MAKALAH

KONSEP DASAR FISKO 1

“OPTIK GEOMETRI “

Riska.S

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TADULAKO

2015-2016

OPTIK GEOMETRI

Makalah ini akan membahas tentang optik geometri yang meliputi pemantulan cahaya, pemantulan cermin dan pembiasan cahaya.

A.    Standar kompetensi

Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik

B.     Kompetensi dasar  

Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif

C.    Tujan                         

Adapun tujuan dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Untk mengetahui apa yang dimaksud dengan optik geometri?

2. Dapat mengetahui sifat-sifat cahaya?

3. Untuk mengetahui terjadinya hukum pemantulan dan hukum snelius?

4. Untuk mengetahui cara pembiasan cahaya serta letak dan bayangan pada pemantulan dan pembiasan ?

D.    Indikator       

a.       Menjelaskan pengertian optik geometri

b.      Menjelaskan sifat-sifat cahaya

c.       Mendeskripsikan Hukum Pemantulan dan Hukum Snellius

d.      Menentukan letak bayangan dan  sifat bayangan pada pemantulan dan   pembiasan menggunakan persamaan-persamaan pemantulan dan pembiasan

MATERI

A.    Pengertian  Optik

Optika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang konsep cahaya, terutama mengkaji sifat-sifat cahaya, hakikat, dan pemanfaatannya. Optika terbagi ke dalam dua bagian yaitu Optika Geometris dan Optika Fisis.

B.     Optika Geometris

Optika Geometris merupakan optika yang membahas tentang pemantulan dan pembiasan cahaya. Sifat cahaya sama dengan sifat gelombang elektromagnetik. Cahaya dan gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum (ruang hampa).

1)      Pemantulan Cahaya

·         Jenis-jenis pemantulan cahaya

Ada dua jenis pemantulan cahaya, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur. 

              

  Gambar 1.1 Pemantulan teratur           Gambar 1.2 Pemantulan baur

Pemantulan teratur terjadi ketika suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan yang halus atau rata seperti permukaan cermin datar atau permukaan air yang tenang.

Sedangkan pemantulan  baur  terjadi  ketika  suatu  berkas  cahaya sejajar datang pada permukaan yang kasar atau tidak rata sehingga dipantulkan keberbagai arah yang tidak tertentu.

2)      Hukum pemantulan

                                              

                                         

                                       Gambar 1.3 Hukum pemantulan

Dari hasil percobaan sesuai gambar 2.3, diperoleh hokum pemantulan sebagai berikut:

1)  Sinar datang, sinar pantul, dang garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.

2)   Sudur datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

Sehingga hukum pemantulan dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut:

i = r

3)      Pemantulan pada cermin datar

Cermin datar adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk bidang datar. Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar sama persis dengan ukuran bendanya.

                                                  

                                           Gambar 1.4 Pemantulan pada cermin datar

4)      Sifat-sifat bayangan pada cermin datar

Lima sifat penting banyangan pada cermin datar yaitu:

1.    Bayangan sama besar dengan bendanya

2.    Bayanagan tegak

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

4.    Bayangan bertukar sisinya

5.    Bayangan bersifat maya atau semu

5)      Jumlah banyangan yang dibentuk oleh dua buah cermin datar

Apabila sudut apit dua buah cermin datar α besarnya diubah-ubah, maka secara empiris jumlah bayangan yang dihasilkan memenuhi hubungan

n =  – 1

Keterangan:

`n = jumlah bayangan

α = sudut apit kedua cermin datar

6)      Pemantulan Pada Cermin Lekung

Cermin lekung adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk lengkung. Cermin lengkung dibedakan menjadi dua, yaitu cermin cekung dan cermin cembung.

a.      Cermin Cekung

Cermign cekung bersifat mengumpulkan sinar. Berkas sinar yang datang sejajar sumbu utama akan akan dipantulkan mengumpul pada suatu titik yang disebut titik fokus (F). Secara geometris dapat dibuktikan bahwa panjang fokus (f), yaitu jarak cermin ke titik fokus besarnya sama dengan setengah panjang jari-jari kelengkungan cermin.

f  = r/2

                                               

                                   Gambar 1.5 Cermin cekung

Untuk melukis sinar yang berasal dari sebuah benda yang menuju sebuah cermin, terdapat tiga sinar utama yang berguna untuk menentukan lokasi bayangan dan sering disebut sinar-sinar istimewa, yaitu:

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

2)   Sinar datang yang melalui titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

3)   Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin (C) dipantulkan melalui titik itu juga.

                     

                                       Gambar 1.6 Sinar-sinar istimewa

  

·         Rumus umum cermin cekung

Perhatikan Gambar 1.6 untuk menurunkan persamaan matematis yang menggambar lokasi sebuah bayangan.

                                

Gambar 1.7 Prinsip kesebangunan geometri untuk menurunkan rumus umum cermin

Gambar 1.7 (a) menunjukkan suatu sinar dari puncak benda yang akan dipantulkan melalui puncak bayangan dengan sudut datang yang sama dengan sudut pantul. Oleh karena itu, kita dapat melihat dua buah segitiga yang sama sebangun, sehingga berlaku:

                                           

Gambar 1.7 (b) menunjukkan suatu sinar dari benda melalui titik fokos (F) yang dipantulkan sejajar dengan sumbu utama melalui bayangan. Oleh karena itu, kita dapat melihat dua buah segitiga yang sama sebangun, sehingga berlaku:

                                            

Keterangan:

f = jarak fokus cermin

s_o = jarak benda ke cermin

s_i  = jarak bayangan ke cermin

h_o = tinggi benda

h_i = tinggi bayangan

Dari persamaan di atas berlaku untuk cermin cekung maupun cermin cembung, namun harus memperhatikan perjanjian tanda berikut:

s_o bertanda + jika benda terletak di depan cermin (benda nyata)

s_o bertanda -  jika benda terletak di belakang cermin (benda maya)

s_i  bertanda + jika bayangan terletak di depan cermin (banyangan nyata)

s_i  bertanda - jika benda terletak di belakang cermin (banyangan maya)

f   bertanda + untuk cermin cekung

f   bertanda - untuk cermin cekung

Bayangan yang dibentuk cermin dapat lebih besar atau lebih kecil dari ukuran bendanya. Untuk menyatakan perpandingan ukuran bayangan terhadap bendanya digunakan konsep pembesar. Pada pembahasan ini akan dibahas perbesaran linear. Perbesaran linear didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan (jarak bayangan) dengan tinggi benda (jarak benda). Secara matematis dituliskan:         

                                                                        

b.      Cermin cembung

Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar. Berkas sinar sejajar sumbu utama dipantulkan menyebar seolah-olah berasal dari titik fokus (F). Seperti pada cermincekung, panjang fokus (f) sama dengan setengah jari-jari kelengkungan cermin.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

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

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

3)   Sinar datang yang menuju pusat kelengkungan dipantulkan melalui lintasan yang sama.

                                                    

                                  

                                       Gambar 1.8 Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

                                    Rumus umum cermin cembung

Rumus-rumus yang berlaku pada cermin cekung serta perjanjian tandanya berlaku juga untuk cermin cembung sehingga dapat dituliskan ulang sebagai berikut:

   

                                                  

                                                 

7)      Pembiasan Cahaya

          Pembiasan adalah pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu medium ke medium lain.

                              a.         Hukum Pembiasan

Ada beberapa pengertian yang perlu dipahami sebelum membahas tentang hukum pembiasan, yaitu:

a.  Sinar datang adalah sinar yang datang pada bidang batas dua medium.

b.   Sinar bias adalah sinar yang dibiaskan oleh bidang batas dua medium.

c. Garis normal adalah garis yang tegak lurus pada bidang batas dua medum.

d.  Sudut datang (i) adalah sudut antara sinar datang dengan garis normal.

e.  Sudut bias (r) adalah sudut antara sinar bias dengan garis normal.

f. Indeks bias mutlak suatu medium (n) didefinisikan sebagai perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya di medium tersebut (v). Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

                                                          

Karena kecepatan cahaya di dalam suatu medium selalu lebih kecil daripada di ruang hampa maka indeks bias mutlak suatu medium selalu lebih besardari 1 (n  > 1). Indeks bias relatif suatu medium n_r didefinisikan sebagai pepandingan indeks bias mutlak medium tersebut terhadap indeks bias mutlak medium lain, secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

                                           

Keterangan:

n₁₂ = indeks bias relatif medium 1 terhadap 2

n₁  = indeks bias mutlak medium 1

n₂  = indeks bias mutlak medium 2

v₁  = laju cahaya dalam medium 1

v₂  = laju cahaya dalam medium 2

Karena indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias antara dua medium, maka indeks bias relatif ini bisa bernilai lebih besar atau lebih dari satu.

                                         

                                           Gambar 1.9 Hukum pembiasan

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Willebrord Snellius (1591 – 1626), seperti pada gambar 2. Diproleh hukum pembiasan atau hukum Snellius sebagai berikut:

1) Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berpotongan pada suatu   titik dan terletak pada satu bidang datar.

2)  Sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal.

3)  Sinar datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.

4)  Sinar datang secara tegak lurus terhadap bidang batas dua medium tidak dibiaskan, melainkan diteruskan.

Hukum pembias tersebut dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut.

n₁ sin i = n₂ sin r

Keterangan:

                                    n₁   = indeks bias mutlak medium 1

                                    n₂  = indeks bias mutlak medium 2

                                    i    = sudut datang

                                    r    = sudut bias

                              b.            Pembiasan pada Kaca Plan-paralel

                                              

                            Gambar 1.10 Pembiasan pada kaca plan-paralel

            Untuk kaca plan-paralel dengan ketebalan d maka sinar akan mengalami pergeseran sebesar t yang dapat diturunkan sebagai berikut:

                        Perhatikan segitiga OBC:

                                   

                                                sin  sudut COB =

 t   = OB sin sudut COB

 t   = OB sin (i – r)

                        Perhatikan segitiga OAB:

cos r = OA/OB = d/OB

                        dengan menggabungkan kedua persamaan di atas, diperoleh

                                           

                        dimana r dapat dihitung dari hukum Snellius (n₁ sin i =n₂ sin r).

c.       Pembiasan Cahaya pada Bidang Lengkung

Hukum pembiasan Snellius dapat juga diterapkan pada bidang lengkung terutama untuk sinar-sinar paraksial. Gambar 2.9 memperlihatkan suatu batas permukaan lengkungan yangg mempunyai jari-jari kelengkungan R dan pusatnya adalah titik C. Cahaya datang dari benda di titik O, mengenai bidang batas dengan sudut datang i dan dibiaskan dengan sudut bias r ke titik I memenuhi hukum Snellius.

                n₁ sin i = n₂ sin r

                                       

            Gambar 1.11 Pembiasan cahaya pada bidang lengkung

Untuk sinar-sinar paraksial kita dapat menggunakan pendekatan sin θ = θ sehingga diperoleh

n₁i = n₂r

Bedasarkan sifat geometri dapat ditunjukkan bahwa

i = α + β       dan       β = γ + r

Apabila ketiga persamaan terakhir kita gabungkan dengan mengeliminasi i dan r akan diperoleh

n₁α + n₂γ = (n₂ – n₁)β

Jika s_o adalah jarak benda O ke titik verteks V dan s₁ adalah jarak bayangan I ke titik verteks V, maka kita dapat menghitung besar sudut α, β dan γ dalam satuan radial sebagai panjang busur AV dibagi jari-jari yang terkait

                            α =AV/so  ,               β =AV/R  ,              γ =AV/si

Dengan memasukkan sudut α, β dan γ ke dalam persamaan terakhir dengan menghilangkan panjang busur AV akan diperoleh:

                                          

Perhatikan aturan penggunaan persamaan di atas

R bertanda + jika permukaan cembung

R bertanda - jika permukaan cekung

s_o bertanda + jika benda nyata (di depan permukaan lengkung)

s_i bertanda + jika bayangan nyata (di belakang permukaan lengkung)

s_i bertanda - jika bayangan maya (di depan permukaan lengkung)

d.         Pembiasan cahaya pada prisma kaca

Prisma juga merupakan benda bening yang terbuat dari kaca, kegunaannyaantara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayanganserta menguraikan cahaya putih menjadi warna spektrum (warna pelangi).Cahaya dari udara memasuki salah satu bidang pembias prisma akan dibiaskan dan padasaat meninggalkan bidang pembias lainnya ke udara juga dibiaskan.

C.    Latihan soal

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat di bawah ini:

1.Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai sifat-  sifat…..

1)      Merupakan gelombang medan listrik dan medan magnetic

2)      Merupakan gelombang longitudinal

3)      Dapat dipolarisasikan

4)      Rambatannya memerlukan zat antara

Pernyataan yang benar adalah….

a.      1 dan 2

b.      1 dan 3

c.      2 dan 4

d.      2 dan 3

e.      1 dan 4

2.   Seberkas sinar mengenai system optic yang terdiri atas dua cermin datar yang saling tegak lurus. Setelah berkas sinar mengalami pemantulan dua kali maka arah berkas sinar ……

a.   Menuju sinar datang

b.   Memotong sinar datang

c.   Tegak lurus sinar datang

d.   Sejajar dan berlawanan dengan arah sinar datang

e.    Sejajar dan searah dengan sinar dating

3. suatu benda di letakan pada jarak 4 cm

DAFTAR PUSTAKA

Beuchc Frederick J, dan Eugene Heeht. 2006. Fisika Universitas Edisi kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

Daryanto. 2003. FisikaTeknik. Jakarta: Bina adiaksara.

Gianncoli Douglas C. 2001. Fisika Edisi kelima jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Sears dan Zemansky. 2001. FISIKA UNIVERSITAS Edisi ke sepuluh jilid 2. Jakarta: Erlangga.

MAKALAH

KONSEP DASAR FISKO 1

“OPTIK GEOMETRI “

Riska.S

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TADULAKO

2015-2016

OPTIK GEOMETRI

Makalah ini akan membahas tentang optik geometri yang meliputi pemantulan cahaya, pemantulan cermin dan pembiasan cahaya.

A.    Standar kompetensi

Menerapkan prinsip kerja alat-alat optik

B.     Kompetensi dasar  

Menganalisis alat-alat optik secara kualitatif dan kuantitatif

C.    Tujan                         

Adapun tujuan dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Untk mengetahui apa yang dimaksud dengan optik geometri?

2. Dapat mengetahui sifat-sifat cahaya?

3. Untuk mengetahui terjadinya hukum pemantulan dan hukum snelius?

4. Untuk mengetahui cara pembiasan cahaya serta letak dan bayangan pada pemantulan dan pembiasan ?

D.    Indikator       

a.       Menjelaskan pengertian optik geometri

b.      Menjelaskan sifat-sifat cahaya

c.       Mendeskripsikan Hukum Pemantulan dan Hukum Snellius

d.      Menentukan letak bayangan dan  sifat bayangan pada pemantulan dan   pembiasan menggunakan persamaan-persamaan pemantulan dan pembiasan

MATERI

A.    Pengertian  Optik

Optika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang konsep cahaya, terutama mengkaji sifat-sifat cahaya, hakikat, dan pemanfaatannya. Optika terbagi ke dalam dua bagian yaitu Optika Geometris dan Optika Fisis.

B.     Optika Geometris

Optika Geometris merupakan optika yang membahas tentang pemantulan dan pembiasan cahaya. Sifat cahaya sama dengan sifat gelombang elektromagnetik. Cahaya dan gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum (ruang hampa).

1)      Pemantulan Cahaya

·         Jenis-jenis pemantulan cahaya

Ada dua jenis pemantulan cahaya, yaitu pemantulan teratur dan pemantulan baur. 

              

  Gambar 1.1 Pemantulan teratur           Gambar 1.2 Pemantulan baur

Pemantulan teratur terjadi ketika suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan yang halus atau rata seperti permukaan cermin datar atau permukaan air yang tenang.

Sedangkan pemantulan  baur  terjadi  ketika  suatu  berkas  cahaya sejajar datang pada permukaan yang kasar atau tidak rata sehingga dipantulkan keberbagai arah yang tidak tertentu.

2)      Hukum pemantulan

                                              

                                         

                                       Gambar 1.3 Hukum pemantulan

Dari hasil percobaan sesuai gambar 2.3, diperoleh hokum pemantulan sebagai berikut:

1)  Sinar datang, sinar pantul, dang garis normal berpotongan pada satu titik dan terletak pada satu bidang datar.

2)   Sudur datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

Sehingga hukum pemantulan dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut:

i = r

3)      Pemantulan pada cermin datar

Cermin datar adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk bidang datar. Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar sama persis dengan ukuran bendanya.

                                                  

                                           Gambar 1.4 Pemantulan pada cermin datar

4)      Sifat-sifat bayangan pada cermin datar

Lima sifat penting banyangan pada cermin datar yaitu:

1.    Bayangan sama besar dengan bendanya

2.    Bayanagan tegak

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

4.    Bayangan bertukar sisinya

5.    Bayangan bersifat maya atau semu

5)      Jumlah banyangan yang dibentuk oleh dua buah cermin datar

Apabila sudut apit dua buah cermin datar α besarnya diubah-ubah, maka secara empiris jumlah bayangan yang dihasilkan memenuhi hubungan

n =  – 1

Keterangan:

`n = jumlah bayangan

α = sudut apit kedua cermin datar

6)      Pemantulan Pada Cermin Lekung

Cermin lekung adalah cermin yang mempunyai permukaan pantul berbentuk lengkung. Cermin lengkung dibedakan menjadi dua, yaitu cermin cekung dan cermin cembung.

a.      Cermin Cekung

Cermign cekung bersifat mengumpulkan sinar. Berkas sinar yang datang sejajar sumbu utama akan akan dipantulkan mengumpul pada suatu titik yang disebut titik fokus (F). Secara geometris dapat dibuktikan bahwa panjang fokus (f), yaitu jarak cermin ke titik fokus besarnya sama dengan setengah panjang jari-jari kelengkungan cermin.

f  = r/2

                                               

                                   Gambar 1.5 Cermin cekung

Untuk melukis sinar yang berasal dari sebuah benda yang menuju sebuah cermin, terdapat tiga sinar utama yang berguna untuk menentukan lokasi bayangan dan sering disebut sinar-sinar istimewa, yaitu:

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

2)   Sinar datang yang melalui titik fokus dipantulkan sejajar dengan sumbu utama.

3)   Sinar datang yang melalui titik pusat kelengkungan cermin (C) dipantulkan melalui titik itu juga.

                     

                                       Gambar 1.6 Sinar-sinar istimewa

  

·         Rumus umum cermin cekung

Perhatikan Gambar 1.6 untuk menurunkan persamaan matematis yang menggambar lokasi sebuah bayangan.

                                

Gambar 1.7 Prinsip kesebangunan geometri untuk menurunkan rumus umum cermin

Gambar 1.7 (a) menunjukkan suatu sinar dari puncak benda yang akan dipantulkan melalui puncak bayangan dengan sudut datang yang sama dengan sudut pantul. Oleh karena itu, kita dapat melihat dua buah segitiga yang sama sebangun, sehingga berlaku:

                                           

Gambar 1.7 (b) menunjukkan suatu sinar dari benda melalui titik fokos (F) yang dipantulkan sejajar dengan sumbu utama melalui bayangan. Oleh karena itu, kita dapat melihat dua buah segitiga yang sama sebangun, sehingga berlaku:

                                            

Keterangan:

f = jarak fokus cermin

s_o = jarak benda ke cermin

s_i  = jarak bayangan ke cermin

h_o = tinggi benda

h_i = tinggi bayangan

Dari persamaan di atas berlaku untuk cermin cekung maupun cermin cembung, namun harus memperhatikan perjanjian tanda berikut:

s_o bertanda + jika benda terletak di depan cermin (benda nyata)

s_o bertanda -  jika benda terletak di belakang cermin (benda maya)

s_i  bertanda + jika bayangan terletak di depan cermin (banyangan nyata)

s_i  bertanda - jika benda terletak di belakang cermin (banyangan maya)

f   bertanda + untuk cermin cekung

f   bertanda - untuk cermin cekung

Bayangan yang dibentuk cermin dapat lebih besar atau lebih kecil dari ukuran bendanya. Untuk menyatakan perpandingan ukuran bayangan terhadap bendanya digunakan konsep pembesar. Pada pembahasan ini akan dibahas perbesaran linear. Perbesaran linear didefinisikan sebagai perbandingan antara tinggi bayangan (jarak bayangan) dengan tinggi benda (jarak benda). Secara matematis dituliskan:         

                                                                        

b.      Cermin cembung

Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar. Berkas sinar sejajar sumbu utama dipantulkan menyebar seolah-olah berasal dari titik fokus (F). Seperti pada cermincekung, panjang fokus (f) sama dengan setengah jari-jari kelengkungan cermin.

Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

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

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

3)   Sinar datang yang menuju pusat kelengkungan dipantulkan melalui lintasan yang sama.

                                                    

                                  

                                       Gambar 1.8 Sinar-sinar istimewa pada cermin cembung

                                    Rumus umum cermin cembung

Rumus-rumus yang berlaku pada cermin cekung serta perjanjian tandanya berlaku juga untuk cermin cembung sehingga dapat dituliskan ulang sebagai berikut:

   

                                                  

                                                 

7)      Pembiasan Cahaya

          Pembiasan adalah pembelokan cahaya sehubungan dengan perubahan kecepatan rambat dari suatu medium ke medium lain.

                              a.         Hukum Pembiasan

Ada beberapa pengertian yang perlu dipahami sebelum membahas tentang hukum pembiasan, yaitu:

a.  Sinar datang adalah sinar yang datang pada bidang batas dua medium.

b.   Sinar bias adalah sinar yang dibiaskan oleh bidang batas dua medium.

c. Garis normal adalah garis yang tegak lurus pada bidang batas dua medum.

d.  Sudut datang (i) adalah sudut antara sinar datang dengan garis normal.

e.  Sudut bias (r) adalah sudut antara sinar bias dengan garis normal.

f. Indeks bias mutlak suatu medium (n) didefinisikan sebagai perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya di medium tersebut (v). Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

                                                          

Karena kecepatan cahaya di dalam suatu medium selalu lebih kecil daripada di ruang hampa maka indeks bias mutlak suatu medium selalu lebih besardari 1 (n  > 1). Indeks bias relatif suatu medium n_r didefinisikan sebagai pepandingan indeks bias mutlak medium tersebut terhadap indeks bias mutlak medium lain, secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

                                           

Keterangan:

n₁₂ = indeks bias relatif medium 1 terhadap 2

n₁  = indeks bias mutlak medium 1

n₂  = indeks bias mutlak medium 2

v₁  = laju cahaya dalam medium 1

v₂  = laju cahaya dalam medium 2

Karena indeks bias relatif adalah perbandingan indeks bias antara dua medium, maka indeks bias relatif ini bisa bernilai lebih besar atau lebih dari satu.

                                         

                                           Gambar 1.9 Hukum pembiasan

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Willebrord Snellius (1591 – 1626), seperti pada gambar 2. Diproleh hukum pembiasan atau hukum Snellius sebagai berikut:

1) Sinar datang, sinar bias, dan garis normal berpotongan pada suatu   titik dan terletak pada satu bidang datar.

2)  Sinar datang dari medium yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat dibiaskan mendekati garis normal.

3)  Sinar datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat dibiaskan menjauhi garis normal.

4)  Sinar datang secara tegak lurus terhadap bidang batas dua medium tidak dibiaskan, melainkan diteruskan.

Hukum pembias tersebut dapat dinyatakan secara matematis sebagai berikut.

n₁ sin i = n₂ sin r

Keterangan:

                                    n₁   = indeks bias mutlak medium 1

                                    n₂  = indeks bias mutlak medium 2

                                    i    = sudut datang

                                    r    = sudut bias

                              b.            Pembiasan pada Kaca Plan-paralel

                                              

                            Gambar 1.10 Pembiasan pada kaca plan-paralel

            Untuk kaca plan-paralel dengan ketebalan d maka sinar akan mengalami pergeseran sebesar t yang dapat diturunkan sebagai berikut:

                        Perhatikan segitiga OBC:

                                   

                                                sin  sudut COB =

 t   = OB sin sudut COB

 t   = OB sin (i – r)

                        Perhatikan segitiga OAB:

cos r = OA/OB = d/OB

                        dengan menggabungkan kedua persamaan di atas, diperoleh

                                           

                        dimana r dapat dihitung dari hukum Snellius (n₁ sin i =n₂ sin r).

c.       Pembiasan Cahaya pada Bidang Lengkung

Hukum pembiasan Snellius dapat juga diterapkan pada bidang lengkung terutama untuk sinar-sinar paraksial. Gambar 2.9 memperlihatkan suatu batas permukaan lengkungan yangg mempunyai jari-jari kelengkungan R dan pusatnya adalah titik C. Cahaya datang dari benda di titik O, mengenai bidang batas dengan sudut datang i dan dibiaskan dengan sudut bias r ke titik I memenuhi hukum Snellius.

                n₁ sin i = n₂ sin r

                                       

            Gambar 1.11 Pembiasan cahaya pada bidang lengkung

Untuk sinar-sinar paraksial kita dapat menggunakan pendekatan sin θ = θ sehingga diperoleh

n₁i = n₂r

Bedasarkan sifat geometri dapat ditunjukkan bahwa

i = α + β       dan       β = γ + r

Apabila ketiga persamaan terakhir kita gabungkan dengan mengeliminasi i dan r akan diperoleh

n₁α + n₂γ = (n₂ – n₁)β

Jika s_o adalah jarak benda O ke titik verteks V dan s₁ adalah jarak bayangan I ke titik verteks V, maka kita dapat menghitung besar sudut α, β dan γ dalam satuan radial sebagai panjang busur AV dibagi jari-jari yang terkait

                            α =AV/so  ,               β =AV/R  ,              γ =AV/si

Dengan memasukkan sudut α, β dan γ ke dalam persamaan terakhir dengan menghilangkan panjang busur AV akan diperoleh:

                                          

Perhatikan aturan penggunaan persamaan di atas

R bertanda + jika permukaan cembung

R bertanda - jika permukaan cekung

s_o bertanda + jika benda nyata (di depan permukaan lengkung)

s_i bertanda + jika bayangan nyata (di belakang permukaan lengkung)

s_i bertanda - jika bayangan maya (di depan permukaan lengkung)

d.         Pembiasan cahaya pada prisma kaca

Prisma juga merupakan benda bening yang terbuat dari kaca, kegunaannyaantara lain untuk mengarahkan berkas sinar, mengubah dan membalik letak bayanganserta menguraikan cahaya putih menjadi warna spektrum (warna pelangi).Cahaya dari udara memasuki salah satu bidang pembias prisma akan dibiaskan dan padasaat meninggalkan bidang pembias lainnya ke udara juga dibiaskan.

C.    Latihan soal

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat di bawah ini:

1.Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai sifat-  sifat…..

1)      Merupakan gelombang medan listrik dan medan magnetic

2)      Merupakan gelombang longitudinal

3)      Dapat dipolarisasikan

4)      Rambatannya memerlukan zat antara

Pernyataan yang benar adalah….

a.      1 dan 2

b.      1 dan 3

c.      2 dan 4

d.      2 dan 3

e.      1 dan 4

2.   Seberkas sinar mengenai system optic yang terdiri atas dua cermin datar yang saling tegak lurus. Setelah berkas sinar mengalami pemantulan dua kali maka arah berkas sinar ……

a.   Menuju sinar datang

b.   Memotong sinar datang

c.   Tegak lurus sinar datang

d.   Sejajar dan berlawanan dengan arah sinar datang

e.    Sejajar dan searah dengan sinar dating

3. suatu benda di letakan pada jarak 4 cm

DAFTAR PUSTAKA

Beuchc Frederick J, dan Eugene Heeht. 2006. Fisika Universitas Edisi kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

Daryanto. 2003. FisikaTeknik. Jakarta: Bina adiaksara.

Gianncoli Douglas C. 2001. Fisika Edisi kelima jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Sears dan Zemansky. 2001. FISIKA UNIVERSITAS Edisi ke sepuluh jilid 2. Jakarta: Erlangga.