Pengertian Cahaya

a.      Pengertian Cahaya

Cahaya adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang merambat lurus, merupakan gelombang transversal dan tak memerlukan medium zat untuk dapat merambat.  Cahaya  mempunyai kecepatan 3x10m/s.

b.      Pemantulan Cahaya

Pemantulan terjadi disebabkan karena benda dikenai cahaya, maka pada pemantulan cahaya itu ada aturan-aturan yang dikenal dengan Hukum Snellius yang berbunyi:

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

2.      Sudut datang sama dengan sudut pantul.

Gambar 1 : pemantulan cahaya

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

Jenis pemantulan ada dua yaitu :

1.      Pemantulan teratur yaitu pemantulan cahaya dari benda yang permukaannya rata.

2.      Pemantulan baur yaitu pemantulan cahaya dari benda yang permukaannya tidak  rata.

Gambar 2 : Pemantulan teratur dan pemantulan baur

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

Manfaat pemantulan dapat dilihat pada cermin.Cermin ada tiga jenis yaitu : cermin datar,cermin cekung dan cermin cembung.

1.      Cermin Datar

Cermin datar yaitu cermin yang permukaannnya datar.Pada cermin datar bayangan dibentuk oleh perpotongan sinar-sinar pantul.Sifat bayangan cermin datar adalah sebagai berikut :

1.      Maya

2.      Tegak

3.      Sama besar dengan bendanya.

4.      Jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan ke cermin.

5.      Menghadap terbalik dengan bendanya.

Gambar 3 : Sifat bayangan pada cermin datar

(Sumber : Cakgalaz.2009)

2.      Cermin Cekung

Cermin cekung yaitu cermin yang permukaannya melengkung,seperti bagian dalam permukaan bola,memiliki sifat mengumpulkan cahaya (konvergen).Memiliki tiga sinar-sinar istimewa yaitu:

1.      Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus (F)

Gambar  4 : Sinar istimewa cermin cekung yang pertama

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

2.      Sinar datang memalui titik fokus  (F) dipantulkan sejajar dengan sumbu utama

Gambar  5 : Sinar istimewa cermin cekung yang kedua

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

3.      Sinar datang melalui titik pusat (M) dipantulkan kembali melalui titik itu juga.

Gambar  6 : Sinar istimewa cermin cekung yang ketiga

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

Dibawah ini adalah lukisan tiga buah sinar istimewa pada cermin cekung.

Gambar 7 : Lukisan tiga buah sinar istimewa cermin cekung

(Sumber : Pevibelog.2009)

Adapun sifat bayangan pada cermin cekung yaitu:

1.      Apabila benda  di antara F dan O maka bayangan maya,tegak dan diperbesar.

2.      Apabila benda di antara M dan F maka bayangan nyata,terbalik dan diperbesar.

3.      Apabila benda  di belakang M maka bayangan nyata,terbalik,diperkecil.

Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin cekung,seperti :

 f = ½ R

                                                          ..................(2.1)   

M                                                        ..................(2.2)

                                                                             (Sulistyo : 309)

Contoh 1 :

Sebuah benda yanga tingginya 4 cm diletakkan 15 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 20 cm.Tentukan (a) jarak bayangan (b) tinggi bayangan (c) sifat-sifat bayangan yang terbentuk!

Penyelesaian :

Dik      : h = 4 cm

              s = 15 cm

              R = 20 cm   ,f = ½ R = ½ 20 = 10 cm

Dit       : a)

              b)

              c) sifat-sifat bayangan

Jawab :

a)      Jarak bayangan ditentukan dengan menggunakan persamaan :

 = 30 cm      Jadi jarak bayangan 30 cm di depan cermin

b)      Tinggi bayangan ditentukan dengan persamaan :

Jadi tinggi bayangan 8 cm,berarti lebih besar dari tinggi bendanya.

c)      Karena s>f benda berada di antara F dan M,maka sifatnya dapat kita lukiskan.

  

Jadi sifat-sifat bayangannya nyata,terbalik dan diperbesar.                                      

3.      Cermin Cembung

Cermin cembung yaitu cermin yang permukaannya melengkung keluar,memiliki sifat memancarkan cahaya (divergen).Memiliki 3 sinar-sinar istimewa yaitu:

1.      Sinar datang sejajar dengan sumbu utama dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus (F).

Gambar  8 : Sinar istimewa cermin cembung yang pertama

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

2.      Sinar datang menuju titik fokus (F) dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

Gambar  9 : Sinar istimewa cermin cembung yang kedua

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

3.      Sinar  datang yang menuju titik pusat (M) dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fusat (M).

      Gambar  10 : Sinar istimewa pada cermin cembung yang ketiga

(Sumber : Blackpearlvida.2009)

Dibawah ini adalah lukisan tiga buah sinar istimewa pada cermin cembung

Gambar 11 : Lukisan tiga sinar istimewa cermin cembung

(Sumber : Pevibelog.2009)

Sehingga sifat bayangan yang dibentuk adalah : maya,tegak,diperkecil,dan di bagian belakang cermin.Persamaan-persamaan yang berlaku pada cermin cembung,seperti :

                                                          ……………(2.3)        

M                                                        ....................(2.4)

                                                                             (Sulistyo : 309)

Dengan:  R      = Jari-jari kelengkungan cermin          f      = Jarak fokus    cermin

          S      = Jarak benda kecermin                      M    = Perbesaran bayangan

          S    = Jarak bayangan kecermin                 h    = Tinggi bayangan

                h      = Tinggi benda

Dengan perjanjian bahwa harga f dan R dari cermin cembung selalu berharga negatif.

Contoh 2 :

Sebuah benda berdiri tegak 10 cm di depan cermin cembung yang mempunyai jarak titik api 30 cm,tinggi benda 2 cm.Tentukan (a) jarak bayangan (b) tinggi bayangan (c) sifat-sifat bayangan.

Penyelesaian :

Dik      : s         = 10 cm

  f         = -30 cm

  h        = 2 cm

Dit       : a)

              b)

              c) Sifat-sifat bayangan

Jawab

a)      Jarak bayangan ditentukan dengan menggunakan persamaan :

                       

Jadi jarak bayangannya adalah 7,5 cm ( tanda minus menyatakan bahwa bayangan berada dibelakang cermin)

b)      Tinggi bayangan ditentukan dengan persamaan :

Jadi tinggi benda 1,5 cm,berarti lebih kecil dari bendanya.

c)      Sifat- sifat bayangannya maya,tegak diperkecil,seperti pada gambar.

3.   Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah pembelokan seberkas cahaya yang merambat dari satu medium ke medium lainnya yang berbeda kerapan optiknya.Bila seberkas sinar merambat dari satu medium ke medium lain,maka berkas sinar akan dibiaskan.

Gambar 12 : Pembiasan Cahaya

(Sumber : Cakgalaz.2009)

Indeks Bias

Berdasarkan peristiwa pembiasan,Snellius membuat suatu harga perbandingan kecepatan cahaya di dalam vakum dengan kecepatan cahaya di dalam suatu suatu medium yang di sebut indeks bias.

                                                                                      ...................(2.5)

                                                                                                (Ronald : 331)                                                

Dimana            : n        = indeks bias mutlak medium (tidak ada satuan)

                    c        = kecepatan cahaya di vakum (hampa udara),bersatuan m/s

                    v        = kecepatan cahaya di medium,bersatuan m/s

Perbandingan dari dua indeks bias mutlak dari dua medium yang berbeda disebut indeks bias relatif,secara matematis ditulis :

                                                                                 ...................(2.6)

                                                                                                (Ronald : 331)

Hubungan  Frekuensi,   Panjang Gelombang   dengan Indeks Bias       

Ketika cahaya merambat dari satu medium ke medium lainn akan dibiaskan oleh cepat rambat cahaya berbeda dalam kedua medium,secara matematis :

                                                                      ...................(2.7)

                                                                                    (Ronald : 331)

Ketika cahaya lewat dari satu medium ke medium lainnya,frekuensi cahaya tidak berubah f­₁ = f₂ = f.Oleh karena hubungan v = f  berlaku untuk kedua medium,maka :

v₁ = f  ₁           dan      v₂ = f  ₂

Hubungan antara panjang gelombang dan indeks bias kita peroleh dengan membagi kedua persamaan ini,kemudian menggabungnya dengan persamaan 2.7.

_1.n₁ = ₂.n₂                                                                         ..................(2.8)

                                                                                                (Ronald : 332)

Ketika cahaya lewat dari udara ke medium,maka indeks bias 1 untuk udara dan indeks 2 untuk medium.

                                                                   ..................(2.9)

                                                                                    (Ronald : 332)

Jadi,ketika cahaya merambat dari medium kurang rapat kemedium yang lebih rapat (n₁2

),dapat disimpulkan :

1.      Cepat rambat cahaya dalam medium kedua lebih kecil dari medium pertama.

2.      Frekuensi cahaya sama dalam kedua medium.

3.      Panjang gelombang cahaya dalam medium kedua lebih kecil dari pada medium pertama.