TOTAL WAKTU: 125 Menit1. ( 1 set peralatan tersedia)

Kita dapat melihat benda-benda yang ada di sekeliling kita karena ada cahaya. Cahaya ini dihasilkan oleh benda-benda yang disebut sumber cahaya. Pada saat melihat, cahaya yang berasal dari benda, entah itu cahaya yang dipancarkannya sendiri atau cahaya pantulan dari sumber lain, diterima oleh mata kita sehingga kita dapat melihat benda tersebut. Lalu apakah sebenarnya cahaya itu? Bagaimana sifat-sifat cahaya dan pemanfaatan cahaya pada alat optik? Semua pertanyaan ini dapat kita peroleh jawabannya melalui penerapan konsep fisika.

2.

A. Sumber Cahaya

Apakah kita dapat melihat tanpa cahaya? Mengapa?

Jwb : Mata manusia peka terhadap cahaya. Dalam proses melihat cahaya dihasilkan oleh sumber cahaya dan dipantulkan oleh benda menuju mata sehingga cahaya dapat masuk ke mata dan menghasilkan sensasi penglihatan di otak. Sifat pemantulan cahaya oleh benda tersebut juga menentukan sifat warna dari benda tersebut

MISKONSEPSI

Kita dapat melihat benda karena mata kita memancarkan cahayaYang benar adalahkita dapat melihat benda karena benda tersebut memancarkan cahaya sendiri atau memantulkan cahaya lain yang diterimanya ke mata kita.

3.

Trainer mengambil sebuah gelas kemudian menaruh minyak Wesson dalam tabung gelas itu. Masukan dalam minyak wesson itu berbagai mainan dari kaca seperti kelereng, pecahan kaca mobil, pengaduk kaca dsb. Lihat apa yang terjadi? Barang-barang itu lenyap. Mengapa?

Kita akan bahas itu, tetapi sebelumnya mari kita jawab dulu pertanyaan yang ada. (10 menit)

Peserta dan trainer mendiskusikan jawaban dari pertanyaan yang ada dan mengerjakan miskonsepsi. (10 menit)

B. Perambatan Cahaya dan Bayangan

Bagaimana sifat-sifat cahaya?

Jwb : Merambat lurus Menembus benda bening Dapat dipantulkan Dapat dibiaskan apabila melalui dua medium yang berbeda

kerapatannya Cahaya putih dapat diurai menjadi berbagai warna

Untuk mengetahui benda-benda yang tembus cahaya atau tidak maka dilakukan eksperimen berikut. Trainer membagi para guru dalam beberapa kelompok, kemudian tiap kelompok diberi peralatan gelas bening, cangkir plastik, botol air mineral, mika, karton, kertas HVS, cermin, kayu, kain, kulit (masing-masing 2 buah). Lalu, tiap kelompok diminta menuliskan benda mana yang tembus cahaya dan tidak Untuk mengetahui bahwa cahaya dapat dibiaskan maka dilakukanlah percobaan berikut. Gelas besar diisi air dan gelas kecil dimasukkan ke dalam air, lalu tiap kelompok diminta memasukkan koin ke dalam gelas kecil, kebanyakan koin tidak akan masuk karena adanya proses pembiasan.

Bagaimana bayangan terbentuk?

Jwb : Bayangan ( shadow ) dapat tercipta apabila sinar yang bergerak lurus dihalangi oleh benda yang tidak apat ditembus oleh cahaya. Bayangan akan terbentuk di daerah gelap di belakang benda tersebut

Eksperimen: B. Cahaya merambat lurus (5 set alat dan bahan tersedia)

Pertanyaan: 1. Mengapa cahaya menembus karton kedua tapi tidak karton ketiga?

Jwb: Karton merupakan benda tak tembus cahaya. Cahaya yang

merambat lurus tidak jatuh ke lubang karton ketiga sehingga tidak

dapat mengembus kertas

2. Cobalah ubah posisi karton ketiga sehingga sinar melewati lubang karton ketiga. Apa yang anda lihat? Bagaimana anda menjelaskan melalui kegiatan ini bahwa cahaya merambat lurus?Jwb: Sinar melewati lubang karton ketiga maka terbentuk bayangan di dinding. Ketika sinar melewati lubang karton ketiga terlihat ketiga lubang membentuk garis lurus maka terbukti bahwa cahaya merambat menurut garis lurus.

Peserta diminta untuk menjawab pertanyaan dan melakukan eksperimen cahaya lurus. (20 menit)

4.

Asyiknya Berpikir

Apakah cahaya dapat merambat dalam ruang hampa? Apa contohnya?

Jwb : Cahaya merupakan gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang tertentu (antara 400-600 nm). Gelombang elektromagnet termasuk cahaya tidak membutuhkan medium untuk merambat atau dengan kata lain dapat merambat dalam ruang hampa. Bukti bahwa cahaya dapat merambat dalam ruang hampa yaitu cahaya dari matahari dapat mencapai bumi, padahal antara bumi dan matahari diisi oleh ruang yang hampa

5.

C. Pemantulan Pada Cermin (5 set alat dan bahan tersedia)

Bagaimana sifat pemantulan cahaya dan sifat bayangan pada cermin datar, cermin cekung, dan cermin cembung?Jwb : Pada cermin datar sudut dari sinar datang sama dengan sudut dari sinar pantul. Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar bersifat maya, tegak dan sama besar. Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar dan bayangan yang dibentuk bersifat maya, tegak dan diperkecil. Cermin cekung bersifat mengumpulkan sinar dan bayangan yang dibentuk dapat bersifat maya, tegak dan diperbesar atau nyata, terbalik, diperbesar, diperkecil atau sama besar

Hukum PemantulanPengamatan

No. Sudut datang Sudut pantul1.2.3.4.5.

KesimpulanJwb : Besar sudut datang dan sudut pantul sama besar pada cermin datar

6.

Peserta diminta untuk menjawab asyiknya berpikir dan juga membaca fakta unik. (5 menit)

Peserta diminta untuk menjawab pertanyaan dan juga melakukan eksperimen. (15 menit)

Peserta diminta untuk melakukan eksperimen dengan cermin cekung. (15 menit)

Sifat bayangan pada cermin cekung (5 set peralatan tersedia)Pertanyaan :

1. Bagaimana sifat bayangan bila benda berada dekat sekali dengan cermin cekung? Jwb : Bayangan dapat dilihat jelas pada cermin namun tidak dapat ditangkap oleh layar

Disebut apakah bayangan yang hanya terlihat di cermin tetapi tidak dapat dilihat di layar?Jwb : Disebut bayangan maya

2. Bagaimana sifat bayangan bila benda berada cukup jauh dengan cermin cekung?Jwb : Akan terbentuk bayangan nyata yang dapat ditangkap di layar. Pertama-tama bayangan yang dibentuk lebih besar dari benda, namun ketika benda semakin menjauh bayangan nyata yang dihasilkan semakin kecil

3. Bagaimana membedakan bayangan nyata dan bayangan maya? Jwb : Bayangan nyata dapat ditangkap oleh layar dibentuk oleh sinar pantul. Bayangan maya tidak dapat ditangkap oleh layar namun dapat dilihat di cermin dibentuk oleh perpanjangan dari sinar pantul ke belakang cermin

Bagaimana kedua bayangan terbentuk?Jwb : Bayangan nyata dibentuk dari sinar pantul, bayangan maya dibentuk oleh perpanjangan dari sinar pantul ke belakang cermin

7.

Sifat bayangan pada cermin cembung (5 set peralatan tersedia)Pertanyaan :

1. Bagaimana sifat bayangan pada cermin cembung?Jwb : Maya, tegak, diperkecil

2. Apakah sifat bayangan ini dipengaruhi oleh jarak benda terhadap cermin cembung?

Peserta diminta untuk melakukan eksperimen dengan cermin cekung dan menjawab asyiknya berpikir. Kemudian hasilnya didiskusikan. (20 menit)

Jwb : Bayangan akan tetap bersifat maya dan tegak, namun ketika jarak benda semakin jauh dengan cermin, maka bayangan akan semakin diperkecil

3. Dari hasil percobaan di atas, apakah spion mobil dapat diganti dengan cermin cekung? Mengapa? Jwb : Tidak, karena jika diganti mungkin saja bayangan yang dibentuk bayangan nyata, atau jika yang dibentuk bayangan maya akan mempersempit medan pandang ( field of view ) supir

ASYIKNYA BERPIKIR

1. Mengapa sepatu yang disemir jadi mengkilap?Jwb : Permukaan sepatu yang belum disemir tidak rata sehingga terjadi pemantulan baur. Sedangkan ketika sepatu sudah disemir permukaannya telah rata sehingga cahaya dipantulkan ke satu arah saja

2. Mengapa kita berhias di depan cermin datar?Jwb : Karena bayangan yang dibentuk cermin datar bersifat tegak dan sama besar

3. Mengapa spion mobil menggunakan cermin cembung?Jwb : Karena bayangan yang dibentuk oleh cermin cembung bersifat tegak dan diperkecil, maka supir dapat melihat dengan medan pandang ( field of view ) yang lebih luas

8.

D. Pembiasan Cahaya (5 set peralatan tersedia)

Bagaimana cahaya berbelok saat melewati dua medium yang berbeda?Jwb : Cahaya dapat dibelokkan saat melewati dua buah medium yang berbeda. Peristiwa pembelokkan cahaya ini disebut

Peserta menjawab pertanyaan dan melakukan eksperimen dan menjawab asyiknya berpikir. Pada pembahasan pembiasan diberi tahu bahwa penyebab pembiasan ini adalah karena perubahan kecepatan cahaya dalam medium. Pensil terlihat agak besar karena gelas bertindak juga sebagai kaca pembesar. (20 menit)

dengan pembiasan atau refraksi. Cahaya dari medium yang kurang padat (indeks bias lebih rendah) menuju medium yang lebih padat (indeks bias lebih tinggi) akan dibiaskan menuju garis normal, dan sebaliknya

Pensil yang Patah

1) Bagaimanakah bentuk pensil di dalam gelas ?Jwb   : Pensil akan terlihat seperti patah (diskusikan mengapa kalau pakai gelas patahannya agak sedikit berbeda)

2) Kesimpulan apakah yang anda dapat dari percobaan ini ?Jwb   : Sinar akan terbiaskan ketika melewati medium yang berbeda.

ASYIKNYA BERPIKIR

1. Mengapa sungai terlihat lebih dangkal dari kedalaman sebenarnya?Jwb : Karena cahaya dibiaskan oleh air menjauhi garis normal

2. Mengapa bintang tampak berkelip-kelip ?Jwb : Bintang sangat jauh sehingga menyerupai titik. Cahaya bintang dibelokkan oleh lapisan debu dan tetes air ketika mendekati bumi. Tiap lapisan berbeda-beda kepakatannya. Semakin pekat, semakin tajam cahaya dibelokkan. Jika debu-debu ini diam, maka bintang akan tampak seperti cahaya titik. Ketika debu-debu ini bergerak, cahaya bintang kadang tampak kadang tidak (berkelip-kelip)

9.

E. Penguraian Warna ( 1 set peralatan tersedia)

Mengapa terbentuk warna-warna pelangi saat cahaya putih disinarkan melalui prisma?Jwb : Cahaya putih terdiri dari berbagai macam warna yang dikenal dengan warna pelangi (merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu). Ketika cahaya putih memasuki prisma, masing-masing warna akan dibiaskan dengan sudut yang berbeda sehingga masing-masing warna akan jatuh pada layar pada tempat yang berbeda dan tidak akan terlihat sinar putih lagi melainkan masing-masing warna tersebut

Peserta menjawab pertanyaan dan menjawab asyiknya berpikir + miskonsepsi. (10 menit)

ASIKNYA BERPIKIR

1. Pada arah manakah pelangi dapat kita lihat, pada saat kita menghadap matahari atau membelakangi matahari ?Jwb : Untuk membentuk pelangi sinar harus dibiaskan dan dipantulkan di dalam tetesan air. Sehingga untuk melihat pelangi kita harus membelakangi sinar matahari

2. Bagaimana caranya di layar terlevisi dan komputer terbentuk berbagai macam warna?Jwb : Seluruh warna dapat dibangun oleh warna merah, hijau, biru

MISKONSEPSI

Kita melihat benda berwarna merah karena benda tersebut memantulkan semua warna lain kecuali warna merah.Yang benar adalah kita melihat benda berwarna merah karena benda tersebut justru memantulkan warna merah saja dan menyerap semua warna lain

CAHAYA PADA BERBAGAI BIDANG ILMU

SejarahSejak awal mula kehidupan, manusia berusaha mengatasi kegelapan.

Orang-orang kuno sangat tidak menyukai kegelapan di malam hari. Mereka mulanya membuat api dari kayu yang dibakar. Kemudian mereka belajar membuat lampu minyak menggunakan bahan bakar lemak hewan dan minyak tumbuhan. Kemudian jauh sesudah itu, teknologi berkembang dan Humphrey Davies, Joseph Swan, dan Thomas Edison dapat mengubah listrik menjadi cahaya. Penemuan ini berdampak sangat luar biasa bagi kehidupan manusia.Seni bahasa (Inggris)

Bahasa Inggris adalah bahasa yang menggunakan istilah-istilah yang berhubungan dengan cahaya sebagai kiasan suatu hal atau kejadian yang dirasakan memiliki makna khusus. Saat seseorang mengatakan “sees the light” atau “melihat cahaya” berarti seseorang “memahami sesuatu”. Dan ketika kamu melihat “eye-to-eye” dengan orang lain, berarti kamu “setuju” dengan orang lain itu.

MatematikaHukum pemantulan cahaya menyatakan bahwa besarnya sudut datang

sama dengan sudut pantul bila cahaya mengenai permukaan yang rata seperti cermin. Berdasarkan hal ini, dibuatlah sebuah permainan yang menarik. Permainan ini disebut “tembakan cahaya”. Pada permainan ini,

peserta berupaya menembakkan cahaya dari laser pointer sehingga mengenai objek tertentu dalam ruangan tetapi harus melalui pemantulan cermin. Semakin banyak cermin yang dapat disusun, semakin baik nilainya. Pemenang adalah peserta yang paling banyak menyusun cermin dan berhasil mengenai objek dengan tepat. Ingat, peserta tidak boleh menyalakan laser pointer sampai dia selesai mengatur seluruh cerminnya.

MISTERI YANG BELUM TERPECAHKAN

Melihat belum tentu selalu mempercayai Banyak orang yang menyukai ilusi optik. Namun sebenarnya ilusi optik

ini adalah masalah nyata yang dihadapi oleh para peneliti karena banyak diantaranya masih merupakan misteri yang belum terpecahkan. Seperti namanya, ilusi optik adalah sesuatu yang kita lihat namun sebenarnya tidak benar-benar ada seperti yang kita lihat atau sebenarnya ada tetapi nampak aneh. Ilusi optik terjadi karena ketidakselarasan antara mata dan otak sehingga terjadi kekacauan. Selama bertahun-tahun peneliti berusaha menjelaskan fenomena ini, namun banyak yang masih menjadi misteri. Contoh ilusi optik yang paling sering ditemui adalah saat kita menonton film. Pada saat kita menonton film, seolah kita melihat gambar yang bergerak. Padahal apa yang kita lihat adalah sekumpulan gambar yang melintasi mata kita dengan cepat sekitar 30 gambar per detik. Walaupun mata dapat mendeteksi gambar yang bergerak ini, otak memprosesnya sebagai satu kesatuan yang tidak terpisah.

Ada contoh illusion pada power point, coba lihat warna pink ikuti terus maka yang terjadi adalah kita hanya punya 1 warna yaitu pink.Tetapi coba lihat warna hitam di tengah, maka kita akan melihat warna hijau yang bergerak.

SOAL-SOAL 1. Pasangkanlah cermin di bawah ini dengan sifat dari bayangan yang

dibentuknya!

Jenis cermin Jenis bayangan

(Kemampuan membandingkan)

2. Dina adalah seorang anak yang sangat tertarik melakukan berbagai percobaan IPA. Hari ini ia mengumpulkan barang-barang bekas di sekitarnya. Ia ingin mengetahui apakah barang-barang tersebut dapat ditembus oleh cahaya atau tidak. Dapatkah kamu membantu Dina mengelompokkan benda yang dapat ditembus cahaya dan yang tidak?

BukuBotol air mineralPensil warna

PisauBotol kecapKaca mata

Keping CDAir keranPapan tulis

Kaca mobilPenggaris mikaKapur tulis

Dapat ditembus cahaya Tidak dapat ditembus cahayabotol air mineral, botol kecap, kaca mata, air keran, kaca mobil, penggaris mika

buku, pensil warna, pisau, keping CD, papan tulis, kapur tulis

(Kemampuan mengelompokkan)

3. Gambar di bawah ini merupakan gambar bayangan yang dibentuk dari sebuah benda dengan posisi yang berbeda-beda. Benda yang membentuk bayangan telah dihapus dari gambar. Dapatkah kamu memperkirakan bentuk benda yang membentuk bayangan itu?

Jwb: Silinder

(Kemampuan mengamati, analisis dan memecahkan masalah)

4. Di sebuah desa seorang anak diajak oleh ayahnya untuk berburu ikan menggunakan tombak di sebuah sungai yang berair jernih. Saat melihat seekor ikan si anak langsung mengarahkan tombaknya tepat di tengah ikan yang dilihatnya tersebut. Namun ketika si anak tersebut menancapkan tombaknya ternyata tombaknya tidak mengenai ikan. Si ayah mengajarinya bahwa ia harus mengarahkan tombaknya sedikit ke arah samping dari ikan dan ternyata tombak mengenai ikan tersebut. Jelaskan mengapa ayah mengajari si anak demikian? Jwb: Cahaya dari ikan ke mata dibiaskan ketika melewati batas air-udara sehingga posisi ikan yang sebenarnya sedikit di samping posisi ikan yang terlihat(Kemampuan analisis dan memecahkan masalah)

5.

Perhatikan gambar benda dan bayangannya di bawah ini!Sebutkan persamaan-persamaan di antara kedua gambar tersebut!Jwb: Benda dan bayangan memiliki bentuk yang samaSebutkan perbedaan-perbedaan di antara gambar tersebut!Jwb: Benda bersifat 3 dimensi (memiliki struktur) sedangkan bayangan tidak memiliki struktur

(Kemampuan mengamati dan membandingkan)

6. Pada saat hujan di malam yang gelap kaliam melihat kilatan cahaya halilintar, kemudian mendengar suara guruh dari halilintar tersebut. Mengapa kita selalu melihat kilatan cahaya halilintar dahulu baru kemudian suaranya? Jwb: Cahaya bergerak lebih cepat dari suaraSeandainya kalian berada dalam ruangan yang dipisahkan oleh ruang hampa udara, maka pilihlah salah satu jawaban yang benar dan berikan alasannya

a) Kalian akan mendengar suara halilintar dan melihat kilatan cahyanya secara bersamaan karena ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) Kalian akan mendengar suara halilintar terlebih dahulu baru kemudian melihat kilatan cahayanya karena ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

c) Kalian akan melihat kilatan cahaya terlebih dahulu baru kemudian mendengar suara halilintar karena ________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________

d) Kalian akan mendengar suara tanpa melihat kilatan cahaya halilintar, karena ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

e) Kalian akan melihat cahaya tanpa mendengar suara halilintar karena Jwb: suara membutuhkan udara sebagai medium penghantar sehingga kita tidak akan mendengar suara. Akan tetapi cahaya tidak memerlukan medium penghantar sehingga dapat sampai ke kita

(Soal OSN 2003, kemampuan analisis dan menulis deskriptif)