Cahaya
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 89

CAHAYA PowerPoint PPT Presentation


  • 276 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

CAHAYA. Oleh : Bhekti kumorowati Tri wahyuni Windy setyorini Maria Magdalena titisaning rohani. PETA KONSEP. Dualisme Cahaya. Pemodelan Dualisme Cahaya. E. B. Kelajuan Cahaya.

Download Presentation

CAHAYA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


CAHAYA

Oleh:

Bhektikumorowati

Tri wahyuni

Windy setyorini

Maria Magdalena titisaningrohani


PETA KONSEP


DualismeCahaya


PemodelanDualismeCahaya

E

B


KelajuanCahaya

Kelajuancahayadalamruangvakum (kecepatancahaya) adalahsebuahkonstantafisika yang disimbolkandenganhurufc (celeritasdaribahasa Latin) yang berarti "kecepatan“

c = 299.792.458 m/s ≈ 3 x 108 m/s


PEMANTULAN CAHAYA


HUKUM PEMANTULAN CAHAYA

Bunyi:

Sinardatang, garis normal, dansinarpantulberpotonganpadasatutitikdanterletakpadasatubidangdatar

Sudutdatang ( i ) samadengansudutpantul ( r )

SinarDatang

SinarPantul

N

i = r

i

r

BidangDatar


PEMBIASAN CAHAYA

PENGERTIAN:

“Peristiwapembelokkancahayasaatmengenaibidangbatasantaradua medium”


HukumSnelliustentangPembiasan

  • Hukum I Snellius

    “ Sinardatang, Garis normal, danSinar bias terletakpadasatubidangdatar”

  • Hukum II Snellius

    “ JikaSinardatangdari medium kurangrapatke medium lebihrapat, makasinardibelokkanmendekatigaris normal;

    JikaSinardatangdari medium lebihrapatke medium kurangrapat, makasinardibelokkanmenjauhigaris normal”


PemodelanHukum I dan II Snellius

PersamaanSnellius : n1sin i= n2 sin r

KurangRapat LebihRapat

LebihRapatKurangRapat

N

SinarDatang

N

SinarDatang

i

i

n1

n1

n2

n2

r

r

Sinar Bias

Sinar Bias


Indeks Bias Relatif

nksin θk= nu sin θu

θk

kaca

Subtitusi

udara

θu

nusin θu= nk sin θk

θu

air

nksin θk= na sin θa

θa

nka= sin θa /sin θk


HubunganCepatRambat (v), Frekuensi(f), PanjangGelombangCahaya(λ) denganIndeks Bias (n)

  • (v)dengan (n)

    v1 / v2 = n2 / n1………………..1)

  • (f) dengan(n)

    cahayamencapaikecepatanmaksimumdalamvakum, yaitusebesarc = 3 x 108 m/s

    indeks bias mutlaksebagaiindeks bias medium relatifterhadapudara (n=1), makapersamaan 1 menjadi:

    n = c/v…………………2)

  • (λ) dengan(n)

    v = f λ, daripersamaan 1) diperoleh:

    λ1 n1 = λ2 n2..................3)


OPTIK GEOMETRIS

PRINSIP HUYGENS

Prinsip Huygens dapatdinyatakansebagaiberikut:

“Setiaptitikpadamukagelombangdapatdianggapsebagaisumbergelombang-gelombangkecil yang menyebarmajudenganlaju yang samadengangelombangitusendiri. Mukagelombang yang barumerupakansampuldarisemuagelombang-gelombangkeciltersebut-yaitu, tangen(garissinggung) darisemuagelombangtersebut”


OPTIK GEOMETRIS

PRINSIP HUYGENS DAN HUKUM PEMANTULAN

Dari segitiga ACG, diperolehpersamaan 1:

Dari segitiga GCE, diperolehpersamaan 2 :

Kita ketahuipemantulan yang terjadipada medium yang samamaka v1 = v2 substitusikanpersamaan (1) dan (2):

Persamaandiatas yang kitakenalsebagaiHukumPemantulan.


OPTIK GEOMETRIS

PRINSIP HUYGENS DAN HUKUM PEMBIASAN

Dari segitiga BAD, diperolehpersamaan 1:

Dari segitiga ADC, diperolehpersamaan 2 :

Karenaindeks bias absolutmerupakanperbandinganantarakecepatancahayadiudaraatauruanghampadengankecepatandi medium, maka:


OPTIK GEOMETRIS

PRINSIP HUYGENS DAN HUKUM PEMBIASAN

Sehinggaapabilakitasubstitusipers (1) dan (2):

Persamaandiatas yang kitakenalsebagaiHukumSnellius yang mendasariHukumPembiasan.


OPTIK GEOMETRIS

PEMANTULAN SEMPURNA


OPTIK GEOMETRIS

PEMANTULAN SEMPURNA

  • Sinaryang datangdari medium yang lebihrapatke medium yang kurangrapatakandibiaskanmenjauhigaris normal. SinarBdengansudutdatangimemilikisinar bias B’dengansudut bias r,danselaluberlakur > i. Tentusajasinar B jugamengalamipemantulandalam air danbagiansinarpantuladalah B’’. Sinar C dengansudutdatangikdibiaskansejajardenganpermukaan air. Iniberartisudutdatangik (disebutsudutkritisatausudutbatas) menghasilkansudut bias samadengan 90⁰.


OPTIK GEOMETRIS

PEMANTULAN SEMPURNA

DefinisiSudutKritis (Sudut Batas)

SudutKritis (ik) diantaradua medium adalahsudutdatangsinardari medium lebihrapatke medium kurangrapat yang menghasilkansudut bias samadengan 90⁰.

  • HukumSnelliusn1 sin i = n2 sin r

    n1 sin ik = n2 sin 90⁰

  • n1 sin ik = n2 1

  • SudutKritis; dengan n2 < n1


OPTIK GEOMETRIS

PEMANTULAN SEMPURNA

Jikasinar D dengansudutdatanglebihbesardaripadasudutkritis (i>ik), tidakmungkindihasilkansinar bias dengansudut bias > 90⁰. Jadi, sinar D tidakdapatmeninggalkan air. Dengankata lain sinar D akandipantulkanseluruhnyaolehpermukaan air kembalikedalam air. Di sini, bidangbatas air-udara (permukaan air) bertindakseperticermindatarsempurna. Peristiwainilah yang disebutpemantulansempurna.


OPTIK GEOMETRIS

PEMANTULAN SEMPURNA

SyaratTerjadinyaPemantulanSempurna

Duasyaratterjadinyapemantulansempurnapadabidangbatasantaradua medium.

  • Sinarharusdatangdari medium lebihrapatke medium kurangrapat.

  • Sudutdatanglebihbesardaripadasudutkritis.


OPTIK GEOMETRIS

.

CONTOH SOAL PEMANTULAN SEMPURNA

Sebuahbak air mempunyaikedalaman 1 m. Sebuahbendatitikterletakdidasarbak. Agar bendatidakterlihat, tentukanjejaribidanglingkaranpenghalang

cahaya yang harusdiletakkantepatdipermukaan air sedemikianhinggabendatidaktampakdaripermukaan. Anggapindeks bias air


OPTIK GEOMETRIS

.

CONTOH SOAL PEMANTULAN SEMPURNA

Penyelesaian:

  • Agar bendatidaktampakdariudara, sinar yang akanmengalamipembiasanharusdihalangi. Untukitudiperlukanbidanglingkaranberjejari R sepertipadagambar. Untukmenentukan R, harusdihitungdulusudutkritissebagaiberikut.

Sekarangperhatikansegitiga


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

EMB

Untuk

Untuk


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

Untuk

Untuk


OPTIK GEOMETRIS

CONTOH SOAL PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

Seberkascahayadatangpadakaca plan paralel yang terbuatdarikeronadenganindeks bias 1,52 danketebalan 4 cm. Jikasudutdatang, tentukanbesarpergeseransinaruangmasukterhadapsinar yang keluardarikaca plan paralel!


OPTIK GEOMETRIS

CONTOH SOAL PEMBIASAN PADA KACA PLAN PARALEL

Penyelesaian:

  • Pertama, kitatentukansudut bias denganmenggunakanhukumsnellius :

Kemudianpergeseran t dihitungdenganmenggunakanpersamaan:


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

DISPERSI CAHAYA PADA PRISMA


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

SUDUT DEVIASI

Perhatikansegiempat

PerhatikansegitigaABC

Sehinggadiperoleh :

………………………1

Sehinggadiperolehsudutdeviasinyaadalah:


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

SUDUT DEVIASI MINIMUM

Dengandemikianpersamaan (1) dapatditulislagimenjadi:

Dari persamaan (3) diperoleh:

Dari persamaan (1) diperoleh:

Jikaindeks bias prisma ( danindeks bias medium ( ) , denganhukumSneliiusmakapersamaanuntukmencarisudutdeviasi minimum:


(

OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

SUDUT DEVIASI MINIMUM

Untuksudutpembiasprisma yang kecil ( , makapersamaan (3) dapatditulismenjadi:


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

CONTOH SOAL PEMBIASAN PADA PRISMA

  • Sebuahprisma yang mempunyaisudutpembiasterbuatdarisejeniskaca yang tidakdiketahuiindeksbiasnya. Sinardatangpadasalahsatusisiprisma. Denganmemutarsisiprisma, diperolehdeviasi minimum sebesar

  • Berapakahindeks bias prisma?

  • Jikaprismadiletakkandidalam air denganindeks bias , berapakahbesardeviasi minimum yang terjadi?


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

CONTOH SOAL PEMBIASAN PADA PRISMA

  • Penyelesaian:

  • a. Selanjutnyamencariindeks bias prismamenggunakanpersamaan:


OPTIK GEOMETRIS

PEMBIASAN PADA PRISMA

CONTOH SOAL PEMBIASAN PADA PRISMA

  • Penyelesaian:

  • b. Jikaprismaberadadidalam air ( ), besarsudutdeviasi minimum dapatdihitungdenganmenggunakanpersamaan:


PembentukanBayanganPadaCerminDatar

Untukmelukisbayanganpadacermindatardapatdilakukandenganmenggunakanhukumpemantulancahaya.

Contoh: melukisbayangansebuahpensildidepancermindatar.


  • Sifatbayangan yang dibentukolehcermindatar:

  • Maya, tegak, samabesar

  • Jarakbenda = jarakbayangan

  • Perbesaranbayangan:

  • Jumlahbayangan yang terbentukolehduacermin yang membentuksudut :

Keterangan:

n= jumlahbayangan

= sudutapitkeduacermin

m= 0 jika 3600/ bernilaiganjil

m= 1 jika 3600/ bernilaigenap


PemantulanpadaCerminLengkung

Jenis: cermincekungdancermincembung.

Garis yang melewati O: sumbuutamacermin.

Titik R : jari-jarikelengkungancermin.

Jarak OF: panjangfokus


Hubungan radius cermindenganpanjangfokus:


PemantulanpadaCerminCekung

Permukaan yang memantulkancahayaadalahpermukaanbagiandalam.

Bersifatmengumpulkancahaya (konvergen).

Pembentukanbayanganpadacermincekungdapatdilakukandenganmelukissinar-sinaristimewa yang melewaticermincekung.


Pembentukanbayangancermincekung

Sifat :

Mengumpulkan sinar (konvergen)

R

F

Sinar Pantul

Sinar Datang


I

IIV

II

III


I

IIV

II

III


I

IIV

II

III


I

IIV

II

III


Kesimpulan:

Jikabendadiruang III (lebihbesardarijarakfokus), bayangan yang dibentukbersifatnyata, diperkecil, danterbalik.

Jikabendaberadadiruang I (jaraknyalebihkecildarijarakfokus), bayangan yang terbentukbersifatmaya, diperbesar, dansamategak.

Bilabendaberadadijauhtakhingga, bayanganterletakdititikfokus, dengansifatnyata, diperkecildanterbalik.

Bayangannyataterletakdidepancermin, danbayanganmayaterletakdibelajangcermin.


Jarakbayanganbenda:

Keterangan:

s = jarakbenda

s’= jarakbayangan

f = panjangfokus

R= jari-jaricermin

Perbesaranbayangan:

Keterangan:

M = perbesaranbayangan

h’= tinggibayangan

h = tinggibenda


Contohsoal:

Sebuahcermincekungmempunyaipanjangfokus 2 cm. sebuahbendasetinggi 1 cm beradadidepancerintersebut. Lukiskanbayangan yang terbentukdahitungperbesaranbayanganjikabendaberadapadajarak:

1 cm daricermin

3 cm daricermin

6 cm daricermin


Penyelesaian:

Diketahui:

f = 2 cm

h=1cm

Ditanyakan: lukisanbayangan dam h’ jika:

s = 1 cm

s = 3 cm

s = 6 cm

Jawab:

Untuks = 1 cm bayanganbendadapatdilukissebagaiberikut.


Penyelesaian:

Jarakbayangandapatdicaridenganpersamaan:

Tanda (-) menunjukkanbayanganberadadibelakangcermin (maya) sejauh 2 cm.

Perbesaranbayangan:

Jadiperbesaranbayanganadalah 2kali tinggisemulaatau 2 cm.


Penyelesaian:

Jarakbayangandapatdicaridenganpersamaan:

Jadi, jarakbayangan 6 cm didepancerminsetingggi 3 cm

Untuk s = 2 cm, bayangannyadapatdigambarkansebagaiberikut:


Penyelesaian:

Jarakbayangandapatdicaridenganpersamaan:

Jadi, jarakbayangan 3 cm didepancerminsetingggi 1,5 cm

Untuk s = 6 cm, bayangannyadapatdigambarkansebagaiberikut:


PemantulanpadaCerminCembung

Cermincembung (konveks) banyakdigunakanpadaspionmobilatau motor, memonitorpembelibeberapatokobesar.

Permukaan yang memantulkancahayaadalahpermukaanbagianluar yang cembung.

Bersifatmenyebarkancahayadisebutdivergen.

Titikfokusdantitikpusatkelengkungancerminberdadibelakangcermin.


Pembentukanbayanganpadacermincembung

C

F

objek

bayangan

Sifatbayangan: maya, diperkecil, tegak


Jarakbayanganbenda:

Keterangan:

s = jarakbenda

s’= jarakbayangan

f = panjangfokus(negatifkarenaberadadibelakangcermin)

R= jari-jaricermin


PembentukanBayanganpadaBidang Bias Lengkung

Bidanglengkungsferisbiasanyamempunyaiketebalantertentu.

Bidanglengkung yang sangattipis (ketebalannyadiabaikan) disebutlensa.

Lensaadalahbendabeningtembuscahaya yang terdiridariduabidanglengkungatausatubidanglengkungdansatubidangdatar.


PembentukanBayanganpadaBidang Bias Lengkung

Suatubidanglengkung yang terbuatdaribendatembuscahayadapatmembiaskancahaya yang jatuhpadanya. PembiasaancahayaselalumemenuhihukumSnellius, termasukjugapembiasancahayapadabidanglengkung. Jalannyasinarketikamelewatipermukaancembungditunjukangambarberikutini :


SesuaihukumSnellius:

Jikakecil, makasudut, , i, rjugakecil, sehingga sinus suduttersebutdapatdigantikandengansudutitusendiri. Denganmengetahui:

diperoleh:


Jikadinyatakandalam radian maka:

Karenahanyapersamaan yang bernilaieksak, makadiperolehpersamaan:

Keterangan:

n1 = indeks bias medium 1

n2 = indeks bias medium 2

s = jarakbendadaripermukaanlengkung

s’ = jarakbayangan

R = jejarikelengkungan


Jalannyasinarketikamelewatipermukaanlengkungcekungditunjukkansepertigambar:

Duasinardari O menyebarsetelahdirefraksikanolehpermukaanlengkungsferisdanmembentukbayanganmayadiI.


Dengandemikian, sbernilaipositiftetapis’danRbernilainegatif.

Perbesaranbayanganakibatpembiasanpadabidanglengkungdiberikandenganpersamaanberikut:


MacamLensa


PembentukanBayanganpadaLensaCembung

Lensacembungmerupakanlensa yang permukaanlengkungnyamenghadapkeluar.

Bersifatkonvergen.


Bagian-bagianLensacembung

  • Titik F : fokus

  • TitikP : titikkelengkunganlensa

  • JarakOP : jari-jarikelengkunganlensa

  • Titik O : titikpusatlensa


Pembentukanbayanganpadalensacembung


Persamaan yang berlakupadalensacembung

Keterangan:

s = jarakbenda

s’= jarakbayangan

f = panjangfokus

R= jari-jaricermin

Perbesaranbayangan:

Keterangan:

M = perbesaranbayangan

h’= tinggibayangan

h = tinggibenda


  • Untukmenentukansifatbendadanbayangan, kitadapatmengikutiperjanjianberikut:

  • Jikabendadidepanlensa, jarakbenda (s) bernilaipositifdanbersifatnyata. Sebaliknya, jikabendaberadadibelakanglensa, jarakbendabernilainegatif (-s) danbersifatmaya.

  • Jikabayangandibelakanglensa, jarakbayangan (s’) bernilaipositifdanbersifatnyata. Namun, jikabayangandidepanlensa, jarakbayanganbernilainegatif (-s’) danbersifatmaya.


PembiasanCahayapadaLensaCekung

Lensacekungmerupakanlensa yang permukaanlengkungnyamenghadapkedalam.

Ciriutama: bagiantengahlebihtipisdaripadabagianpinggirnya.

Disebutjugalensanegatifkarenatitikfokusutamanyabernilainegatif (terletakdidepanlensa).

Bersifatdivergen (memancarkansinar)


Pembentukanbayanganpadalensacekung


Persamaan yang berlakupadalensacekung

Keterangan:

s = jarakbenda

s’= jarakbayangan

f = panjangfokus

R= jari-jaricermin


Perjanjian:

Jikabendadidepanlensa, bendabersifatnyatadanjarakbenda (s) bernilaipositif. Sebaliknya, jikadibelakanglensa, bendabersifatmayadanjarakbenda (s) bernilainegatif (-s).

jikabayangandidepanlensa, bayanganbersifatmayadanjarakbayangan (s’) bernilainegatif. Sebaliknya, jikabayangandibelakanglensa, bayanganbersifatnyatadanjarkbayangan (s’) bernilaipositif (s’).


Perbesaranbayangan:


LensaTipis

Permukaansebuahlensadapatberupa bola, parabola atausilinder. Namunuraianmaterimodulinihanyamembicarakanlensatipisdenganpermukaan-permukaannyamerupakanpermukaan bola.

Lensadibedakanataslensapositifataulensacembungdanlensanegatifataulensacekung


Pembiasanpadalengkung I:

Pembiasanpadalengkung II:


Benda ditakberhinggabayanganjatuhdititikfokus (f) didapat:


KUAT LENSA

Besaran untuk menyatakan kuat lensa ( P ) didefinisikan sebagai kebalikan jarak fokus ( F ).

P = 1/f

Dimana P = kuat lensa ( dioptri )

f = jarak fokus ( meter ).


Susunan lensa dengan

Sumbu utama berhimpit

Alat-alat optik terdiri dari susunan beberapa buah lensa berjarak tertentu dengan sumbu utama berimpit.

Pembentukan lensa pada susunan lensa dapat dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut :

Bayangan yang dibentuk oleh lensa pertama dianggap sebagai benda untuk lensa kedua. Bayangan lensa kedua dianggap sebagai benda untuk lensa ketiga, dst.


Jika bayangan dari lensa pertama terletak didepan lensa kedua, bayangan dianggap nyata bagi lensa kedua, dan jarak benda s bertanda positif.

Jika bayangan dari lensa pertama terletak di belakang lensa kedua, bayangan dianggap maya bagi lensa kedua, dan jarak benda s bertanda negatif.

Jarak kedua lensa :

d = S1’ + Sn


Dengan d = jarak kedua lensa

S1’ = jarak bayangan lensa pertama

Sn = jarak benda lensa kedua

Perbesaran total yang dihasilkan oleh dua buah lensa :

Mtot = M1 x M2

Dengan

Mtot = perbesaran total oleh kedua lensa.

M1 = perbesaran oleh lensa pertama

M2 = perbesaran oleh lensa kedua

S1 = jarak benda lensa pertama

S1’ = jarak bayangan lensa pertama

S2 = jarak benda lensa kedua

S2’ = jarak bayangan lensa kedua


Jika lensa-lensa berada dalam keadaan kontak atau berimpit (d=0), lensa tersebut dapat digantikan oleh sebuah lensa ekuivalen dengan nilai fokus gabungan :

1/fgab = 1/f1 + 1/f2 + .......

Dengan

fgab = fokus gabungan

f1,f2, ..... = fokus masing-masing lensa

Sehingga,

Pgab = P1 + P2 + .......

Dengan

Pgab = kuat lensa gabungan (dioptri)

P1,P2, ...... = kuat setiap lensa (dioptri)


Penyimpangan pembentukan

Bayangan pada lensa

Aberasi Sferis

Penyimpangan pembentukan

bayangan dari suatu benda

yang terletak di sumbu

utama karena bentuk

lengkung dari lensa.

Berkas sejajar sumbu

utama lensa tidak semua

dibiaskan melalui titik

fokus.


Hanya sinar paraksial yang dibiaskan melalui titik fokus.

Sinar-sinar sejajar yang semakin jauh dari sumbu utama akan dibiaskan melalui titik yang semakin dekat pada lensa.

Penyimpangan ini dapat diatasi dengan memakai lensa gabungan aplanatis atau diafragma.

Lensa gabungan aplanatis rediri dari 2 buah lensa yang terbuat dari jenis kaca yang berlainan.

Diafragma berfungsi untuk membelokkan sinar-sinar tepi, sehingga sinar yang melalui lensa hanya sinar paraksial.


Astigmatis

Kelainan pembentukan bayangan dari suatu benda titik yang jauh dari sumbu utama.

Hal ini terjadi karena garis-garis vertikal dan horisontal dikumpulkan pada jarak yang berbeda.


Distorsi

Suatu aberasi yang disebabkan oleh perbesaran bayangan yang tidak merata.

Perbesaran pada bagian-bagian yang paling luar tidak sama.

Benda yang berupa garis-garis sejajar akan melengkung.


Aberasi kromatis

Cahaya matahari terdiri dari bermacam-macam warna yang disebut polikromatis.

Setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda.


Ini yang menyebabkan berkas sinar polikromatis setelah dibiaskan lensa akan terurai menjadi beberapa warna dan dan setiap warna memiliki fokus yang berbeda.

Titik fokus warna merah lebih jauh daripada titik fokus warna ungu.

Gejala ini yang disebut aberasi kromatis.


Gejala ini dpat dihilangkan dengan menggunakan lensa akromatis, yaitu lensa gabungan yang terdiri dari 2 buah lensa yang jenis kacanya berlainan, misalnya kerona dan flinta.

Syarat lensa akromatis :

(ftot)merah = (ftot)ungu

1/f(tot)merah = 1/f(tot)ungu

1/m1 + 1/m2 = 1/u1 + 1/u2


Dengan

fm1 = fokus lensa 1 untuk cahaya merah

fm2 = fokus lensa 2 untuk cahaya merah

fu1 = fokus lensa 1 untuk cahaya ungu

fu2 = fokus lensa 2 untuk cahaya ungu


  • Login