OPTIK

OPTIK

Pendahuluan : Kita ketahui bahwa optika sangatlah penting dalam kehidupan sehari-hari, baik dalam dunia kesehatan maupun dalam fisika. Otpika merupakan ilmu yang mempelajari tentang cahaya. Terdapat dua golongan yaitu optika geometris dan optika fisis. Berikut penjelasannya J J

Pengertian Optika

          Optika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang konsep cahaya, terutama mengkaji sifat-sifat cahaya, hakikat, dan pemanfaatannya. Optika terbagi kedalam dua bagian yaitu optika geometris dan optika fisis.

1.  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).

a.  Pemantulan cahaya

Ada dua jenis pemantulan cahaya, yaitu sbb :

·         Pemantulan  Teratur

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

·         Pemantulan Baur

Pemantulan  baur terjadi ketika suatu berkas cahaya sejajar datang pada permukaan yang kasar atau tidak rata sehingga dipantulkan ke berbagai arah yang tidak tertentu.

Hukum Pemantulan Cahaya

Dari hasil percobaan sesuai gambar diatas diperoleh hukum pemantulan sbb :

·         Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berpotongan pada satu titi dan terletak pada satu bidang datar.

·         Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

Sehingga hukum pemantulan dapat dinyatakan secara matematis sbb :

i = r

b. Pemantulan Pada Cermin Datar

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

·         Sifat-sifat Bayangan Pada Cermin datar

      Bayangan sama besar dengan bendanya

      Bayangan tegak

      Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin

      Bayangan bertukar sisinya

      Bayangan bersifat maya atau semu

·         Jumlah Bayangan yang Dibentuk Oleh Dua Buah Cermin Datar

     Apabila sudut apit dua buah cermin datar a besar nya diubah-ubah maka secara empiris jumlah bayangan yang dihasilkan memenuhi hubungan

n = -1

keterangan

n = jumlah bayangan

a = sudut apit kedua cermin datar

c.   Pemantulan Pada Cermin Lengkung

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

·         Cermin Cekung

     Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar. Berkas sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan mengumpul pada 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

Rumus umum cermin cekung :

Keterangan :

M(f) = jarak fokus cermin

hi = tinggi bayangan

ho = tinggi benda

si = jarak bayangan ke cermin

so = jarak benda ke cermin

dengan memperhatikan perjanjian sbb :

1.     So bertanda (+) jika benda terletak didepan cermin (benda nyata)

2.    So bertanda (-) jika benda terletak dibelakang dibelakang cermin (benda maya)

3.    Si bertanda (+) jika bayangan terletak didepan cermin (bayangan nyata)

4.    Si bertanda (-) jika bayangan terletak di belakang cermin (bayangan maya)

5.    f bertanda (+) untuk cermin cekung

6.    f bertanda (-) untuk cermin cembung

·         Cermin Cembung

     Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar. Berkas sinar sejajar sumbu utama dipantulkan menyebar seolah-olah berasal dari titik fokus (f). seperti pada cermin cekung, 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.

Rumus umum serta perjanjian yang berlaku pada cermin cekung juga berlaku untuk cermin cembung sehingga dapat dituliskan :

            

d.  Pembiasan cahaya

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

·         Hukum Pembiasan

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

      Sinar Datang, adalah sinar yang datang pada bidang batas dua medium

      Sinar  Bias, adalah sinar yang dibiaskan oleh bidang batas dua medium

      Garis Normal, adalah garis yang tegak lurus pada bidang batas dua medium.

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

      Sudut Bias (r) adalah sudut antara sinar bias dengan garisnormal

      Indeks Bias Mutlak Suatu Medium (n) didefinisikan sebagai perbandingan cepat rambat cahaya diruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya dimedium tersebut (v). secara matematis dapat dirumuskan : n = c/v

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Willebrord Snellius (1591-1626) seperti pada gambar diatas diperoleh hukum pembiasan arau hukum Snellius yaitu, sbb :

1.     Sinar datang, sinar bias dan sinar garis normal berpotongan pada suatu titik da treletak pada suatu 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 dan dibiaskan menjauhi garius normal.

4.    Sinar datang secara tegak lurus terhadap bidang batas dua medium tidak dibiaskan, melainkan diteruskan. Hukum pembias tersebut dapat dinyatakan secara matematis sbb :

n1 sin I = n2 sin r

keterangan :

n1 = indeks bias mutlak medium 1

n2 = indeks nias mutlak medium 2

I = sudut datang

R = sudut bias

·         Pembiasan Pada Kaca Plan-Paralel

     Untuk kaca Plan-Paralel dengan ketebalan d maka sinar akan mengalami pergeseran sebesar t yang dapat diturunkan sbb :

Pada gambar perhatikan segitiga OBC :

Sin sudut COB =

t = OB sin sudut COB

t = OB sin (i-r)

Perhatikan lagi segitiga OAB =

Cos r = OA/OB = d/OB

Dengan menggabungkan dua persamaan diatas, maka diperoleh :

    

Dimana dapat dihitung dari hukum snellius (n1 sin I = n2 sin r).

e.  Pembiasan Cahaya Pada Bidang Lengkung

          Hukum pembiasan snellius dapat pula diterapkan pada bidang lengkung terutama untuk sinar-sinar praksial.

pada gambar perhatikanlah suatu batas permukaan lengkungan yang mempunyai jari-jari kelengkungan R da pusatnya adalah titik C, cahaya datang dari benda dititik O, mengenai bidang batas dengan suduut datang I dan dibiaskan dengan sudut bias r ke titik I memenuhi hukum snellius. n1 sin I = n2 sin r.

2.  Optika Fisis

Optika fisis merupakan cabang studi cahaya yang membahas tentang sifat-sifat cahaya, interferensi cahaya, hakikat cahaya dan pemanfaatan sifat cahaya.

a.  Warna Cahaya

Cahaya terdiri dari bermacam-macam warna, hal ini dapat dibuktikan dengan pirirngan newton (Newton’ s Disk) yang terdiri dari 7 macam warna yaitu : merah,jingga,kuning,hijau,biru,nila dan ungu. Yang diputar cepat akan tampak warna putih.

Dapat disimpulkan bahwa :

·         Ketujuh komponen warna disebut sebagai spectrum dari sinar putih

·         Sinar-sinar yang dapat diuraikan atas beberapa komponen warna seperti sinar putih disebut sinar polikromatik

·         Sinar yang tidak dapat diuraikan atas beberapa komponen disebut sinar monokromatik

·         Dalam ruang hampa, cahaya mempunyai :

      Kecepatan perambatan sama (c)

      Frekuensi masing-masing warna berbeda (f)

      Panjang gelombang masing-masing warna berebeda

      Rumus kecepatan perambatan cahaya (c)

      Cahaya warna merah mempunyai f kecil maka besar

b.  Disperse Cahaya

Adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi warna-warna monokromatik (merah,jingga,kuning,hijau,biru,nila,ungu). Disperse cahaya terjadi jika seberkas cahaya polkromatik (cahaya putih) jatuh pada sisi prisma. Cahaya putih tersebut diuraikan menjadi warna-warna pembentuknya yang disebut spectrum cahaya.

c.   Interferensi Cahaya

Adalah perpaduan dua atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap(interferensi minimum).

Interferensi makasimum : pada layar didapatkan garis terang apabila beda jalan cahaya antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang gelombang.

Sedangkan interferensi minimum : pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang.

Syarat interferensi cahaya adalah cahaya tersebut harus koheren artinya dua sumber cahaya atau lebih yang mempunyai frekuensi dan amplitude sama serta beda fase yang tetap.

d.  Difraksi Cahaya (Lenturan Cahaya)

Adalah peristiwa pembelokan arah sinar jika sinar tersebut mendapat halangan. Penghalang yang dipergunakan biasanya berupa kisi, yaitu celah sempit.

ALAT  OPTIK

A.   Pengertian Alat Optik

    Alat optic adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan dibiaskan yang dimanfaatkan untuk melihat.

B.    Jenis atau Macam-Macam Alat optic

    Alat optik ada dua macam yaitu alat optik alamiah yaitu mata dan alat optik buatan seperti lensa mata, kamera, lup/lensa pembesar, mikroskop, teleskop, periskop, episkop, diaskop, dsb.

1.   Mata

    Mata terdiri atas bagian-bagian berikut :

a.  Kornea, bagian terluar bola mata, kornea merupakan bagian lapisan tipis yang bening dan dapat tembus cahaya.

b.  Aqueous Humor, cairan yang terdapat di belakang kornea. Aqueous Humor berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk kedalam mata.

c.  Lensa Mata, lensa yang terbuat dar bahan bening, berserat, dan elastic. Berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan aqueous humor didepan lensa. Lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung yaitu pembentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil.

d.  Iris, selaput didepan lensa mata yang membentuk celah lingkaran. Iris berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk melalui pupil. Iris juga berfungsi member warna pada mata.

e.  Pupil, celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi untuk mengatir banyak tidaknya cahaya yang masuk ke dalam bola mata. Apabila cahaya yang masuk kedalam mata sangat kuat , pupil akan menyempit, sehingga cahaya yang masuk kedalam bola mata lebih sedikit. Apabila cahaya yang masuk ke mat redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya yang masuk lebih banyak.

f.  Retina atau Selaput Jala, berfungsi sebagai layar penangkap bayangan.

g.  Bintik Kuning, bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar bayangan jelas, bayangan harus terbentuk diretina tepat dibintik kuning.

h.  Saraf Optik, saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak. Selanjutnya otak akan menerjemahkannya.

Mata dapat melihat benda dengan jelas  apabila benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata (punctum proximum) dan titik jauh mata (punctum remotum). Titik dekat mata normal adalah 25cm sedangkan titik terjauh mata normal adalah tidak terhingga.

Cacat mata dibedakan menjadi tiga, yaitu : Piopi (rabuun jauh), Hipermetropi (rabun dekat), dan Presbiopi (rabun tua).

2.  Kamera

           Kamera adalah alat untuk menghasilkan foto. Kamera yang sederhana disebut kamera obskura. Persamaan kamera dengan mata antara lain : menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan iris, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata. Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.

3.  Lup

      Adalah kaca pembesar yang di pakai untuk melihat benda benda kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Sebagai alat optik, lup berupa lensa cembung tebal yang berfokus pendek. Sifat bayangan dari lup adalah tegak dan diperbesar.

Cara kerja lup yaitu, cahaya yang melewati lup membelok kedalam untuk mengumpul disebuah titik fokus pada sisi kedua lensa. Benda yang diamati diletakkan diruang satu sehingga menghasilkan bayangan maya, terbalik.

4.  Mikroskop

          Mikroskop berfungsi untuk melihat benda-benda atau organisme yang berukuran sangat kecil. Dengan mikroskop kita bisa melihat hewan renik, seperti bakteri dan virus yang tidak dapat dilihat dengan mata secara langsung atau pun lup.

          Prinsip kerja mikroskop yaitu lensa objektif berfungsi membentuk bayangan pertama dan menentukan struktur  serta bagian renik yang akan terlihat pada bayangan akhir serta berkemampuan untuk memperbesar bayangan obyek.

5.  Teleskop (Teropong)

           Merupakan alat optik yang digunakan ssebagai alat untuk melihat benda yang letaknya sangat jauh diluar angkasa, teropong bumi disebut juuga dengan teropong medan.

           Prinsip kerja teropong yaitu lensa obyektif membentuk bayangan nyata dari sebuah obyek jauh dan lensa okuler berfungsi sebagai lup. Dengan demikian cara mengamati obyek apakah mau dengan berakomodasi ataupun tidak tergantung pada posisi lensa okuler. Oleh karena itu jarak antara onyektif dan okuler dapat diubah-ubah. Panjang teropong adalah jarak antara lensa obyektif dan jarak lensa okulernya.

6.  Proyektor LCD

Merupakan salah satu jenis proyektor yang digunakan untuk menampilkan video,gambar, atau data dari komputer pada sebuah layar dengan permukaan datar seperti tembok.

Prinsip kerja proyektor yaitu cahaya yang dihasilkan oleh panel-pamel dari LCD yang terdiri dari tiga panel yang dipisahkan atas tiga warna  (merah,kuning dan hijau). Pancaran cahaya yang keluar dari proyektor tersebut merupakan hasil dari pembiasan ketiga warna dari ketiga panet LCD tsb. Kumpulan cahaya yang dikumpulkan melalui panel dan dipadukan melalui prisma tersebut kemudian lensa yang dipancarkan pada layar sehingga bisa dilihat oleh mata sebagai gambar yang sama seperti yang ada di layar komputer. Gambar pada proyektor LCD akan trelihat lebih tajam dari pada proyektor DLP karena panel LCD yang dipakai dibiaskan langsung dari lensa ke layar.

Sumber :

Supriyanto. 2006 Fisika Jilid 3 untuk SMA kelas XII

Karya-wahyu-siswanto.blogspot.com

Riskyhernys.blogspot.com