Bab 5�Optika Geometris

Kemampuan dasar yang akan Anda miliki setelah mempelajari bab ini adalah sebagai berikut:

• Dapat menganalisis alat-alat optik secara

kualitatif dan kuantitatif.

• Dapat menerapakan alat-alat optik

dalam kehidupan sehari-hari.

1. Pemantulan Cahaya
2. Pembiasan Cahaya
3. Peralatan Optik

1. Jenis dan Hukum Pemantulan

Pemantulan Cahaya

1. Apakah Perbedaan antara Pemantulan Teratur dan Pemantulan Baur?

1. Sinar datang,sinar pantul,dan garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.
2. Sudut datang (i ) sama dengan sudut pantul (r)

​

Hukum Pemantulan

1. Sifat-sifat Bayangan pada Cermin Datar

​

​

Pemantulan pada Cermin Datar

1. Lukis bayangan titik A sehingga di hasilkan bayangan A₁.

Melukis Pembentukan Bayangan

pada Cermin Datar

Bayangan lilin AB adalah A₁ B₁

2. Lukis bayangan benda titik B dengan cara yang sama, sehingga di hasilkan bayangan B₁.

Pemantulan pada Cermin Lengkung

Pemantulan pada Cermin Lengkung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama cermin dipantulkan melalui titik fokus F
2. Sinar datang melalui titik fokus F dipantulkan sejajar sumbu utama
3. Sinar datang melalui titik pusat lengkung M dipantulkan kembali ke titik pusat lengkung tersebut

Pemantulan pada Cermin Cekung

1. Tiga Sinar Istimewa pada Cermin Cekung

Melukis Pembentukan Bayangan pada Cermin Cekung

Jarak titik pusat lengkung M ke titik tengah cermin O, disebut jari-jari lengkung cermin.

Jarak titik fokus F ke titik tengah cermin O, disebut jarak fokus.

​

Hubungan Jarak Fokus dan Jari-jari Lengkung Cermin

1. Benda dan bayangan nyata, jarak benda s dan jarak bayangan s’ keduanya bertanda positif. M bertanda negatif menyatakan bayangan adalah nyata dan terbalik.

Perbesar Bayangan

2. Benda nyata dan bayangan maya, jarak benda s positif, sedang jarak bayangan s’ negatif memberikan tanda positif . M bertanda positif menyatakan bayangan adalah maya dan tegak.

Rumus Umum Cermin Lengkung

Rumus umum cermin lengkung

Tiga sinar istimewa pada cermin cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama cermin di pantulkan seakan-akan datang dari titik fokus F.
2. Sinar datang menuju ke titik fokus F di pantulkan sejajar sumbu utama.
3. Sinar datang menuju ke titik pusat lengkung M di pantulkan kembali seakan-akan datang dari titik pusat lengkung tersebut.

Pemantulan pada Cermin Cembung

Sifat bayangan pada cermin cembung:

maya, tegak, dan diperkecil.

Pembentukan Bayangan

pada Cermin Cembung

Cermin cembung memberikan medan penglihatan yang lebih luas dibandingkan dengan cermin datar.

Kerugian menggunakan cermin adalah bayangan yang dihasilkan lebih kecil.

Medan Penglihatan Cermin Cembung

1. Jarak fokus f dan jari-jari kelengkungan R dalam persamaan cermin lengkung harus bertanda negatif.
2. Untuk benda nyata di depan cermin (s positif), jarak bayangan s’ yang diperoleh dari perhitungan haruslah bertanda negatif harga mutlak s’ (nilai positif dari s’) haruslah lebih kecil dari s.

Rumus Cermin Cembung

Peristiwa pembelokan cahaya mengenai bidang batas antara dua medium disebut pembiasan cahaya.

Pembiasan Cahaya

Hukum Snellius tentang Pembiasan

Hukum I Snellius sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang datar

Hukum II Snellius jika sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat maka sinar dibelokkan mendekati garis normal, jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat maka sinar dibelokkan menjauhi garis normal

Indeks bias mutlak suatu medium dipandang sebagai suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya.

​

Persamaan Snellius dan Indeks Bias Mutlak

Persamaan snellius

Indeks Bias Relatif

Sinar datang dari kaca (sudut datang = θk) dibiaskan masuk ke udara (sudut bias = θu)

Sin θu = nk sin θk

Sinar datang dari udara (sudut datang = θu) dibiaskan masuk ke air (sudut bias = θa)

sin θu = na sin θa

nk sin θk = na sin θa

Indeks bias relatif

Hubungan Cepat Rambat, Frekuensi, dan Panjang Gelombang Cahaya dengan Indeks Bias

Penggunaan Persamaan Snellius dalam Masalah Pembiasan

Sebuah keping kaca sejajar dari bahan kaca (nk = 1,5 ) tercelup sebagian di dalam air (na= ),

Seberkas sinar datang pada permukaan kaca yang atas dengan sudut datang α masuk ke dalam kaca dan meninggalkan permukaan kaca yang bawah dengan sudut bias β dimana sin β = .

Hitunglah besar sudut datang α

Jawab:

Mengapa Dasar Kolam Tampak Dangkal?

Pemantulan Sempurna

Penurunan Rumus Sudut Kritis

Pembiasan atau Pemantulan Sempurna

Gambarlah sketsa untuk menunjukkan apa yang terjadi dengan berkas sinar tersebut ketika sudut datangnya:

(a) 25⁰ (b) 60⁰

​

Jawab:

1. Sudut datang i = 25⁰ < ik = 48,75⁰ sehingga sinar mengalami peristiwa pembiasan dan pemantulan.
2. Sudut datang i = 60⁰ > ik = 48,75⁰ sehingga sinar tidak dibiaskan ke udara, jadi terjadi pemantulan sempurna.

Bentuk prisma yang terbanyak adalah prisma bersudut 45⁰ - 45⁰ - 90⁰ dan prisma sama sisi 60⁰ - 60⁰ - 60⁰.

Pemantulan Sempurna dalam Prisma

Sudut kritis kaca adalah 42⁰.

Sudut datang pada permukaan PR = 45⁰, lebih besar daripada sudut kritis = 42⁰, maka pemantulan sempurna prinsip ini digunakan dalam periskop.

Pemantulan Sempurna pada Serat Optik

Jenis-jenis Lensa

1. Lensa cembung (konveks) memiliki bagian tengah lebih tebal daripada bagian tepinya. Bersifat mengumpul (konvergen).
2. Lensa cekung (konkaf) memiliki bagian tengah lebih tipis daripada bagian tepinya bersifat memancar (divergen).

Pembiasan Cahaya pada Lensa

Tiga sinar istimewa pada lensa cembung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama lensa dibiaskan melalui titik fokus aktif F₁.
2. Sinar datang melalui titik fokus pasif F₂ dibiaskan sejajar sumbu utama.
3. Sinar datang melalui titik pusat optik O diteruskan tanpa membias.

Sinar-sinar Istimewa

Tiga sinar istimewa pada lensa cekung

1. Sinar datang sejajar sumbu utama dibiaskan berasal dari seakan-akan titik fokus aktif F₁.
2. Sinar datang seakan-akan menuju ke titik fokus pasif F₂ dibiaskan sejajar sumbu utama.
3. Sinar datang melalui pusat optik O diteruskan tanpa membias.

Melukis Pembentukan Bayangan

pada Lensa

Rumus untuk Lensa Tipis

Perhitungan Lensa Tipis

Persamaan Pembuat Lensa

Bayangan yang dibentuk oleh lensa I merupakan benda bagi lensa II

d = sI‘ + sII

dengan sI‘ = Jarak bayangan I, dan sII = jarak benda lensa II.

Susunan Dua Lensa

dengan Sumbu Utama Berimpit

Kuat Lensa menggambarkan kemampuan lensa untuk membelokan sinar

Kuat Lensa

Lensa Gabungan

1. Mata
1. Anatomi Mata

Peralatan Optik

Optik Mata

Orang usia 20-an dengan mata normal memiliki titik dekat kira-kira 25cm.

Titik jauh mata adalah lokasi paling jauh benda di mana mata yang relaks dapat memfokuskan benda.

Titik Dekat dan Titik Jauh Mata

Mata normal (emetropi) memiliki titik dekat 25 cm dan titik jauh tak terhingga

Cacat Mata dan Cara Menanggulanginya

Rabun Jauh (Miopi)

Rabun Dekat (Hipermetropi)

Mata tua (presbiopi) adalah cacat mata akibat berkurangnya daya akomodasi pada usia lanjut.

Rabun Tua (Presbiopi)

Astigmatista

Bayangan yang dibentuk oleh lensa kamera adalah nyata, terbalik, diperkecil.

Kamera

Lup

Tiga kasus perbesaran angular lup

1. Mata berakomodasi pada jarak x
2. Mata berakomodasi maksimum
3. Mata tidak berakomodasi

Lup atau kaca pembesar adalah alat optik yang terdiri atas sebuah lensa cembung.

Persamaan umum persamaan angular lup

Perbesaran Lup untuk

Mata Berakomodasi pada Jarak X

Agar mata berakomasi maksimum, maka bayangan harus terletak di titik dekat mata.

​

Perbesaran Lup untuk

Mata Berakomodasi Maksimum

Perbesaran lup untuk mata tak berakomodasi

Perbesaran Lup untuk

Mata Tidak Berakomodasi Maksimum

Mikroskop

Perbesaran Mikroskop

Panjang Mikroskop

Teropong bias

1. teropong bintang atau teropong astronomi
2. teropong bumi
3. teropong prisma atau binokuler
4. teropong panggung atau teropong Galileo

Teropong

Ada dua jenis utama teropong, yaitu:

1. Teropong bias , yang terdiri atas beberapa lensa;
2. Teropong pantul , yang terdiri atas beberapa cermin dan lensa.

Teropong Bintang

Teropong Bumi

Teropong Prisma atau Binaokuler

Panjang teropong lensa objektif dan lensa okuler d dirumuskan dengan:

Teropong Panggung

Nilai d = fob + 4fp + fok kita masukkan negatif sebab okuler adalah lensa cekung.

Mengapa cermin digunakan sebagai pengganti lensa objektif?

1. Cermin lebih mudah dibuat dan murah daripada lensa
2. Cermin tidak mengalami aberasi kromatik (penguraian warna) seperti lensa
3. Cermin lebih ringan daripada lensa yang berukuran sama sehingga lebih mudah digantung.

Teropong Pantul