CAHAYA
A.
Arah Rambat Cahaya
Cahaya merupakan salah satu bentuk energi,
karena menempati ruang dan tidak memiliki massa. Cahaya memiliki sifat-sifat
sebgai berikut.
1.
Merupakan gelombang elektromagnetik, sehingga tidak memerlukan zat
perantara dalam perambatannya.
2.
Merupakan gelombang transversal.
3.
Memiliki cepat rambat di ruang hampa 3x108 m/s.
4.
Memiliki panjang gelombang.
5.
Dapat dipantulkan.
6.
Dapat dibiaskan.
Cahaya dalam
perambatannya selalu memiliki lintasan lurus. Sebagai contoh, dapat dapat
dilihat saat cahaya memasuki sebuah ruangan melalui celah sempit.
A.
Perambatan cahaya
Cahaya dipancarkan oleh sumber
cahaya. Matahari, bintang-bintang, dan
api merupakan sumber cahaya. Jika kita melihat benda bercahaya, sinar-sinarnya
masuk ke mata kita. Sinar adalah sinar-sinar garis atau lintasan yang
menunjukkan arah rambat cahaya. Itulah sebabnya kita dapat melihat benda itu.
Sebagian besar benda-benda yang kita
lihat tidak memancarkan cahaya sendiri. Seperti batu, tembok, manusia, dan
bulan. Benda-benda itu hanya memantulkan cahaya yang mengenainya. Cahaya pantul
itu hanya memantulkan cahaya yang mengenainya. Cahaya pantul itulah yang masuk
mata sehingga kita dapat melihat benda-benda itu. Benda-benda seperti itu
seperti disebut benda gelap. Benda gelap dibedakan menjadi tiga macam:
1.
Benda tidak tembus cahaya, yaitu benda yang tidak dapat meneruskan
cahaya yang mengenainya. Contoh: kayu, karet, dinding, dan lain-lain.
2.
Benda tembus cahaya, yaitu benda yang dapat meneruskan sebagian
besar cahaya yang mengenainya. Contoh: air, udara, dan kaca bening
3.
Benda buram, yaitu benda yang meneruskan sebagian cahaya yang
mengenainya, misalnya kaca, susu, dan kertas tipis.
Kita dapat
melihat benda-benda yang ada disekeliling kita karena ada cahaya yang masuk
kemata kita. Cahaya tersebut dapat masuk ke mata kita dengan cara merambat.
Cahaya merambat lurus ke segala arah. Jika cahaya terhalang oleh benda seperti
kaca bening, kita dapat melihat benda dari balik kaca bening. Benda- benda yang
dapat meneruskan cahaya disebut benda bening. Namun, jika cahaya yang sedang
merambat mengenai benda seperti kayu, orang atau pohon, cahaya tersebut
tertahan. Hal ini terbukti, ruangan di belakang benda tersebut gelap sehingga
terjadi bayang-bayang benda. Terbentuknya bayang-bayang tersebut merupakan
bukti bahwa cahaya merambat menurut garis lurus.
Ada dua macam bayangan benda yang terbentuk, yaitu:
1.
Umbra (bayangan inti)
Umbra, yaitu ruang gelap dibalik benda yang
tidak mendapat cahaya sama sekali. Bayangan ini terbentuk jika sinar berasal
dari sumber cahaya yang lebih kecil daripada benda.
2.
Penumbra (bayangan kabur)
Penumbra, yaitu ruang gelap dibalik benda
yang masih mendapat cahaya. Bayangan kabur akan terbentuk jika sinar berasal
dari sumber cahaya yang lebih besar daripada benda.
B.
Pemantulan cahaya (Refleksi)
Cahaya dalam
perambatannya apabila mengenai suatu permukaan benda yang tidak tembus cahaya
dan memiliki permukaan yang mengkilat maka cahaya tersebut akan mengalami
pemantulan (pembalikkan). Dalam pemantulan cahaya berlaku dua buah ketentuan
yang dikemukakan oleh C. Snellius yang disebut dengan hukum pemantulan cahaya.
Hukum pemantulan cahaya tersebut menyatakan, bahwa :
1.
Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu
bidang datar dan ketiganya berpotongan pada satu titik.
2.
Besarnya sudut datang sama dengan sudut pantul.
Ada dua macam pemantulan cahaya, yaitu:
1.
Pemantulan baur (konfus)
Pemantulan teratur, yaitu pemantulan cahaya yang terjadi pada
permukaan benda yang rata dan arah sinar pantulannya saling sejajar saat ada
sinar datang yang sejajar.
2.
Pemantulan baur (diffus/tidak teratur)
Pemantulan baur, yaitu pemantulan cahaya yang terjadi pada
permukaan benda yang tidak rata (kasar) dan arah sinar-sinar pantulnya tidak
sejajar (acak) saat ada sinar datang yang sejajar.
C.
Pemantulan Cahaya pada Cermin
Cermin adalah
sebuah benda yang permukaannya mengkilat dan bersifat memantulkan seluruh sinar
yang mengenainya, serta dapat membentuk bayangan dari benda yang ada
didepannya. Ada dua sifat bayangan yang dapat dibentuk oleh cermin, yaitu:
1.
Bayangan nyata/sejati adalah bayangan yang dapat ditangkap oleh
layar didepan cermin, terbentuk dari hasil perpotongan sinar-sinar pantulnya
dan letaknya didepan cermin.
2.
Bayangan maya/semu adalah bayangan yang tidak dapat ditangkap oleh
layar didepan cermin, termasuk dari hasil perpotongan perpanjangan sinar-sinar
pantulnya, dan letaknya dibelakang cermin.
Cermin
1.
Cermin datar
a.
Pemantulan cahaya pada
cermin datar
Cermin datar adalah cermin
yang permukaaannya datar. Cermin datar bersifat memantulkan sinar dengan arah
sejajajr jika ada sinar datang yang sejajar.
b.
Pembentukan bayangan pada
cermin datar
Saat kita berada dicermin
datar, maka akan dapat melihat bayangan kita yang sifatnya selalu maya, tegak,
sama besar, jarak benda ke cermin sama sengan jarak bayangan ke cermin, dan
menghadap terbalik terhadap bendanya (kiri menjadi kanan). Proses pembentukan
bayangan pada cermin adalah sebagai berikut.
c.
Panjang minimun cermin
datar untuk melihat seluruh bayangan
Agar dapat melihat seluruh
bayangan pada cermin datar, maka harus digunakan cermin datar yang panjangnya
minimum setengah kali tinggi bendanya seperti yang dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
d.
Pembentukan bayangan oleh
dua cermin datar yang membentuk sudut tertentu.
Sebuah benda yang berada diantara dua cermin datar yang membentuk
sudut tertent, dapat membentuk suatu bayangan. Jumlah bayangan yang dibentuk
oleh dua cermin datar dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
 |
Keterangan:
n =
jumlah bayangan yang terbentuk (buah)
α =
sudut yang dibentuk oleh dua cermin datar (⁰)
2.
Cermin cekung
a.
Pemantulan cahaya pada cermin cekung
Cermin cekung adalah cermin yang permukaan
mengkilatnya (bagian depannnya) melengkup kedalam. Cermin cekung bersifat
mengumpulkan sinar (konvergen) , artinya sinar-sinar sejajar yang jatuh pada
permukaan cermin dipantulkan ke satu titik yang disebut titik api atau titik
fokus.
b.
Bagian-bagian cermin cekung
Keterangan :
SU = sumbu
utama cermin (garis yang melalui pusat cermin)
O = titik pusat optik (titik pusat cermin)
f = titik fokus (titik tempat bertemunya
sinar-sinar pantul)
R = pusat kelengkungan cermin
c.
Pembentukan bayangan pada cermin cekung
Pembentukan bayangan pada cermin cekung
dilukiskan dengan menggunakan tiga buah sinar istmewa, yaitu ;
1.
Berkas sinar datang yang sejajar sumbu utama cermin akan dipantulkan
melalui titik fokus f.
2.
Berkas sinar datang yang melalui titik fokus ƒ akan dipantulkan
sejajar sumbu utama cermin.
3.
Berkas sinar datang yang melalui pusat kelengkungan cermin akan
dipantulkan kemnali pada lintasan yang sama dengan sinar datang.
Langkah-langkah
untuk melukiskan bayangan pada cermin cermin cekung adalah sebagai berikut.
1.
Lukiskan dua buah sinar istimewa.
2.
Berkas sinar datang dari cermin dan melalui tepat dibgaian atas
benda.
3.
Cari titik potong dari berkas sinar-sinar pantul, maka akan
membentuk bayangan nyata dan jika tidak ditemukan maka perpanjang berkas
sinar-sinar pantul ke belakang cermin, maka akan terbentuk bayangan maya.
Contoh ; benda benda berada diruang III
Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin cekung
bergantung dari letak bendanya dan dapat disimpulkan sebagai berikut.
|
no
|
Letak Benda
|
Sifat
Bayangan
|
|
1
|
Di ruang I (O-ƒ)
|
Maya, tegak,
diperbesar, diruang IV
|
|
2
|
Di titik fokus (ƒ)
|
Tidak
terbentuk bayangan
|
|
3
|
Di ruang II (ƒ-M)
|
Nyata,
terbalik, diperbesar, diruang III
|
|
4
|
Di pusat kelengkungan (M)
|
Nyata, terbalik,
sama besar di M
|
|
5
|
Di ruang III (>M)
|
Nyata,
terbalik, diperkecil, diruang II
|
d.
Hubungan antara jarak benda (s) jarak bayangan (s’) dan jarak fokus
(f)
Persamaan :
 |
Keterangan:
S = jarak benda ke cermin cekung
S’ = jarak bayangan ke cermin cekung
F = jarak fokus cermin (positif)
R = jari-jari kelengkungan cermin (positif)
Arti jarak
benda dan bayangan adalah:
Jika jarak
benda:
a)
Positif, benda didepan cermin atau benda nyata
b)
Negatif, benda dibelakang cermin atau benda maya
Jika jarak
bayangan:
a)
Positif, bayangan didepan cermin atau bayangan nyata
b)
Negatif, bayangan dibelakang cermin atau bayangan maya.
 |
Keterangan:
M = perbesaran bayangan (kali)
M > 1
bayangan diperbesar
M = 1 bayangan sama besar
M < 1 bayangan
diperkecil
H = tinggi benda (cm)
H’ = tinggi
bayangan (cm)
e.
Penggunaan cermin cekung dalam kehidupan sehari-hari
1)
Sebagai pemantul lampu pada sorot mobil dan lampu senter. Lampu
diletakkan pada titik fokus cermin cekung parabola, maka sinar-sinar yang
dipancarkan lampu akan dipantulkan sejajar. Dengan demikian lampu akan dapat
menyorot jarak lebih jauh.
2)
Sebagai pemusat sinyal-sinyal gelombang mikro pada parabola stasiun
penerima.
3)
Sebagai pengumpul cahaya pada teropong pantul astronomi. Cermin
cekung ini akan memantulkan sinar-sinar sejajar yang datang dari bintang yang
jatuh ke titik fokus cermin cekung.
4)
Sebagai pengumpul energi matahari pada pembangkit listrik tenaga
surya. Cahaya dari sinar matahari dipantulkan oleh cermin datar yang dapat
digerakkan sebagai sinar sejajajr menuju ke cermin cekung dan akan dipantulkan
konvergen sehingga panasanya memusat.
3. Cermin cembung
a.
Pemantulan cahaya pada cermin cembung
Cermin cembung adalah cermin yang
permukaan mengkilat (bagian depannya) melengkung keluar. Cermin cembung
bersifat divergen, yaitu menyebarkan sinar-sinar pantulnya.
b.
Bagian-bagian cermin cembung
P = titik pusat kelengkungan cermin
O = titik potong sumbu utama dengan cermin cembung
F = titik fokus cermin yang berada di tengah-tengah antara titik P
dan titik
O
R = jari-jari kelengkungan
cermin, yaitu jarak dari titik P ke titik O
f = jarak fokus cermin.
c.
Pembentukan bayangan pada cermin cembung.
Pembentukan bayangan pada cermin cembung
juga menggunakan tiga buah sinar istimewa, yaitu:
1.
Berkas sinar datang yang sejajar sumbu utama akan dipantulkan
seakan-akan datang dari titik fokus f.
2.
Berkas sinar datang yang seakan-akan menuju titik fokus akan dipantulkan
sejajar sumbu utama.
3.
Berkas sinar datang yang seakan-akan menuju titik pusat
kelengkungan akan dipantulkan kembali pada lintasan yang sama dengan sinar
datang.
Untuk
melukiskan pembentukan bayangan pada cermin cembung dapat
dilakukan
dengan langkah-langkah sama seperti pada cermin cekung.
Contoh :
Bayangan yang
dihasilkan oleh cermin cembung selalu bersifat maya, tegak,
diperkecil, dan
dibelakang cermin.
Persamaan-persamaan
yang berkaku pada cermin cembung sama dengan
persamaan pada
cermin cekung. Hanya nilai f ( jarak fokus) bertanda negatif.
d.
Penggunaan cermin cembung dalam kehidupan sehari-hari.
Cermin cembung
selalu menghasilkan bayangan yang bersifat maya, tegak,
dan diperkecil
dimanapun benda berada, maka cermin cembung digunakan sebagai kaca spion mobil
atau sepeda motor.
Postingan
Posting Komentar