293
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Kerja Berpasangan
h =
3 2
cm = 1,5 cm Jadi, tinggi bayangannya 1,5 cm.
d. Sifat bayangan:
- karena s bernilai negatif - maka bayangan bersifat maya dan tegak.
- karena M =
1 2
maka bayangan diperkecil. e.
Lukisan jalannya sinar pada cermin tersebut adalah sebagai berikut.
Kerjakan bersama teman sebangkumu 1.
Sebuah benda berada pada jarak 8 cm di depan cermin cekung dengan fokus 5 cm, tentukan jarak bayangan
2. Jika suatu benda berada di depan cermin cekung dengan fokus 20 cm sehingga
terbentuk bayangan nyata, terbalik, dan diperbesar 2 kali maka tentukan jarak benda ke cermin
3. Sebuah benda berada pada jarak 4 cm di depan cermin cembung dengan fokus 20
cm, tentukan jarak dan sifat bayangan 4.
Suatu benda berada di depan cermin cembung dengan fokus 10 cm. Jika bayangan yang dihasilkan oleh benda bersifat maya, tegak, dan diperkecil
1 2
kali semula, tentukan jarak benda
5. Sebutkan pemanfaatan cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung sehari-
hari
C. Pembiasan Cahaya
Ketika suatu berkas sinar melalui dua buah medium yang berbeda ke- rapatannya maka sinar tersebut akan dibelokkan. Peristiwa pembelokkan sinar
tersebut dikenal sebagai pembiasan. Untuk lebih memahami peristiwa pembiasan
cahaya , lakukan kegiatan berikut
P F
O B’
A’ B
A
Pembiasan Cahaya
Di unduh dari : Bukupaket.com
294
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Pembiasan Cahaya A. Tujuan
Mengamati peristiwa pembiasan.
B. Alat dan Bahan
1. Gelas berisi air
1 buah 2.
Pensil 1 buah
C. Langkah Kerja
1. Masukkan pensil ke dalam gelas berisi air
2. Amati bentuk pensil setelah dimasukkan ke dalam air
3. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas Sampaikan hasil
kesimpulanmu di depan kelas untuk didiskusikan bersama kelompok lain dan gurumu
4. Kembalikan semua alat dan bahan yang telah selesai kamu
gunakan ke tempat semula
Sebelumnya telah disebutkan bahwa pembiasan cahaya terjadi jika cahaya tersebut melalui dua medium yang berbeda kerapatannya. Pada percobaan di
atas, cahaya merambat dari udara menuju air. Kerapatan air lebih besar daripada kerapatan udara, akibatnya pensil yang berada di dalam air tampak patah.
Pembelokan ini terjadi karena cepat rambat cahaya dalam medium satu dengan yang lain berbeda-beda. Perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa
dan cepat rambat cahaya dalam medium disebut
indeks bias dan dirumuskan
sebagai berikut.
n
c c
n
=
. . . 22.4
Keterangan:
n : indeks bias c : cepat rambat cahaya di ruang hampa 3 · 10
8
ms c
n
: cepat rambat cahaya dalam medium ms
Pada pembiasan berlaku hukum Snellius tentang pembiasan
, yang berbunyi sebagai berikut.
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu
bidang datar. 2.
Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang batas merupakan bilangan tetap yang disebut
indeks bias relatif .
Untuk lebih memahami hukum Snellius tentang pembiasan, perhatikan gambar di samping
Gambar 22.9 Sinar datang, garis nor-
mal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar
Praktikum 2
Indeks Bias
Hukum Snellius tentang Pem-
biasan
sinar datang garis normal
bidang batas r
i
sinar bias
Di unduh dari : Bukupaket.com
295
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Sudut sinar datang i adalah sudut antara sinar datang dan garis normal. Sudut sinar bias r adalah sudut antara sinar bias dan garis normal. Garis normal
N adalah garis tegak lurus pada bidang batas antara dua medium. Besar sudut bias akan lebih kecil dibanding sudut datang, jika sinar datang
dari medium renggang ke medium rapat. Namun sebaliknya, jika sinar datang dari medium rapat ke renggang maka sudut bias akan lebih besar dibandingkan
dengan sudut datang.
Untuk mengamati peristiwa pembiasan cahaya, dapat digunakan sebuah lensa.
Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau
bidang lengkung dan bidang datar. Lensa ada dua macam, yaitu lensa cekung dan lensa cembung.
1. Pembiasan pada Lensa Cekung
Lensa cekung atau lensa konkaf
merupakan lensa yang bersifat menyebar- kan cahaya sehingga disebut sebagai lensa
divergen. Jari-jari kelengkungan lensa cekung bernilai negatif. Bagian-bagian dari
lensa cekung dapat kamu perhatikan pada gambar di samping.
a. O: titik pusat lensa
b. F
1
: titik fokus permukaan lensa cekung 1 c.
F
2
: titik fokus permukaan lensa cekung 2 Ada beberapa macam lensa cekung, yaitu lensa konveks konkaf,
lensa plan konkaf, dan lensa bikonkaf. Perhatikan gambar 22.11 di samping Lensa konveks konkaf adalah lensa yang salah satu
permukaannya berbentuk bidang cekung dan permukaan lainnya berbentuk bidang cembung. Lensa plan konkaf adalah lensa cekung
yang salah satu permukaannya berbentuk bidang datar. Sedangkan lensa bikonkaf adalah lensa cekung yang kedua permukaannya berupa
bidang cekung. Lensa cekung memiliki tiga sinar istimewa. Perhatikan gambar berikut
Gambar 22.10 Bagian-bagian lensa
cekung
Gambar 22.11 Macam-macam
lensa cekung
a b
c
Gambar 22.12 Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung a sinar datang sejajar sumbu utama, b sinar
datang melalui pusat optik, dan c sinar datang menuju titik fokus
2F
1
F
1
O F
2
2F
2
konveks konkaf
plan konkaf
bikonkaf
2F
1
F
1
O F
2
2F
2
-
2F
1
F
1
O F
2
2F
2
-
2F
1
F
1
O F
2
2F
2
-
Sinar-sinar istimewa tersebut adalah sebagai berikut. a.
Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama.
Persamaan yang berlaku pada lensa cekung adalah sebagai berikut.
Lensa
-
Lensa Cekung
Di unduh dari : Bukupaket.com
296
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
c 1
1 1
= s
s f
. . . 22.5 Perbesaran pada lensa cekung dapat dicari dengan menggunakan rumus:
c c
= s
h M =
s h
Sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa cekung sama dengan sifat bayangan pada cermin.
Lensa cekung memiliki kemampuan untuk menyebarkan sinar. Kemampuan ini disebut
kekuatan lensa . Semakin kecil jarak fokus lensa,
semakin besar kekuatan lensa untuk menyebarkan sinar. Kekuatan lensa cekung dirumuskan sebagai berikut.
P = f
1
. . . 22.6
Keterangan:
P : kekuatan lensa dioptri f : fokus lensa m
Untuk membantumu memahami penerapan matematis rumus-rumus di atas, simaklah contoh soal berikut
Contoh Soal
1. Sebuah benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cekung dengan fokus 2 cm. Jika
jarak benda 4 cm maka tentukanlah: a.
jarak bayangan, b.
perbesaran, c.
tinggi bayangan, d.
sifat, dan e.
lukis jalannya sinar
Penyelesaian:
Diketahui: s = 4 cm
h = 1 cm f = 2 cm
Ditanyakan: a.
s =...? b.
M =...? c.
h =...? d.
Sifat bayangan =...? e.
Jalannya sinar =...? Jawab:
a.
c f
s s
1 1
1 =
+
Kekuatan Lensa
Di unduh dari : Bukupaket.com
297
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
c s
1 1
1 =
+ -2
4 c
s 1
1 1
= -2
4 c
3 1
- =
4 s
s =
4 -
3
cm = -1,3 cm Jadi, jarak bayangannya 1,3 cm di belakang lensa.
b. M =
c s
s
M =
-1,3 4
M =
1 3
kali Jadi, perbesaran lensa tersebut adalah
1 3
. c.
M =
c h
h 1
3
=
c h
1
h =
1 3
cm = 0,3 cm Jadi, tinggi bayangannya 0,3 cm.
d. Sifat:
- karena s - maka bayangan bersifat maya dan tegak.
- karena M =
1 3
maka bayangan lebih kecil diperkecil. e.
Lukisan jalannya sinar pada lensa cekung tersebut adalah sebagai berikut.
A A’
2F
1
F
1
B B’
2F
2
F
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
298
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
2. Sebuah lensa cekung mempunyai fokus 20 cm. Tentukan kekuatan lensanya
Penyelesaian:
Diketahui: f = 20 cm
Ditanyakan: P = . . .? Jawab:
P = f
1 1
-0,2 P =
P = -5 dioptri Jadi, kekuatan lensa cekung tersebut adalah -5 dioptri.
Gambar 22.13 Bagian-bagian lensa
cembung
Gambar 22.14 Macam-
macam lensa cembung
konkaf konveks
plan konveks
bikonveks
a b
c
Gambar 22.15 Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung a sinar datang sejajar sumbu utama, b
sinar datang melalui pusat optik, dan c sinar datang melalui fokus depan lensa
2. Pembiasan pada Lensa Cembung
Lensa cembung atau lensa konveks
merupakan lensa yang bersifat mengum- pulkan cahaya sehingga disebut sebagai
lensa konvergen. Berbeda dengan lensa ce- kung, jari-jari kelengkungan lensa cembung
bernilai positif. Perhatikan gambar di samping
a. O: titik pusat lensa
b. F
1
: titik fokus permukaan lensa cembung 1 c.
F
2
: titik fokus permukaan lensa cembung 2 Lensa cembung ada tiga macam, yaitu konkaf konveks, plan
konveks, dan bikonveks. Lensa konkaf konveks adalah lensa cembung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang cembung sedangkan
permukaan yang lain berbentuk bidang cekung. Lensa plan konveks adalah lensa cembung yang salah satu permukaannya berbentuk bidang
datar. Sedangkan lensa bikonveks adalah lensa cembung yang kedua permukaannya berbentuk bidang cembung.
Lensa cembung memiliki tiga sinar istimewa. Perhatikan gambar berikut
2F
1
F
1
O 2F
2
F
2
2F
1
F
1
O 2F
2
F
2
2F
1
F
1
O 2F
2
F
2
+ +
+
Dari gambar 22.15 dapat diketahui bahwa sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah sebagai berikut.
a. Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus.
b. Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
c. Sinar datang melalui fokus depan lensa akan dibiaskan sejajar sumbu
utama.
+ 2F
1
F
1
O 2F
2
F
2
Lensa Cembung
Di unduh dari : Bukupaket.com
299
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Persamaan lensa dan kekuatan lensa cembung sama dengan lensa cekung, perbedaannya terletak pada nilai jari-jari dan fokus untuk lensa
cembung bernilai positif.
c 1
1 1
= s
s f
Perbesaran pada lensa cembung juga dapat ditentukan dengan rumus berikut.
c c
= s
h M =
s h
Kekuatan lensa cembung ditentukan dengan rumus:
P = f
1
Simaklah contoh soal berikut ini Setelah kamu memahami contoh soal berikut, kerjakan pelatihan di bawahnya
Contoh Soal
Sebuah benda setinggi 1 cm diletakkan di depan lensa cembung pada jarak 3 cm. Jika fokus lensa adalah 2 cm, tentukan:
a. jarak bayangan,
b. perbesaran,
c. tinggi bayangan,
d. sifat, dan
e. lukisan bayangan
Penyelesaian:
Diketahui: h = 1 cm
s = 3 cm f = 2 cm
Ditanyakan: a.
s =...? b.
M =...? c.
h =...? d.
Sifat bayangan =...? e.
Lukisan bayangan =...? Jawab:
a.
c f
s s
1 1
1 =
+
c s
1 1
1 =
+ 2
3 c
s 1
1 1
= 2
3
Di unduh dari : Bukupaket.com
300
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
c s
1 1
= 6
s = 6 cm Jadi, jarak bayangan benda tersebut adalah 6 cm dari titik pusat lensa.
b. M =
c s
s
M =
6 3
M = 2 kali Jadi, perbesaran lensa cembung tersebut adalah 2 kali.
c. M =
c h
h
2 =
c h
1
h = 2 cm Jadi, tinggi bayangannya 2 cm.
d. Sifat:
- karena s + maka bayangan bersifat nyata dan terbalik.
- karena M = 2 maka bayangan diperbesar.
e. Lukisan jalannya sinar pada lensa cembung tersebut adalah sebagai berikut.
Kerja Kelompok
Kerjakan bersama kelompokmu 1.
Benda setinggi 1 cm berada di depan lensa cembung dengan fokus 4 cm. Jika jarak benda 2 cm maka tentukan tinggi, sifat, dan lukisan bayangan yang terbentuk
2. Sebuah benda setinggi 4 cm berada di depan lensa cekung yang memiliki fokus 10
cm. Tentukan jarak bayangan yang terbentuk 3.
Sebuah lensa cekung mempunyai fokus 80 cm. Tentukan kekuatan lensa cekung tersebut
4. Sebuah lensa cembung mempunyai kekuatan -
3 4
dioptri. Tentukan fokus lensa tersebut
5. Sebutkan manfaat lensa cekung dan lensa cembung dalam kehidupan sehari-hari
2F
1
F
1
B O
2F
2
F
2
B A
+
A
Di unduh dari : Bukupaket.com
301
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Rangkuman
1. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dalam kondisi tertentu dapat
berkelakuan seperti suatu partikel. 2.
Bayangan pada cermin datar bersifat tegak, maya, dan sama besar. 3.
Banyaknya bayangan yang terbentuk oleh 2 cermin datar yang membentuk sudut dinyatakan:
n = D
q 360
–1 4.
Hukum pemantulan cahaya berbunyi: a.
Sinar datang, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar. b.
Sudut datang sama dengan sudut pantul. 5.
Tiga sinar istimewa pada cermin cekung adalah sebagai berikut. a.
Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus. b.
Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. c.
Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan melalui jalan semula. 6.
Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung adalah: a.
Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus. b.
Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama. c.
Sinar datang menuju pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan melalui sinar datang.
7. Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua bidang lengkung atau bidang lengkung
dan bidang datar. 8.
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung adalah: a.
Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah berasal dari titik fokus. b.
Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan. c.
Sinar datang menuju titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama. 9.
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung adalah: a.
Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui titik fokus. b.
Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan. c.
Sinar datang melalui fokus depan lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama. 10. Persamaan pada cermin dan lensa adalah sebagai berikut.
f s
s 1 1
1 =
+ f
R 1
= 2
c c
= =
s h
M s
h
Di unduh dari : Bukupaket.com
302
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
11. Sifat bayangan pada cermin dan lensa adalah: a.
Jika s bernilai + maka bayangan bersifat nyata dan terbalik. b.
Jika s bernilai - maka bayangan bersifat maya dan tegak. c.
Jika M 1 maka bayangan diperbesar. d.
Jika M = 1 maka bayangan sama besar dengan benda. e.
Jika M 1 bayangan diperkecil. 12. Kekuatan lensa dirumuskan:
P = f
1
13. Indeks bias adalah perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa dan cepat rambat cahaya dalam medium.
n
c n =
c
14. Hukum Snellius tentang pembiasan berbunyi:
a. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.
b. Perbandingan antara proyeksi sinar datang dan proyeksi sinar bias pada bidang batas
merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias relatif.
Di unduh dari : Bukupaket.com
303
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
Soal-soal Uji Kompetensi
A. Ayo, berilah tanda silang pada jawaban
yang paling tepat 1.
Cermin datar menghasilkan bayangan yang bersifat . . . .
a. maya, tegak, dan diperkecil
b. maya, tegak, dan diperbesar
c. maya, tegak, dan sama besar
d. maya, terbalik, dan sama besar
2. Dua buah cermin datar mengapit sudut
60°. Banyaknya bayangan yang terbentuk antara dua cermin adalah . . . .
a. 6 buah
b. 5 buah
c. 4 buah
d. 2 buah
3. Sebuah benda berada pada jarak 2 cm
di depan cermin cekung dengan fokus 10 cm. Jarak bayangan dari cermin
adalah . . . .
a. -10 cm
b. -8 cm
c. -5 cm
d. -2,5 cm
4. Sebuah benda setinggi 1 m di depan
cermin cembung dengan fokus 0,5 m. Jika jarak benda 2 m maka tinggi
bayangan adalah . . . .
a. 0,2 m
b. 0,3 m
c. 0,4 m
d. 0,5 m
5. Sebuah benda setinggi 2 cm di depan
lensa cembung dengan fokus 10 cm. Jika jarak benda ke lensa 5 cm maka jarak
bayangan ke lensa adalah . . . .
a. 10 cm maya
b. 10 cm nyata
c. 8 cm maya
d. 8 cm nyata
6. Sebuah benda setinggi 1 cm di depan
lensa cekung dengan fokus 3 cm. Jika jarak benda ke lensa 6 cm maka tinggi
bayangan adalah . . . .
a.
1 6
cm b.
1 5
cm c.
1 4
cm d.
1 3
cm 7.
Suatu benda berada di depan cermin cembung dengan jari-jari 20 cm. Jika
bayangan yang terbentuk maya, tegak,
diperkecil
1 4
kali semula maka jarak benda ke cermin adalah . . . .
a. 10 cm
b. 20 cm
c. 30 cm
d. 50 cm
8. Berikut ini yang tidak termasuk sinar
istimewa pada cermin cembung adalah . . . .
a. sinar datang sejajar sumbu utama
dipantulkan melalui fokus b.
sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama
c. sinar datang menuju pusat keleng-
kungan dipantulkan melalui jalan semula
d. sinar datang sejajar sumbu utama
dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus
Di unduh dari : Bukupaket.com
304
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Cahaya
9. Jika bayangan yang terbentuk oleh lensa
cembung adalah maya, tegak, dan diperbesar 2 kali, sedangkan jarak benda
adalah 4 cm di depan lensa maka fokus lensa adalah . . . .
a.
8 3
cm b.
7 3
cm c.
6 3
cm d.
5 3
cm 10. Sebuah lensa cembung mempunyai jari-
jari 20 cm. Kekuatan lensa tersebut adalah . . . .
a.
1 2
dioptri b
1 dioptri c.
2 dioptri d.
5 dioptri
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan