Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT

FISIKA DASAR II
(ABKC 5301)

MATERI AJAR OPTIKA GEOMETRI

Dosen Pebimbing :
Misbah, M.Pd

Oleh :
Riska Amelia
(A1C514218)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARMASIN
DESEMBER 2015

KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan materi ajar ini.
Materi ajar ini disusun untuk mempermudah pembelajaran mata kuliah fisika
tentang “optika geometri”.
Dalam penyusunan materi ajar ini saya banyak mendapat bantuan dan
bimbingan baik yang bersifat moril maupun materil dari berbagai pihak. Mudahmudahan atas segala bantuan dan kebijakan yang telah diberikan kepada saya,
mendapatkan imbalan yang berlipat ganda dari Allah SWT.
Saya berharap semoga materi ajar ini dapat bermanfaat bagi saya khususnya
dan pembaca pada umumnya.
saya mohon maaf jika dalam penyusunan materi ajar ini terdapat banyak
kekurangan dan kesalahan. Untuk itu, saya mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun.

Banjarmasin, Desember 2015

Riska Amelia

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......………………………...........………………...……... i
DAFTAR ISI ………………...………................................................................... ii

TUJUAN PEMBELAJARAN..................................................................................1

ISI MATERI..............................................................................................................

KESIMPULAN..........................................................................................................

LATIHAN SOAL ESSAY........................................................................................

KUNCI JAWABAN..................................................................................................

DAPTAR PUSTAKA.............................................................................................

TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa di harapkan mampu memahami
prinsip optika geometri dan mampu menganalisis cahaya sebagai sinar serta
penerapannya dalam alat-alat optik sederhana.
ISI MATERI
A. Optika Geometris
Optika geometris yaitu pendekatan yang menekankan bahwa
cahaya merupakan gelombang yang merambat ke segala arah dimana

muka-muka gelombang membentuk garis-garis yang disebut sebagai sinar
sehingga dapat berrefleksi dan berrefraksi.
(Zainuddin, :30)
B. Refleksi Cahaya dan Refraksi Cahaya
1. Refleksi / Pemantulan Cahaya
Cahaya selalu merambat lurus seperti yang terlihat manakala
cahaya matahari menerobos dedaunan. Sehingga cahaya yang merambat
digambarkan sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya,
sedangkan berkas cahaya terdiri dari beberapa garis berarah. Berkas
cahaya bisa parallel z, divergen (menyebar) atau konvergen (mengumpul).
Seorang ahli matematika berkebangsaan belanda yang bernama
Willebrod Snellius (1591 – 1626) dalam penelitiannya ia berhasil
menemukan hukum pemantulan cahaya yang berbunyi :
a. Sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
b. Sudut sinar datang sama dengan sudut sinar pantul.
Gambar 1. Diagram pemantulan
cahaya, dengan keterangan (1) garis
normal, (2) sinar datang, dan (3) sinar
pantul. Sudut b adalah sudut datang,
sudut c adalah sudut pantul.

Secara garis besar pemantulan cahaya terbagi menjadi dua yaitu
pemantulan teratur dan pemantulan baur (pemantulan difus). Pemantulan
teratur terjadi jika berkas sinar sejajar jatuh pada permukaan halus
sehingga berkas sinar tersebut akan dipantulkan sejajar dan searah,
sedangkan pemantulan baur terjadi jika sinar sejajar jatuh pada permukaan

yang kasar sehingga sinar tersebut akan dipantulkan ke segala arah. Akibat
pemantulan baur ini manusia dapat melihat benda dari berbagai arah.
2. Refraksi /Pembiasan Cahaya
Pembiasan cahaya berarti pembelokan arah rambat cahaya saat
melewati bidang batas dua medium tembus cahaya yang berbeda indeks
biasnya. Pembiasan cahaya mempengaruhi penglihatan pengamat.
Contohnya Ketika kamu sedang minum es pernahkah kamu
memperhatikan sedotan yang ada pada gelas es ? Sedotan tersebut akan
terlihat patah setelah melalui batas antara udara dan air. Hal ini terjadi
karena adanya peristiwa pembiasan atau refraksi cahaya. Bagaimana
sebenarnya peristiwa ini terjadi?
Kecepatan merambat cahaya pada tiap-tiap medium berbeda-beda
tergantung pada kerapatan medium tersebut. Perbandingan perbedaan

kecepatan rambat cahaya ini selanjutnya disebut sebagai indeks bias.
Dalam dunia optik dikenal ada dua macam indeks bias yaitu indeks bias
mutlak dan indeks bias relatif. Indeks bias mutlak adalah perbandingan
kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium
tersebut

nmedium=

c
v

Keterangan:

nmedium : indeks bias mutlak medium
c

: cepat rambat cahaya di ruang hampa

v

: cepat rambat cahaya di suatu medium

Indeks bias mutlak medium yaitu indeks bias medium saat berkas
cahaya dari ruang hampa melewati medium tersebut. Indek bias mutlak
suatu medium dituliskan nmedium. Indeks bias mutlak kaca dituliskan nkaca,
indeks bias mutlak air dituliskan nair dan seterusnya. Oleh karena c selalu
lebih besar dari pada v maka indeks bias suatu medium selalu lebih dari
satu nmedium >1.
Indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias suatu medium
terhadap indeks bias medium yang lain.
n12=

Keterangan:

n1
n2

atau

n21=

n2
n1

n12 : indeks bias relatif medium 1 terhadap medium 2
n21 : indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

n1

: indeks bias mutlak medium 1

n2

: indeks bias mutlak medium 2

C. Hukum Refleksi Cahaya dan Huhum Refraksi Cahaya
1. Hukum Refleksi Cahaya
Menurut Pierre Femat “ Sinar cahaya yang menjalar dari satu titik
ke titik lainnya akan melalui lintasan dengan waktu tempuh
minimum”.

a. Pembentukan Bayangan Pada Cermin Datar
Untuk melukis bayangan pada cermin datar menggunakan
hukum pemantulan cahaya. Misalkan saja Anda hendak
menentukan bayangan benda O sebagaimana terlihat pada
gambar 2. Sinar datang dari O ke cermin membentuk sudut
datang (i) , di titik tersebut ada garis normal tegak yang lurus
permukaan cermin. Dengan bantuan busur derajat, ukurlah
besar sudut datang (i) yakni sudut yang dibentuk oleh sinar
datang dengan garis normal. Ukurlah sudut pantul (r) yaitu
sudut antara garis normal dan sinar pantul yang besarnya sama
dengan sudut datang. Posisi bayangan dapat ditentukan dengan
memperpanjang sinar pantul D melalui C hingga ke O' yang
berpotongan dengan garis OO' melalui B.
Gambar 2.
pembentukan
bayangan sebuah
benda titik pada
cermin datar.

b. Pembentukan bayangan oleh cermin cekung

Untuk menggambarkan bagaimana terbentuknya bayangan
pada cermin cekung dapat menggunakan bantuan sinar-sinar
istimewa, dengan demikian lukisan bayangan akan dapat kita
lukis dengan mudah. Sinar-sinaar istimewa inipun tetap
berdasarkan hukum pemantulan cahaya

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung adalah sebagai
berikut:

1. Sinar yang datang sejajar sumbu utama dipantulkan
melalui titik fokus (F).
Gambar 3 Sinar yang sejajar
sumbu utama akan dipantulkan
cermin cekung melalui titik fokus

2. Sinar yang datang melalui titik fokus (F) akan
dipantulkan sejajar sumbu utama.
Gambar 4. Sinar yang melalui
fokus akan dipantulkan cermin
cekung sejajar sumbu utama

3. Sinar-sinar yang datang melalui pusat kelengkungan ( C
) akan dipantulkan kembali melalui titik pusat
kelengkungan tersebut.
Gambar 5. Sinar yang melewati
titik pusat kelengkungan cermin
akan dipantulkan cermin cekung
melewati titik tersebut.

Contoh bayangan pada cermin cekung


Benda berada di ruang I

Gambar 6. Bila benda berada di ruang I,
bayangan

yang

terbentuk

merupakan

perpotongan dari perpanjangan sinar-sinar
pantul,
belakang

sehingga
cermin.

bayangan
Sifat

berada

bayangan

terbentuk maya tegak dan di perbesar

di
yang



Benda berada di titik fokus

Gambar 7. Benda AB tepat di titik fokus maka
sinar-sinar yang datang dari benda dipantulkan
oleh cermin cekung sejajar sumbu utama
sehingga tidak terbentuk bayangan, atau
sering juga dikatakan bahwa bayangan benda
berada di jauh tak terhingga.



Benda berada di ruang II
Gambar 8. Benda AB berada di ruang II
cermin

cekung akan menghasilkan

bayangan di ruang III. sifat bayangan yang
terbentuk nyata, terbalik dan diperbesar



Benda berada di titik pusat kelengkungan cermin (titikC)
Gambar 9. Benda AB berada di titik
pusat kelengkungan cermin cekung
akan menghasilkan bayangan yang
tepat

berada

di

kelengkungan cermin
bayangan

yang

titik

cekung. sifat

terbentuk

terbalik dan sama besar

pusat
nyata,



Benda berada di ruang III
Gambar 10. Benda AB terletak di ruang
III cermin cekung akan menghasilkan
bayangan di ruang II. sifat bayangan
yang terbentuk nyata, terbalik dan di
perkecil

c. Pembentukan Bayangan Oleh Cermin Cembung
Sama halnya dengan cermin cekung, pada cermin cembung
juga mempunyai tiga macam sinar istimewa. Karena jarak
fokus dan pusat kelengkungan cermin cembung berada di
belakang cermin maka ketiga sinar istimewa pada cermin
cembung tersebut adalah :
1. Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan
dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).
Gambar 11. Sinar yang datang
sejajar sumbu utama akan
dipantulkan seolah-olah dari
titik fokus

2. Sinar yang datang menuju titik fokus (F) akan
dipantulkan sejajar sumbu utama.
Gambar 12. Sinar yang datang
seolah-olah menuju fokus akan
di pantulkan sejajar sumbu
utama

3. Sinar-sinar yang menuju titik pusat kelengkungan ( C )
akan dipantulkan seolah-olah berasal dari titik pusat
kelengkungan tersebut.
Gambar 13. Sinar yang datang
menuju pusat kelengkungan
akan dipantulkan kembali
melalui sinar itu juga.

Contoh bayangan pada cermin cembung
Seperti halnya pada cermin cekung, melukis bayangan pada
cermin cembung juga diperlukan minimal dua sinar istimewa.
Karena depan cermin adalah ruang IV maka berapapun jarak
benda nyata dari cermin tetap berada di ruang IV . Dengan
demikian bayangan yang terbentuk berada di ruang I cermin
cembung dan bersifat maya, diperkecil.
Gambar
14.
Proses
pembentukan bayangan pada
cermin cembung. Bayangan
dari benda nyata selalu di
ruang I cermin, bersifat maya,
diperkecil dan sama tegak
dengan bendanya.

Itulah sebabnya bayangan yang terlihat di dalam kaca
spion dari benda-benda nyata di depan kaca spion tampak
mengecil dan spion mampu mengamati ruang yang lebih luas.
Hubungan antara Jarak Benda, Jarak Fokus dan Jarak Bayangan
Hubungan antara jarak benda (s), jarak fokus (f) dan jarak bayangan (s’)
pada cermin cekung dapat ditentukan dengan bantuan geometric
Gambar 15. Hubungan antara jarak
benda (s), jarak bayangan (s’), dan
jarak fokus (f) dalam ukuran
geometri.

Perhatikan perbandingan-perbandingan geometri dan trigonometri dari
gambar 17 tersebut di atas. Jarak AB ke O adalah jarak benda (s), jarak A’B’
ke cermin adalah jarak bayangan (s’) dan jarak F ke O adalah jaraak fokus
(f). Pada gambar tersebut tampak bahwa segitiga GFO dan A'B'F sebangun
sehingga berlaku,

A'B' A'F
=
GO FO

h' s'-f
=
h f

sehingga
Pada gambar tampak juga bahwa segitiga ABO dan A'B'O sebangun
sehingga diperoleh,

A'B' OA'
=
AB OA

h' s'
=
h s

sehingga
.
Substitusikan kedua persamaan sehingga diperoleh persamaan

s' s'-f
=
s f ,
gunakan perkalian silang sehingga,
s’.f = s.s’ – s.f
Bagilah semua ruas dengan ss'f, akhirnya diperoleh :

1 1 1
= −
s f s'

Atau

1 1 1
= +
f s s'

Bila jarak fokus sama dengan separuh jarak pusat kelengkungan
cermin f = ½ R, sehingga persamaan cermin lengkung juga dapat
dituliskan dalam bentuk sebagai berikut

2 1 1
= +
R s s'

Dalam menggunakan persamaan tersebut perlu diperhatikan
kesepakatan tanda yang telah disepakati bersama yaitu :
a. Jarak benda s bernilai positif (+) jika benda nyata terletak di depan
cermin.
Jarak benda s bernilai negatif (-) jika benda maya terletak di
belakang cermin.
b. Jarak bayangan s’ bernilai positif (+) jika bayangan nyata di depan
cermin.
Jarak bayangan s’ bernilai negatif (-) jika bayangan maya di
belakang cermin.
c. R dan f bertanda positif (+) untuk cermin cekung dan bertanda (-)
untuk cermin cembung.
Berbeda dengan cermin datar besar bayangan yang
dibentuk oleh cermin lengkung berbeda-beda sesuai dengan letak
benda tersebut terhadap cermin. Untuk mengetahui perbesaran
linier pada pembentukan bayangan pada cermin lengkung maka
dapat dibandingkan tinggi bayangan h’ dengan tinggi benda h atau
jarak bayangan terhadap cermin s’ dengan jarak benda terhadap
cermin s.

h ' s'
M=| |=| |
h
s

Keterangan : M
: perbesaran linier
h’
: tinggi bayangan
h
: tinggi benda
s’
: jarak bayangan terhadap cermin
s
: jarak benda terhadap cermin
Jika dalam penghitungan ternyata diperoleh M >1 artinya
bayangan yang dibentuk lebih besar daripada bendanya, jika M = 1
maka bayangan sama besar dengan bendanya sedangkan jika

0