fisdas cahaya

5/21/2018 fisdas cahaya

1/28

Gelombang Cahaya, Optika Fisis, dan Optika Geometri

Anggota kelompok :

1.Febby Mutiara R H1E010012

2. Elvira Kunthi H1E010031

3. Daru Priya P H1E010034

4. Fadllah Farah Diba H1E010038


2/28

GelombangCahaya

Optika Fisis

Perubahan fase gelombang cahaya

dispersi

interferensi

difraksi

polarisasi

OptikaGeometri

pemantulan

Cermin datar

Cermin cekung dancembung

pembiasan

Pada cahaya

Pada lensa

Alat-alat

optik

Mata, kacamata, lup, mikroskop,

teropong, dan kamera


3/28

1. Definisi Cahaya :

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik transversal dengan panjang gelombang antara 400 nm

hingga 600 nm. Karena merupakan gelombang elektromagnetik, cahaya tidak memerlukan medium

sebagai media perambatannya. Artinya, walaupun tidak ada medium, gelombang cahaya dapat

merambat dari sumber cahaya ke penerima gelombang cahaya

2. Sifat-sifat Cahaya

1. Cahaya merambat lurus2. Cahaya dapat menembus benda bening (benda transparan)

3. Cahaya dapat dipantulkan

4. Cahaya dapat dibiaskan (bila melalui dua medium dengan indeks bias yang berbeda

5. Cahaya monokromatis (cahaya putih) dapat diuraikan menjadi beberapa cahaya berwarna

6. Cahaya memiliki energi

7. Cahaya dapat berbentuk gelombang maupun berbentuk partikel

8. Cahaya dapat merambat tanpa medium perantara

9. Cahaya dipancarkan dalam bentuk radiasi.


4/28

3. Perubahan Fase Gelombang Cahaya

3.1 Karena Perubahan Kerapatan Medium

Persamaan cepat rambat gelombang cahaya (gelombang elektromagnetik) diperoleh melalui

persamaan-persamaan Maxwell. Hasil perhitungannya menunjukkan bahwa cepat rambat

gelombang elektromagnetik dalam suatu medium adalah :

(2.1)

: permitivitas listrik medium, : permeabilitas magnetik medium. Cepat rambat gelombangelektromagnetik tergantung dari tempat ia menjalar. Dalam ruang hampa,

farad/meter atau dan

Dengan memasukkan kedua tetapan tersebut pada

persamaan di atas akan didapat nilai cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa

sebesar Untuk medium lain, nilai permitivitas listrik menjadi

dan permeabilitas magnetiknya sehingga laju rambat gelombang menjadi :

(2.2)


5/28

dengan rdan rmasing-masing merupakan permitivitas relatif dan permeabilitas relatif medium dan n

menyatakan ukuran kerapatan medium. Oleh karena permeabilitas relatif berbagai macam bahan pada

umumnya mendekati nilai 1, maka permitivitas listriknya saja. Tabel 2.1 menyajikan nilai

indeks bias beberapa bahan.

Telah diketahui bahwa perpindahan cahaya dari satu medium ke medium yang lain besaran yang tidak

berubah adalah ferkuensi. Sekarang, bila seberkas sinar memiliki panjang gelombang dalam ruang

hampa, dapat dibuktikan sendiri bahwa sinar itu dalam suatu medium berindeks bias n, akan memiliki

panjang gelombang

(2.3)


6/28

Semakin rapat suatu medium, maka panjang gelombang sinar yang melaluinya semakin pendek. Ini

berarti jumlah gelombang (lebih tepatnya disebut sebagai jumlah getaran) yang melalui medium itu

menjadi lebih banyak dibandingkan di ruang hampa atau di medium lain yang kurang rapat untuk

jarak tempuh yang sama. Andaikan seberkas sinar menempuh jarak sejauhLdalam medium itu, maka

jumlah gelombang yang ada adalam rentang jarakLitu adalah

dengan N adalah jumlah gelombang dalam rentang jarak yang sama di ruang hampa. Karena n > 1,

maka Nn > N.

lintasan optis : hasil kali antara indek bias (n) dengan panjang lintasan geometrik yang dilalui oleh

cahaya. Dalan kasus di atas lintasan optis bagi berkas sinar tersebut adalahnL.


7/28

3.2 Karena Pemantulan

Perubahan fase gelombang cahaya dapat diakibatkan oleh peristiwa pemantulan. Tetapi perubahan fase

akibat pemantulan bersifat diskret atau pembalikan fase. Pemantulan cahaya oleh bidang batas dua

medium yang memiliki indeks bias berbeda dianalogikan dengan pemantulan gelombang yang merambat

pada tali dengan ujung tetap dan ujung bebas.

1. Jika cahaya datang dari medium dengan indeks bias lebih tinggi dan dipantulkan oleh medium

dengan indeks bias yang lebih rendah, maka tidak ada perubahan atau pembalikan fase.

Contoh : pemantulan gelombang yang merambat pada tali oleh ujung bebas.

2. Jika cahaya menjalar dari medium dengan indeks bias lebih rendah dan dipantulkan oleh permukaan

medium dengan indeks bias lebih tinggi maka terjadi pembalikan fase, yakni mengalami perubahan

fase sebesar . Hal ini terjadi sebagaimana pada pemantulan gelombang yang merambat pada tali

oleh ujung tetap.

Contoh pembalikan fase pemantulan : gejala interferensi pada lapisan tipis seperti gelembung sabun

ataupun tumpahan minyak tanah di atas air. Gejala lain yang diakibatkan oleh pembalikan fase

akibat pemantulan ini adalah peristiwa interferensi pada cermin Llyod.


8/28

2.Dispersi

Cahaya matahari bersifat polikromatik, artinya terdiri dari banyak frekuensi. Di ruang hampa seluruh

frekuensi yang dimiliki cahaya merambat dengan kecepatan sama. Tetapi begitu memasuki medium,

kerapatan medium tersebut besarnya berlainan untuk tiap-tiap frekuensi, sehingga masing-masing

frekuensi merambat dengan kecepatan berbeda satu dari yang lain. Dengan suatu teknik tertentu

(memakai prisma), cahaya akan terurai menjadi komponen-komponen, mulai dari warna merah dengan

frekuensi paling rendah sampai dengan warna ungu dengan frekuensi paling tinggi. Kita menyebut

spektrum cahaya matahari ini dengan istilah pelangi.

Gejala seperti ini dikenal sebagai peristiwa penguaraian cahaya atau dispersi, yaitu

peristiwa penguraian gelombang elektromagnetik berfrekuensi banyak (polikromatik) atas komponen-

kompnennya yang berfrekuensi tunggal (monokromatik). Salah satu gejala alamiah yang terjadi sebagai

akibat dispersi adalah pelangi. Medium pengurainya adalah titik-titik air di angkasa setelah hujan

turun. Semenatara di dalam laboratorium, menampilkan dispersi dengan menggunakan prisma atau

melalui interferensi. Pada saat cahaya berada di dalam bahan prisma, warna-warna cahaya akan

terpecah. Pecahan warna-warna ini akan keluar sebagai spektrum pelangi karena memiliki sudut

pembelokan yang berbeda-beda Indeks bias untuk warna merah dan ungu dari beberapa bahan bening

dapat kita lihat dalam tabel


9/28

Tampak bahwa indeks bias untuk warna ungu lebih besar daripada indeks bias untuk warna merah,

persis yang ditampilkan oleh dispersi pada prisma. Lebar spektrum pelangi diukur dengan sudut

dispersi.


10/28

Dispersi juga terjadi pada lensa. Namun,

dispersi ini merugikan, misalnya pada lensa

kamera. Untuk melenyapkan gejala dispersi

pada lensa kamera kita dapat membuat

susunan lensa akromatik. Cahaya putih akan

masuk ke lensa pertama dan terjadi dispersi.

Spektrum hasil dispersi lensa pertama akan

masuk ke lensa kedua dan dikeluarkan

sebagai cahaya putih lagi.


11/28

Interferensi

Interferensi cahaya merupakan interaksi dua ataulebih gelombang cahaya yang menghasilkan suaturadiasi yang menyimpang dari jumlah masing-masing komponen radiasi gelombangnya.

Interferensi cahaya menghasilkan suatu polainterferensi (terang-gelap).

Secara prinsip, interferensi merupakan prosessuperposisi gelombang/cahaya.


12/28

Syarat Kondisi Interferensi

Dua buah gelombang akan menghasilkan polainterferensi yang stabil, jika memiliki frekuensiyang sama.

Perbedaan frekuensi yang signifikanmengakibatkan beda fasa yang bergantungwaktu, sehingga I12 = 0.

Jika sumber memancarkan cahaya putih, makakomponen merah berinterferensi dengan merah,

biru dengan biru dst. Jika sumbernya monokromatik, maka pola

interferensi adalah hitam-putih.


13/28

Interferensi Celah Ganda

Interferensi adalah perpaduan antara dua

gelombang cahaya yang datang pada suatu

tempat secara bersamaan. Interferensi

terjadi akibat perbedaan lintasan gelombang

cahaya dengan syarat kedua gelombang

memiliki beda fase yang sama.


14/28

Jika Hasil perpaduan saling menguatkan maka

terjadi pola terang.

Jika hasil perpaduan gelombang tersebutsaling melemahkan maka terjadi pola gelap.

Interferensi maksimum :

Interferensi minimum :

md sin

2

1)12(sin md


15/28

Gambar. Sinar dari S1 dan S2 bergabung di titik P. Berkas cahaya

yang datang (Interferensi)


16/28

B. Lup

Lup adalah alat optik untuk mengamati benda-benda kecil sehingga kelihatan lebih besar. Biasanya

digunakan oleh tukang arloji dan ahli tekstil. Benda diletakkan di ruang I yaitu antara lup dan fokus.

Sifat bayangan yang dihasilkan : diperbesar, maya, dan tegak. Pembesaran lup yaitu pembesaran linier

(m) dan pembesaran sudut (). Pembesaran sudut adalah perbandingan antara sudut lihat dengan alat

()dan sudut lihat tanpa alat ().

a. Pengamatan mata tak berakomodasi: benda diletakkan di titik fokus lensa . Besarnya pembesaran

sudut: M = pp/f , untuk mata normal pp = 25 cm.


17/28

b. Pengamatan mata berakomodasi pada jarak tertentu (x). Pembesaran sudutnya : M= pp/f

+ pp/x

c. Pengamatan mata berakomodasi maksimum: benda diletakkan di ruang I yaitu antara

lensa dan fokus. Pembesaran sudutnya : M = pp/f + 1


18/28

C. Mikroskop

Mikroskop merupakan alat optik untuk melihat benda-benda kecil (mikro) seperti bakteri, penampang

sel, dan sejenisnya. Pertama kali mikroskop dibuat oleh seorang ilmuwan Belanda, Antoni van

Leeuwenhoek (1632 1723), yang terdiri dari gabungan dua buah lensa cembung. Dengan

menggunakan mikroskop sederhana bisa dihasilkan pembesaran bayangan hingga 300 kali lebih besar

dari benda. Gambar penampang sebuah mikroskop diperlihatkan pada Gambar 8.33.

Gambar 8.33. Penampang sebuah mikroskop


19/28

Pada dasarnya mikroskop terdiri dari dua buah lensa lembung (bikonvek).Lensa cembung pertama

terletak di dekat mata, dinamakan lensa okuler, dan lensa cembung kedua terletak di dekat benda,

dinamakan lensa objektif. Ketika kita mengamati sebuah benda menggunakan sebuah mikroskop, maka

bayangan benda yang dihasilkan oleh lensa objektif di belakang lensa objektif. Kemudian bagi lensa

okuler, bayangan ini menjadi benda, sehingga dihasilkan bayangan akhir oleh lensa okuler yang

berukuran beberapa kali lebih besar. Proses perjalanan sinar pada mikroskop dapat dilihat pada Gambar

8.34.

Gambar 8.34. Perjalanan sinar pada mikroskop


20/28

Mikroskop menggunakan dua lensa positif yaitu lensa obyektif (ob) dan lensa okuler (ok). Lensaob

terletak di depan benda dan lensa okterletak di dekat mata. Besarnya fokus oblebih kecil dari fokus

ok. Bayangan yang dibentuk mikroskop bersifatdiperbesar, maya, dan terbalik.

a. Pengamatan mata tak berakomodasi.

Bayangan dari lensa ob harus jatuh di fokus oksehinggga bayangan yang dibentuk oleh lensa ok berada

di jauh tak terhingga. Pembesaran mikroskop untuk mata tak berakomodasi :

M = S'ob / Sob x pp/fok

Jarak antara lensa ob dan lensa ok adalah

d = S'ob + fok


21/28

b. Pengamatan mata berakomodasi maksimum.

Bayangan yang dibentuk oleh lensa ok harus berada di titik dekat mata (S'ok = - pp = - 25 cm ).

Pembesaran untuk mata berakomodasi :

M = S'ob/ Sob x ( pp/fok + 1 ).

Jarak antara lensa ob dan lensa ok adalah

d = S'ob + Sok L


22/28

D. Teropong

Teropong digunakan untuk melihat benda-benda yang jauh seperti gunung, bintang dan lain-lain agar

tampak lebih dekat dan jelas. Teropong dikelompokkan menjadi : teropong bias (lensa) dan teropong

pantul (cermin).

1.Teropong Bias, meliputi teropong bintang, teropong bumi, teropong prisma dan teropong pangggung.

a) Teropong bintang, menggunakan dua lensa (+) dimana fob lebih besar dari fok, ditemukan oleh

Galileo-Galilei. Bayangan yang dihasilkan bersifat : diperbesar, maya, dan terbalik. Biasanya

pengamatan dilakukan dengan mata tak berakomodasi, sehingga bayangan dari lensa ob jatuh di

fokus lensa ok yang berimpit dengan fokus lensa ob. Panjang teropong (d) = fob+ fok.

b) Teropong bumi, sering disebut teropong medan atau teropong Yojana, menggunakan tiga lensa (+)

yaitu lensa obyektif (ob), lensa okuler (ok), dan lensa pembalik (p). Fokus ob lebih besar dari fokus

ok. Bayangan yang dibentuk bersifat : diperbesar, maya, dan tegak. Jika pengamatan tak

berakomodasi, benda terletak di jauh tak terhingga ( Sob= ). Pembesaran benda (M)= fob/fok. Dan

panjang teropong (d) = fob+ 4 fp+ fok.

c) Teropong Prisma, menggunakan dua buah prisma siku-siku sama kaki yang disisipkan di antara

lensa obyektif dan lensa okuler.


23/28

d). Teropong Panggung, sering disebut teropong sandiwara atau teropong belanda atau teropong Galilei.

Menggunakan dua lensa yaitu lensa positif sebagai lensa obyektif dan lensa obyektif sebagai lensa

okuler, dimana fokus ob lebih besar dari fokus ok. Bayangan yang dibentuk bersifat :diperbesar,

tegak, dan maya. Biasanya pengamatan tak berakomodasi. Besarnya pembesaran (M)=fob/-fokDan

panjang teropong (d) = fob+ fok

2. Teropong Pantul (teropong pantul astronomi), terdiri dari cermin cekung besar, cermin datar kecil,

dan lensa cembung sebagai okuler. Teropong astronomi terbesar adalah teropong pantul,

diantaranya adalahMount Palomaryang berdiameter 5 m berada di Amerika Serikat.


24/28

E. Kamera

Kamera merupakan alat optik untuk mengambil gambar suatu objek atau benda. Jenis-jenis kamera

yang dikenal diantaranya kamera autofokus, kamera single-lens reflex (SLR), dan kamera digital.

Gambar 8.30. Jenis-jenis kamera

Pada dasarnya kamera terdiri dari beberapa bagian, diantaranya :

Lensa cembung (+) : untuk membiaskan cahaya sehingga terbentuk bayangan benda di film. Film : untuk menangkap bayangan.

Diafragma : alat pengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk.

Penutup lensa.


25/28

Ketika mengambil gambar sebuah benda dengan menggunakan kamera, cahaya yang dipantulkan benda

tersebut masuk ke lensa kamera. Banyaknya cahaya yang masuk ke dalam kamera diatur oleh diafragma

(mirip dengan pupil pada mata), dan pengatur cahaya (shutter). Untuk menghasilkan kualitas gambar

yang baik dan tajam, maka perlu diatur fokus lensanya, yaitu dengan memajukan atau memundurkanlensa tersebut. Dengan pengaturan yang tepat, maka pantulan bayangan benda tersebut akan tepat jatuh

pada film foto (film foto mirip dengan retina pada mata). Bayangan gambar yang dihasilkan pada

kamera bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil.

Gambar 8.31. Persamaan pembentukan bayangan pada kamera dan mata


26/28

F. Teleskop

Teleskop atau teropong merupakan alat optik untuk melihat benda-benda yang letaknya jauh agar

tampak lebih dekat dan jelas. Teleskop pertama kali ditemukan olehGalileo Galilei (15641642) pada

tahun 1609. Gambar 8.35 memperlihatkan teleskop pertama yang dibuat oleh Galileo.

Gambar 8.35. Teleskop Galileo

Pada dasarnya ada dua jenis teleskop yaitu teleskop bias dan teleskop pantul. Hal ini didasarkan pada

cara kerjanya yang berdasarkan prinsip pembiasan dan prinsip pemantulan.


27/28

Teleskop bias bekerja berdasarkan prinsip pembiasan, sehingga teleskop jenis ini menggunakan

sejumlah lensa. Seperti halnya mikroskop, teleskop bias menggunakan lensa objektif dan lensa okuler.

Beberapa contoh teleskop bias diantaranya teleskop bintang atau teleskop astronomi, teleskop bumi,

teleskop panggung, dan teleskop prisma atau teleskop binokuler. Struktur teleskop bias diperlihatkan

pada Gambar 8.36.

Gambar 8.36. Teleskop bias


28/28

Disamping teleskop bias, ada yang dinamakan teleskop pantul, atau disebut juga teleskop Newtonian.

Teleskop pantul ini bekerja berdasarkan prinsip pembiasan dan pemantulan, sehingga teleskop jenis ini

menggunakan sejumlah lensa dan cermin. Teleskop pantul menggunakan cermin cekung sebagai

objektif dan lensa cembung sebagai okuler. Struktur teleskop pantul diperlihatkan pada Gambar 8.37.

Gambar 8.37. Teleskop pantul

Documents

fisdas cahaya