Allah (Pemberi) cahaya (kepada) langit
dan bumi. perumpamaan cahaya Allah, adalah seperti sebuah lubang yang tak
tembus[1039], yang di dalamnya ada pelita besar. pelita itu di dalam kaca (dan)
kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan
dengan minyak dari pohon yang berkahnya, (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak
di sebelah timur (sesuatu) dan tidak pula di sebelah barat(nya) yang minyaknya
(saja) Hampir-hampir menerangi, walaupun tidak disentuh api. cahaya di atas
cahaya (berlapis-lapis), Allah membimbing kepada cahaya-Nya siapa yang Dia
kehendaki, dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia, dan Allah
Maha mengetahui segala sesuatu. (Q.S. An Nur : 35)
Cahaya adalah salah satu bentuk
gelombang. Cahaya dapat merambat
=
+
=
+
dengan f bernilai (-)
di ruang hampa udara karena termasuk
jenis gelombang elektromagnetik.
Jika cahaya mengenai suatu benda,
seperti halnya gelombang mekanik,
cahaya tersebut dapat dipantulkan
dan dibiaskan.
Beberapa sifat cahaya, di antaranya
cahaya dapat merambat lurus, dapat dipantulkan, dapat dibiaskan, dan dapat
mengalami penguraian warna.
Selain itu, akan dipelajari pula
sifat-sifat lensa dan cermin.
Sifat-sifat cahaya pada cermin dan
lensa banyak dimanfaatkan untuk membuat alat yang bermanfaat bagi manusia,
misalnya mikroskop, lup, teleskop, dan lensa.
A.
Sifat-Sifat
Cahaya
1.
Cahaya
Merambat Lurus
Cahaya merambat lurus. Hal yang
sama terjadi perambatan cahaya melalui lubang kecil di suatu ruang yang gelap.
Jika sumber cahaya tersebut adalah Matahari, kamu akan melihat perbedaan arah
rambat cahaya di ruang gelap tersebut ketika Matahari terbit sampai Matahari
terbenam. Akibat cahaya merambat lurus, benda yang tidak tembus cahaya seperti
buku, pohon, kertas, atau tubuh manusia akan membentuk bayangan apabila terkena
cahaya.
2.
Bayangan
Umbra dan Penumbra
Jika sebuah benda tidak tembus
cahaya dikenai cahaya, di belakang benda tersebut akan terbentuk dua bayangan,
yaitu bayangan inti dan bayangan kabur. Bayangan inti disebut umbra dan bayangan kabur disebut
penumbra. Gerhana bulan total terjadi karena Bulan masuk ke dalam bayang-bayang
umbra Bumi. Pada gerhana matahari total, sebagian tempat di Bumi masuk ke dalam
baying-bayang umbra bulan
3.
Pemantulan
Cahaya
Pemantulan cahaya pada benda
yang tidak tembus cahaya, ada yang teratur dan ada pula yang tidak teratur.
Cahaya yang dipantulkan benda-benda tidak menyilaukan mata, tetapi terasa teduh
dan nyaman. Namun, cahaya yang dipantulkan cermin ke mata akan sangat
menyilaukan.
Cermin datar memiliki permukaan
yang rata dan licin, sedangkan permukaan papan triplek kasar atau tidak rata.
Hal tersebut menyebabkan sinar pantul pada cermin datar menghasilkan berkas
yang sejajar menuju suatu arah tertentu. Sebaliknya, permukaan triplek tidak
rata, penuh tonjolan, dan lekukan yang menyebabkan sinar pantul tidak menuju ke
satu arah tertentu, tetapi menuju berbagai arah secara tidak teratur.
Pemantulan cahaya oleh permukaan rata disebut pemantulan teratur, sedangkan pemantulan cahaya oleh permukaan yang
tidak rata disebut pemantulan baur.
4.
Hukum
Pemantulan
Pemantulan teratur terjadi pada
benda yang tidak tembus cahaya dan permukaannya rata. Cermin merupakan suatu
benda yang permukaannya sangat halus dan rata sehingga hampir semua cahaya yang
datang padanya dapat dipantulkan. Hukum Pemantulan Cahaya yang menyatakan
sebagai berikut.
a.
Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu
bidang datar.
b.
Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul
B.
Cermin
dan Sifat Bayangan
1.
Cermin
Datar
Permukaan cermin datar sangat
halus dan memiliki permukaan yang datar pada bagian pemantulannya, biasanya
terbuat dari kaca. Di belakang kaca dilapisi logam tipis mengilap sehingga
tidak tembus cahaya. Ketika bercermin, bayangan wajah ada di belakang cermin
tersebut berhadap-hadapan yang persis sama. Akan tetapi, posisimu menjadi
berubah.
2. Pembentukan Bayangan pada cermin Datar
Sifat-sifat bayangan
yang dibentuk oleh cermin datar adalah sebagai berikut.
a.
Bayangannya
maya.
b.
Bayangannya
sama tegak dengan bendanya.
c.
Bayangannya
sama besar dengan bendanya.
d.
Bayangannya
sama tinggi dengan bendanya.
3. Cermin Cekung
Selain cermin datar, ada pula
cermin lengkung. Cermin tersebut adalah cermin cekung dan cermin cembung. Cermin
cekung memiliki permukaan pemantul yang bentuknya melengkung atau membentuk
cekungan. Garis normal pada cermin cekung adalah garis yang melalui pusat
kelengkungan, yaitu di titik M atau 2F. Sinar yang melalui titik ini akan
dipantulkan ke titik itu juga.
Cermin cekung bersifat
mengumpulkan sinar pantul atau konvergen. Ketika sinar-sinar sejajar dikenakan
pada cermin cekung, sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik. Titik
perpotongan tersebut dinamakan titik api atau titik fokus (F).Pada cermin
cekung terdapat sinar-sinar istimewa seperti yang tersaji pada gambar berikut.
a.
Sinar
datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan melalui titik fokus.
b.
Sinar
datang melalui titik fokus akan dipantulkan sejajar sumbu utama.
c.
Sinar
datang melalui titik pusat kelengkungan cermin akan dipantulkan ke titik itu
juga.
Hubungan antara
jarak benda (s) dan jarak bayangan (s’) akan menghasilkan jarak fokus f. hubungan tersebut secara matematis dapat ditulis
Keterangan f = jarak fokus (m)
s = jarak benda (m)
s' = jarak bayangan (m).
4. Cermin Cembung
Selain cermin datar dan cermin
cekung, terdapat pula cermin cembung. Pada cermin cembung, bagian mukanya berbentuk seperti kulit bola, tetapi
bagian muka cermin cembung melengkung ke luar. Titik fokus cermin cembung
berada di belakang cermin sehingga bersifat maya dan bernilai negatif.
Jika sinar datang sejajar dengan
sumbu utama mengenai cermin cembung, sinar pantul akan menyebar. Cermin cembung
memiliki sifat menyebarkan sinar (divergen). Jika sinar-sinar pantul pada
cermin cembung diperpanjang pangkalnya, sinar akan berpotongan di titik fokus
(titik api) di belakang cermin. Pada perhitungan, titik api cermin cembung
bernilai negatif karena bersifat semu.
Sinar-sinar pantul pada cermin
cembung seolah-olah berasal dari titik fokus menyebar ke luar. Seperti halnya
pada cermin cekung, pada cermin cembung pun berlaku sinar-sinar istimewa,
tetapi dengan sifat yang berbeda.
a.
Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dipantulkan
seolah-olah dari titik fokus.
b.
Sinar datang menuju titik fokus akan
dipantulkan sejajar sumbu utama.
c.
Sinar datang menuju titik M (2F) akan
dipantulkan seolah-olah dari titik itu
juga
Benda yang diletakkan
di depan cermin cembung akan selalu menghasilkan bayangan di belakang cermin
dengan sifat maya, sama tegak, dan diperkecil. Hubungan antara jarak benda (s)
dan jarak bayangan (s' ), dan titik fokus (f) memiliki persamaan yang sama
dengan cermin cekung. Perbedaannya, pada cermin cembung nilai jarak fokus
selalu negatif.
Keterangan f = jarak fokus (m)
s
= jarak benda (m)
s'
= jarak bayangan (m)
C.
Pembiasan
Cahaya
Berkas cahaya dari udara yang masuk ke dalam
kaca akan mengalami pembelokan. Peristiwa tersebut disebut pembiasan cahaya.
Hal ini disebabkan medium udara dan medium kaca memiliki kerapatan optik yang
berbeda. Jadi, kamu dapat menyimpulkan bahwa pembiasan cahaya terjadi akibat
cahaya melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.
Sinar bias akan mendekati garis normal ketika
sinar datang dari medium kurang rapat (udara) ke medium lebih rapat (kaca).
Sinar bias akan menjauhi garis normal ketika cahaya merambat dari medium lebih
rapat (kaca) ke medium kurang rapat (udara).
Terjadinya pembiasan tersebut telah dibuktikan
oleh seorang ahli matematika dan perbintangan Belanda pada 1621 bernama
Willebrord Snell. Kesimpulan hasil percobaannya dirumuskan dan dikenal dengan
Hukum Snellius.
Hukum Snellius menyatakan sebagai berikut.
a.
Sinar
datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
b.
Jika
sinar datang dari medium yang kurang rapat menuju medium yang lebih rapat,
sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium yang
lebih rapat menuju medium yang kurang rapat, sinar akan dibiaskan mendekati
garis normal.
1. Indek Bias
Berkas cahaya yang melewati dua medium yang
berbeda menyebabkan cahaya berbelok. Di dalam medium yang lebih rapat,
kecepatan cahaya lebih kecil dibandingkan pada medium yang kurang rapat.
Akibatnya, cahaya membelok. Perbandingan laju cahaya dari dua medium tersebut
disebut indeks bias dan diberi simbol (n). Jika cahaya merambat dari udara atau
hampa ke suatu medium, indeks biasnya disebut indeks bias mutlak. Secara
matematis dituliskan
n =
Keterangan
n = indeks bias mutlak,
c = laju cahaya (m/s), dan
v = laju cahaya dalam medium (m/s).
2. Sudut Deviasi
Prisma
adalah benda bening, seperti kaca plan paralel yang ujungnya membentuk sudut.
Cahaya yang datang dari udara akan sejajar setelah melewati kaca dan kembali ke
udara
Ketika
sinar dilewatkan pada prisma, ternyata terjadi penyimpangan arah sinar datang
pertama dengan sinar bias akhir. Hal ini diakibatkan karena ujung-ujung prisma
membentuk sudut. Sudut yang dibentuk antara perpanjangan sinar datang pertama
dan sinar bias akhir disebut sudut deviasi atau sudut penyimpangan
D.
Lensa
Lensa adalah benda bening yang
dibatasi oleh dua permukaan berdasarkan bentuk permukaannya. Lensa dibedakan menjadi enam macam, yaitu
lensa cembung rangkap (bikonveks), lensa cembung datar (plan konveks), lensa
cembung-cekung (konkaf-konveks), lensa cekung rangkap (bikonkaf), lensa cekung
datar (plan konkaf), dan lensa cekungcembung (konveks-konkaf).
Beberapa penjelasan tentang
lensa tersebut sebagai berikut
1.
Lensa
Cembung
Lensa cembung memiliki ciri
lebih tebal di tengah-tengahnya daripada pinggirnya. Jika sinar-sinar sejajar
kamu lewatkan pada lensa cembung, sinar-sinar biasnya akan berkumpul pada satu
titik. Sifat lensa cembung adalah mengumpulkan sinar (konvergen). Titik
pertemuan sinar-sinar bias disebut titik fokus (titik api).
2.
Lensa
Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang
bagian tengahnya berbentuk cekung lebih tipis dari bagian tepinya. Jika
sinar-sinar sejajar dikenakan pada lensa cekung, sinar-sinar biasnya akan
menyebar seolah-olah berasal dari satu titik yang disebut titik fokus.
3.
Bayangan
pada Lensa
Lensa adalah
benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan lengkung sehingga pada lensa
terdapat dua titik fokus. Titik fokus lensa cekung berada pada sisi yang sama
dengan sinar datang sehingga titik fokus lensa cekung bersifat maya atau semu
dan bernilai negatif. Gambar a di samping merupakan sketsa lensa cembung beserta letak titik fokusnya
dan gambar b merupakan sketsa lensa cekung beserta letak titik fokusnya.
4.
Pembentukan
Bayangan pada Lensa Cembung
Sinar-sinar istimewa pada lensa cembung sebagai
berikut.
a.
Sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama
akan dibiaskan melalui titik fokus F1 .
b.
Sinar yang datang melalui titik fokus pasif F2
akan dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
c.
Sinar yang melalui titik pusat optik (O) akan
diteruskan (tidak dibiaskan).
5.
Pembentukan
bayangan pada Lensa Cekung
Sinar-sinar istimewa pada lensa cekung sebagai berikut
Keterangan
a.
Sinar datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan
seolah-olah dari titik fokus F1.
b.
Sinar datang menuju titik fokus pasif F2 akan
dibiaskan sejajar dengan sumbu utama.
c.
Sinar datang melalui pusat lensa O akan diteruskan.
E.
Dispersi Cahaya
Ketika
cahaya putih (polikromatik) dilewatkan pada prisma, ternyata
sinar biasnya akan terurai menjadi beberapa cahaya yang dikenal dengan warna
pelangi. Warna pelangi yang terbentuk membentuk deretan warna kontinu.
Kadangkala, kamu tidak dapat membedakan batas satu dengan yang lainnya. Hasil
pengamatan menunjukkan ada tujuh warna cahaya yang diuraikan, yaitu merah,
jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Penguraian warna putih menjadi
warna-warna cahaya pembentuknya disebut dispersi
cahaya
Untuk
mengetahui lebih jauh tentang cahaya serta penghitungannya
Komentar
Posting Komentar