IPA SMPMTs Kelas VIII
283
+ = m
=
= =
0,4 =
⇒ 0,4
= h
′ = 4,8 cm s
′ = –12 cm Jadi, tinggi bayangan adalah 3 cm
d. Penggunaan cermin cembung
Karena cermin cembung menghasilkan bayangan tegak, maya, diperkecil, maka dimanfaatkan sebagai kaca spion mobil atau sepeda motor.
7. Pembiasan
a. Pengertian pembiasan
Perhatikan arah sinar yang masuk dan sinar yang keluar dari kaca plan paralel di bawah ini
Sinar dari kotak cahaya dari udara masuk ke kaca plan paralel dibiaskan mendekati garis normal. Sebaliknya sinar dari kaca pan paralel ke udara dibiaskan menjauhi garis nor-
mal.
Gambar 14.52 Sinar datang PQ, garis normal dan sinar bias QR, sudut datang i, sudut bias
r Gambar 14.53 Cahaya yang melewati kaca plan
paralel
Di unduh dari : Bukupaket.com
284
IPA SMPMTs Kelas VIII
Bila sinar dari udara masuk kaca plan paralel dengan arah tegak lurus kaca, sinar tidak berubah arah tidak membelok. Mengapa demikian? Untuk memahami hal tersebut ikutilah
ilustrasi berikut. 1
Bila mobil melaju lurus, pada suatu saat roda depan bagian kanan masuk ke jalan licin, roda kiri di jalan kasar, maka mobil membelok ke kanan. Apa sebabnya?
Roda kiri lebih cepat bergerak sehingga mendahului roda kanan dan mobil membelok ke kanan.
2 Bila mobil melaju lurus, kedua roda depan masuk jalan licin bersama-sama, maka mobil
tidak membelok sebab kecepatan kedua roda sama. Jadi cahaya yang datang miring pada batas dua medium mengalami pembelokan arah
karena sinar tepi mengalami perbedaan laju. Sedangkan jika cahaya datang tegak lurus batas dua medium, cahaya tidak membelok karena sinar-sinar tepi mengalami perubahan laju sama
yang berlangsung serentak bersama-sama.
Peristiwa berubahnya laju cahaya akibat peralihan medium cahaya disebut pembiasan.
b. Hukum Snellius
Bila kita perhatikan kembali gambar 14.52, kita ketahui bahwa: 1
Sinar datang, garis normal garis tegak lurus batas dua medium, dan sinar bias terletak satu bidang datar.
2 Dengan mengubah sudut datang i, maka sudut bias r juga berubah. Perubahan yang
terjadi sedemikian hingga
Ternyata = konstan tetap. Perhatikan contoh berikut.
Gambar 14.54 Ilustrasi pembiasan
v
2
v
1
v
2
v
1
Di unduh dari : Bukupaket.com
IPA SMPMTs Kelas VIII
285
Tabel 14.6 Sudut datang dan sudut bias
Hukum Snellius:
1. Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berada pada satu bidang datar.
2. Sinus sudut datang dibagi sinus sudut bias, konstan tetap.
c. Indeks bias
Gambar 14.55 di bawah menunjukkan tentang gejala optik, yaitu pembiasan yang terjadi pada air. Penggaris tampak patah bengkok pada batas udara air. Jalannya sinar dari penggaris
dalam air ke mata seperti pada gambar 14.56.
Perhatikan gambar 14.60. Penggaris ABC tampak sebagai ABC ′. Apa sebabnya? Sinar
CB dibiaskan menjadi sinar BD menuju mata, garis CB tampak sebagai C ′B.
i r
Sin i Sin r
30
o
37
o
53
o
0,5 0,6
0,8 0,333
0,4000 0,5333
1,5 1,5
1,5
Gambar 14.55 Pensil tampak tidak lurus Gambar 14.56 Sinar dari penggaris CB ke mata
19,5 23,57
21, 22
Di unduh dari : Bukupaket.com
286
IPA SMPMTs Kelas VIII
Gambar 14.58 Sinar dari udara ke air ke gelas ke udara
Menurut Snellius: = konstan.
Konstanta ini disebut indeks bias n
- Bila sinar datang dari udara dengan sudut
datang i dan sudut biasnya r, maka :
= n
a
1
- Bila sinar datang dari udara dengan sudut datang i
1
ke gelas dengan sudut bias r, maka:
2 Dengan membagi persamaan 2 dengan 1 didapat:
, karena i
1
= r
1
, maka Adapun jalannya sinar sebagai berikut:
Jadi jalannya sinar dari air ke gelas mempunyai perumusan:
atau n
a
sin i = n
g
sin r.
Keterangan:
Sudut datang pada air = i Sudur bias pada gelas = r
Gambar 14.57 Sinar dari udara ke air sudut datang i
i
r
Di unduh dari : Bukupaket.com
IPA SMPMTs Kelas VIII
287
Atau sinar dari air menuju gelas.
= disebut indek bias relatif gelas terhadap air, boleh ditulis. = n
ga
→ Sinar berjalan dari air menuju gelas.
Bila salah satu medium hampa, maka: disebut indek bias mutlak gelas
disebut indek bias mutlak air disebut indek bias mutlak intan
Jadi, sinar dari optik lebih renggang indek bias kecil keoptik lebih rapat indeks bias lebih besar dibiaskan mendekati garis normal i r
Sebaliknya, sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang dibiaskan menjauhi garis normal i r
d. Pemantulan sempurna
Sinar dari medium lebih rapat dibiaskan menjauhi garis normal. Dengan memperbesar sudut datangnya, maka pada suatu saat sudut biasnya r = 90
o
. Keadaan seperti ini disebut akan terpantul sempurna. Pada keadaan ini sudut datangnya disebut sudut batas
ϕ. Lihat gambar 14.62.
Sudut batas ϕ yaitu sudut datang sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang
bila sudut bias 90
o
. Bila sudut datang sinar dari optik lebih rapat ke optik lebih renggang diperbesar melebihi
sudut batas i ϕ, maka sinar tidak dibiaskan melainkan atau mengalami pemantulan yang
disebut pemantulan sempurna.
Di unduh dari : Bukupaket.com
288
IPA SMPMTs Kelas VIII
Syarat terjadinya pemantulan sempurna, yaitu: 1.
Sinar datang dari optik lebih rapat atau dari indeks bias lebih besar. 2.
Sinar datang lebih besar dari sudut batas atau i ϕ.
Besarnya sudut batas pada beberapa median. 1.
Pada air dirumuskan :
sin ϕ
a
= , 1
2. Pada gelas dirumuskan
: sin
ϕ
g
= , 1
3. Pada air - gelas dirumuskan :
sin ϕ =
, 1
Besarnya sinus sudut batas selalu kurang dari satu
Contoh soal:
1. Indeks bias intan adalah 2,5. Sinar dari udara masuk ke air dengan sudut datang 53
o
sin 53
o
= 0,8. Berapa sin r r adalah sudut bias? Jawab:
Gambar 14.59a Sinar akan terpantul sempurna
Gambar 14.59b Sinar mengalami pemantulan sempurna r = i
r n
1
n
2
n
1
n
2
n
2
n
1
r i
ϕ i =
ϕ n
2
n
1
Di unduh dari : Bukupaket.com
IPA SMPMTs Kelas VIII
289
Sin r =
= = 0,8
× sin r
= 0,32
2. Bila indeks bias gelas = , hitunglah sudut batas gelas
Jawab: Sin
ϕ =
= Sin
ϕ = Sin
ϕ = 0,6667 lihat tabel ϕ = 41,81
o
e. Pembiasan cahaya pada prisma
Prisma kaca dapat membiaskan cahaya. Jalannya sinar bias seperti gambar 14.60.
Sinar dari kotak cahaya masuk ke bidang sisi ABFD, ternyata sinar keluar dari prisma melalui
bidang BCEF.
Sudut pembiasnya pada saat demikian adalah ∠ ECD = β
2
. Jika bidang pembiasnya ACED dan ABFD,
maka sudut pembiasnya β
1
dan seterusnya. Sudut yang dibentuk antara sinar yang keluar dengan perpanjangan sinar masuk
dinamakan sudut deviasi D. Besarnya sudut deviasi secara ilmu ukur bidang planimetri didapat:
Gambar 14.60 Prisma dan pembiasan sinar
F B
D A
E C
Di unduh dari : Bukupaket.com
290
IPA SMPMTs Kelas VIII
D = i + r – β
i =
sudut datang pada bidang pembias 1 r
= sudut bias pada bidang pembias 2
Bila i = r, sudut deviasinya paling kecil disebut sudut deviasi minimum.
D
min
= 2i – β
Untuk β ≤ 10
o
yang merupakan sudut kecil, maka deviasi minimumnya dapat dihitung lewat indeks bias prisma sebagai berikut:
D
m
= n
p
– 1 β
Dimana : D
m
= deviasi minimum n
p
= indeks bias prisma β = sudut pembias prisma
Dari rumusan ini tampak bahwa: semakin besar indeks bias prisma, semakin besar sudut deviasi minimumnya.
8. Lensa Cembung
