IPA Terpadu VIII Bab 11 Cahaya dan Alat Optik

BAB 11

CAHAYA

&

KOMPETENSI INTI

3. Mendeskripsikan sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan, serta aplikasinya untuk menjelaskan penglihatan manusia, proses pembentukan bayangan pada mata serangga, dan prinsip kerja alat optik

4. Membuat laporan hasil penyelidikan tentang pembentukan bayangan pada cermin, lensa, dan alat optik

KOMPETENSI DASAR

3.1 Memahami konsep pengukuran berbagai besaran yang ada pada diri, makhluk hidup, dan lingkungan fisik sekitar sebagai bagian dari observasi, serta pentingnya perumusan satuan terstandar (baku) dalam pengukuran

4.1 Menyajikan hasil pengukuran terhadap besaran-besaran pada diri, makhluk hidup, dan lingkungan fisik dengan menggunakan satuan tak baku dan satuan baku

INDIKATOR

Mengidentifikasikan sifat-sifat cahaya, membuat lukisan bayangan pada cermin dan lensa, menjelaskan prinsip terbentuknya bayangan pada mata dan kamera,

menganalisis jenis cacat mata dan menentukan jenis kaca mata yang digunakan, serta menjelaskan prinsip terbentuknya bayangan pada lup, mikroskop, teleskop, dan periskop.

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Merancang percobaan untuk menunjukkan sifat-sifat cahaya.

2. Menjelaskan Hukum Pemantulan Cahaya berdasarkan hasil percobaan.

3. Mendeskripsikan proses pembentukan dan sifat bayangan pada cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung.

4. Menjelaskan Hukum Pembiasan Cahaya berdasarkan hasil percobaan.

5. Mendeskripsikan proses pembentukan dan sifat bayangan pada lensa cembung dan lensa cekung.

6. Menjelaskan peristiwa pembiasan, pemantulan sempurna, dan disperse yang terjadi pada prisma.

7. Mendeskripsikan fungsi mata sebagai alat optik.

8. Menjelaskan tiga macam cacat mata yang dialami oleh manusia.

9. Menjelaskan cara kerja beberapa alat optic, seperti mata burung, kamera, lup, mikroskop, teleskop, dan periskop.

A. Sifat-sifat Cahaya

Cahaya memiliki sifat antara lain; dapat merambat lurus, dapat dipantulkan, dapat dibiaskan, dapat dilenturkan, dapat digabungkan, dapat merambat dalam ruang hampa, dan memiliki kecepatan 300.000.000 m/s.

Benda

Sumber Cahaya (dapat

menghasilkan cahaya sendiri)

Benda

Gelap Benda tidak tembus cahaya Benda Tembus Cahaya

B. Pemantulan Cahaya

Hukum Pemantulan Cahaya (Hukum Snellius)

1. Sinar dating, garis normal, dan sinar pantul terletak pada satu bidang datar.

2. Sudut datang cahaya (i) sama dengan sudut pantul cahaya (r), atau (<AON = <NOB)

1. Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar

Sifat bayangan pada cermin datar; maya, tegak, sama besar, jarak bayangan sama dengan jarak benda, tinggi bayangan sama dengan tinggi benda, dan posisi

2. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cekung

Bagian-bagian cermin cekung

SU = sumbu utama

P = titik pusat kelengkungan cermin F = titik focus cermin

O = titik pusat optic R = jari-jari cermin

f = jarak titik focus cermin

O-F= ruang I F-P = ruang II

P- tak hingga = ruang III O-tak hingga = ruang IV

Sinar-sinar istimewa pada cermin cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik focus

2. Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui titik pusat cermin dipantulkan kembali melalui titik pusat cermin.

Lukisan bayangan pada cermin cekung: Benda di ruang I di depan cermin cekung.

Benda di ruang II di depan cermin cekung.

Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperbesar, di ruang III

Benda di ruang III di depan cermin cekung.

Sifat bayangan: nyata, terbalik, diperkecil, di ruang II

Benda di titik fokus di depan cermin cekung.

Sifat bayangan: nyata, di jauh tak terhingga

Benda di titik pusat di depan cermin cekung.

Sifat bayangan: nyata, terbalik, sama besar, di titik P

Rumus cermin cekung.

So = jarak benda Si = jarak bayangan

f = jarak fokus cermin cekung R = jari-jari cermin cekung

3. Pemantulan Cahaya pada Cermin Cembung

Bagian-bagian cermin cembung.

SU = sumbu utama

P = titik pusat kelengkungan cermin F = titik focus cermin

O = titik pusat optic R = jari-jari cermin

f = jarak titik focus cermin

O-F = ruang I F-P = ruang II

P-tak terhiungga = ruang III O-tak terhingga = ruang IV

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan seolah-olah dari titik fokus

2. Sinar datang menuju titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang menuju titik pusat cermin dipantulkan kembali seolah-olah dari titik pusat cermin.

Lukisan bayangan pada cermin cembung

Sifat bayangan: maya, sama tegak, diperkecil, di ruang I

Rumus cermin cembung

So = jarak benda Si = jarak bayangan

f = jarak focus cermin cembung R = jari-jari cermin cembung

C. Pembiasan Cahaya

Hukum pembiasan cahaya:

1.Sinar dating, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu

bidang datar.

2.Perbandingan antara proyeksi sinar dating

dan proyeksi sinar bias ( ) selalu tetap.

(Tetapan ini disebut indeks bias)

OS OR

1. Indeks Bias Suatu Medium

Hubungan antara cepat rambat cahaya di udara (C1), cepat rambat cahaya di dalam kaca (C2), indeks bias udara (nu), dan indeks bias kaca (n2) dapat dinyatakan dengan rumus:

, karena indeks bias udara nu = 1, maka:

Hubungan panjang gelombang cahaya di udara ( ), panjang gelombang cahaya dalam kaca ( ), dan indeks bias kaca (n2) dapat dinyatakan dengan rumus:

2

C

1

C

1

n

2

n



2

C

1

C

2

n



2

1

2

n







1



2



2. Pembiasan Cahaya pada Prisma

N1 & N2 = garis normal EF = sinar datang

GH= sinar bias i = sudut datang r = sudut bias

= sudut pembias prisma

D = sudut deviasi, yaitu sudut yang dibentuk oleh

perpanjangan sinar dating dan sinar bias yang keluar dari prisma.

Pemantulan sempurna pada prisma

3. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cembung

a b c

Bentuk lensa cembung ada 3 macam: a.Cembung-cembung (bikonveks)

b.Cembung-datar (plan konveks)

Bagian-bagian lensa cembung

SU = sumbu utama

P = titik pusat kelengkungan lensa F = titik focus lensa

O = titik pusat optik R = jari-jari lensa

f = jarak titik focus lensa

O-F= ruang I F-P = ruang II

P- tak hingga = ruang III O-tak hingga = ruang IV

Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan melalui titik focus F1

2. Sinar datang melalui titik focus F2 dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui titik pusat optik akan diteruskan.

Lukisan bayangan pada lensa cembung

Sifat bayangan:

Maya, tegak, diperbesar, di ruang IV.

Nyata, terbalik, diperbesar, di ruang III.

Nyata, di jauh tak hingga.

Nyata, terbalik, sama besar, di titik P.

Rumus lensa cembung

So = jarak benda Si = jarak bayangan

f = jarak fokus lensa cembung R = jari-jari lensa cembung

Catatan: pada lensa cembung f dan R bernilai positif (+)

f

1

P



Kekuatan lensa:

4. Pembiasan Cahaya pada Lensa Cekung

a b c

Bentuk lensa cekung ada 3 macam: a.cekung-cekung (bikonkaf)

b.Cekung-datar (plan konkaf)

Bagian-bagian lensa cekung

SU = sumbu utama

P = titik pusat kelengkungan lensa F = titik fokus lensa

O = titik pusat optik R = jari-jari lensa

f = jarak titik fokus lensa

O-F= ruang I F-P = ruang II

P- tak hingga = ruang III O-tak hingga = ruang IV

Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan seolah-olah dari titik fokus F1

2. Sinar datang menuju titik fokus F2 dibiaskan sejajar sumbu utama.

3. Sinar datang melalui titik pusat optik akan diteruskan.

Lukisan bayangan pada lensa cekung

Sifat bayangan pada lensa cekung: maya, tegak, diperkecil, di ruang I.

Rumus lensa cekung

Catatan: pada lensa cekung f dan R bernilai negatif (-)

f

1

P



Kekuatan lensa:

P = kekuatan lensa (dioptri)

So = jarak benda Si = jarak bayangan

f = jarak fokus lensa cekung R = jari-jari lensa cekung

D. Mata

Kemampuan lensa mata untuk mencembung dan memipih secara otomatis sesuai dengan jarak benda yang dilihat disebut daya akomodasi.

Titik dekat mata normal = 25 cm, sedangkan titik jauhnya = tak terhingga.

Diagram mata normal

Lukisan bayangan pada mata manusia:

Sifat bayangan: nyata, terbaik, diperkecil, di ruang II.

E. Cacat Mata

2. Miopi 1. Hipermetropi

Lensa mata cenderung

memipih sehingga bayangan jatuh di belakang retina.

Lensa mata cenderung

menebal sehingga bayangan jatuh di depan retina.

3. Presbiopi

Presbiopi dapat ditolong dengan memakai kacamata berlensa rangkap/ganda (bifokal).

Lensa (+) untuk melihat jarak dekat, dan lensa (-) untuk melihat jarak jauh.

F. Mata Burung

Mata burung elang memiliki bidang pandang yang lebih luas disbanding manusia, karena mata elang berada di samping kanan dan kiri kepala, dan memiliki penglihatan binokuler.

Kelebihan mata binokuler; dapat memandang

Lukisan bayangan pada mata burung

Lukisan bayangan pada mata burung:

Sifat bayangan: nyata, terbaik, diperkecil, di ruang II.

G. Kamera

Sifat bayangan pada kamera; nyata, terbaalik, diperkecil, di ruang II

H. Lup (Kaca Pembesar)

Lup digunakan untuk mengamati benda-benda yang berukuran kecil

I. Alat Optik yang Menggunakan Dua Lensa atau Lebih

1. Mikroskop

Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda yang sangat kecil

2. Teleskop (Teropong)

a. Teleskop Bumi (Teropong Medan) Digunakan untuk mengamati

benda-benda di permukaan bumi pada jarak jauh.

b. Teleskop Bintang

Digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa (di langit)

3. Periskop

Digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Alat ini pada umumnya untuk perlengkapan kapal selam.

G. Kamera

Sifat bayangan pada kamera; nyata, terbaalik, diperkecil, di ruang II

H. Lup (Kaca Pembesar)

Lup digunakan untuk mengamati benda-benda yang berukuran kecil

I. Alat Optik yang Menggunakan Dua Lensa atau Lebih 1. Mikroskop

Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda yang sangat kecil

2. Teleskop (Teropong)

a. Teleskop Bumi (Teropong Medan) Digunakan untuk mengamati

benda-benda di permukaan bumi pada jarak jauh.

b. Teleskop Bintang

Digunakan untuk mengamati benda-benda angkasa (di langit)

3. Periskop

Digunakan untuk mengamati benda-benda di permukaan laut. Alat ini pada umumnya untuk perlengkapan kapal selam.