Materi - Optika Geometri

Optika merupakan cabang fisika yang mempelajari cahaya.  Bahasan mengenai optika terbagi menjadi dua yaitu :

1. Optika Geometri (membahas fenomena pemantulan dan pembiasan)

2. Optika Fisis (membahas fenomena polarisasi, difraksi dan interferensi)

Seperti telah diketahui cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang bergerak dengan kecepatan tiga ratus ribu kilometer tiap detik dalam ruang hampa udara ( tanpa medium ).  Kita dapat melihat benda-benda disekitar karena pantulan cahaya dari benda itu.

Yang dibahas :

1. cermin (datar, cekung,cembung)

2. lensa (tebal,tipis)

3. prisma.

Maya artinya :  tidak bisa ditangkap layar, dibelakang cermin

Nyata artinya : bisa ditangkap layar, di depan cermin

Persamaan umum cermin :

                                                                        f = ½ R

s    = jarak benda ke cermin

s’   = jarak bayangan ke cermin

f     = jarak titik fokus

R    = jari-jari kelengkungan

M = perbesaran bayangan = magnify

h    = tinggi benda

h’ = tinggi bayangan

3 sinar istimewa pada cermin cekung :

sinar // sbut dipantulkan ke fokus

sinar dari fokus dipantulkan // sbut

sinar melewati R dipantulkan kembali ke R.

Langkah2 menggambar ;

1 Sumbu utama,

2 Cermin,

3 tentukan titik R pada sumbu utama

4 tentukan titik F,

5 tentukan tinggi dan posisi benda s,

6 gambarkan dua Sinar Istimewa,

7 temukan ketemu s’

Cermin Cembung

Disebut pula cermin negatif

Bersifat divergen (menyebarkan cahaya)

Sifat bayangan yang dibentuk :

- selalu maya

- selalu diperkecil

- selalu dibelakang cermin

”sinar-sinar sejajar sumbu utama cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari titik fokus di belakang cermin”

”sinar-sinar menuju pusat kelengkungan akan dipantulkan kembali berimpit dengan sinar datang”

Contoh soal.

Sinar-sinar sejajar sumbu utama pada cermin cembung dipantulkan seolah-olah berasal dari sebuah titik yang teletak 1 meter di belakang cermin, jika benda yang tingginya 2 meter terletak 4 meter di depan cermin, tentukanlah

- letak bayangan

- tinggi bayangan

- perbesaran

PEMBIASAN ;

Proses perubahan arah cahaya karena melewati dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.

Kerapatan optik dinyatakan dengan indeks bias.  Indeks bias terbagi menjadi dua indeks bias mutlak dan indeks bias relatif.

Indeks bias mutlak :

 .nx  = indek bias mutlak medium

.c   = cepat rambat cahaya di ruang hampa

.c   = 3 x 108 m/s

.vx  = kecepatan cahaya dalam medium

Indeks bias relatif :

 n  = indek bias mutlak medium

c  = kecepatan cahaya di ruang hampa 3x108  m/s

v  = kecepatan cahaya dalam medium

n1-2 =  indek bias relatif med 1 thd med 2

n2-1 =  indek bias relatif med 2 thd med 1

Hukum pembiasan (Willebrord Snellius)  1621

I.   sinardatang, sinar bias, garisnormal, bidang batas terletak pada satu bidang datar

II.  dua poin yaitu :              

Ø  sinar dari medium rapat ke renggang dibiaskan menjauhi garis normal

Ø  dari renggang ke rapat dibiaskan mendekati garis normal

 n1 = indek bias mutlak medium pertama

n2 = indek bias mutlak medium kedua

q1  = sudut datang

q2 = sudut bias

Contoh soal : (pr)

1.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 2 x  108 m/s berapakah indek bias mutlak kaca?

2.    Berapa indeks bias relatif kaca terhadap air ?

3.    Berapa indeks bias relatif air terhadap kaca ?

4.    Sudut seberkas sinar datang dari udara ke air sebesar 45° terhadap garis normal, tentukan besar sudut biasnya jika indek bias mutlak air 4/3 .

5.    Kecepatan cahaya di dalam kaca 1,5 x  108 m/s berapakah indeks bias mutlak kaca?

Pemantulan sempurna ;

Syarat terjadi pemantulan sempurna adalah :

1.sinar datang dari medium rapat ke renggang

2.sudut datang lebih besar sudut batas, yang dimaksud sudut batas adalah sudut datang yang menyebabkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan.

3.Sudut kritis atau sudut batas yaitu, sudut datang yang menghasilkan sinar tidak dibiaskan atau tidak dipantulkan (teta 2 = 90 derajat)

LENSA TEBAL

Yaitu medium dengan indeks bias tertentu dan jari-jari tertentu.

Persamaan pembentukan bayangan pada lensa tebal sebagai berikut 

.nm    = indeks bias medium

.nL      = indeks bias lensa

.s      = letak benda

.s’     = letak bayangan

.R     = jari-jari

.f      = jarak fokus

 LENSA TIPIS

Lensa tipis mempunyai bagian-bagian tertentu yaitu pusat lensa (vertex), terdapat dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Harga jari-jari tergantung jenis lensanya.

Persamaan pembuatan lensa tipis sebagai berikut ;

Sedangkan persamaan pembentukan bayangan pada lensa tipis sama dengan cermin.

jika letak bayangan dan benda sepihak maka bayangan maya

jika letak bayangan dan benda tidak sepihak maka bayangan nyata (bisa ditangkap layar)

Lensa tipis mempunyai kekuatan lensa, kekuatan lensa dengan satuan dioptri berbanding terbalik dengan jarak fokus. Semakin kecil jarak fokus maka semakin kuat lensa itu.

.p = kuat lensa (dioptri)

.f = jarak fokus dalam meter

.1 = satu

Lensa Gabungan