagaimanakah arah rambatan cahaya? Untuk mengetahuinya lakukan kegiatan berikut. Perambatan Cahaya Apa yang harus kamu persiapkan? 1. Lampu atau lilin 2. Kertas 3. Gunting Apa yang harus kamu lakukan? 1. Lakukan percobaan ini di tempat gelap atau remang-remang. 2. Lubangi kertas pada bagian tengahnya. 3. Susunlah set percobaan seperti pada Gambar 10.1. Mintalah bantuan temanmu un- tuk memegangi kertas. 4. Nyalakan lampu lilin. Amati bayangan yang terbentuk. Bagaimanakah arah ram- batan cahaya lampu lilin? 5. Ulangi langkah 4, amati bayangan yang terbentuk. Dapatkah kamu melihat arah rambatan cahaya? 6. Apa yang terjadi jika kedua lubang pada kertas tersebut tidak diletakkan dalam satu garis lurus? Ayo Kita Pelajari A. Pembentukan Bayangan 1. Sifat-sifat Cahaya 2. Pembentukan Bayangan pada Cermin dan Lensa Istilah Penting Cahaya Cermin cembung Sifat-sifat cahaya Cermin cekung Cermin datar Lensa cekung Lensa cembung Mengapa Penting? Menjelaskan proses pembentukan bayangan pada cermin dan lensa dengan menggunakan sifat-sifat cahaya. Di unduh dari : Bukupaket.com Kelas VIII SMPMTs Semester 2 88 Mengapa Sendok Terlihat Bengkok? Apa yang harus kamu persiapkan? 1. Sendok 2. Air 3. Gelas kimia, jika tidak ada gunakan gelas bening Apa yang harus kamu lakukan? 1. Isi gelas dengan air hingga terisi ¾ gelas. 2. Masukkan sendok ke dalam air dengan posisi seperti pada gambar. 3. Amati bentuk sendok yang berada di atas air dan di dalam air. Jawablah pertanyaan berikut, tuliskan jawabanmu pada buku IPA 1. Apa yang terjadi pada sendok? Mengapa peristiwa tersebut dapat terjadi? Jelaskan 2. Mengapa cahaya dibiaskan saat melalui medium yang berbeda kerapatannya? 3. Gambarkan diagram yang dapat menjelaskan proses terjadinya pembiasan pada sen- dok Apa yang dapat kamu simpulkan dari percobaan tersebut? Berdasarkan percobaan ini, apa yang dapat kamu simpulkan? Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 10.1 Set percobaan perambatan cahaya Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 10.2 Set percobaan sendok bengkok b. Cahaya dapat dibiaskan Bagaimana cahaya dapat dibiaskan atau seolah-olah dibiaskan? Untuk mengetahuinya coba lakukan kegiatan berikut. Di unduh dari : Bukupaket.com Ilmu Pengetahuan Alam 89 Cahaya akan dibiaskan ketika melalui medium dengan kerapatan yang berbeda. Kecepatan cahaya akan menurun saat memasuki air atau medium yang lebih rapat. Semakin besar perubahan kecepatan cahaya saat melalui dua medium yang berbeda, akan semakin besar pula efek pembiasan yang terjadi. Namun, pembiasan tidak akan terjadi saat benda dicelupkan dalam posisi tegak lurus perhatikan pola pembiasan pada Gambar 10.3 c. Cahaya dapat dipantulkan Apakah kamu dapat membedakan benda-benda berdasarkan warnanya? Apa yang menyebabkan demikian? Cahaya memiliki sifat dapat dipantulkan jika menumbuk suatu permukaan bidang. Pemantulan yang terjadi dapat berupa pemantulan baur dan pemantulan teratur. Pemantulan baur terjadi jika cahaya dipantulkan oleh bidang yang tidak rata, seperti aspal, tembok, batang kayu, dan lainnya. Pemantulan teratur terjadi jika cahaya dipantulkan oleh bidang yang rata, seperti cermin datar atau permukaan air danau yang tenang. Pada pemantulan baur dan pemantulan teratur, sudut pantulan cahaya besarnya selalu sama dengan sudut datang cahaya perhatikan Gambar 10.5. Hal tersebut yang menjadi dasar hukum pemantulan cahaya yang dikemukakan oleh Snellius. Snellius menambahkan konsep garis normal yang merupakan garis khayal yang tegak lurus dengan bidang. Garis normal berguna untuk mempermudah kamu menggambarkan pembentukan bayangan oleh cahaya. Kamu pasti pernah melihat bayang-bayang benda. Apa sebenarnya bayang-bayang itu? Bayang-bayang terjadi sebagai akibat cahaya merambat pada garis lurus. Bayang-bayang merupakan suatu daerah gelap yang terbentuk pada saat sebuah benda menghalangi cahaya yang mengenai suatu permukaan. Jika sumber cahaya cukup besar, bayang-bayang sering terdiri atas dua bagian. Apabila cahaya tersebut terhalang seluruhnya, terbentuklah umbra, yaitu bagian pertama bayang-bayang yang sangat gelap. Daerah di luar umbra menerima sebagian cahaya, terbentuklah penumbra, yaitu bagian kedua bayang- bayang yang terletak di luar umbra dan tampak berwarna abu-abu kabur. Sumber: Berwald,dkk. 2007 Gambar 10.3 Proses pembiasan pada sedotan Sumber: Berwald dkk. 2007. Gambar 10.4 Pemantulan baur dan pemantulan teratur. baur difus teratur Di unduh dari : Bukupaket.com Kelas VIII SMPMTs Semester 2 90 Bunyi hukum pemantulan adalah sebagai berikut. 1.Sinar datang garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. 2.Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul. Jika dirumuskan adalah sebagai berikut. Kemampuan kamu untuk membedakan warna, tidak terlepas dari sifat cahaya itu sendiri. Cahaya yang mengenai benda sebagian akan dipantulkan ke mata dan sebagian lagi akan diserap benda sebagai energi. Misalnya cahaya yang mengenai benda terlihat berwarna merah. Hal ini berarti spektrum cahaya merah akan dipantulkan oleh benda, sedangkan spektrum warna lainnya akan diserap oleh benda tersebut. 1. Pada gambar di bawah ini, manakah yang menunjukkan sudut datang dan sudut pantul? 2. Jika sudut datang sebesar 30 , berapakah besar sudut pantul yang terbentuk? Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar10.6 Posisi sudut datang dan sudut pantul garis normal bidang pantul 1 2 3 Sinar datang Sinar pantul Keterangan : i = Sudut datang r = Sudut pantul Sinar Pantul Sinar datang Garis normal Sumber: Berwald, dkk. 2007 Gambar 10.5 Proses pemantulan cahaya pada cermin datar i = r Di unduh dari : Bukupaket.com Ilmu Pengetahuan Alam 91 d. Cahaya merupakan Gelombang Elektromagnetik Bayangkan saat ini kamu sedang berdiri di tepi pantai. Pada saat itu kamu melihat ombak yang sangat besar sedang melaju menuju ke arah kamu. Deburan ombak tersebut hanya memindahkan sejumlah energi dengan memindahkan mediumnya air laut karena angin. Hal ini dibuktikan dengan terdengarnya suara ombak energi gerak menjadi bunyi. Berbeda dengan gelombang laut, cahaya dapat mentransfer energi dari satu tempat ke tempat lainnya tanpa menggunakan medium sehingga cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik terbentuk karena adanya perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik. Salah satu fenomena yang dapat membuktikan bahwa cahaya itu mampu mentransfer energi adalah saat lilin yang dinyalakan di sebuah ruang yang gelap dan kemudian lilin tersebut dapat menerangi ruangan tersebut. Contoh lainnya adalah matahari yang memancarkan gelombang cahayanya melalui ruang angkasa tanpa medium. Gelombang cahaya matahari memancar ke segala arah sampai ke bumi meskipun melalui ruang hampa udara. Hal ini berarti gelombang cahaya dapat merambat pada ruang kosong hampa udara tanpa adanya materi. Berdasarkan frekuensinya, gelombang elektromagnetik ada bermacam-macam. Berikut klasiikasi gelombang elektromagnetik yang dikenal dengan spektrum elektromagnetik. Sumber: Berwald, dkk. 2007 Gambar 10.7 Spektrum elektromagnetik Cahaya Tampak Bagian dalam tangan yang memperoleh sinar X yang memiliki panjang gelombang antara 10 nm dan 0,01 nm . Radio dan TV menggunakan gelombang. Panjang gelombang radio lebih dari 0,001 m. Sinar inframerah memiliki panjang gelombang antara 0,001 m dan 700 nm. Kerusakan wajah akibat sinar ultraviolet yang memiliki panjang gelombang antara 400 dan 10 nm Cahaya tampak memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 400 nm. Handphone bekerja menggunakan gelombang mikro. Gelombang mikro memiliki panjang gelombang antara 0,3 m dan 0,001 m Sinar Gamma Sinar X Ultraviolet Cahaya Tampak Sinar Inframerah Gelombang Mikro Gelombang Radio SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK Di unduh dari : Bukupaket.com Kelas VIII SMPMTs Semester 2 92 Sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah bagian yang sangat kecil dari spektrum elektromagnetik. Agar mudah memahaminya, perhatikan Gambar 10.7 yang menunjukkan spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki panjang gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya tampak berkisar antara 400 nm sampai 700 nm, yang besarnya seratus kali lebih kecil dari pada lebar rambut manusia. Warna cahaya yang dapat kamu lihat tergantung pada panjang gelombang dari gelombang cahaya yang masuk ke mata.

2. Pembentukan Bayangan pada Cermin