PEMANTULAN CAHAYA

 

  

 

           Mungkin Anda pernah bertanya, mengapa kita bisa melihat benda-benda?. Mungkin Anda juga pernah bertanya mengapa pada malam hari yang gelap gulita, Anda menyalakan senter dan mengarahkan ke ruang yang gelap gulita, sekeliling ruangan tetap gelap gulita?

Ya, kita dapat melihat benda-benda karena ada cahaya dari benda yang sampai kemata kita, entah cahaya itu memang berasal dari benda tersebut, entah karena benda itu memantulkan cahaya yang datang kepadanya lalu mengenai mata kita. Untuk dapat melihat benda harus ada cahaya yang datang dari benda tersebut menuju ke mata pengamat. Ini berarti meskipun ada cahaya yang datang tapi tidak mengenai mata kita, sekeliling benda tetap gelap

Ada pendapat yang mengatakan bahwa terdapat perbedaan antara cahaya dan sinar. Menurut Anda apakah perbedaan Cahaya dan Sinar? Diskusikanlah dengan teman sebangkumu!

 

A. CAHAYA

Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar (10¹⁴-10¹⁵) Hz. Cahaya ini tidak hanya dapat merambat pada zat-zat optic saja tetapi juga dalam ruang hampa dengan kelajuan 3 x 10⁸ m/s.

1.    Jenis dan Hukum Pemantulan

Pemantulan teratur : jika berkas sinar datang sejajar, maka berkas sinar pantulnyapun sejajar pula.

Contoh penerapan pemantulan teratur : cermin datar.

Pemantulan difus (baur) : untuk berkas sinar datang sejajar, berkas sinar pantulnya tidak beraturan, hal ini dikarenakan permukaan pemantul yang tidak rata.Pemantulan difus / baur sangat bermanfaat  dalam kehidupan sehari-hari, misal dinding kamar dicat sedemikian rupa sehingga berkas sinar pantulnya tidak menyilaukan mata.

Hukum Pemantulan:

a.    Sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang.

b.    Sudut datang (i) = sudut pantul (r)

 

 

AB  = sinar datang

BC  = sinar pantul

N  = garis normal

i    =  sudut datang

r    = sudut pantul

Catatan : 

Garis normal adalah garis yang tegal lurus bidang pantul. Sudut datang dan sudut pantul dihitung terhadap garis normal.

Bagilah kelas Anda menjadi 6 kelompok. Kemudian lakukanlah kegiatan berikut:

1.          Merumuskan masalah

a.      Bagaimana sifat bayangan yang dibentuk cermin datar?

b.      Bagaimana melukiskan bayangan pada cermin datar?

c.        Bagaimana sifat bayangan pada cermin cekung ?

d.      Bagaimana melukiskan bayangan pada cermin cekung?

e.       Bagaimana hubungan jarak focus dan jari-jari cermin cekung?

f.        Bagaimana perbesaran bayangan pada cermin cekung?

g.       Bagaimana sifat bayangan pada cermin cembung ?

h.       Bagaimana melukiskan bayangan pada cermin cembung?

i.         Bagaimana hubungan jarak focus dan jari-jari cermin cembung?

j.         Bagaimana perbesaran bayangan pada cermin cembung?

2.         Amatilah mengenai permasalahan yang ada diatas.

3.         Lakukan studi literature atau observasi terkait dengan permasalahan tersebut (studi literature dan observasi bisa dilakukan dilokasi dimana saja)

4.         Diskusikannlah:

a.      Kelompok I dan IV mendiskusikan poin a dan b.

b.      Kelompok II dan V mendiskusikan point c – f.

c.        Kelompok II dan VI mendiskusikan point g – j.

5.         Analisislah dan sajikan hasil tulisan atau diskusi kelompok Anda.

6.         Komunikasikanlah hasil diskusi kelompok Anda didepan kelas secara bergantian.

2.    Pemantulan cahaya Pada cermin Datar

a.    Pembentukan bayangan pada cermin datar

 

Sifat-sifat bayangan pada Cermin datar: 

1.      Maya 

2.    Sama besar dengan bendanya (perbesaran = 1) 

3.    Tegak dan menghadap berlawanan arah (terbalik) terhadap bendanya 

4.    Jarak benda ke cermin = jarak bayangan ke cermin 

Jumlah bayangan benda yang terletak antara 2 cermin datar, yang dipasang saling berhadapan dan membentuk sudut  , maka jumlah bayangan yang terlihat dirumuskan sebagai berikut:

 

 

Tinggi minimum cermin datar agar saat bercermin seluruh bayangan tubuh tampak didalam cermin 

Bila seorang anak yang tingginya 150 cm ingin melihat bayangannya pada cermin datar, haruskah cermin itu mempunyai tinggi yang sama dengan anak itu?

Gambar Panjang minimum cermin yang diperlukan agar bayangan anak tampak seluruhnya dari ujung kaki sampai ujung rambut didalam cermin adalah  dimana  sebagai tinggi badan anak tersebut 

Bila  d = jarak mata ke ujung rambut (m),  L = tinggi minimal cermin datar yang diperlukan  (m),  h = tinggi orang dari ujung kaki sampai ujung rambut (m), maka diperoleh hubungan  bahwa  L = ½ h. Jadi, agar dapat melihat tinggi seluruh bayangan benda pada sebuah cermin datar maka tinggi cermin itu haruslah sama dengan setengah tinggi badan. Sedangkan pemasangan bagian bawah cermin haruslah ½ jarak ujung jari kaki ke mata. 

Bagaimana dengan jarak orang ke cermin datar, apakah berpengaruh  dalam pembentukan bayangan? Jawabnya tidak. Perubahan jarak badan dari cermin datar, hanya merubah besar sudut datang (i). Akan tetapi karena sudut pantul (r) selalu sama dengan sudut datang (i), maka besar sudut-sudut pantul akan berubah sesuai dengan perubahan besar sudut-sudut datang sehingga tidak merubah bayangan yang terbentuk.

2.    Pemantulan pada cermin Sferik (Lengkung)

 

Cermin sferik adalah cermin lengkung seperti permukaan lengkung sebuah bola dengan jari-jari kelengkungan R. Cemin ini dibedakan atas cermin cekung (konkaf) dan cermin cembung (konveks). Setiap cermin sferik baik itu cermin cekung ataupun cermin cembung memiliki fokus f yang besarnya setengah jari-jari kelengkungan cermin tersebut.

dengan     

f      : jarak fokus 

R     : jari-jari kelengkungan cermin

Bagian-bagian cermin lengkung antara lain sumbu utama ( SU), titik pusat kelengkungan cermin ( O ), jari-jari kelengkungan cermin(  R ), titik focus/titik api ( F ), jarak focus ( f )

Menurut dalil Esbach jarak antara dua titik tertentu pada cermin cekung dapat diberi nomor-nomor ruang. Jarak sepanjang OF diberi nomor Ruang I, sepanjang FM diberi nomor II, jarak M sampai tak terhingga diberi nomor ruang III dan jarak O masuk kedalam cermi diberi nomor ruang IV. Ruang I sampai III ada didepan cermin cekung (daerah nyata) dan ruang IV ada dibelakang cermin cekung (daerah maya).

 

Pada cermin cekung semua cahaya yang datang sejajar sumbu utama akan difokuskan sesuai dengan sifatnya yaitu mengumpulkan cahaya. Titik berkumpulnya sinar-sinar pantul disebut titik fokus atau titik api yang terletak di sumbu utama. Cara melukis sinar-sinar pantulnya tetap menggunakan hukum pemantulan cahaya.  

Bagaimana jika sinar-sinar yang datang ke cermin cekung tidak sejajar sumbu utama? Ternyata berkas-berkas sinar pantul akan berpotongan di satu titik yang tidak terletak pada sumbu utama. Oleh cermin sinar-sinar tersebut akan dipantulkan tidak melalui fokus melainkan melewati suatu titik tertentu pada bidang fokus utama seperti tampak pada gambar.

Pembentukkan bayangan pada cermin cekung 

Pemantulan sinar-inar istimewa: 

1.        sinar datang sejajar sumbu SU dipantulkan melalui fokus F.   

 2.   sinar datang melalui titik fokus F dipantulkan sejajar SU.

3.  sinar datang melalui titik pusat lengkung M dipantulkan kembali ke titik pusat lengkung tersebut.  

4.    Sinar datang dengan arah sembarang dipantulkan sehingga sudut datang = sudut pantul.  

Contoh melukis bayangan pada cermin cekung 

a.    Benda berada di jauh tak terhingga

  

b.   Benda berada di titik pusat kelengkungan cermin ( titik M)

c.    Benda diruang II

d. Benda diruang III

e.    Benda di titik focus

f.  Benda diruang I 

Jika benda terletak pada titik transisi maka jumlah nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan selalu = 5

Pembentukan bayangan pada cermin cembung

Sinar-sinar Istimewa pada cermin cembung 

1.        Sinar datang sejajar SU cermin dipantulkan seakan-akan datang dari titik focus F.  

2.  Sinar datang menuju titik focus F dipantulkan sejajar SU.

3.  Sinar datang menuju ke titik pusat lengkung M dipantulkan kembali seakan-akan datang dari titik pusat lengkung tersebut.

4.   Sinar datang dengan arah sembarang dipantulkan hingga sudut datang = sudut pantul  

Contoh melukis bayangan pada cermin cembung

Seperti halnya pada cermin cekung, melukis bayangan pada cermin cembung juga diperlukan minimal dua sinar istimewa. Karena depan cermin adalah ruang IV maka berapapun jarak benda nyata dari cermin tetap berada di ruang IV . Dengan demikian bayangan yang terbentuk berada di ruang I cermin cembung dan bersifat maya, diperkecil.

Ketentuan Sifat-sifat Bayangan oleh Cermin Lengkung

Selain dengan cara melukis secara cepat kamu dapat menentukan sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh cermin-cermin sferik dengan menggunakan ketentuan-ketentuan berikut :

-           Jumlah nomor ruang benda dan nomor ruang bayangan selalu sama dengan lima

-     Benda yang terletak di ruang II dan III selalu menghasilkan bayangan yang terbalikterhadap bendanya. Sedangkan benda-benda yang berada di ruang I dan IV akan selalu menghasilkan bayangan yang sama tegak dengan bendanya.

-        Jika nomor ruang bayangan lebih besar daripada nomor ruang benda, bayangan selalu lebih besar daripada bendanya (diperbesar).

-        Jika nomor ruang bayangan lebih kecil daripada nomor ruang benda, bayangan selalu lebih kecil daripada bendanya (diperkecil).