Fisika dasar optik geometri

OPTIKA GEOMETRI

• optika geometri

• Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaiamana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifat cahaya dikenal dengan nama Optika .

• Pada optika geometri –dipelajari sifat-sifat cahaya dengan menggunakan alat-alat yang ukurannya relatif lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang cahaya.

Berkas cahaya • Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan

filamen lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri.

• Cahaya lilin atau cahaya pada layar televisi yang dibangkitkan oleh tumbukan antara elektron berkecepatan tinggi dengan zat yang dapat berfluoresensi (berpendar) yang terdapat pada layar televisi. Mereka merupakan sumber cahaya.

• Benda seperti bulan bukanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya dapat dipantulkan.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI

Kesan Melihat Benda

Benda menyampaikan cahaya ke mata kita

Dari dirinya sendiri

Dari sumber cahaya lain

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI cont.

Pemantulan

Pemantulan Teratur

Pemantulan Takteratur

Difus

Baur

Perbedaan Difus & Baur Sudut

Benda Pemantul Cermin

Cermin Datar

Cermin LengkungBidang pantul

permukaan datar

Bidang pantul permukaan lengkung


Pemantulan Teratur

Sinar Datang

Sinar Pantul

Bidang pantul permukaan datar


Pemantulan Takteratur (Baur)

Sinar Datang

Sinar Pantul

Bidang pantul permukaan lengkung


Pemantulan Teratur

Sudut Datang Sudut Pantul

Garis Normal

N

Bidang Pantul

i r

Seragam/Datar


Hukum Pemantulan

N

i r

i = r

sinar datang, sinar pantul, dan garis normal berada pada satu bidangSinar Datang Sinar Pantul


Cermin Datar

Bidang Pantul Belakang


Cermin Lengkung

Bidang Pantul

Belakang

Cermin Cekung Cermin Cembung

Bidang Pantul

Belakang


Pembentukan bayangan cermin datar

Benda

Bayangan

Dibelakang, maya, sama besar, sama

jauh


Pembentukan bayangan cermin cekung

R : Jari-jari kelengkungan

R

Titik Pangkal

F

F : Titik Fokus

Sumbu Utama

R =2f



R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat :

Mengumpulkan sinar (konvergen)


Pembentukan bayangan cermin cembung

R : Jari-jari kelengkungan

R

Titik Pangkal

F

F : Titik Fokus

Sumbu Utama



Sifat :

Menyeberkan sinar (diververgen)

RF

Sinar Datang

Sinar Pantul

Seolah-olah


Sinar istimewa cermin cekung

Sumbu Utama

R

Sinar datang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan melalui titik fokus

FSinar datang melalui titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama

Sinar datang melalui sumbu utama, akan dipantulkan melalui sumbu utama juga


Sinar istimewa cermin cekung

Sumbu Utama

R

Sinar datang sejajar sumbu utama, akan dipantulkan se olah dari titik fokus

F

Sinar datang se olah menuju titik fokus, akan dipantulkan sejajar sumbu utama

Sinar datang melalui sumbu utama, akan dipantulkan melalui sumbu utama juga



R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat bayangan :

2. Didepan cermin

3. Diperbesar

4. Terbalik

5. Nyata

Benda

Bayangan



R

Sinar Datang

F

Sinar Pantul

Sifat bayangan :

2. Dibelekang cermin

3. Diperkecil

4. Tegak

5. Maya

Benda

Bayangan


Mengetahui letak bayangan cermin Lengkung

R F

Letak bayangan + letak benda = V

IIIIII

RF

I II III

IV

IV



R F

Benda

Bayangan

Letak bayangan = V - letak benda

= V – II = III

IIIIII



RF

Benda

Bayangan

I II III

Letak bayangan = V - letak benda

= V – IV= I

IV


N

nk

nu i

r

k

u

u

k

v

v

n

n

rsin

isin ==

Snellius


Benda

Bayangan

s s’

h h’

s=s’, h= h’

s atau s’, h atau h’ bertanda negatif artinya dibelakang atau maya

Perhitungan bayangan dengan cermin datar


f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cekung

s

s’

h

h’

's

1

s

1

f

1 +=

h

'h

s

'sm ==


Benda

bayangan

Sifat bayangan:2.Diperbesar3.Terbalik4.nyata

FR

FR

S

SI

x f

s

x’ f

s’

x

( ) ( )

( ) fssss

ffssfssf

fsfsf

''

2''2

'2

0 +−=+−−=

−−=

( ) '' ssfss =+

fss

ss 1'

'

=+

''

' 11

ssss

ss +→+

'

111

ssfmaka +=

F

fs

f

f

fsatau

x

f

f

x

−=−=

''

A O B

P DC


f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cembung

s s’

hh’

's

1

s

1

f

1 +=

h

'h

s

'sm ==


f untuk cermin cembung bertanda negatif


Contoh soal :

Sebuah benda tinggi 2 cm diletakkan 4 cm didepan cermin cekung yang memiliki jari-jari 12 cm.

Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan.

Diketahui :

s = 4 cm

h = 2 cm

f = ½ R = 6 cm

's

1

s

1

f

1 +=

s

1

f

1

's

1 −=

4

1

6

1

's

1 −=

12

1

12

3

12

2

's

1 −=−=

34

12

s

'sm =−==

s’ = - 12 cm

cm624

12hs

's'h ===


f

Benda

Bayangan

ss’

hh’

Bayangan yang terbentuk :

- Terletak di daerah V

- Jarak 12 cm

- Letak dibelakang

- Tinggi 6 cm

- Diperbesar 3 kali


Contoh soal :

Sebuah benda tinggi 2 cm diletakkan 4 cm didepan cermin cembung yang memiliki jari-jari 12 cm.

Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan.

Diketahui :

s = 4 cm

h = 2 cm

f = -½ R = -6 cm

's

1

s

1

f

1 +=

s

1

f

1

's

1 −−=

4

1

6

1

's

1 −−=

12

5

12

3

12

2

's

1 −=−−=

3,14

5/12

s

'sm =−==

s’ = - 12/5 cm= -2,4 cm

cm2,124

5/12hs

's'h ===


f

Benda

Bayangan

Perhitungan bayangan dengan cermin cembung

s s’

hh’

Bayangan yang terbentuk :

- Terletak di daerah I

- Jarak 2,4 cm

- Letak dibelakang

- Tinggi 1,2 cm

- Diperkecil 1,3 kali


Tugas -1 : Kelompok masing-masing 3 orang

1. Lukislah bayangan sebuah bola sepak berdiameter 30 cm yang diletakkan didepan dan tengah cermin datar tinggi 1 m pada jarak 60 cm

1. Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan, dari sebuah benda yang tingginya 2 cm diletakkan 10 cm didepan cermin cekung yang memiliki jari-jari 12 cm.

1. Lukislah bayangan yang terbentuk berdasarkan perhitungan, jika Soal No.2 diganti cermin cembung.

SIFAT-SIFAT CAHAYA SECARA GEOMETRI

SIFAT PEMBIASAN CAYAHA

Ingat kembali konsep cahaya dari Newton:

Cahaya sebagai materi : kita mesti mamahami konsep medium.

Apakah perilaku cahaya bergantung medium ?

Medium : padat, cair, gas

Konsep medium : terkait konsep permeabilitas/penghambat.


Bidang Batas

N

Sinar Diteruskan

Sinar Dipantulkan

Sinar Datang

Kaca

Udara


Bidang Batas

N

Sinar Diteruskan

Sinar Datang

Kaca

Udara


NSinar

Datang

Kaca

Udara

N

t

d

rcos

)risin(dt

−=


Bidang Batas

N

Sinar Diteruskan

Sinar Dipantulkan

Sinar Datang

Kaca

Udara

N

Bidang Batas

t

1θ( )

2

21

cos

sin

θθθ −

=d

t

2θ

d


Pemantulan sempurna :

Bidang Batas

Sinar Datang

Mediun rapat

Udara

N


Prisma

Sudut Deviasi


Prisma

Sudut Deviasi

ir i’

r’ D

β

D = i + r’ - β


Prisma

Sudut Deviasi

Minimum

ir i’

r’ D

β

δ = 2i - β

Sudut datang = sudut bias

Sudut datang = sudut bias

δ = 2r’ - β

Segi tiga sama kaki


Penguraian warna

Berbagi warna dengan panjang gel. Yang

berbeda

MONOKROMATIK

POLIKROMATIK


Lensa

bikonveksplankonveks

Konkaf konveks


Lensa Bikonveks

F

f

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS

Prinsipnya seperti sama seperti pembentukan bayangan pada peristiwa pemantulan cahaya, menggunakan aturan-aturan sinar istimewa :

Sinar istimewa untuk lensa tipis konvergen (lensa positif);

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan menuju titik fokus (F).

• Sinar datang menuju titik fokus (F) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

• Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (p) akan diteruskan.

F

F p

+


Lensa Bikonveks

F

F


Lensa Bikonveks

F

F

PEMBENTUKAN BAYANGAN OLEH LENSA TIPIS cont.

Sinar istimewa untuk lensa tipis divergen (lensa negatif);

• Sinar datang sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah dari titik fokus (F).

• Sinar datang menuju titik fokus (F) akan dibiaskan sejajar sumbu utama.

• Sinar yang menuju titik pusat kelengkungan (p) akan diteruskan.

F

F p

-


Persoalan pembentukan banyangan oleh lensa akan menarik apabila dilakukan penggabungan dua lensa.

Catatan:

Lambang lensa biasanya digunakan garis yang diberi keterangan “+” atau “-”.

+ +

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik

Bayangan Nyata Tegak

Pembentukan banyangan oleh lensa positif –positif :


+ +

F1 F1 F2 F2

Pembentukan bayangan pada mikroskop

Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung

BENDA

BAYANGAN(BENDA II)

BAYANGANAKHIR


Pembentukan banyangan oleh lensa positif –negatif :

+-

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik

Bayangan Maya Tegak


Pembentukan banyangan oleh lensa negatif-positif :

- +

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata

Bayangan Maya Terbalik

Bayangan Naya Tegak


Pembentukan banyangan oleh lensa negatif-negatif :

- -

F1 F1 F2 F2

Benda Nyata


Bayangan Maya Tegak


Pembentukan banyangan oleh lensa positif – cermin datar :

+

F1 F1

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik



Pembentukan banyangan oleh lensa positif – cermin cekung :

+

F1 F1

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik


F2 F2


Pembentukan banyangan oleh lensa positif – cermin cembung :

+

F1 F1

Benda Nyata

Bayangan Nyata

Terbalik


F2 F2


Pembentukan banyangan oleh lensa negatif- cermin datar :

-

F1 F1

Benda Nyata




Pembentukan banyangan oleh lensa negatif- cermin cekung :

-

F1 F1

Benda Nyata



F2 F2


Pembentukan banyangan oleh lensa negatif- cermin cembung :

-

F1 F1

Benda Nyata



F2 F2

Technology

Fisika dasar optik geometri