A. PEMBIASAN CAHAYA
Pembelokan
berkas cahaya yang merambat dari satu medium ke medium
lain yang kerapatan
optiknya berbeda disebut pembiasan (refraksi). Mengapa terjadi pembiasan
cahaya? Pembiasan terjadi karena kerapatan optik kedua medium berbeda. Kerapatan optik udara
lebih kecil dibandingkan kerapatan optic kaca.
Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :
·
mendekati garis
normal
Cahaya
dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari
medium
optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.
·
menjauhi garis
normal
Cahaya
dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari
medium
optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.
Gambar 2.20. Pembiasan cahaya yang berbeda
kerapatan kerapatan optiknya
(Sumber : Giancoli, 2001: 258)
Syarat-syarat
terjadinya pembiasan :
1)
Cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;
2)
Cahaya datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas (sudut datang lebih kecil
dari 900)
Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering
dijumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya :
·
Dasar kolam
terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.
·
Kacamata minus
(negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan bagi
penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.
·
Terjadinya
pelangi setelah turun hujan.
Indeks
Bias
Pembiasan
cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada
kedua
medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan
dengan
laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens
(1629-1695)
:“Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju
cahaya
dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”
Secara matematis dapat dirumuskan :
dimana
:
n
=
indeks bias
c
=
laju cahaya dalam ruang hampa (3 x 108 m/s)
v
=
laju cahaya dalam zat
(Sumber
: Giancoli, 2001: 256).
Hukum
pembiasan Snellius
Pada
sekitar tahun 1621, ilmuwan Belanda bernama Willebrord Snell
(1591
–1626) melakukan eksperimen untuk mencari hubungan antara sudut
datang
dengan sudut bias. Hasil eksperimen ini dikenal dengan nama hukum Snell
yang
berbunyi :
·
Hukum I
Snellius: Sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu
bidang datar (gambar 1).
·
Hukum II
Snellius: Jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (misalnya
dari udara ke air atau dari udara ke kaca), maka sinar dibelokkan mendekati
garis normal (gambar a); jika sebaliknya, sinar datang dari medium
lebih rapat ke medium kurang rapat (misalnya dari air ke udara), maka
sinar dibelokkan menjauhi garis normal (gambar b).
B. PEMBIASAN PADA KACA PLANPARALEL
Gambar
2.21. Diagram jalannya sinar pada peristiwa pembiasan
cahaya pada kaca plan parallel
Bidang
batas I = bidang yang membatasi udara dan kaca
- Bidang
batas II = bidang yang membatasi kaca dan udara
- AO
= sinar datang bagi bidang batas I
- OP
= sinar bias bagi bidang batas I dan sinar datang bagi bidang batas II
- PB
= sinar bias bagi bidang batas II
- N
= garis normal (garis yang tegak lurus dengan bidang batas).
Sinar yang datang dari udara ke kaca dibiaskan
mendekati garis normal
(renggang
ke rapat berarti merapat atau mendekat). Sinar yang datang dari kaca ke
udara
dibiaskan menjauhi garis normal (rapat ke regang berarti merging atau
menjauh).
Berkas sinar masuk dari salah satu
sisi balok kaca dengan sudut datang i
dan
lalu mengalami pembiasan dua kali. Pertama saat melewati bidang batas
antara
udara dan balok kaca, berkas sinar dibiaskan dengan sudut bias r. Kedua,
saat
melewati bidang batas antara balok kaca dan udara, berkas sinar datang ke
bidang
batas dengan sudut datang i' dan sudut bias r'. Tampak pada
Gambar, besar
sudut
bias pertama sama dengan sudut datang kedua atau r = i'. Tampak pula
berkas
sinar yang masuk ke balok bergeser ke arah kiri bawah saat keluar dari
balok
kaca, namun keduanya tampak sejajar.
C. PEMBIASAN PADA PRISMA
Prisma
merupakan benda bening (transparan) yang terbuat dari bahan
gelas
yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang membentuk sudut tertentu.
Kedua
bidang permukaan disebut bidang pembias dan sudut yang dibentuknya
disebut
sudut pembias. Skema pembiasan cahaya pada prisma seperti tampak pada
gambar
berikut.
Gambar 2.22. Diagram pembiasan cahaya pada
prisma
Sinar datang EF yang mengenai bidang batas pertama
dibiaskan mendekati
garis
normal N1. Sinar bias FG ini berfungsi sebagai sinar datang bagi bidang
batas
kedua sehingga setelah keluar dari prisma, sinar itu dibiaskan menjauhi garis
normal
N2. Perpanjangan sinar datang EF dan perpanjangan sinar bias yang keluar dari prisma GH membentuk sudut deviasi
D. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk
oleh perpanjangan sinar datang dan sinar bias yang keluar dari prisma.
D. PEMBIASAN PADA LENSA
Lensa merupakan benda bening yang dibatasi oleh dua
permukaan atau
lebih
dengan paling tidak salah satu permukaannya merupakan bidang lengkung.
Lensa
tipis adalah lensa yang ketebalannya dapat diabaikan. Lensa terdiri dari 2
jenis,
yaitu lensa cembung (konveks) dan lensa cekung (konkaf). Lensa cembung
memiliki
bagian tengah yang lebih tebal daripada bagian tepinya. Sedangkan lensa cekung memiliki bagian tengah yang
lebih tipis daripada bagian tepinya.
Ø Lensa Cembung
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengahnya
lebih tebal dari
bagian
tepinya. Lensa cembung terdiri dari 3 macam yaitu :
1) Lensa
bikonveks (cembung ganda) yaitu lensa kedua permukaannya cembung.
2)
Lensa konkaf konveks (meniskus cembung/cembung cekung) yaitu lensa yang
permukaannya satu cembung yang lainnya cekung.
3)
Lensa plankonveks (cembung datar) yaitu lensa yang permukaannya satu
cembung dan yang lain datar.
E. PEMBENTUKAN BAYANGAN PADA LENSA CEMBUNG
Seperti
pada cermin lengkung, pada lensa dikenal pula tiga berkas sinar
istimewa.
Pada lensa positif tiga sinar istimewa tersebut adalah:
1.
Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan melalui fokus utama.
2.
Sinar datang melalui fokus utama dibiaskan sejajar sumbu utama.
3.
Sinar datang melalui pusat optik akan diteruskan tanpa dibiaskan.
Berkas
sinar-sinar istimewa di atas dibutuhkan saat hendak menentukan
bayangan
suatu benda yang dibentuk oleh lensa dengan cara melukis seperti
dijelaskan
berikut ini :
Posisi
benda di sebelah kiri 2F2, s > 2F2
Gambar
2.25. Pembentukan bayangan oleh lensa positif untuk benda
yang
diletakkan
pada jarak yang lebih jauh dari titik 2F2.
Dari
gambar diatas, untuk benda nyata yang diletak didepan lensa, maka
bayangan
yang terbentuk bersifat terbalik, nyata, diperkecil.
Melukis
Pembentukan Bayangan pada Lensa
Ø Persamaan Lensa
1) Jarak Fokus
Dimana :
f = jarak fokus cermin (m) = R/2
s = jarak benda (m)
s’ = jarak bayangan (m)
R = jari-jari kelengkungan cermin
(Sumber :Halliday, Resnick dan Walker, 2001:1146).
a) Untuk
lensa cembung jarak fokus positif (f) disebut juga lensa konvergen
(mengumpulkan cahaya).
b) Untuk
lensa cekung jarak fokusnya negatif (-f) disebut juga lensa divergen
(menyebarkan cahaya).
2) Perbesaran Bayangan
Dimana
:
s
= jarak benda
s'
= jarak bayangan
h
= tinggi benda
h'
= tinggi bayangan
3) Kekuatan Lensa
Walaupun
titik fokus merupakan titik terpenting pada lensa, ukuran lensa tidak dinyatakan dalam jarak fokus
f, melainkan oleh suatu besaran
lain. Besaran yang menyatakan ukuran lensa dinamakan kuat lensa (diberi
lambang P) yang didefinisikan sebagai kebalikan dari fokus f. Secara matematis
dapat ditulis sebagai
Dimana : P = kekuatan lensa (dioptri)
f = jarak fokus lensa (dalam cm)
(Sumber: Halliday, Resnick dan Walker, 2001:1170).
Jarak fokus lensa cembung bernilai positif (+)
sehingga kuat lensa cembung
bernilai positif (+). Sebaliknya, jarak fokus lensa cekung bernilai negatif (-), maka kuat lensa
cekung bernilai negatif (-). Jadi,
kuat lensa menggambarkan kemampuan lensa untuk membelokkan sinar.
Untuk lensa cembung, makin kuat lensanya, makin
kuat lensa itu mengumpulkan sinar. Sebaliknya, untuk lensa cekung, makin kuat lensanya, makin kuat
lensa itu menyebarkan sinar.
Pembentukan
Banyangan Benda di Ruang I
Jika benda ada di ruang I atau berada diantara pusat optik
dengan titik fokus F2 pada lensa cembung, maka pembentukan banyangannya seperti
gambar di bawah ini.
Karena
hasil bayangan merupakan perpotongan dari perpanjangan sinar bias maka sifat
bayangannya yakni maya, tegak dan diperbesar serta berada di ruang IV.
Pembentukan
Banyangan Benda Di Titik Fokus F2
Jika benda ada tepat di titik fokus F2 pada lensa cembung,
maka pembentukan banyangannya seperti gambar di bawah ini.
Pembentukan
Banyangan Benda Di Ruang II
Jika benda ada di ruang II atau berada diantara F2 dengan
2F2 pada lensa cembung, maka pembentukan banyangannya seperti gambar di bawah
ini.
Dari
gambar di atas terlihat bahwa jika benda berada di ruang II maka bayangan benda
akan terbentuk di ruang IV dengan sifat-sifat bayangan yakni nyata, terbalik,
dan diperbesar.
Pembentukan
Banyangan Benda Di 2F2
Jika benda tepat berada di titik 2F2 pada lensa cembung,
maka bentukan banyangannya seperti gambar di bawah ini.
Dari
gambar di atas terlihat bahwa jika benda tepat berada di titik 2F2 maka
bayangan benda akan terbentuk akan tepat berada di 2F1 dengan sifat-sifat
bayangan yakni nyata, terbalik, dan sama besar.
Pembentukan
Banyangan Benda Di Ruang III
Jika benda berada di ruang III pada lensa cembung, maka
bentukan banyangannya seperti gambar di bawah ini.
Dari
gambar di atas terlihat bahwa jika benda berada di ruang III maka bayangan
benda akan terbentuk di ruang II dengan sifat-sifat bayangan yakni nyata,
terbalik, dan diperkecil.
Dari pemaparan di atas maka kita dapat lihat bahwa jika
benda berada di ruang I maka bayangannya berada di ruang IV, jika benda berada
diruang II maka bayangannya akan berada di ruang III, begitu juga jika benda
berada di ruang III maka bayangannya berada di ruang II. Berdasarkan hal
tersebut untuk ruang benda dan ruang bayangan dapat dirumuskan sebagai berikut:
 |
DAFTAR PUSTAKA
Suwarna, Iwan Permana
,Khalimatusa’diah(ed) 2010 optik,Bogor
:CV.Duta Grafika.
Halliday, D., and R.
Resnick. (1996). Fisika (terj. P. Silaban dan E.Sucipto), Jakarta:
Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar